煤催化气化反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及煤催化气化领域，提供了一种煤催化气化反应器。该反应器包括气化炉和合成气进入系统，气化炉的顶部设有粗煤气出口，气化炉内设有密相床层；合成气进入系统包括一级合成气进气腔和合成气返炉管，一级合成气进气腔设置在密相床层的下部，合成气返炉管的一端与粗煤气出口连通、另一端穿过气化炉的侧壁并与一级合成气进气腔连通，一级合成气进气腔的周壁上设有多个第一排气孔，由此使合成气能够大体水平地进入到密相床层的下部，进而再由下至上流经整个密相床层，从而与固相床料充分混合、接触，在催化剂作用下充分发生甲烷化放热反应。热反应。热反应。

【技术实现步骤摘要】
煤催化气化反应器


[0001]本技术涉及煤催化气化领域，具体涉及一种煤催化气化反应器。

技术介绍

[0002]煤催化气化技术，是煤制天然气最有效的工艺途径之一，其技术原理为在多功能催化剂作用下，煤和气化剂在一个反应器内同时发生煤气化、变换和甲烷化三个反应，将吸热反应和放热反应有效耦合，大幅提高甲烷产率和系统能效。
[0003]为了实现碳水吸热反应和合成气甲烷化反应耦合，最大限度降低氧耗、煤耗，提高气化炉出口一次甲烷含量，需将系统产生的合成气(CO和H2)经后续净化、分离系统分离后循环返回气化炉内继续发生甲烷化放热反应，为碳水吸热反应提供热量，进而减少通氧燃烧造成的碳损失。返炉合成气在进入气化炉后，与固相床料充分接触混合，在催化剂作用下发生甲烷化反应。合成气返回位置及返回结构关系到炉内反应的进行程度，返回位置不当可能引发局部高温结渣或甲烷化反应进行不彻底等问题，返回结构不合理可能导致入炉合成气分散不均、短路、与固相催化剂接触混合不充分等问题，进而引发甲烷化反应发生不彻底、返炉气返回无意义。
[0004]因此，针对催化气化工艺，开发反应器及合成气入炉系统结构合理、能实现入炉合成气与固相床料混合均匀、反应充分的催化气化反应器及合成气入炉系统至关重要。

技术实现思路

[0005]本技术要解决的是现有催化气化反应器合成气返回结构设置不合理，导致返回的合成气在气化炉内分散不均，与固相床料反应不充分的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本技术提供了一种煤催化气化反应器，该反应器包括气化炉和合成气进入系统，所述气化炉的顶部设有粗煤气出口，所述气化炉内设有密相床层；所述合成气进入系统包括一级合成气进气腔和合成气返炉管，所述一级合成气进气腔设置在所述密相床层的下部，所述合成气返炉管的一端与所述粗煤气出口连通、另一端穿过所述气化炉的侧壁并与所述一级合成气进气腔连通，所述一级合成气进气腔的周壁上设有多个第一排气孔。
[0007]可选的，所述一级合成气进气腔的外部套设有二级合成气进气腔，所述二级合成气进气腔的周壁上设有多个第二排气孔。
[0008]可选的，所述第一排气孔向所述一级合成气进气腔的周向倾斜。
[0009]可选的，所述第二排气孔向所述二级合成气进气腔的周向倾斜，所述第一排气孔的倾斜方向与所述第二排气孔的倾斜方向一致。
[0010]可选的，所述第一排气孔向外延伸的空间与所述第二排气孔错开；和/或，
[0011]所述第二排气孔的孔径大于所述第一排气孔的孔径。
[0012]可选的，所述合成气返炉管上设有缓冲球。
[0013]可选的，所述气化炉包括由下至上依次连接的锥形分布板、底部变径段、中部直管
段和顶部缩颈段；所述锥形分布板为由下至上直径逐渐增大的截头锥形，所述锥形分布板的周壁上设有多个水平进气孔，所述水平进气孔用于向所述气化炉内通入气化剂；所述锥形分布板的底部开口穿设有中心射流管，所述中心射流管用于向所述气化炉内射入气化剂，所述中心射流管与所述锥形分布板的底部开口之间形成环形的灰渣出口；所述底部变径段由下至上直径逐渐增大；所述密相床层设置在所述中部直管段内；所述顶部缩颈段的顶端形成所述粗煤气出口。
[0014]可选的，所述中心射流管的顶端高于所述灰渣出口，所述水平进气孔高于所述中心射流管的顶端。
[0015]可选的，所述合成气返炉管高于所述中心射流管的最大射流高度。
[0016]可选的，所述一级合成气进气腔的底部与所述密相床层的底部之间具有设定间隔，所述合成气返炉管沿所述密相床层的底部区域穿入所述气化炉中并与所述一级合成气进气腔连通。
[0017]由上可知，本技术提供的煤催化气化反应器，通过周壁上设置有多个第一排气孔的一级合成气进气腔，使合成气能够水平或接近水平地进入到密相床层的下部，进而再由下至上流经整个密相床层，由此与固相床料充分混合、接触，在催化剂作用下充分发生甲烷化放热反应，避免合成气贴壁上行或直接短路上行至粗煤气出口而导致入炉分散不均匀、甲烷化反应发生不彻底的技术问题。
附图说明
[0018]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0019]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本技术实施例的煤催化气化反应器的示意图；
[0021]图2是本技术实施例的一级合成气进气腔和二级合成气进气腔的侧视图；
[0022]图3是本技术实施例的一级合成气进气腔和二级合成气进气腔的横截面示意图。
[0023]附图标记：
[0024]10、锥形分布板；11、灰渣出口；12、中心射流管；2、底部变径段；3、中部直管段与底部变径段之间的衔接处；4、中部直管段；41、原料煤进口；5、顶部缩颈段；51、粗煤气出口；6、合成气返炉管；61、缓冲球；71、一级合成气进气腔；72、二级合成气进气腔；73、第一排气孔；74、第二排气孔。
具体实施方式
[0025]为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采
用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0027]如图1所示，本技术实施例提供的一种煤催化气化反应器，包括气化炉和合成气进入系统，气化炉的底部设有气化剂进口和灰渣出口11，气化炉的顶部设有粗煤气出口51，反应器内产生的粗煤气经此粗煤气出口51排出；气化炉内设有密相床层，密相床层大体设置在气化炉的中部区域，气化炉上设有通向密相床层的上部的原料煤进口41，原料煤进口41进入的煤粉颗粒可均匀分散在密相床层上。
[0028]结合图1和图2所示，合成气进入系统包括一级合成气进气腔71和合成气返炉管6，一级合成气进气腔71设置在密相床层的下部，位置优选为位于密相床层的中心，结构优选为竖向延伸设置的管状，一级合成气进气腔71的周壁上设有多个第一排气孔73，多个第一排气孔73优选在一级合成气进气腔71的侧壁上呈多圈式均匀分布；合成气返炉管6的一端与粗煤气出口51连通、另一端穿过气化炉的侧壁并与一级合成气进气腔71连通，合成气返炉管6优选连接在一级合成气进气腔71的顶部或底部，在一级合成气进气腔71为管状结构时，其未与合成气返炉管6连接的一端封堵。合成气返炉管6上优选还设有净化和分离系统，以将粗煤气过滤、分离，获得较为纯净的合成气(CO和H2)，对粗煤气的净化和分离属于本领域的熟知技术，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤催化气化反应器，其特征在于，包括气化炉和合成气进入系统，所述气化炉的顶部设有粗煤气出口(51)，所述气化炉内设有密相床层；所述合成气进入系统包括一级合成气进气腔(71)和合成气返炉管(6)，所述一级合成气进气腔(71)设置在所述密相床层的下部，所述合成气返炉管(6)的一端与所述粗煤气出口(51)连通、另一端穿过所述气化炉的侧壁并与所述一级合成气进气腔(71)连通，所述一级合成气进气腔(71)的周壁上设有多个第一排气孔(73)。2.根据权利要求1所述的煤催化气化反应器，其特征在于，所述一级合成气进气腔(71)的外部套设有二级合成气进气腔(72)，所述二级合成气进气腔(72)的周壁上设有多个第二排气孔(74)。3.根据权利要求2所述的煤催化气化反应器，其特征在于，所述第一排气孔(73)向所述一级合成气进气腔(71)的周向倾斜。4.根据权利要求3所述的煤催化气化反应器，其特征在于，所述第二排气孔(74)向所述二级合成气进气腔(72)的周向倾斜，所述第一排气孔(73)的倾斜方向与所述第二排气孔(74)的倾斜方向一致。5.根据权利要求2所述的煤催化气化反应器，其特征在于，所述第一排气孔(73)向外延伸的空间与所述第二排气孔(74)错开；和/或，所述第二排气孔(74)的孔径大于所述第一排气孔(73)的孔径。6.根据权利要求1所述的煤催化气化反应器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛燕东，刘雷，李克忠，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：