本发明专利技术涉及一种含焦固体颗粒的两级气化方法及装置，采用两级串联的流化床反应器实现连续气化，包括在800-900℃温度下发生第一级气化反应；气固分离得到第一合成气产品和分离的第一固体颗粒；分离的第一固体颗粒通过外循环方式下行至第二流化床反应器中在900-1000℃发生第二级气化反应；气固分离得到第二合成气产品和分离的第二固体颗粒；将第二合成气产品引出至外界的同时部分引入至第一流化床反应器，或全部引出至外界，将分离的第二固体颗粒连续移出第二流化床反应器。本发明专利技术提出的两级串联气化方法的实施，可降低气化反应器尺寸，减少投资，并生产出不同热值的气体产品以满足炼厂的差异需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油化工工艺，具体是含焦固体颗粒连续气化生产合成气的工艺方法及实现含焦固体颗粒连续气化生产合成气的装置。
技术介绍
重质油的催化裂化和热转化过程中，使用流化床反应器是很重要的一个方向，例如流化催化裂化，流化焦化等。此类过程中，流化的固体颗粒，即催化剂或者是热载体，在反应进行中表面会产生积炭，积炭较多时可能影响固体颗粒的效果，需要将焦炭燃烧去除。含焦固体颗粒的燃烧再生不仅限于炼油过程，容易产生积炭的流化床反应器中也经常涉及该问题。一般解决方法是将固体颗粒连续输送进入另一个流化床反应器，引入空气或含氧气体在600-700℃左右烧焦，烧焦完成的固体颗粒再连续输送返回到流化床反应器中。烧焦可以在一个流化床反应器中完成，也有使用两段流化床的。美国专利US3844973公开了典型两段烧焦方法，待生的含焦颗粒首先进入高气速的烧焦罐，烧焦罐上部设置缩径的稀相输送管，输送管末端设置气固分离设备，在烧焦罐较高的气速和分离设备的作用下，烧焦罐中部分烧焦颗粒进入到第二个流化床密相中，称为二密相区，烧焦罐烟气则进入第二个流化床稀相中。申请号为97121795的中国专利技术专利申请提出了利用轴向重叠布置的两个流化床先上后下进行两段烧焦。上述专利及一些改进的烧焦方法都是为了更好的恢复催化剂活性，提高再生效果。当固体颗粒中焦炭含量较高时，烧焦产生的热量超过了系统所需，取热负荷增大，此时焦炭可用于气化生产合成气，满足炼厂燃料气和氢气的需求。灵活焦化技术就是在流化焦化的基础上，增加了生焦直接气化步骤。气化过程与烧焦过程有一定的相似性，但需更高的温度和使用水蒸气作为气化剂，条件更为苛刻。美国专利US3759676公开了灵活焦化技术的气化反应过程。气化部分使用了类似烧焦罐的快速流化床，待气化的焦炭颗粒从烧焦罐底部和上部稀相输送段同时进入，上段进入起到原流化焦化中加热器的作用，完成气化的焦炭上行到顶部沉降段，沉降段和快速流化床隔开，沉降段底部未气化的焦炭可以作为焦炭产品出厂，部分返回到焦化反应器中作为热载体反应。该技术中气化流化床虽然设置了两层，上层实际作为排出固体颗粒所用，本质上是单床层气化。其它灵活焦化方面的专利如US3752658等均为单床层气化。美国专利US3661543对灵活焦化技术做了改进，将加热器和气化器两个流化床同轴安置，上面是加热器，下面是气化器，待气化颗粒先进入加热器，在重力作用下落入气化器中，发生气化反应。本质上仍是单床层气化。NPRA年会(1982)公开了一种双气路灵活焦化方法，该方法将气化分成两段，一段采用空气/水蒸气气化，二段采用纯氧/水蒸气气化，两段气化采用了两个并列的床层流化床，通过颗粒输送管交换固体颗粒。传统的灵活焦化采用空气气化，生成的燃气热值低，利用率不高。而采用纯氧气化也有问题，由于气化不仅是产气还要起到供热作用，纯氧用于燃烧供热显然不经济。分成两段，一段空气主要用于供热加生产低热值燃气，二段可生产高热值的合成气，经济性更好。但是采用双气路气化，加上焦化反应器和加热器，共有4个并列的相互之间有颗粒输送的流化床，操作过于复杂。申请号为03157570.6，200710178843.0，200910244214.2，201210169277.8的中国专利技术专利申请公开了重油热接触裂化和气化耦合的技术，这些技术重点在于流化热裂化和气化过程的耦合，包括反应的耦合和热平衡的问题，在气化方面均采用简单的单床层气化。热固体含焦课题与水蒸气、含氧气体在高温下可发生气化反应存在两个阶段，第一是含氢量较高的活性焦炭的气化，该阶段气化速率快，第二是残留的石墨化程度较高的焦炭的气化，这些焦炭的气化难度较高，完全气化需要较长的时间和较高的温度。上述技术中普遍采用单床层气化，在较低的苛刻度下气化需要较大的气化反应器并且焦炭大量外排，较高苛刻度下气化则对设备要求提出了更高的要求，以及更高的能耗。因此，根据焦炭气化反应规律合理设计气化反应过程，对于这一类技术的经济性会有更大的提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种含焦炭固体颗粒的床层流化床连续气化再生的方法，该方法可提高焦炭的气化强度和提高热量利用效率，并使含焦炭颗粒实现再生。为了达到上述目的，本专利技术提供的含焦固体颗粒的两级气化方法，采用两级串联的流化床反应器实现连续气化，包括如下步骤：待气化的含焦固体颗粒连续进入到第一流化床反应器中，与第一气化剂在T1温度下发生第一级气化反应，T1为800-900℃；对第一级气化反应所得的气体产品及未转化焦炭的固体颗粒进行气固分离得到第一合成气产品和分离的第一固体颗粒；分离的第一固体颗粒通过外循环方式下行至第二流化床反应器中，与第二气化剂在T2温度下发生第二级气化反应，T2为900-1000℃；对第二级气化反应所得的气体产品及未转化焦炭的固体颗粒进行气固分离得到第二合成气产品和分离的第二固体颗粒；将第二合成气产品引出至外界的同时部分引入至第一流化床反应器，或全部引出至外界，将分离的第二固体颗粒连续移出第二流化床反应器。根据本专利技术提供的方法，采用两段流化床反应器实现焦炭的气化反应，可以实现两级气化，第一流化床反应器中部分热量来自第二流化床反应器，从而可以在第一级气化反应得到高于常规气化过程的高热值合成气。更，本专利技术提供的方法基于重油生焦连续气化反应的特征(重油生焦连续气化反应中存在两个阶段，第一是含氢量较高的活性焦炭的气化，该阶段气化速率快，第二是残留的石墨化程度较高的焦炭的气化，这些焦炭的气化难度较高，完全气化需要较长的时间和较高的温度)，使第二级气化反应的温度比第一级气化反应的温度高100-200℃，从而第一级气化反应能完成高活性焦炭的气化，第二级气化反应能完成残留难气化焦炭的气化。上述的含焦固体颗粒的两级气化方法，其中，还包括步骤：将连续移出第二流化床反应器的分离的第二固体颗粒通过外循环方式提升并与待气化的含焦固体颗粒混合进入到第一流化床反应器中。根据本专利技术提供的方法，对两级流化床反应器的热量利用方式提出优化方案。将第二流化床反应器中的高温气体再引入第一流化床反应器中预热待气化固体颗粒；也可以通过外输送将第二流化床反应器中高温固体提升到第一流化床反应器中，提高第一流化床反应器内温度，所用的提升气体可以采用水蒸气或水蒸气与氧气的混合气体。上述的含焦固体颗粒的两级气化方法，其中，还包括步骤：将连续移出第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含焦固体颗粒的两级气化方法，其特征在于，采用两级串联的流化床反应器实现连续气化，包括如下步骤：待气化的含焦固体颗粒连续进入到第一流化床反应器中，与第一气化剂在T1温度下发生第一级气化反应，T1为800‑900℃；对第一级气化反应所得的气体产品及未转化焦炭的固体颗粒进行气固分离得到第一合成气产品和分离的第一固体颗粒；分离的第一固体颗粒通过外循环方式下行至第二流化床反应器中，与第二气化剂在T2温度下发生第二级气化反应，T2为900‑1000℃；对第二级气化反应所得的气体产品及未转化焦炭的固体颗粒进行气固分离得到第二合成气产品和分离的第二固体颗粒；将第二合成气产品引出至外界的同时部分引入至第一流化床反应器，或全部引出至外界，将分离的第二固体颗粒连续移出第二流化床反应器。
【技术特征摘要】
1.一种含焦固体颗粒的两级气化方法，其特征在于，采用两级串联的流
化床反应器实现连续气化，包括如下步骤：
待气化的含焦固体颗粒连续进入到第一流化床反应器中，与第一气化剂在
T1温度下发生第一级气化反应，T1为800-900℃；
对第一级气化反应所得的气体产品及未转化焦炭的固体颗粒进行气固分
离得到第一合成气产品和分离的第一固体颗粒；
分离的第一固体颗粒通过外循环方式下行至第二流化床反应器中，与第二
气化剂在T2温度下发生第二级气化反应，T2为900-1000℃；
对第二级气化反应所得的气体产品及未转化焦炭的固体颗粒进行气固分
离得到第二合成气产品和分离的第二固体颗粒；
将第二合成气产品引出至外界的同时部分引入至第一流化床反应器，或全
部引出至外界，将分离的第二固体颗粒连续移出第二流化床反应器。
2.根据权利要求1所述的含焦固体颗粒的两级气化方法，其特征在于，
还包括步骤：
将连续移出第二流化床反应器的分离的第二固体颗粒通过外循环方式提
升并与待气化的含焦固体颗粒混合进入到第一流化床反应器中。
3.根据权利要求1所述的含焦固体颗粒的两级气化方法，其特征在于，
还包括步骤：
将连续移出第二流化床反应器的分离的第二固体颗粒作为完成气化过程
的产物。
4.根据权利要求2或3所述的含焦固体颗粒的两级气化方法，其特征在
于，所述第一气化剂包括氧气和水蒸气，且所述氧气体积占第一气化剂体积总
量的2-20％。
5.根据权利要求2或3所述的含焦固体颗粒的两级气化方法，其特征在
于，所述第二气化剂包括氧气和水蒸气，且所述氧气体积占第二气化剂体积总
量的12-35％。
6.根据权利要求2或3所述的含焦固体颗...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兆前，白跃华，周华群，乔明，彭博施，梁川，李超，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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