合成气制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种合成气制备装置及方法，以解决现采用的纯氧催化部分氧化技术和纯氧非催化部分氧化技术制备合成气导致所制合成气的氢碳比不合理及成本高的技术问题。所述合成气制备装置包括：反应机构、原料气供给机构、水煤浆供给机构和氧气供给机构；所述反应机构包括反应室，所述原料气供给机构、所述水煤浆供给机构和所述氧气供给机构均与所述反应室连接；所述原料气供给机构用于向所述反应室提供含有烃类气体的焦炉气或热解气，所述水煤浆供给机构用于向所述反应室提供水煤浆，所述氧气供给机构用于向所述反应室提供氧气。

【技术实现步骤摘要】
合成气制备装置及方法
本专利技术涉及合成气制备
，尤其是涉及一种合成气制备装置及方法。
技术介绍
目前，相关领域内的焦化企业和其他煤热解企业将企业生产过程中产生的焦炉气或热解气均用于生产合成气，该合成气包括H2、CO、CO2等等，并进一步利用该合成气制备甲醇、乙二醇、合成氨等化工产品。具体地，现有制备上述合成气的技术主要有两种，分别为纯氧催化部分氧化技术和纯氧非催化部分氧化技术，该两种技术都是利用氧气燃烧焦炉气或热解气中的部分氢气或/和甲烷为转化过程提供给所需的热量，使焦炉气或热解气中的烃类在高温条件下与蒸汽发生转化反应，进而将烃类转化为合成气H2、CO、CO2。其中，焦炉气转化的基本反应方程式如下：氧化反应:CH4+2O2＝CO2+H2O-802.6KJ/molCH4+0.5O2＝CO+2H2-27.32KJ/molH2+0.5O2＝H2O-285.8KJ/mol还原反应:CH4+CO2＝2CO+2H2+247KJ/molCH4+H2O＝CO+3H2+206KJ/molCO+H2O＝CO2+H2-41.2KJ/molCnHm+nH2O＝nCO+(m/2+n)H2CnHm+nCO2＝2nCO+m/2H2由上述反应式可知，甲烷及其他烃类转化为H2、CO的反应为吸热反应，该吸热反应所需要的热量主要由焦炉气或热解气中的氢气或/和甲烷的燃烧反应提供，整个反应表现为吸热反应。当催化剂参与反应时，上述反应可在950-1050℃的条件下进行；当无催化剂参与反应时，上述反应需要在1300℃以上的条件下才能进行；对应地，有催化剂参与的制备过程称之为纯氧催化部分氧化技术，无催化剂参与的制备过程称之为纯氧非催化部分氧化技术。针对上述纯氧催化部分氧化技术而言，该技术在施行过程中需有催化剂的参与，焦炉气中含有无机硫和有机硫，由于无机硫和有机硫容易使催化剂中毒进而导致催化剂失效，因此焦炉气在参与反应之前需对其进行脱硫净化操作，以防止无机硫和有机硫使催化剂失效。该脱硫净化流程冗长且所对应的净化设备复杂，进而使该技术的施行周期和难度均增加，亦即成本高。同时，通过该技术生产的合成气中，氢气的组分过高，碳的组分偏少，该种组分不能满足下一工序合成气的氢碳比要求，后续工序中会有大量氢气驰放。针对上述纯氧非催化部分氧化技术而言，尽管该技术无需催化剂的参与，亦即无需脱硫净化工序，然而，该技术的反应温度需达到1300℃以上，制备过程所需的热量需要燃烧更多的焦炉气或热解气，以致整个制备装置的能耗和投资均增加，亦即成本高。同时，通过该技术生产的合成气中，氢气的组分过高，碳的组分偏少，该种组分不能满足下一工序合成气的氢碳比要求，后续工序中会有大量氢气驰放。综上，现有纯氧催化部分氧化技术和纯氧非催化部分氧化技术均存在所制备合成气的氢碳比不合理及成本高的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种合成气制备装置，以解决现采用的纯氧催化部分氧化技术和纯氧非催化部分氧化技术制备合成气导致所制合成气的氢碳比不合理及成本高的技术问题。为达到上述目的，本专利技术实施例采用以下技术方案：一种合成气制备装置，包括：反应机构、原料气供给机构、水煤浆供给机构和氧气供给机构；所述反应机构包括反应室，所述原料气供给机构、所述水煤浆供给机构和所述氧气供给机构均与所述反应室连接；所述原料气供给机构用于向所述反应室提供含有烃类气体的焦炉气或热解气，所述水煤浆供给机构用于向所述反应室提供水煤浆，所述氧气供给机构用于向所述反应室提供氧气。作为上述技术方案的进一步改进，所述水煤浆供给机构包括储煤仓、储水箱、磨煤机和煤浆槽；所述储煤仓、所述储水箱和所述煤浆槽均与所述磨煤机连接，所述煤浆槽与所述反应室连接；所述储煤仓用于向所述磨煤机提供原料煤或原料焦，所述储水箱用于向所述磨煤机提供磨煤水，所述煤浆槽用于储备所述磨煤机提供的水煤浆并向所述反应室提供水煤浆。作为上述技术方案的进一步改进，所述反应机构还包括设置在所述反应室的腔壁上的至少一对喷嘴；所述一对喷嘴中的其中一个所述喷嘴与所述原料气供给机构连接，所述一对喷嘴中的另一个所述喷嘴与所述水煤浆供给机构连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述一对喷嘴中的两个所述喷嘴相对设置，以使来自所述原料气供给机构的原料气与来自所述水煤浆供给机构的水煤浆形成对冲。作为上述技术方案的进一步改进，所述喷嘴为多对；每对所述喷嘴中的两个所述喷嘴均相对设置，相邻两对所述喷嘴沿所述反应器的周向呈角度设置。作为上述技术方案的进一步改进，所述一对喷嘴中的其中一个所述喷嘴与所述原料气供给机构和所述氧气供给机构同时连接，所述一对喷嘴中的另一个所述喷嘴与所述水煤浆供给机构和所述氧气供给机构同时连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述储煤仓向所述磨煤机提供的原料煤或原料焦为生产焦炭或兰炭过程中产生的碎煤或碎焦。作为上述技术方案的进一步改进，所述反应室的内壁采用耐火砖结构或水冷壁结构。作为上述技术方案的进一步改进，所述反应机构还包括位于所述反应室的下方且与所述反应室连通的激冷室，用于对所述反应室内发生反应时所产生的煤气进行冷却除尘。本专利技术提供的合成气制备装置，其中的原料气供给机构用于向反应室提供含有烃类气体的焦炉气或热解气，其中的水煤浆供给机构用于向反应室提供水煤浆，其中的氧气供给机构用于向反应室提供氧气，焦炉气中的烃类气体、水煤浆和氧气在反应室内发生剧烈的化学反应生成H2、CO、CO2；或者，热解气中的烃类气体、水煤浆和氧气在反应室内发生剧烈的化学反应生成H2、CO、CO2。具体包括如下反应：CH4+2O2＝CO2+H2O-802.6KJ/molCH4+0.5O2＝CO+2H2-27.32KJ/molH2+0.5O2＝H2O-285.8KJ/molCH4+CO2＝2CO+2H2+247KJ/molCH4+H2O＝CO+3H2+206KJ/molCO+H2O＝CO2+H2-41.2KJ/molCnHm+nH2O＝nCO+(m/2+n)H2CnHm+nCO2＝2nCO+m/2H2C+O2＝CO2-395.2KJ/molC+0.5O2＝CO-110.5KJ/molCO+0.5O2＝CO2-284.1KJ/molC+H2＝CH4-75.2KJ/molCO2+C＝2CO+173.0KJ/molC+H2O＝CO+H2+131.9KJ/molC+2H2O＝CO2+2H2+90.3KJ/mol采用本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：一、本技术方案通过焦炉气或热解气中的烃类气体与水煤浆的组合制备合成气，该制备过程无需催化剂的参与，可省略对焦炉气或热解气的脱硫净化工序，简化整个流程，缩短其周期，降低其难度；二、水煤浆作为反应物为反应过程提供更多的碳源，使合成气的氢碳比更加合理，以满足下一工序对合成气氢碳比的要求，避免后续工序中大量的氢气被驰放，进而达到节省能源的目的；三、水煤浆作为反应物为反应过程提供所需要的水蒸气，比现有技术采用的向原料气中加入水蒸气的方式更加便捷且效率更高；四、水煤浆的燃烧反应为烃类气体的转化提供稳定、可靠的热量，反应室内的反应温度保持稳定，反应过程足以稳定进行。本专利技术的另一目的还在于提供一种合成气制备方法，包括：通过原料气供给机构向反应室提供含有烃类气体的焦炉气或热解气；通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成气制备装置，其特征在于，包括：反应机构、原料气供给机构、水煤浆供给机构和氧气供给机构；所述反应机构包括反应室，所述原料气供给机构、所述水煤浆供给机构和所述氧气供给机构均与所述反应室连接；所述原料气供给机构用于向所述反应室提供含有烃类气体的焦炉气或热解气，所述水煤浆供给机构用于向所述反应室提供水煤浆，所述氧气供给机构用于向所述反应室提供氧气。

【技术特征摘要】
1.一种合成气制备装置，其特征在于，包括：反应机构、原料气供给机构、水煤浆供给机构和氧气供给机构；所述反应机构包括反应室，所述原料气供给机构、所述水煤浆供给机构和所述氧气供给机构均与所述反应室连接；所述原料气供给机构用于向所述反应室提供含有烃类气体的焦炉气或热解气，所述水煤浆供给机构用于向所述反应室提供水煤浆，所述氧气供给机构用于向所述反应室提供氧气。2.根据权利要求1所述的合成气制备装置，其特征在于，所述水煤浆供给机构包括储煤仓、储水箱、磨煤机和煤浆槽；所述储煤仓、所述储水箱和所述煤浆槽均与所述磨煤机连接，所述煤浆槽与所述反应室连接；所述储煤仓用于向所述磨煤机提供原料煤或原料焦，所述储水箱用于向所述磨煤机提供磨煤水，所述煤浆槽用于储备所述磨煤机提供的水煤浆并向所述反应室提供水煤浆。3.根据权利要求1所述的合成气制备装置，其特征在于，所述反应机构还包括设置在所述反应室的腔壁上的至少一对喷嘴；所述一对喷嘴中的其中一个所述喷嘴与所述原料气供给机构连接，所述一对喷嘴中的另一个所述喷嘴与所述水煤浆供给机构连接。4.根据权利要求3所述的合成气制备装置，其特征在于，所述一对喷嘴中的两个所述喷嘴相对设置，以使来自所述原...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰华，李瑜辉，
申请(专利权)人：北京华福工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11