粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置，包括：给料机；流化床热解炉，其通过进料斜管与给料机相连；流化床气化炉，其通过热解斜管与流化床热解炉相连；快速床气化炉，其下部入口与流化床气化炉的上部出口相连；流化床燃烧室，其上部入口与流化床气化炉的下部出口相连；细粉沉降/汽提器，其通过气化斜管与流化床热解炉相连。

【技术实现步骤摘要】
粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置
本技术属于煤炭气化领域，涉及一种粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置。
技术介绍
煤、石油、天然气是世界三大一次能源，其中煤炭在世界能源储量中约占79％，煤是产生动力、热、煤焦加工和副产柏油的主要燃料资源之一。我国是一个以煤炭为主要能源结构的国家，在未来很长一段时间内不会改变，据统计，2015年我国的一次能源消费结构中，煤炭达到了63.7％。随着石油资源的日益紧缺，有效利用煤炭资源已成为我国能源可持续发展的一项策略。我国低阶煤储量占煤炭资源总量的55％以上，但其含水分高、煤化程度低，直接燃烧的效率低，不仅浪费资源而且污染环境，造成了酸雨、PM2.5，以及SOx和NOx等温室气体的排放。煤气化技术是实现煤洁净、高效、综合利用的关键技术，是煤炭转化的重要途径，也是合成化学品、联合循环发电以及煤制代用天然气的关键技术之一。是实现煤炭高效洁净利用是我国实现能源可持续发展的关键，也是解决全球面临的能源和环境问题的有效途径。我国是世界上最大的煤气化技术应用市场，目前，多种煤气化技术已成功实现工业化应用。当前较为广泛的属于气流床气化技术，以高温高压为代价提高碳转化率，这就带来了能耗高、气体净化困难、对设备要求苛刻等问题。同时，气流床熔渣气化技术过高的操作温度使气流床的投资、维修和操作成本提高。美国电力研究院(EPRI)的研究报告指出，现有工业气流床气化炉不适合高灰、高灰熔点煤的气化，世界需要工业化的流化床气化技术。流化床技术无论燃烧或气化均具有适应高灰熔点、高灰煤种的本性，循环流化床锅炉已成功燃烧煤矸石即为明证。天然气是优质的燃料和重要的化工原料，具有安全可靠、绿色环保的优点。随着我国经济的快速发展以及城镇化步伐的加快，对天然气的需求日益增加。我国自身的天然气产量以无法达到天然气的需求量，供需矛盾日益突出，供应缺口唯有依赖进口得以弥补，极大程度上影响了我国的能源安全。现有的煤制天然气技术可分为：两步法和一步法两种。两步法煤制天然气技术属于较为传统的技术，是先将煤转换成合成气(CO+H2)，再进行甲烷化得到SNG的方法，需要经历以下几个步骤：气化、变换冷却、净化、甲烷合成等。一步法煤制天然气技术是以煤为原料直接合成甲烷，在气化炉内通过催化剂实现气化、变换和甲烷化反应过程，得到富含甲烷的合成气。两步法煤制天然气技术需要在不同的反应器内实现，因而造成各反应过程的温度和压力不相匹配，在系统内部循环时热损失较多，降低了系统的能源转化效率。而一步法煤制天然气技术有效解决了上述问题，实现了物流和热量的耦合，具有较高的经济性和可行性，因而成为煤制天然气领域的重要研究方向。美国专利US4077778提出了一种煤一步法制甲烷的工艺，采用碱金属碳酸盐或碱金属氢氧化物为催化剂，通过过热蒸汽控制炉内反应温度在700℃左右，并与煤粉在催化剂的作用下进行反应，直接得到富甲烷气体。该工艺需要将过热蒸汽加热至850℃左右，能耗较高，碳转化率较低，在没有外供热的条件下难以维持反应温度，并且该技术尚处于研发阶段。中国专利CN102021037B提出了一种煤催化气化一步法制甲烷的方法，将气化炉分为合成气产生段、煤甲烷化段和合成气甲烷化段，使燃烧、气化、甲烷化反应和热解反应分段进行。然而气化炉内需要设置多层布风板和溢流通道，炉内结构复杂，气化效率和甲烷产率偏低，并且流化床底部氧气的通入容易使灰渣熔融团聚，形成大块的熔渣，堵塞气化炉的出口和气体分布器，从而影响装置的运行稳定性并且该技术尚无工业化装置。综上所述，现有的煤催化气化技术虽然从一定程度上解决了传统固定床、气流床气化制富甲烷合成气的缺点，但均处在研发或者放大阶段，还未形成工业化应用。由于采用流化床技术和催化工艺条件限制，致使碳转化率和气化强度低。因此，如何有效提高碳转化率和气化强度、有效进行燃烧、气化、热解的热量梯级利用，合理耦合燃烧、气化、热解、变换、甲烷化等反应过程，实现真正意义上的热解-气化一体化粉煤分质分级高效、清洁利用是煤气化技术发展的关键。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术存在的碳转化率和气化强度低、甲烷产率低、粉煤利用率较低、以及低阶煤难以利用的问题，提供一种新的粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置。本技术提供了一种粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置，包括：给料机；流化床热解炉，其通过进料斜管与给料机相连；流化床气化炉，其通过热解斜管与流化床热解炉相连；快速床气化炉，其下部入口与流化床气化炉的上部出口相连；流化床燃烧室，其上部入口与流化床气化炉的下部出口相连；细粉沉降/汽提器，其通过气化斜管与流化床热解炉相连；灰渣罐，其入口与流化床燃烧室的灰渣排出口相连。根据本技术的一些实施方式，所述流化床热解炉由下至上包括密相区和烯相区。根据本技术的优选实施方式，密相区的侧壁下部分别设置有粉煤入口和气化半焦入口，粉煤入口通过与进料斜管与给料机相连；气化半焦入口通过气化斜管与细粉沉降/汽提器相连；密相区的侧壁中部设置有热解半焦出口，其通过热解斜管与流化床气化炉相连。根据本技术的优选实施方式，烯相区内设置有流化床热解炉旋风分离器，用于对密相区产生的气体进行分离。根据本技术的优选实施方式，在所述流化床热解炉的底部设置有热解流化气入口，用于接收热解流化气。根据本技术的优选实施方式，在所述流化床热解炉的顶部设置有热解气出口，其与流化床热解炉旋风分离器的气体出口相连，用于排出经分离的热解气。根据本技术的优选实施方式，所述流化床气化炉与流化床热解炉并列布置。根据本技术的一些实施方式，所述流化床气化炉的侧壁下部设置有热解半焦入口，其通过热解斜管与流化床热解炉相连。根据本技术的优选实施方式，在所述流化床气化炉的侧壁下部设置有气化剂入口，气化剂入口用于接收气化剂。根据本技术的优选实施方式，流化床气化炉的下部出口与流化床燃烧室的上部入口相连。根据本技术的一些实施方式，所述流化床燃烧室的内部下方设置气体分布板；所述流化床燃烧室的底部设置有灰渣排出口，灰渣排出口与灰渣罐相连。根据本技术的优选实施方式，所述流化床气化炉的上部出口缩径后与快速床气化炉的下部入口相连。根据本技术的优选实施方式，所述快速床气化炉从下自上包括快速床气化区、快速床水蒸气变换区和快速床甲烷化区；优选地，在所述快速床水蒸气变换区的侧壁设置有水蒸气入口，在所述快速床甲烷化区的侧壁设置有合成气返料口。根据本技术的一些实施方式，所述细粉沉降/汽提器包括汽提段、细粉沉降段和细粉沉降/汽提器旋风分离器；所述细粉沉降/汽提器的侧壁下部设置有汽提气入口，用于接收汽提气；所述细粉沉降/汽提器的侧壁下部设置有半焦出口，其通过气化斜管与流化床热解炉相连；所述细粉沉降/汽提器的顶部设置有合成气出口，其与细粉沉降/汽提器旋风分离器的气体出口相连，用于排出分离后的合成气。根据本技术的优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置，其特征在于，包括：/n给料机；/n流化床热解炉，其通过进料斜管与给料机相连；/n流化床气化炉，其通过热解斜管与流化床热解炉相连；/n快速床气化炉，其下部入口与流化床气化炉的上部出口相连；/n流化床燃烧室，其上部入口与流化床气化炉的下部出口相连；/n细粉沉降/汽提器，其通过气化斜管与流化床热解炉相连；/n灰渣罐，其入口与流化床燃烧室的灰渣排出口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉煤循环流化床催化气化增产甲烷装置，其特征在于，包括：
给料机；
流化床热解炉，其通过进料斜管与给料机相连；
流化床气化炉，其通过热解斜管与流化床热解炉相连；
快速床气化炉，其下部入口与流化床气化炉的上部出口相连；
流化床燃烧室，其上部入口与流化床气化炉的下部出口相连；
细粉沉降/汽提器，其通过气化斜管与流化床热解炉相连；
灰渣罐，其入口与流化床燃烧室的灰渣排出口相连。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流化床热解炉包括密相区和烯相区；密相区的侧壁下部分别设置有粉煤入口和气化半焦入口，粉煤入口通过与进料斜管与给料机相连；气化半焦入口通过气化斜管与细粉沉降/汽提器相连；密相区的侧壁设置有热解半焦出口，其通过热解斜管与流化床气化炉相连；烯相区内设置有流化床热解炉旋风分离器。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述流化床热解炉的底部设置有热解流化气入口，用于接收热解流化气；在所述流化床热解炉的顶部设置有热解气出口，其与流化床热解炉旋风分离器的气体出口相连，用于排出热解气。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流化床气化炉的侧壁下部设置有热解半焦入口，所述热解半焦入口通过热解斜管与流化床热解炉相连；在所述流化床气化炉的侧壁下部设置有气化剂入口，气化剂入口用于接收气化剂。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述快速床气化炉从下自上包括快速床气化区、快速床水蒸气变换区和快...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟思青，徐俊，金渭龙，高攀，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11