本公开涉及一种煤加氢气化反应炉以及方法，该煤加氢气化反应炉包括炉体以及反应筒；反应筒的内腔形成为第一反应区，炉体的内腔形成为第二反应区；反应筒具有加氢气化喷嘴以及与第二反应区连通的第一反应区出口；第一反应区出口处设置有用于检测第一反应区出口处温度的第一测温件；炉体的炉壁上设置有激冷喷嘴，激冷喷嘴用于向第二反应区内喷入激冷介质，以降低第二反应区的温度；第二反应区的出口处设置有用于检测第二反应区出口处温度的第二测温件；第二反应区具有冷却介质入口，用于向第二反应区内喷入冷却介质，以使第二反应区终止反应，从而实现了对反应深度的较好控制，提高了目标产物产率以及油品品质。提高了目标产物产率以及油品品质。提高了目标产物产率以及油品品质。
【技术实现步骤摘要】
煤加氢气化反应炉以及煤加氢气化反应的方法
[0001]本公开涉及煤气化
，尤其涉及一种煤加氢气化反应炉以及煤加氢气化反应的方法。
技术介绍
[0002]煤加氢气化是指煤与高温氢气在一定温度和压力下发生反应生成甲烷、芳烃油品和清洁半焦的过程。
[0003]煤的加氢气化过程分为一次热分解和二次裂解，一次热分解过程反应速度快，在这一反应过程中原料煤需要获得尽可能高的能量以促进更多的结构价键断裂，生成更多的自由基，在氢自由基稳定后获得高的产物产率，二次裂解过程则是一次热分解产物裂解的过程，需要对反应深度进行适度控制，才能获得较高产率的轻质芳烃油品，防止生成过重的油品或全部裂解为甲烷气体。
[0004]然而，现有的煤加氢气化反应炉未对反应过程进行详细区分控制，导致总碳转化率较低，不能较好的调控油品产率和油品品质。
技术实现思路
[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种煤加氢气化反应炉以及煤加氢气化反应的方法。
[0006]第一方面，本公开提供了一种煤加氢气化反应炉，包括炉体以及穿设在所述炉体上部的反应筒；所述反应筒的内腔形成为第一反应区，所述炉体的内腔形成为第二反应区；
[0007]所述反应筒具有第一反应区出口以及用于供煤粉、氢气和氧气进入至所述第一反应区的加氢气化喷嘴；所述第一反应区出口与所述第二反应区连通，以使所述第一反应区内反应的物料进入至所述第二反应区；所述第一反应区出口处设置有用于检测所述第一反应区出口处温度的第一测温件，以使所述第一反应区的反应温度得以控制；
[0008]所述炉体的炉壁上设置有激冷喷嘴，所述激冷喷嘴用于向所述第二反应区内喷入激冷介质，以降低所述第二反应区的温度，所述激冷介质至少包括激冷煤粉；所述第二反应区出口处设置有用于检测所述第二反应区出口处温度的第二测温件，以使所述第二反应区的反应温度得以控制；
[0009]所述第二反应区具有冷却介质入口，所述冷却介质入口位于所述第二测温件的下方，所述冷却介质入口用于向所述第二反应区内喷入冷却介质，以使所述第二反应区终止反应。
[0010]可选的，所述激冷喷嘴设置在所述炉体的顶部，所述第一反应区出口朝向所述激冷喷嘴的轴线方向。
[0011]可选的，所述第一反应区出口的开设方向与水平面之间的夹角范围为30
°
～60
°
。
[0012]可选的，所述反应筒倾斜穿设在所述炉体上，所述反应筒的位于所述炉体内的一端具有开口，所述开口形成为所述第一反应区出口。
[0013]可选的，所述反应筒的长度与所述反应筒的内径的比值不小于5。
[0014]可选的，所述反应筒至少为四个，至少四个所述反应筒沿所述炉体的周向均匀分布。
[0015]可选的，所述激冷介质还包括激冷氢气；
[0016]所述激冷喷嘴具有用于供所述激冷煤粉进入至所述第二反应区的煤粉通道以及用于供所述激冷氢气进入至所述第二反应区的氢气通道。
[0017]可选的，所述氢气通道围设在所述煤粉通道的外围，以使所述激冷氢气与所述激冷煤粉同轴喷入所述第二反应区。
[0018]可选的，所述加氢气化喷嘴内设置有氢气/氧气燃烧结构，所述氢气/氧气燃烧结构用于燃烧部分氢气，以向所述煤粉的气化反应提供热量。
[0019]可选的，所述冷却介质包括激冷气；
[0020]所述第二反应区内设置有激冷环，所述激冷环位于所述第二测温件的下方，所述激冷环具有激冷气出口，所述激冷气出口分别与所述冷却介质入口以及所述第二反应区连通。
[0021]第二方面，本公开提供了一种利用如上所述的煤加氢气化反应炉进行煤加氢气化反应的方法，所述方法包括：
[0022]向第一反应区内通入煤粉、氢气和氧气，以使所述煤粉、所述氢气和所述氧气在所述第一反应区内至少发生煤加氢热分解反应；其中，所述第一反应区的反应温度根据第一反应区出口处的第一测温件检测到的温度进行控制；
[0023]通过激冷喷嘴向第二反应区内通入激冷介质，以降低所述第二反应区的温度，以至少使由所述第一反应区出口排出的物料在所述第二反应区发生裂解反应；其中，所述第二反应区的反应温度根据第二反应区出口处的第二测温件检测到的温度进行控制；
[0024]通过冷却介质入口向所述第二反应区内通入冷却介质，以使所述第二反应区终止反应。
[0025]可选的，所述通过激冷喷嘴向第二反应区内通入激冷介质包括：
[0026]通过所述激冷喷嘴向所述第二反应区内通入激冷煤粉和激冷氢气。
[0027]可选的，所述第一反应区的反应温度为900℃～1000℃；
[0028]所述第二反应区的反应温度为750℃～850℃。
[0029]可选的，所述第一反应区内物料的停留时间为0.5s～2.0s；
[0030]所述第一反应区的流速为0.1m/s～0.3m/s；
[0031]所述第二反应区内物料的停留时间为2s～10s。
[0032]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0033]本公开提供的煤加氢气化反应炉以及利用该煤加氢气化反应炉进行煤加氢气化反应的方法，通过将反应炉设置为包括第一反应区和第二反应区，且在第一反应区出口处设置第一测温件，通过第一测温件检测第一反应区出口处的温度，从而根据第一测温件检测到的温度对第一反应区内的反应温度进行控制，以保证第一反应区处于较高的反应温度，为煤炭结构的价键断键提供更高的能量，形成自由基碎片，且这样设置能够使氢气发生更多的解离，生成高反应活性的氢自由基，断键后的自由基碎片与氢自由基结合，从而提高了第一反应区反应产物的产率；同时在炉体的炉壁上设置激冷喷嘴，通过激冷喷嘴向第二
反应区内喷入激冷介质，以降低第二反应区的温度，同时通过在第二反应区出口处设置第二测温件，通过第二测温件检测第二反应区出口处的温度，从而根据第二测温件检测到的温度对第二反应区内的反应温度进行控制，以使第一反应区反应产生的物料能够在第二反应区内进行较好的二次裂解，也就是说，通过设计两步反应且分段控温的方式，实现对煤加氢气化反应深度的较好控制，在提高目标产物产率的同时，提高了油品品质，进而获得更多的轻质油品。另外，通过使激冷介质包括激冷煤粉，即，采用激冷煤粉作为激冷手段，利用煤粉加氢反应需要吸热的特点，不仅实现了对第二反应区的有效降温，而且提高了该煤加氢气化反应炉的处理量；此外，煤粉激冷介质的使用充分利用了反应吸热的特点，在一定程度上降低了终止反应所用的冷却介质的用量。
附图说明
[0034]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。
[0035]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，还可以根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤加氢气化反应炉，其特征在于，包括炉体(2)以及穿设在所述炉体(2)上部的反应筒(1)；所述反应筒(1)的内腔形成为第一反应区(11)，所述炉体(2)的内腔形成为第二反应区(21)；所述反应筒(1)具有第一反应区出口(13)以及用于供煤粉、氢气和氧气进入至所述第一反应区(11)的加氢气化喷嘴(12)；所述第一反应区出口(13)与所述第二反应区(21)连通，以使所述第一反应区(11)内反应的物料进入至所述第二反应区(21)；所述第一反应区出口(13)处设置有用于检测所述第一反应区出口(13)处温度的第一测温件(14)，以使所述第一反应区(11)的反应温度得以控制；所述炉体(2)的炉壁上设置有激冷喷嘴(22)，所述激冷喷嘴(22)用于向所述第二反应区(21)内喷入激冷介质，以降低所述第二反应区(21)的温度，所述激冷介质至少包括激冷煤粉；所述第二反应区出口(23)处设置有用于检测所述第二反应区出口(23)处温度的第二测温件(24)，以使所述第二反应区(21)的反应温度得以控制；所述第二反应区(21)具有冷却介质入口(25)，所述冷却介质入口(25)位于所述第二测温件(24)的下方，所述冷却介质入口(25)用于向所述第二反应区(21)内喷入冷却介质，以使所述第二反应区(21)终止反应。2.根据权利要求1所述的煤加氢气化反应炉，其特征在于，所述激冷喷嘴(22)设置在所述炉体(2)的顶部，所述第一反应区出口(13)朝向所述激冷喷嘴(22)的轴线方向。3.根据权利要求2所述的煤加氢气化反应炉，其特征在于，所述第一反应区出口(13)的开设方向与水平面之间的夹角范围为30
°
～60
°
。4.根据权利要求2所述的煤加氢气化反应炉，其特征在于，所述反应筒(1)倾斜穿设在所述炉体(2)上，所述反应筒(1)的位于所述炉体(2)内的一端具有开口，所述开口形成为所述第一反应区出口(13)。5.根据权利要求1至4任一项所述的煤加氢气化反应炉，其特征在于，所述反应筒(1)的长度与所述反应筒(1)的内径的比值不小于5。6.根据权利要求1至4任一项所述的煤加氢气化反应炉，其特征在于，所述反应筒(1)至少为四个，至少四个所述反应筒(1)沿所述炉体(2)的周向均匀分布。7.根据权利要求1至4任一项所述的煤加氢气化反应炉，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：马志超，周三，方科学，刘明，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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