一种含碳固体颗粒多级循环气化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种含碳固体颗粒多级循环气化装置及方法，气化装置包括反应器、合成气处理系统和与反应器相连的多级循环返料系统；反应器锥部设有强化反应器，锥部的锥顶位置及侧边均设有气化剂入口；所述多级循环返料系统包括多级固体颗粒循环单元，通过多级固体颗粒循环单元回收反应器排出的粗合成气中的含碳固体颗粒，并返回到反应器中进行循环气化，多级固体颗粒循环单元排出的粗合成气送入合成气处理系统进行后续加工，本发明专利技术在反应器的锥部设置有强化反应器，提高转化效率，同时反应器锥部的锥顶位置及侧边均设有气化剂入口，强化反应器与气化剂独特的分布形式相结合，提高反应器锥部强度，保证物料与气化剂接触更加均匀，避免局部超温结焦。避免局部超温结焦。避免局部超温结焦。

【技术实现步骤摘要】
一种含碳固体颗粒多级循环气化装置及方法


[0001]本专利技术属于煤化工领域，涉及一种含碳固体颗粒多级循环气化装置及方法。

技术介绍

[0002]气化技术是煤炭清洁高效利用的一种有效方式，流化床气化技术是以空气、氧气或富氧蒸汽为气化剂，在适当的煤粒度和气速下，使床层中粉煤流化，气固两项充分混合接触，高温下进行煤气化。与固定床气化技术相比较，流化床气化技术的原料煤粒度小，传热面积大、传热效率高，气化效率和气化强度都有明显提高。但当床层内气速达到输送速度时，物料将会被不断的吹出床层，导致含碳物料未能转化全完就离开反应器。另外，气化炉中由于物料的非均一性以及布风系统分配的不均匀性容易造成炉底局部超温导致结焦，导致气化炉无法正常运行，影响工作效率。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种含碳固体颗粒多级循环气化装置及方法，提高气化效率及碳转化率，在经济性和环保性的前提下解决残炭的利用率与气化效率问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种含碳固体颗粒多级循环气化装置，包括反应器、合成气处理系统和与反应器相连的多级循环返料系统；
[0006]所述的反应器由上部筒体和下部倒置的锥体构成的锥部组成，筒体上设有原料入口和排料口I，反应器锥部设有强化反应器，锥部的锥顶位置及侧边均设有气化剂入口；
[0007]所述多级循环返料系统包括多级固体颗粒循环单元，通过多级固体颗粒循环单元回收反应器排出的粗合成气中的含碳固体颗粒，并返回到反应器中进行循环气化，多级固体颗粒循环单元排出的粗合成气送入合成气处理系统。
[0008]进一步，所述的多级循环返料系统包括一级固体颗粒循环单元、二级固体颗粒循环单元和三级固体颗粒循环单元；
[0009]所述一级固体颗粒循环单元包括与反应器顶部气体出口连接的一级颗粒收集器，一级颗粒收集器底部固体出口与一级料位控制器相连接，一级料位控制器通过位于反应器筒体中部的返料口I与反应器相连；
[0010]所述二级固体颗粒循环单元包括与一级颗粒收集器顶部气体出口相连接的二级颗粒收集器，二级颗粒收集器底部固体出口与二级料位控制器相连接，二级料位控制器通过同样位于反应器筒体中部的返料口II与反应器相连接；
[0011]所述三级固体颗粒循环单元包括与二级颗粒收集器顶部气体出口相连接的三级颗粒收集器，三级颗粒收集器顶部气体出口连接有合成气处理系统，三级颗粒收集器底部固体出口依次连接有颗粒仓和颗粒流化器，颗粒流化器连接固体流量控制器后通过反应器锥部开设的返料口III与反应器相连接。
[0012]进一步，所述的三级颗粒收集器顶部连接有两路气体出口，一路连接合成气处理系统，另一路连接有提压系统；提压系统出口分成两条支路，一条支路与三级颗粒收集器连接提供反吹气，另一支路与颗粒流化器相连提供输送气。
[0013]进一步，所述的二级料位控制器连接热量回收系统，并设有排料口II；所述的颗粒流化器底部设有排料口III。
[0014]进一步，所述反应器锥部的侧边上以反应器轴线对称分布设有等间距设有多个气化剂入口。
[0015]进一步，所述的返料口Ⅰ和返料口Ⅱ之间高度距离H为0～10m。
[0016]一种含碳固体颗粒多级循环气化方法，原料通过原料入口进入反应器中，气化剂通过反应器锥部锥顶位置及侧边的多个气化剂入口进入反应器，原料与气化剂在反应器中混合进行气化反应生成具有含碳固体颗粒的粗合成气；粗合成气送入进入多级循环返料系统经过多级固体颗粒循环单元收集合成气中的含碳固体颗粒，收集的含碳固体颗粒返回至反应器中进行循环气化，经多级固体颗粒循环单元处理后的粗合成气送入合成气处理系统进行后续加工处理。
[0017]进一步，所述的多级循环返料系统包括一级固体颗粒循环单元、二级固体颗粒循环单元和三级固体颗粒循环单元，二级固体颗粒循环单元连接有热量回收系统；
[0018]一级固体颗粒循环单元收集的部分含碳固体颗粒返回至反应器中形成含碳固体颗粒的一级循环气化；一级固体颗粒循环单元未收集到的含碳固体颗粒及粗合成气一起进入二级固体颗粒循环单元中，进一步将含碳固体颗粒进行收集后返回至气化炉中形成含碳固体颗粒的二级循环气化；二级固体颗粒循环单元同时将部分含碳固体颗粒排入热量回收系统回收热量后通过排料口II排出；二级固体颗粒循环单元未收集到的含碳固体颗粒及粗合成气一起进入三级固体颗粒循环单元中进一步分离粗合成气中的固体颗粒并返回至反应器的锥部，在强化反应器中与气化剂入口充分反应；
[0019]三级固体颗粒循环单元排出的粗合成气一部分进入合成气处理系统进行后续加工处理，一部分经过提压系统加压后，用于三级固体颗粒循环单元的反吹气及输送气。
[0020]进一步，所述的一级固体颗粒循环单元与二级固体颗粒循环单元通过不同压差控制固体颗粒返料循环气化，三级固体颗粒循环单元通过气力输送控制固体颗粒返料循环气化。
[0021]进一步，所述的反应器温度为900
‑
1500℃，压力为0
‑
4.0MPa，停留时间4
‑
30s，气速0.1
‑
10m/s；
[0022]所述的一级颗粒收集器温度为900
‑
1000℃，压力0
‑
4.0MPa，收集的含碳固体颗粒占比50～60％，粒径范围300
‑
500μm；
[0023]所述的二级颗粒收集器温度为800
‑
900℃，压力为0
‑
4.0MPa，收集的含碳固体颗粒占比为20～30％，粒径范围是50
‑
300μm；
[0024]所述的三级颗粒收集器温度为700
‑
800℃，压力为0
‑
7MPa，收集的含碳固体颗粒占比为10～20％，粒径范围是0
‑
50μm；
[0025]所述的提压体统提供三级颗粒收集器反吹气的压力为6.0
‑
8.0MPa，输送气的压力为0
‑
5.0Mpa；
[0026]所述的一级及二级固体颗粒返回系统设置连续进料装置，进料量为0
‑
500kg/h，返
料喷嘴气速为1
‑
20m/s。
[0027]本专利技术具有如下有益效果：
[0028]本专利技术在反应器的锥部设置有强化反应器，提高转化效率，同时反应器锥部的锥顶位置及侧边均设有气化剂入口，强化反应器与气化剂独特的分布形式相结合，提高反应器锥部强度，保证物料与气化剂接触更加均匀，避免局部超温结焦。本装置设置有包括多级固体颗粒循环单元的多级循环返料系统，将气化炉未完全气化反应的含碳固体颗粒通过多级不同的循环方式返回气化炉中进行循环气化，提高气化效率及碳转化率，在经济性和环保性的前提下解决残炭的利用率与气化效率问题。
[0029]进一步，本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含碳固体颗粒多级循环气化装置，其特征在于：包括反应器(1)、合成气处理系统(16)和与反应器(1)相连的多级循环返料系统；所述的反应器(1)由上部筒体和下部倒置的锥体构成的锥部组成，筒体上设有原料入口(20)和排料口I(21)，反应器(1)锥部设有强化反应器(22)，锥部的锥顶位置及侧边均设有气化剂入口(23)；所述多级循环返料系统包括多级固体颗粒循环单元，通过多级固体颗粒循环单元回收反应器(1)排出的粗合成气中的含碳固体颗粒，并返回到反应器(1)中进行循环气化，多级固体颗粒循环单元排出的粗合成气送入合成气处理系统(16)。2.根据权利要求1所述的含碳固体颗粒多级循环气化装置，其特征在于：所述的多级循环返料系统包括一级固体颗粒循环单元、二级固体颗粒循环单元和三级固体颗粒循环单元；所述一级固体颗粒循环单元包括与反应器(1)顶部气体出口连接的一级颗粒收集器(2)，一级颗粒收集器(2)底部固体出口与一级料位控制器(3)相连接，一级料位控制器(3)通过位于反应器(1)筒体中部的返料口I(4)与反应器(1)相连；所述二级固体颗粒循环单元包括与一级颗粒收集器(2)顶部气体出口相连接的二级颗粒收集器(5)，二级颗粒收集器(5)底部固体出口与二级料位控制器(6)相连接，二级料位控制器(6)通过同样位于反应器(1)筒体中部的返料口II(7)与反应器(1)相连接；所述三级固体颗粒循环单元包括与二级颗粒收集器(5)顶部气体出口相连接的三级颗粒收集器(10)，三级颗粒收集器(10)顶部气体出口连接有合成气处理系统(16)，三级颗粒收集器(10)底部固体出口依次连接有颗粒仓(11)和颗粒流化器(12)，颗粒流化器(12)连接固体流量控制器(13)后通过反应器(1)锥部开设的返料口III(14)与反应器(1)相连接。3.根据权利要求2所述的含碳固体颗粒多级循环气化装置，其特征在于：所述的三级颗粒收集器(10)顶部连接有两路气体出口，一路连接合成气处理系统(16)，另一路连接有提压系统(17)；提压系统(17)出口分成两条支路，一条支路与三级颗粒收集器(10)连接提供反吹气(18)，另一支路与颗粒流化器(12)相连提供输送气(19)。4.根据权利要求3所述的含碳固体颗粒多级循环气化装置，其特征在于：所述的二级料位控制器(6)连接热量回收系统(8)，并设有排料口II(9)；所述的颗粒流化器(12)底部设有排料口III(15)。5.根据权利要求3或4所述的含碳固体颗粒多级循环气化装置，其特征在于：所述反应器(1)锥部的侧边上以反应器(1)轴线对称分布设有等间距设有多个气化剂入口(23)。6.根据权利要求3或4所述的含碳固体颗粒多级循环气化装置，其特征在于：所述的返料口Ⅰ(4)和返料口Ⅱ(7)之间高度距离H为0～10m。7.一种基于权利要求1
‑
6任一项所述装置的含碳固体颗粒多级循环气化方法，其特征在于：原料通过原料入口(20)进入反应器(1)中，气化剂通过反应器(1)锥部锥顶位置及侧边的多个气化剂入口(23)进入反应器(1)，原料与气化剂在反应器(1)中混合进行气化反应生成具有含碳固体颗粒的粗合成气；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨会民，黄勇，张晓欠，王武生，杨月明，王研，郝婷，靳皎，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：