本发明专利技术公开了一种化学链气化反应装置及其方法，该装置由空气反应器、提升管、旋风分离器、返料器、燃料反应器组成的一个固体颗粒循环回路；燃料反应器包括下部的气化反应器和上部的重整反应器，通过收缩的矩形喷口连接；燃料在气化反应器内气化，扬析焦炭和焦油经过矩形喷口进入重整反应器，催化转化为合成气；被还原的载氧体经返料器进入空气反应器氧化再生，经提升管进入旋风分离器分离后，通过返料器进入重整反应器，再由矩形狭缝掉落至气化反应器，完成载氧体颗粒在循环流化床内的循环利用。本装置通过将燃料反应器分级流化，通过流态化重构，降低了反应器压降，有效节省风机能耗。耗。耗。
【技术实现步骤摘要】
一种化学链气化反应装置及其方法
[0001]本专利技术涉及一种化学链气化反应装置及其方法。
技术介绍
[0002]化学链气化(Chemical
‑
Looping Gasification，GLG)技术是一种新颖的气化方式，与化学链燃烧(Chemical
‑
Looping Combustion，CLC)具有相似原理，均是利用金属或非金属氧化物向燃料提供反应所需的氧，通过控制晶格氧/燃料比率来获得目标产物。如图1所示，从氧素利用层面，化学链气化不再直接使用纯氧，而依靠循环金属氧化物(载氧体)颗粒内含的晶格氧，它通过与空气中氧的化学反应，将空气反应器内的氧输运至燃料反应器内，实现载氧
‑
传递氧过程；同时反应器内循环固体颗粒为具有显著催化特性的载氧体，可以在炉内实现催化气化和焦油重整，提高气体收率，产生高品位的合成气；同时，被还原的金属载氧体重新回到空气反应器再生，释放大量热量。从热量传递上看，燃料反应器内气化反应所需的热量是通过载氧体的再生放热来维持，实现两反应器间热量自平衡。
[0003]Geldart B类颗粒(颗粒粒径在0.1
‑
0.6mm，颗粒密度在1400
‑
4000kg/m3)是流化床气化过程常用颗粒选型，也是化学链气化过程颗粒选型。Geldart B颗粒在流化床内具有典型的流态化特性，即：流化床内气泡呈现逐渐生长现象，并且气泡生长变大的趋势不受气泡破裂过程影响。这种典型气泡流型对燃料气化过程带来不利影响，即：气化反应器大分子气体的逃逸。逃逸的挥发份中的焦油在冷端设备的凝结影响设备正常运行。如何实现焦油炉内消除是困扰化学链气化技术的关键问题。传统单级燃料反应器，或者传统的单一方法，如增大流化风速和采用床内给料等，难以根除焦油逃逸问题。
[0004]燃料反应器分级布置能够延长载氧体颗粒在燃料反应器的停留时间，提高焦油转化率，是目前两段或多段气化反应器常用的方法，现有技术中均采用风帽式布风板进行多级布置，这种布置方法提高了燃料反应器使用的风机压降，增加了风机能耗。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：本专利技术提供一种降低反应器压降、节省风机能耗的化学链气化反应装置，本专利技术另一目的是提供一种利用化学链气化反应装置的气化反应方法。
[0006]技术方案：本专利技术所述的一种化学链气化反应装置，包括依次连接的空气反应器、提升管、旋风分离器、空气反应器返料器、燃料反应器和燃料反应器返料器组成的循环回路。
[0007]其中，所述空气反应器底端设有空气入口，空气反应器布风板设于空气反应器底部和空气入口的上部。
[0008]其中，所述提升管下端设于空气反应器顶部，上端与旋风分离器通过管路相接，所述旋风分离器底部与排料管上端相接。
[0009]其中，所述空气反应器返料器包括空气反应器返料器布风板、第三气化介质入口和返料口，所述第三气化介质入口设于空气反应器返料器底端，所述空气反应器返料器布
风板设于空气反应器返料器底部、第三气化介质入口上部。
[0010]进一步地，所述返料口设于空气反应器返料器一侧的顶部，所述空气反应器返料器另一侧的顶部与排料管的另一端连接。
[0011]其中，所述燃料反应器包括重整反应器、气化反应器，所述重整反应器和气化反应器通过内置隔板与矩形狭缝连接，形成矩形喷口。
[0012]作为优选，所述的重整反应器中的隔板通过隔板轴对称设于重整反应器底端的两侧，两侧隔板呈锥形倾斜于重整反应器底端所在平面，倾斜角度为30
°
～75
°
，两侧隔板不交叉；所述气化反应器中的隔板通过隔板轴对称设于气化反应器顶端的两侧，两侧隔板呈锥形倾斜于气化反应器顶端所在平面，倾斜角度为30
°
～75
°
，两侧隔板不交叉。
[0013]进一步地，所述重整反应器包括合成气出口，所述合成气出口设于重整反应器顶部，所述重整反应器一侧与空气反应器返料器一侧返料口相接。
[0014]进一步地，所述第一气化介质入口设于气化反应器底端，所述气化反应器布风板设于气化反应器底部、第一气化介质入口的上部，所述出料口设于气化反应器一侧的中部。
[0015]其中，所述燃料反应器返料器包括燃料反应器返料器布风板和第二气化介质入口，所述第二气化介质入口设于燃料反应器返料器底端，所述燃料反应器返料器布风板设于燃料反应器返料器底部、第二气化介质入口的上部。
[0016]进一步地，所述燃料反应器返料器一侧与气化反应器中出料口相接，另一侧与空气反应器中的进料口管道相接。
[0017]其中，空气反应器布风板、空气反应器返料器布风板、燃料反应器布风板和燃料反应器返料器布风板，均为具有多孔形状或者具有风帽结构的布风隔板，所起作用是使反应器内流态化均匀稳定，同时起到支撑床料作用。
[0018]本专利技术所述的一种利用化学链气化反应装置的气化反应方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0019](1)通入流化气体之前，将燃料堆积在气化反应器底部，载氧体初始分别堆积在气化反应器底部、空气反应器底部、空气反应器返料器底部和燃料反应器返料器底部，通过载氧体颗粒在装置内的循环，实现燃料向高品位合成气的转化；
[0020](2)燃料进入气化反应器的底部，在第一气化介质入口中通入气化介质，燃料在气化介质和载氧体催化条件下气化，产生的合成气随气流进入气化反应器上部；
[0021](3)产生的合成气、燃料释放的焦油以及扬析焦炭通过气化反应器上部经过矩形狭缝进入重整反应器，燃料释放的焦油在载氧体作用下催化分解，扬析飞灰含碳继续气化，合成气从重整反应器顶部合成气出口产出；
[0022](4)重整反应器中的部分载氧体床料自上而下从矩形狭缝中进入气化反应器(11)；
[0023](5)气化反应器中被还原后的载氧体进入燃料反应器返料器，向第二气化介质入口通入气化介质，载氧体进入空气反应器，向空气入口通入空气实现载氧体的再生；
[0024](6)氧化再生后的载氧体伴随反应过后得到的贫氧空气经过提升管进入旋风分离器，贫氧空气从贫氧空气出口排出，载氧体经过排料管进入空气反应器返料器布风板；
[0025](7)向第三气化介质入口中通入气化介质，空气反应器返料器布风板中的载氧体进入重整反应器继续循环反应。
[0026]作为优选，所述步骤(2)～(7)任意步骤中，第一气化介质入口、第二气化介质入口和第三气化介质入口中通入的气化介质为水蒸汽和二氧化碳中的至少一种。
[0027]作为优选，所述步骤(1)～(7)任一步骤中，空气反应器中的反应温度为850℃～1100℃，所述燃烧反应器中的反应温度为700℃～1000℃。
[0028]作为优选，所述步骤(1)中载氧体种类可为Fe基载氧体等稳定性较好的载氧体。
[0029]其中，步骤(5)中载氧体进入空气反应器时发生氧化再生反应，反应放出的热量用以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种化学链气化反应装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的空气反应器(1)、提升管(2)、旋风分离器(3)、空气反应器返料器(4)、燃料反应器(5)和燃料反应器返料器(6)组成的循环回路。2.根据权利要求1所述的化学链气化反应装置，其特征在于，所述空气反应器(1)底端设有空气入口(19)，空气反应器布风板(7)设于空气反应器(1)底部和空气入口(19)的上部。3.根据权利要求1所述的化学链气化反应装置，其特征在于，所述提升管(2)下端设于空气反应器(1)顶部，上端与旋风分离器(3)通过管路相接，所述旋风分离器(3)底部与排料管(8)上端相接。4.根据权利要求1所述的化学链气化反应装置，其特征在于，所述空气反应器返料器(4)包括空气反应器返料器布风板(9)、第三气化介质入口(21)和返料口，所述第三气化介质入口(21)设于空气反应器返料器(4)底端，所述空气反应器返料器布风板(9)设于空气反应器返料器(4)底部、气化介质入口c(21)上部。5.根据权利要求1所述的化学链气化反应装置，其特征在于，所述燃料反应器(5)包括重整反应器(10)、气化反应器(11)，所述重整反应器(10)和气化反应器(11)通过内置隔板(15)与矩形狭缝(14)连接，形成矩形喷口。6.根据权利要求1所述的化学链气化反应装置，其特征在于，所述燃料反应器返料器(6)包括燃料反应器返料器布风板(16)和第二气化介质入口(18)，所述第二气化介质入口(18)设于燃料反应器返料器(6)底端，所述燃料反应器返料器布风板(16)设于燃料反应器返料器(6)底部、第二气化介质入口(18)的上部。7.一种利用权利要求1
‑
6任一所述的装置的气化反应方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通入流化气体之前，将燃料堆积在气化反应器(11)底部，载氧体初始分别堆积在气化反应器(11)底部、空气反应器(1)底部、空气反应器返料器(4)底部和燃料反应器返料器(6)底部，通过载氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋涛，郭月，殷上轶，卢平，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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