一種氣化爐、催化氣化系統及催化氣化工藝技術方案

本發明專利技術公開一種氣化爐、催化氣化系統及催化氣化工藝，涉及煤氣化技術領域。為解決現有技術在提取出粗煤氣中的氫氣和一氧化碳并再次注入氣化爐時，容易阻礙煤氣化反應的進行，同時容易引起分布板結渣或引發爆炸的問題而發明專利技術。本發明專利技術的氣化爐包括殼體，殼體內形成有煤氣化腔室和甲烷化腔室，殼體上連接有進料管、第一進氣管、第二進氣管和排氣管，進料管和第一進氣管均與煤氣化腔室連通，煤氣化腔室與甲烷化腔室之間設有溢流結構，第二進氣管與甲烷化腔室連通，煤氣化腔室和甲烷化腔室均與排氣管連通。本發明專利技術氣化爐用于提高排出的粗煤氣中的甲烷含量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及煤氣化
，尤其涉及一種氣化爐、催化氣化系統及催化氣化工藝。
技術介紹
催化氣化屬于先進的第三代氣化技術，是煤潔凈高效利用的一種重要方式，是煤制天然氣的有效工藝途徑之一。現有的催化氣化裝置通常采用流化床，向流化床內添加煤、催化劑和氣化劑，即可同時進行煤氣化和甲烷化兩個反應以產生粗煤氣。為了提高粗煤氣中的甲烷含量，需由排出的粗煤氣中提取由氫氣和一氧化碳組成的混合氣體，并再次通入流化床內以再次進行甲烷化反應。但是，當流化床內再次通入氫氣和一氧化碳時，流化床內氫氣和一氧化碳的含量較多，容易阻礙煤料與氣化劑之間煤氣化反應的進行，降低碳的轉化速率，從而延長了固相停留時間，降低了氣化爐的氣化能力。同時，氫氣和一氧化碳不能與含氧的氣化劑一同由分布板處進入氣化爐，否則大量可燃氣體將會在分布板處劇烈燃燒，從而引起分布板處的結渣，嚴重時還會引發爆炸，為了避免此問題，可以將氫氣和一氧化碳經上部無氧區加入氣化爐，氣化劑仍由底部的分布板處通入，而當采用此種方式時，在保證通入氣化爐的總體氣量一定的前提下，由底部通入的氣量減少，從而影響了流化床的流化質量，若在上部無氧區增補一定量的氣化劑，則容易導致粗煤氣中夾帶的氣化劑增多，參與反應的氣化劑減少，從而降低了碳的轉化率。此外，因甲烷化反應為慢反應，以含催化劑煤質顆粒為催化劑，需一定的氣固接觸時間才能達到高的甲烷收率，因此當氫氣和一氧化碳經上部無氧區加入氣化爐時，需要增大氣化爐的高度，以延長氣固接觸時間，但是，當氣化爐的高度較大時，容易影響流化床內的流化質量，同時導致流化床內沿高度方向的溫差較大，氣化質量較低。專利技術內容本專利技術提供一種氣化爐、催化氣化系統及催化氣化工藝，能夠避免氫氣和一氧化碳對煤氣化反應產生阻礙，同時，能夠避免分布板處產生結渣或爆炸，而且能夠保證流化床的流化質量和碳的轉化率，防止煤氣化腔室沿高度方向的溫差變大，保證氣化質量。為達到上述目的，本專利技術的實施例采用如下技術方案：第一方面，本專利技術提供了一種氣化爐，包括殼體，所述殼體內形成有煤氣化腔室和甲烷化腔室，所述殼體上連接有進料管、第一進氣管、第二進氣管和排氣管，所述進料管和所述第一進氣管均與所述煤氣化腔室連通，所述進料管用于向所述煤氣化腔室內通入負載有催化劑的煤料，所述第一進氣管用于向所述煤氣化腔室內通入氣化劑，所述煤氣化腔室與所述甲烷化腔室之間設有溢流結構，所述煤氣化腔室內的煤料可由所述溢流結構溢流至所述甲烷化腔室內，所述第二進氣管與所述甲烷化腔室連通，用于向所述甲烷化腔室內通入由氫氣和一氧化碳組成的混合氣體，所述煤氣化腔室和所述甲烷化腔室均與所述排氣管連通，所述排氣管用于同時排出所述煤氣化腔室內和所述甲烷化腔室內產生的粗煤氣。第二方面，本專利技術提供了一種催化氣化系統，包括：氣化爐，所述氣化爐為如上技術方案所述的氣化爐；煤氣分離裝置，所述煤氣分離裝置用于分離由所述氣化爐的排氣管排出的粗煤氣中的甲烷和由一氧化碳和氫氣組成的混合氣體。第三方面，本專利技術提供了一種催化氣化工藝，包括以下步驟：S1、將負載有催化劑的煤料由氣化爐的進料管通入所述氣化爐內的煤氣化腔室，同時將氣化劑由所述氣化爐的第一進氣管通入所述煤氣化腔室，以使所述煤料與所述氣化劑產生煤氣化反應生成粗煤氣由所述氣化爐的排氣管排出；S2、將所述粗煤氣通入煤氣分離裝置，以分離出所述粗煤氣中的甲烷以及由一氧化碳和氫氣組成的混合氣體；S3、將由一氧化碳和氫氣組成的所述混合氣體由所述氣化爐的第二進氣管通入所述氣化爐中的甲烷化腔室，以使所述混合氣體與由所述氣化爐內的溢流口溢流至所述甲烷化腔室內的煤料產生甲烷化反應生成富含甲烷的粗煤氣。本專利技術提供的一種氣化爐、催化氣化系統及催化氣化工藝，由進料管向煤氣化腔室內通入負載有催化劑的煤料，同時由第一進氣管向煤氣化腔室內通入氣化劑(通常為500℃左右的含氧水蒸氣)，負載有催化劑的煤料與氣化劑在煤氣化腔室內產生煤氣化反應而生成粗煤氣由排氣管排出，提取出粗煤氣中的一氧化碳和氫氣，并將一氧化碳和氫氣組成的混合氣體由第二進氣管通入氣化爐中的甲烷化腔室內，進入甲烷化腔室的混合氣體與由溢流結構溢流至甲烷化腔室的煤料之間產生甲烷化反應生成富含甲烷的粗煤氣，此富含甲烷的粗煤氣與煤氣化產生的粗煤氣一起由排氣管排出，由此提高了由排氣管排出的粗煤氣中的甲烷含量。與現有技術相比，本專利技術實施例將煤氣化反應和甲烷化反應分別控制在煤氣化腔室和甲烷化腔室內，防止通入的氫氣和一氧化碳對煤氣化反應產生阻礙，由此保證了煤氣化腔室的氣化能力。同時，由氫氣和一氧化碳組成的混合氣體與氣化劑分別通入不同的腔室，由此可避免在向同一腔室內通入由氫氣、一氧化碳和氧氣組成的混合氣體而引起分布板結渣或引發爆炸，同時無需減少通入煤氣化腔室的氣化劑的氣量，從而保證了流化床的流化質量，而且通入的氣化劑的量較足，無需增補氣化劑，從而保證了碳的轉化率。而且，由于由氫氣和一氧化碳組成的混合氣體與氣化劑分別通入不同的腔室，因此無需增大用于氣化反應的煤氣化腔室的高度，從而防止了煤氣化腔室沿高度方向的溫差變大，保證了氣化質量。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例氣化爐的第一種結構示意圖；圖2為本專利技術實施例氣化爐的第二種結構示意圖；圖3為本專利技術實施例催化氣化工藝的流程圖。附圖標記：1－殼體；2－煤氣化腔室；3－甲烷化腔室；11－進料管；12－第一進氣管；13－第二進氣管；14－排氣管；4－溢流結構；5－第一隔板；6－煤氣混合腔室；61－第一通氣口；62－第二通氣口；7－第一布氣腔室；71－第一布氣板；8－第二布氣腔室；81－第二布氣板；15－第一排渣管；9－排渣系統；16－第二排渣管。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。在本專利技術的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。在本專利技術的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。參照圖1，圖1為本專利技術實施例氣化爐的一個具體實施例，本實施例的氣化爐包括殼體1，所述殼體1內形成有煤氣化腔室2和甲烷化腔室3，所述殼體1上連接有進料管11、第一進氣管12、第二進氣管13和排氣管14，所述進料管11和所述第一進氣管12均與所述煤氣化腔室2連通，所述進料管11用于向所述煤氣化腔室2內通入負載有催化劑的煤料，所述第一進氣管12用于向所述煤氣化腔室2內通入氣化劑，所述煤氣化腔室2與所述甲烷化腔室本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣化爐，其特征在于，包括殼體，所述殼體內形成有煤氣化腔室和甲烷化腔室，所述殼體上連接有進料管、第一進氣管、第二進氣管和排氣管，所述進料管和所述第一進氣管均與所述煤氣化腔室連通，所述進料管用于向所述煤氣化腔室內通入負載有催化劑的煤料，所述第一進氣管用于向所述煤氣化腔室內通入氣化劑，所述煤氣化腔室與所述甲烷化腔室之間設有溢流結構，所述煤氣化腔室內的煤料可由所述溢流結構溢流至所述甲烷化腔室內，所述第二進氣管與所述甲烷化腔室連通，用于向所述甲烷化腔室內通入由氫氣和一氧化碳組成的混合氣體，所述煤氣化腔室和所述甲烷化腔室均與所述排氣管連通，所述排氣管用于同時排出所述煤氣化腔室內和所述甲烷化腔室內產生的粗煤氣。

【技術特征摘要】
1.一種氣化爐，其特征在于，包括殼體，所述殼體內形成有煤氣化腔室和甲烷化腔室，所述殼體上連接有進料管、第一進氣管、第二進氣管和排氣管，所述進料管和所述第一進氣管均與所述煤氣化腔室連通，所述進料管用于向所述煤氣化腔室內通入負載有催化劑的煤料，所述第一進氣管用于向所述煤氣化腔室內通入氣化劑，所述煤氣化腔室與所述甲烷化腔室之間設有溢流結構，所述煤氣化腔室內的煤料可由所述溢流結構溢流至所述甲烷化腔室內，所述第二進氣管與所述甲烷化腔室連通，用于向所述甲烷化腔室內通入由氫氣和一氧化碳組成的混合氣體，所述煤氣化腔室和所述甲烷化腔室均與所述排氣管連通，所述排氣管用于同時排出所述煤氣化腔室內和所述甲烷化腔室內產生的粗煤氣。2.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述甲烷化腔室圍繞所述煤氣化腔室的一周設置，或者所述煤氣化腔室圍繞所述甲烷化腔室的一周設置，且所述甲烷化腔室與所述煤氣化腔室之間通過第一隔板隔開。3.根據權利要求2所述的氣化爐，其特征在于，所述第一隔板由金屬材料制作，且所述第一隔板靠近所述煤氣化腔室的一側側壁上和/或所述第一隔板靠近所述甲烷化腔室的一側側壁上設有導熱耐火層。4.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述殼體內還形成有煤氣混合腔室，所述煤氣化腔室與所述煤氣混合腔室之間設有第一通氣口，所述煤氣化腔室內產生的粗煤氣由所述第一通氣口排出至所述煤氣混合腔室，所述甲烷化腔室與所述煤氣混合腔室之間設有第二通氣口，所述甲烷化腔室內產生的粗煤氣由所述第二通氣口排出至所述煤氣混合腔室，所述排氣管的進氣端與所述煤氣混合腔室連通。5.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述煤氣化腔室和所述甲烷化腔室的操作壓力P為2～4.5MPa，所述煤氣化腔室內的溫度為650～750℃，所述甲烷化腔室內的溫度為700～800℃。6.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述殼體內還形成有第一布氣腔室，所述第一布氣腔室與所述煤氣化腔室之間通過第一布氣板隔開，所述第一進氣管的出氣端與所述第一布氣腔室連通。7.根據權利要求6所述的氣化爐，其特征在于，所述殼體內還形成有第二布氣腔室，所述第二布氣腔室與所述甲烷化腔室之間通過第二布氣板隔開，所述第二進氣管的出氣端與所述第二布氣腔室連通。8.根據權利要求7所述的氣化爐，其特征在于，所述殼體上還連接有第一排渣管，所述第一排渣管用于排出所述煤氣化腔室內產生的煤渣，所述第一布氣腔室位于所述煤氣化腔室的下方，所述布氣板為錐形布氣板，所述錐形布氣板的較大開口一周與所述煤氣化腔室的側壁固定，所述錐形布氣板的較小開口位于所述較大開口的下方，且所述錐形布氣板的較小開口端與所述第一排渣管的入口端連接。9.根據權利要求7所述的氣化爐，其特征在于，所述殼體上還連接有第二排渣管，所述第二排渣管用于排出所述甲烷化腔室內的煤渣，且所述第二排渣管的入口端連接于所述甲烷化腔室的側壁底端。10.根據權利要求8所述的氣化爐，其特征在于，所述第二布氣腔室位于所述甲烷化腔室的下方，所述煤氣化腔室內由下至上依次形成有有氧區和無氧區，所述第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛燕東，劉雷，李克忠，
申請(專利權)人：新奧科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：河北;13