[发明专利]煤气化装置及气化方法

说明书

本发明涉及一种加载催化剂条件下煤气化装置及气化方法，解决现有技术中存在的煤气化温度高、碳转换率低等工艺参数导致了对设备要求高和能耗高的问题。本发明通过采用煤在催化剂的作用下与气化剂进行气化反应，主要包括流化床反应器(12)、旋风分离器(13)、热交换设备(14)、净化设备(15)；流化床反应器(12)开有径向有进料口Ⅰ(27)、进料口Ⅱ(28)，底部开有进气口(24)，流化床反应器(12)分为下部密相区(26)和上部稀相区(29)；旋风分离器(13)包括“J”型管下料段(34)和“J”型管出料段(35)，本发明通过间歇性排渣，实现在反应器设备内煤粉低温气化，降低合成气的生产成本和对设备的要求，循环利用催化剂，提高碳的转化率，此技术方案较好地解决该问题，可用于煤气化工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种加载催化剂条件下煤气化装置及气化方法。

背景技术

我国是富煤贫油缺气的国家，随着石油和天然气资源的日益减少，发展洁净高效的煤炭转化技术具有长远意义。

传统的煤气化技术，即煤在高温下与氧气或空气和水蒸气组成的气化剂进行气化，生成合成气(主要是氢气、一氧化碳和二氧化碳)，大致可以分为三大类：高压固定床气化、气流床气化和流化床气化等。该煤气化技术具有气化反应所需的温度高，能耗大，对设备要求高等缺点。

加载催化剂条件下煤气化装置及气化方法是煤洁净高效利用的一种重要方式，采用煤催化气化技术，煤在相对较低的温度下与水蒸气、空气或者氧气组成的气化剂在催化剂的作用下进行气化反应，生成合成气，该技术与其它煤气化技术相比较，具有气化温度低，合成气含量高、对装备要求条件低等优点。

该技术能使被流化的物料与催化剂充分混合，有利于传热、传质和气化反应，有利于粉状物料的利用，但同时也带来了排放以及旋风分离器中灰中碳的损失较大等不足。

USP4,057,402提出了一种流化床气化过程，煤经过预处理后进入流化床反应器中，采用灰熔聚法排除灰渣，飞灰先经炉内旋风分离器分离，再经炉外旋风分离器分离，循环含碳飞灰从熔聚分离管返回气化装置，所述的气化过程，要先经过高温状态下炉内旋风分离器，所以对它的材质要求更高，飞灰通过熔聚灰的分离器进行循环，操作控制困难。

US4,077,778提出采用多级流化床煤催化气化工艺，消除原催化气化工艺的不足，使气化更高效的进行，充分利用进料碳资源，提高碳转化率。主流化床操作气速较高，将部分碳颗粒夹带至二级流化床，在较低气速下进行气化反应，增大固体颗粒的停留时间，最大限度提高碳转化率。多级流化床煤催化气化工艺采用多个流化床反应器，设备投资巨大，操作较复杂。

美国GPE公司在EXXON工艺技术基础上进行了进一步研究，US20070000177AI公开了煤一步法制甲烷的工艺，催化剂是碱金属氧化物或碱金属盐，气化剂是水蒸气，其主要技术特征除了加入高效的甲烷化催化剂之外，还加入了氧化钙到反应的煤粉当中，吸收反应过程产生的二氧化碳，进一步提高甲烷含量，上述工艺的确定是由于加入甲烷生成的催化剂，但高温不利用甲烷的生成，反应温度一般控制在700℃左右，反应速度慢，需要额外提供热量维持反应温度，这些技术还尚处于研发阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的对煤气化温度高的问题，提出了一种新的煤气化装置。该装置可以用于煤气化生产，具有实现煤的温和气化，同时流化床装置设计简单，进而对设备要求低的优点。

本发明所要解决的技术问题之二是现有技术中存在碳转化率低的问题，采用上述煤气化装置，提出了一种新的煤气化方法。该方法可以用于煤气化生产，具有温度低，碳转化率高，同时对工艺能耗消耗低的优点。