[发明专利]一种固体有机质热解气化耦合重整净化反应器

说明书

本发明涉及一种固体有机质热解气化耦合重整净化反应器，包括热解气化反应区、设置在热解气化反应区侧端的重整反应区以及重整过滤区；所述热解气化反应区顶部设有物料进口和第一催化剂进口，底部设有第一返料阀；所述热解气化反应区与重整反应区之间上部通过隔板分离，下部通过格栅分离，所述隔板和格栅相互连接；所述重整反应区顶部分别设有气体产物出口和第二催化剂进口，底部设有第二返料阀；所述重整过滤区设置在重整反应区与气体产物出口之间，顶部设有第三催化剂进口，下部设有调节阀。该反应器集热解气化、重整与过滤功能于一体，无需流化风，具有气相产物不含焦油、热值高，组成易于控制，反应器结构紧凑，易于布置的显著优点。

技术领域

本发明属于能源利用领域，具体涉及一种固体有机质热解气化耦合重整净化反应器。

背景技术

煤炭、生物质、城市生活垃圾等固体有机质在不同的反应条件下进行热解时，都会生成气体、液体和固体三相产物。采用气化的方式制取合成气，再进行后续的合成转化是最具有发展潜力技术之一，被称为间接液化。其中气化技术是间接液化的基础和关键。

气化技术按是否使用气化剂可分为使用气化剂和不使用气化剂两种。使用气化剂气化可分为空气气化、氧气气化、水蒸气气化、二氧化碳气化和混合气化等。研究发现，使用气化剂的气化反应过程是个复杂的多组分多类型的化学反应体系，包括氧化反应、还原反应以及固体物质的裂解等。由于气化反应总体是一个吸热反应，必须提供足够热量才能维持反应进行，因此，选择气化剂一般包括空气或者氧气。使用空气作气化剂，由于空气中含有大量的氮气，导致产品中合成气热值低，后续分离成本高；使用氧气作气化剂，则需要增加一套空分设备。不用气化剂气化只有热解气化一种，它是在完全无氧的情况下进行的气化反应，具有产物热值高、反应过程简单的优点，但是如何提供外部热源成为了关键问题，因此，气化反应器和反应工艺的设计成为了重点。

气化反应器主要分为固定床气化炉和流化床气化炉。固定床气化炉根据气体出口及炉型结构的不同，可分为下吸式、上吸式、横吸式和开心式等，其优点是装置结构简单，坚固耐用，运行方便可靠，操作和投资费用低；缺点是内部反应过程难以控制，传热和传质较差，易产生焦油和架桥，生产强度小，不适应规模化发展的要求。流化床气化炉根据流化状态可分为鼓泡流化床、循环流化床和气流床等，其优点是传热传质均匀，气化反应速度快，碳转化率高，易工业放大；缺点是设备结构复杂，固定投资大，原料需粉碎细化，可燃气中灰分含量高且存在焦油。

目前限制气化技术发展和工业化的主要障碍是副产物焦油的消除问题。焦油的存在容易导致气化系统的堵塞、腐蚀和设备的损坏，引起下游催化剂的失活以及严重的环境污染等。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种固体有机质热解气化耦合重整净化反应器，该反应器集热解气化、重整与过滤功能于一体，无需流化风，具有气相产物不含焦油、热值高，组成易于控制，反应器结构紧凑，易于布置的显著优点。

本发明所提供的技术方案为：

一种固体有机质热解气化耦合重整净化反应器，包括热解气化反应区、设置在热解气化反应区侧端的重整反应区以及重整过滤区；

所述热解气化反应区顶部设有物料进口和第一催化剂进口，底部设有第一返料阀；所述热解气化反应区与重整反应区之间上部通过隔板分离，下部通过格栅分离，所述隔板和格栅相互连接；所述重整反应区顶部分别设有气体产物出口和第二催化剂进口，底部设有第二返料阀；所述重整过滤区设置在重整反应区与气体产物出口之间，顶部设有第三催化剂进口，下部设有调节阀。

上述技术方案中，原料固体有机质颗粒由物料进口进入，热解气化催化剂由第一催化剂进口进入，两者通过相互碰撞在热解气化反应区实现快速混合升温并剧烈反应，热解气化反应区生成的气相产物通过格栅进入重整反应区内，与重整反应区内的重整催化剂接触继续进行重整反应，重整后的气体通过重整过滤区进行进一步地重整并起到了过滤气相产物中粉尘的作用。反应后的催化剂通过返料阀进入催化剂再生系统。