[发明专利]一种高温水活化碳氢制取天然气的设备

说明书

一种高温水活化碳氢制取天然气的设备，包括依次连接的初级混热装置、二级混热装置和高温烟气炉；初级混热装置与原料煤供给装置和水蒸气供给装置连接，用于使原料煤与第一水蒸气接触升温得到第一煤气混合物；二级混热装置与水蒸气供给装置连接，用于使第一煤气混合物与第二水蒸气接触升温得到第二煤气混合物；高温烟气炉用于对第二煤气混合物进行热解反应，得到产品气。该设备简化了现有煤制天然气的工艺过程和设备，降低生产成本，仅产生少量或不产生污染物。

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体地，涉及一种高温水活化碳氢制取天然气的设备。

背景技术

煤制天然气作为清洁产业，极大地节约了煤炭资源，提升了煤炭价值。特别是针对“缺油、少气、富煤”的能源结构，积极发展煤制天然气工业，实现煤的就地转化，减少运输成本，具有非常重要的战略意义。

全世界已投产的工业级煤制天然气装置较少，我国长期致力于煤制天然气全技术链的国产化，但真正进入工业应用的也不多。煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤与高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和脱硫脱碳后，制成净煤气；净煤气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出天然气。主工艺生产装置包括空分、碎煤加压气化炉、耐硫耐油变换装置、气体净化装置、甲烷化合成装置及废水处理装置。

甲烷化是把煤炭变为清洁的天然气的关键核心技术之一，在高温、高压和催化剂作用下，把煤气化生成的一氧化碳、二氧化碳和氢气催化生成甲烷。其中，甲烷化催化剂在这个化学反应过程中发挥着至关重要的作用，也是限制我国煤制天然气整套系统自主化的关键点。由于主流工艺路线基本确定，很多研究都是围绕甲烷化催化剂的改进展开的。

发明内容

本发明的发明人在研究中发现，煤制天然气工艺并非必需额外添加甲烷化催化剂，可以利用煤炭中含有的催化组分实现甲烷化催化。基于该颠覆性发现，提出了一整套全新的高温水活化碳氢制取天然气的工艺设备，用于高温水活化碳氢制取天然气的制取。

为了实现上述目的，本发明提供一种高温水活化碳氢制取天然气的设备，包括依次连接的初级混热装置、二级混热装置和高温烟气炉；所述初级混热装置与原料煤供给装置和水蒸气供给装置连接，用于使原料煤与第一水蒸气接触升温得到第一煤气混合物；所述二级混热装置与所述水蒸气供给装置连接，用于使所述第一煤气混合物与第二水蒸气接触升温得到第二煤气混合物；所述高温烟气炉用于对所述第二煤气混合物进行热解反应，得到产品气。

利用该设备在全程隔绝氧气的条件下，原料煤两次与水蒸气接触、混合、升温，然后进入高温烟气炉进行热解，得到含天然气的产品气。该设备简化了现有煤制天然气的工艺过程和设备，降低生产成本，仅产生少量或不产生污染物。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的实施例的高温水活化碳氢制取天然气的设备的结构示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的主视结构示意图。

图3示出了根据本发明的实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的左视结构示意图。

图4示出了根据本发明的实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的右视结构示意图。

图5示出了图4的A向剖视结构示意图。

图6示出了根据本发明的实施例的涡流配热喷煤枪装置的喷煤枪芯的三维结构示意图。

图7示出了根据本发明的实施例的多角度分布式混热器装置的主视结构示意图。