[发明专利]一种基于煤化学链气化直接制备甲烷的装置及方法

摘要

本发明属于煤制替代天然气技术领域，涉及一种基于煤化学链气化直接制备甲烷的装置及方法，煤粉颗粒通过化学链气化反应器的上部进入化学链气化反应器，氧化态多功能复合载氧体颗粒与煤粉颗粒中未反应的碳在煤甲烷化段上部通过第一流动控制装置进入再生反应器，反应后的煤渣通过排渣口排出，旋风分离器分离出的气体依次与气体净化单元和气体分离单元后得到甲烷气，旋风分离器分离后得到的煤灰、部分未反应碳和氧化态多功能复合载氧体颗粒再次返回化学链气化反应器或再生反应器循环使用；其装置结构简单，操作方便，工艺原理科学，原料易得，成本低，热效率高，碳利用效率高，污染物少，环境友好。

主权项

1.一种基于煤化学链气化直接制备甲烷的装置，其特征在于主体结构包括固体进料器、化学链气化反应器、再生反应器、第一流动控制装置、第二流动控制装置、第一气体预分布室、第二气体预分布室、第三气体预分布室、第一气体分布板、第二气体分布板、第三气体分布板、旋风分离器、气体分离单元、气体净化单元和排渣口；化学链气化反应器的上下两部分直径比为1.2～5，化学链气化反应器的下部为氢气生成段，流型为快速流化床流型，流化介质为水蒸气或二氧化碳；上部自上而下分别为煤热解段和煤甲烷化段，其流型为喷动流化床流型，流化介质为水蒸气或合成气；煤粉颗粒通过化学链气化反应器的上部进入化学链气化反应器；化学链气化反应器的上部与再生反应器管道连通，化学链气化反应器与再生反应器之间的管道上设有第一流动控制装置，氧化态多功能复合载氧体颗粒与煤粉颗粒中未反应的碳在煤甲烷化段上部通过第一流动控制装置进入再生反应器；再生反应器为移动床流型反应器，其下部由通过第二流动控制装置与化学链气化反应器下部的氢气生成段连通；再生反应器的底部为第一气体预分布室，再生反应器和第一气体预分布室之间设有第一气体分布板；化学链气化反应器的底部为第二气体预分布室，化学链气化反应器和第二气体预分布室之间设有第二气体分布板，化学链气化反应器下部氢气生成段的流化介质通过第二气体分布板使多功能复合载氧体进行流化；化学链气化反应器底部设有排渣口，反应后的煤渣通过排渣口排出；化学链气化反应器上部和下部交界处为第三气体预分布室，化学链气化反应器的上部和第三气体预分布室之间设有倾斜角度为0‑60°的第三气体分布板；化学链气化反应器顶部右侧与旋风分离器连通，旋风分离器分离出的气体依次与气体净化单元和气体分离单元后得到甲烷气，旋风分离器分离后得到的煤灰、部分未反应碳和氧化态多功能复合载氧体颗粒再次返回化学链气化反应器或再生反应器循环使用；所述多功能复合载氧体颗粒为K2CO3‑Fe2O3‑Al2O3，其中K2CO3的重量百分比为1～10％，Fe2O3的重量百分比为10～60％，其余由Al2O3补足，煤粉颗粒中的碳元素和复合多功能载氧体中铁元素的摩尔比为1：1。