[实用新型]一种煤催化气化系统

说明书

本实用新型提供了一种煤催化气化系统，包括：气化炉、多级多段换热装置、冷却净化分离装置和深冷分离装置；多级多段换热装置的粗煤气进口与气化炉的粗煤气出口连通；冷却净化分离装置的进口与多级多段换热装置的粗煤气出口连通，深冷分离装置的煤气进口与冷却净化分离装置的粗煤气出口连通；多级多段换热装置的第一换热段与深冷分离装置的液化天然气出口连通；多级多段换热装置的第二换热段与深冷分离装置的低温合成气出口连通；气化炉的预热合成气进口与多级多段换热装置的低温合成气出口连通。本实用新型通过多级多段换热装置将LNG与高温粗煤气换热，并促进低温合成气参与甲烷化反应，提高了一次甲烷的含量，提高了煤催化气化系统的效率。

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种煤催化气化系统。

背景技术

随着经济的迅速发展以及环保规定的日益严格，各个领域对天然气这一清洁能源的需求量呈爆炸式增长。催化气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，采用催化气化技术，使煤在相对较低的温度下与气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷。催化气化工艺采用加压流化床气化炉，煤和气化剂于催化剂作用下在气化炉内发生催化气化反应，得到富含甲烷的粗煤气。粗煤气后续经净化降温后得到主要成分为CO、H₂和CH₄的煤气。为了提高气化炉出口一次甲烷的含量，增加炉内甲烷化反应的发生，利用其强放热反应为碳水吸热反应的进行提供热量，实现炉内热量的耦合高效利用，需将粗煤气中合成气分离出来，部分或全部返回气化炉。

现有工艺采用深度冷却分离，在低于零下162°温度下实现甲烷和合成气的分离，得到液态天然气即LNG和合成气，合成气返回气化炉。但因产品LNG受运输作业半径影响，超过300-500公里运输成本增加、销售利润大幅下降、且目标市场有限。对于较大型的煤制气工厂，均需得到管道天然气即SNG，将之送进管网，进而经由全国天然气管网分销至千家万户。这就需要再将LNG升温气化为SNG。过程中反复的降温、升温，能耗大大增加。

因此，针对现有催化气化系统，需开发能量利用更合理、能量综合利用效率高的煤催化气化制备天然气的系统，在获取管道天然气产品的同时，实现能量的高效合理利用。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种煤催化气化系统，旨在解决现有煤催化气化系统能量综合利用效率较低的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种煤催化气化系统，包括：气化炉、多级多段换热装置、冷却净化分离装置和深冷分离装置；其中，所述多级多段换热装置的粗煤气进口与所述气化炉的粗煤气出口连通；所述冷却净化分离装置的进口与所述多级多段换热装置的粗煤气出口连通，以对所述粗煤气进行冷却净化；所述深冷分离装置的煤气进口与所述冷却净化分离装置的粗煤气出口连通，用以从换热后的所述粗煤气中分离出液化天然气和低温合成气；所述多级多段换热装置的第一换热段与所述深冷分离装置的液化天然气出口连通，用以将所述液化天然气气化为合成天然气；所述多级多段换热装置的第二换热段与所述深冷分离装置的低温合成气出口连通，用以对所述低温合成气进行预热；所述气化炉的预热合成气进口与所述多级多段换热装置的低温合成气出口连通，用以使预热后的所述低温合成气参与甲烷化反应

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述多级多段换热装置包括：壳体和位于所述壳体内、由上到下依次相连通的第一换热段和第二换热段；其中，所述第一换热段与所述第二换热段之间设置有第一缓冲中空段。

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述第一换热段包括：多个第一换热管和多块第一隔挡板；其中，所述壳体位于所述第一换热段的侧壁上部和下部分别设置有合成天然气出口和液化天然气进口；各所述第一换热管沿与所述壳体的横截面垂直的方向并列分布，任意相邻的两个所述第一隔挡板沿所述壳体的轴向相对错开设置，所述第一换热管贯穿所述第一隔挡板。