一種粉煤熱解制油制天然氣用反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤氣化和熱解技術領域，具體涉及一種粉煤熱解制油/天然氣用反應器。
【背景技術】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國石油消費量迅速增長。石油屬于國家戰(zhàn)略安全物資，而我國又是石油資源相對缺乏的國家，為了減少對進口石油的依賴，我國正在實施多元化能源戰(zhàn)略。發(fā)展?jié)崈裘杭夹g是實施國家能源多元化戰(zhàn)略的對策之一。其中，粉煤熱解技術因方法相對簡單、投資較低，是一種具有競爭力的潔凈煤技術。
[0003]國內(nèi)外典型的煤熱解工藝包括外熱立式爐工藝、內(nèi)熱立式爐工藝、美國的Garrett工藝和T0SC0AL工藝、日本的煤快速熱解工藝、德國的LR工藝、澳大利亞的流化床快速熱解工藝、前蘇聯(lián)3TX(ETCh)—175工藝、中國的流化床熱解工藝、DG工藝和多段回轉爐工藝等。
[0004]現(xiàn)有流化床熱解工藝是以粉煤為原料，氣體作為流化介質(zhì)對粉煤進行流化熱解，其不足之處一是油品的產(chǎn)率很低，通常只有3?6%，二是受除塵技術的限制，油品中含塵量較高，后續(xù)加工處理難度很大。另外，現(xiàn)有熱解技術基本都為常壓、低溫操作，設備尺寸大，裝置生產(chǎn)能力低，經(jīng)濟性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種粉煤熱解制油制天然氣用反應器，解決現(xiàn)有流化床熱解設備龐大，生產(chǎn)能力小，油品產(chǎn)率低，油氣含塵量高的技術問題。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]—種粉煤熱解制油制天然氣用反應器，包括:水冷壁氣化室、煤加氫熱解反應室、旋風分離器，所述水冷壁氣化室頂部設有制氫原料氧氣和煤粉的入口，所述水冷壁氣化室內(nèi)設水冷壁，所述水冷壁下面經(jīng)通道與渣池連通，所述水冷壁氣化室內(nèi)壁為耐火磚，所述水冷壁氣化室中部用耐火磚砌成隔離墻，在所述隔離墻頂部設有均壓氮氣環(huán)管，所述渣池上方設有水浴環(huán)，所述水冷壁氣化室中部連通縮徑輸氣管，所述縮徑輸氣管與所述煤加氫熱解反應室連通，所述煤加氫熱解反應室頂部設有煤粉噴嘴，所述煤加氫熱解反應室下部側面設有冷卻劑噴嘴，所述煤加氫熱解反應室底部與所述旋風分離器連通，所述旋風分離器底部連接半焦收集裝置，所述旋風分離器頂部連接粗油氣后續(xù)凈化處理系統(tǒng)。
[0008]進一步，所述均壓氮氣環(huán)管上設有數(shù)百個氮氣噴吹孔。
[0009]進一步，所述水浴環(huán)上設有數(shù)十個傾斜大角度霧化噴頭。
[0010]本發(fā)明的工作過程:
[0011]作為制氫原料的氧氣和氣力輸送的煤粉一同送入水冷壁氣化爐，燃燒后制得高溫、高氫氣濃度、高流速的熱解用合成氣;合成氣噴入渣池進行除渣和冷卻后，以極快的氣速噴入煤加氫熱解反應室，和煤粉在幾毫秒鐘內(nèi)完成深度加氫熱解反應;熱解反應產(chǎn)物在I?2秒后立刻被冷卻劑(可以用水蒸汽或下游返回的合成氣)冷卻，抑制了二次副反應的發(fā)生;冷卻后的熱解產(chǎn)物進入旋風分離器后，固體顆粒受離心力的作用被甩到器壁上，約98%的半焦從氣體中被分離，分離下來的半焦作為產(chǎn)品，外送其它裝置使用；出旋風分離器頂部的粗油氣則視下游要求，進行后續(xù)凈化處理后用于下游生產(chǎn)油品/天然氣。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0013]本發(fā)明從功能上整合了頂噴下行水激冷式水冷壁氣化爐、煤加氫熱解反應室、旋風分離器，使設備和相關管道、儀表、閥門的直接投資明顯降低。
[0014]本發(fā)明的反應器內(nèi)壁采用耐火磚砌成，具有易于加工、蓄熱能力強，防止外壁超溫的優(yōu)點。
[0015]本發(fā)明在較高壓力下操作，有利于提高生產(chǎn)能力。
[0016]本發(fā)明用于煤制油制氣技術領域，具有設計合理，結構緊湊，產(chǎn)品油氣潔凈，油品產(chǎn)率高的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0017]圖1是一種粉煤熱解制油制天然氣用反應器的結構示意圖；
[0018]圖2是圖1的A-A剖面圖(均壓氮氣環(huán)管的剖面圖)；
[0019]圖3是圖1的B-B剖面圖(水浴環(huán)的剖面圖)；
[0020]圖4是圖1的C-C剖面圖(旋風分離器的剖面圖)。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分，基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他實施例，都屬于本發(fā)明保護范圍。
[0022]如圖1、2、3、4所示，一種粉煤熱解制油制天然氣用反應器，包括:水冷壁氣化室1、煤加氫熱解反應室9、旋風分離器11，所述水冷壁氣化室I頂部設有制氫原料氧氣和煤粉的入口，所述水冷壁氣化室I內(nèi)設水冷壁2，所述水冷壁2下面經(jīng)通道與渣池6連通，所述水冷壁氣化室I內(nèi)壁為耐火磚3，所述水冷壁氣化室I中部用耐火磚砌成隔離墻12，在所述隔離墻頂部設有均壓氮氣環(huán)管4，所述渣池6上方設有水浴環(huán)5，所述水冷壁氣化室I中部連通縮徑輸氣管7，所述縮徑輸氣管與所述煤加氫熱解反應室9連通，所述煤加氫熱解反應室9頂部設有煤粉噴嘴8，所述煤加氫熱解反應室9下部側面設有冷卻劑噴嘴10，所述煤加氫熱解反應室9底部與所述旋風分離器11連通，所述旋風分離器11底部連接半焦收集裝置，所述旋風分離器11頂部連接粗油氣后續(xù)凈化處理系統(tǒng)。
[0023]所述均壓氮氣環(huán)管4上設有數(shù)百個氮氣噴吹孔。
[0024]所述水浴環(huán)5上設有數(shù)十個傾斜大角度霧化噴頭。
[0025]水冷壁氣化室I采用頂噴下行水激冷式結構，可以適應各種煤種，甚至可以輕易處理各種灰熔點高于1500度的劣質(zhì)煤，符合我國煤種繁雜、煤質(zhì)波動較大的實際情況，可大幅提高裝置的在線率，實現(xiàn)工廠的長周期運行。
[0026]水冷壁氣化室I以煤和氧氣為原料，直接在爐內(nèi)燃燒，發(fā)生不完全氧化反應生成熔融態(tài)渣和以C0+H2為主要組成的合成氣，一同向下流動進入渣池6，液態(tài)渣落入渣池水后，急冷固化碎裂成小渣粒，沉降后從氣化室底部排出，合成氣則上行被水浴環(huán)5噴入的噴淋水抑塵，冷卻后送去煤加氫熱解反應室9。
[0027]水冷壁氣化室I內(nèi)件為水冷壁2結構，煤在室內(nèi)燃燒后，可燃部分生成合成氣，而無法燃燒的物質(zhì)(即通常所說的灰分)則在高溫下熔化為液態(tài)，可以均勻地分布在水冷壁內(nèi)表面，形成保護性的渣層，實現(xiàn)以渣抗渣的目的，液態(tài)渣在重力作用下流入渣池6。
[0028]渣池6采用鎳基鋼材制造而成，除了能應對約1400度的高溫含氫合成氣外，還用于隔離耐火磚和渣池水，使耐火磚免于在高溫紅熱狀態(tài)下接觸液態(tài)水后發(fā)生破裂，影響耐火磚的使用壽命。
[0029]為防止氣化室上部超溫，氣化室中部用耐火磚砌成隔離墻12用于隔熱，為避免隔離墻上下壓差過大導致破損，在隔離墻頂部設有均壓氮氣環(huán)管4用于向環(huán)隙內(nèi)通入氮氣，保證隔離墻上下壓差正常。
[0030]均壓氮氣環(huán)管4上設有數(shù)百個氮氣噴吹孔(見圖1的A-A剖面圖)，用于保證在充入氮氣時氣量不會過大或流量不均勻，造成隔離墻局部破損。
[0031]合成氣在出渣池6時被一股來自水浴環(huán)5的霧狀水噴淋抑塵、冷卻，通過噴淋，可有效減少合成氣中夾帶的灰量，對熱解后的產(chǎn)出的半焦產(chǎn)品的品質(zhì)影響較小，有利于半焦的應用。
[0032]水浴環(huán)5上設有數(shù)十個傾斜的大角度霧化噴頭(見圖1的B-B剖面圖)，用于確保噴出的水完全呈霧狀，在和高溫合成氣接觸后立即可蒸發(fā)成氣態(tài)，不會在液態(tài)水被夾帶，在接觸到紅熱的耐火材料后使耐火材料因驟冷發(fā)生破裂，影響設備使用壽命。
[0033]冷卻后的合成氣在流經(jīng)輸氣段時，由于輸氣段設計為逐漸縮徑結構，因而合成氣的流速會迅速加快，可以縮短停留時間、抑制熱解副反應的發(fā)生。
[0034]煤粉通過氣力輸送，經(jīng)煤粉噴嘴8噴入煤加氫熱解反應室9，和合成氣進行快速加氫熱解反應。反應后立即被合成氣噴嘴10噴入的冷卻劑(可以用水蒸汽或下游返回的合成氣)冷卻，降溫后送去旋風分離器11進行氣固分離。
[0035]被激冷后的帶煤粉合成氣沿切線方向(見圖1的C-C剖面圖)進入旋風分離器11，氣流中夾帶的煤粉在離心力的作用下，超過98 %的煤粉被甩到旋風分離器壁上，落入旋風分離器底部的半焦收集裝置，作為產(chǎn)品送出界外;而除塵后的粗油氣則視下游要求，進行后續(xù)凈化處理后用于下游生產(chǎn)油品。
[0036]本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應當理解，上述實施例不限于前述的細節(jié)，而應在權利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內(nèi)的變化和改型都應為權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種粉煤熱解制油制天然氣用反應器，其特征在于:所述粉煤熱解制油制天然氣用反應器，包括:水冷壁氣化室(I)、煤加氫熱解反應室(9)、旋風分離器(II)，所述水冷壁氣化室(I)頂部設有制氫原料氧氣和煤粉的入口，所述水冷壁氣化室(I)內(nèi)設水冷壁(2)，所述水冷壁(2)下面經(jīng)通道與渣池(6)連通，所述水冷壁氣化室(I)內(nèi)壁為耐火磚(3)，所述水冷壁氣化室(I)中部用耐火磚砌成隔離墻(12)，在所述隔離墻頂部設有均壓氮氣環(huán)管(4)，所述渣池(6)上方設有水浴環(huán)(5)，所述水冷壁氣化室(I)中部連通縮徑輸氣管(7)，所述縮徑輸氣管與所述煤加氫熱解反應室(9)連通，所述煤加氫熱解反應室(9)頂部設有煤粉噴嘴(8)，所述煤加氫熱解反應室(9)下部側面設有冷卻劑噴嘴(10)，所述煤加氫熱解反應室(9)底部與所述旋風分離器(11)連通，所述旋風分離器(11)底部連接半焦收集裝置，所述旋風分離器(11)頂部連接粗油氣后續(xù)凈化處理系統(tǒng)。2.根據(jù)權利要求1所述的粉煤熱解制油制天然氣用反應器，其特征在于:所述均壓氮氣環(huán)管(4)上設有數(shù)百個氮氣噴吹孔。3.根據(jù)權利要求1所述的粉煤熱解制油制天然氣用反應器，其特征在于:所述水浴環(huán)(5)上設有數(shù)十個傾斜大角度霧化噴頭。
【專利摘要】一種粉煤熱解制油制天然氣用反應器，涉及煤氣化和熱解技術，解決現(xiàn)有流化床熱解設備龐大，生產(chǎn)能力小，油品產(chǎn)率低，油氣含塵量高的技術問題。本發(fā)明包括：水冷壁氣化室、煤加氫熱解反應室、旋風分離器，水冷壁氣化室設有制氫原料入口，水冷壁氣化室內(nèi)設水冷壁，并與渣池連通，中部設有均壓氮氣環(huán)管，渣池上方設有水浴環(huán)；水冷壁氣化室通過縮徑輸氣管與煤加氫熱解反應室連通，煤加氫熱解反應室頂部設有煤粉噴嘴、下部設有冷卻劑噴嘴、底部與旋風分離器連通，旋風分離器底部連接半焦收集裝置、頂部連接粗油氣后續(xù)凈化處理系統(tǒng)。本發(fā)明用于煤制油制氣，具有設計合理，結構緊湊，產(chǎn)品油氣潔凈，油品產(chǎn)率高的優(yōu)點。
【IPC分類】C10J3/84, C10J3/76, C10J3/48, C10G1/06
【公開號】CN105713674
【申請?zhí)枴緾N201610260561
【發(fā)明人】安英保, 鄭琪, 齊洪民, 陳裕彬
【申請人】中美新能源技術研發(fā)（山西）有限公司