[实用新型]用于含碳物质气化的反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于石化技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种用于含碳物质气化的反应器。

背景技术

传统气固两相反应技术对于转化低活性的含碳固体物料具有一定的难度。一般做法是提高反应器操作温度，但是增加了化学反应能耗且降低了反应器生产效率。对于一些反应活性很低的固体物料，如焦粉或已经过一次反应后的半焦颗粒，由于传统反应器的材料结构限制其最高操作温度，导致含碳组份无法充分反应，造成物料转化率低。

气固两相反应器一般按气体和固体的相对速度分为三类：气流床反应器、固定床反应器和流化床反应器。由于气固两相的传质和反应特性，这三类反应器中均存在明显的氧化区和还原区。含碳颗粒的氧化反应，如碳和氧气的反应生成一氧化碳或二氧化碳，是放热反应，氧化区的温度取决于反应物(如碳元素和氧气等)在局部区域的浓度比，提高氧化反应温度，能加快反应速度。含碳颗粒的还原反应，如碳和水蒸汽或二氧化碳的反应，是吸热反应。还原区的温度降低，反应速率慢，不利于含碳物料的转换，特别是活性较低的含碳颗粒。传统气流床反应器的主给料口和主反应气进口一般一起通过一个或多个喷嘴将物料(如煤粉、焦粉等)和反应气(如氧气、蒸汽等)喷入气流床反应器的炉腔内，氧化区域位于喷嘴出口位置，物料在此区域的停留时间短，而且氧化反应中各反应物浓度分布不合理不能有效形成高温区。固定床反应器的主给料口一般位于反应器顶部，主反应气进口位于反应器侧壁，与气流床反应器类似，该氧化区位于主反应气进入反应器后的有限空间内，不利于低活性含碳物料的转化。流化床反应器的氧化区位于分布板上方，对于底部有主氧气喷嘴的流化床反应器，其氧化区位于主氧气喷嘴的出口位置，其局部的氧气和碳元素的浓度比也不能有效形成高温区，从而无法加快含碳物质的反应和转化。

因此，如何有效提高含碳物质的气化效率亟待进一步探索。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于含碳物质气化的反应器，采用该反应器可以大幅提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种用于含碳物质气化的反应器。根据本实用新型的实施例，该反应器包括：

反应器本体，所述反应器本体内限定出炉腔；

至少一个向所述炉腔中供给含碳物质和反应气以便在所述炉腔中形成氧化区和还原区的反应物进口，所述反应物进口位于所述反应器本体上；

至少一个通过输送气将含碳微粒喷射到所述氧化区以便在所述氧化区中形成高温区且强化氧化反应的含碳微粒喷嘴，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体上且靠近所述氧化区；

将含有氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和含碳微粒的气固混合物排出所述炉腔的气固混合物出口，所述气固混合物出口位于所述反应器本体上；以及

将灰渣排出所述炉腔的排渣口，所述排渣口位于所述反应器本体上。

由此，采用根据本实用新型实施例的用于含碳物质气化的反应器可以大幅提高含碳物质中碳组分的气化效率，并且该反应器操作灵活、调节方便、能量利用率高。

另外，根据本实用新型上述实施例的用于含碳物质气化的反应器还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述反应物进口包括碳物质进口和反应气进口。

在本实用新型的一些实施例中，所述用于含碳物质气化的反应器进一步包括：含碳微粒供给装置，所述含碳微粒供给装置与所述含碳微粒喷嘴相连。

在本实用新型的一些实施例中，所述含碳微粒供给装置为选自料仓、分离器、过滤器和除尘器中的至少一种。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述含碳微粒喷嘴与采用输送气将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置的输送管道相连。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述反应器为气流床反应器、固定床反应器或流化床反应器。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述反应器为气流床反应器，所述反应本体内壁设有水冷壁，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述水冷壁。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本实用新型的一些实施例中，所述反应器为固定床反应器，所述反应器本体内壁设有耐磨和绝热的衬里，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述衬里。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。