[发明专利]复合式分级气化反应装置及其方法

权利要求书

1.一种复合式分级气化反应装置，其特征在于，包括锥形流化床气化段（1）、原料进口管（2）、气体分布器（3）、气化剂入口管（4）、氧化剂入口管（5）、气体分布室（6）、中心排渣管（7）；射流气化段（15）、多级旋风装置（17）和多通道喷嘴（19）；

其特征在于原料进口管（2）位于锥形流化床气化段（1）中下部，气体分布器（3）和气化剂分布室（6）位于锥形流化床气化段（1）底部，气化剂入口管（4）与气化剂分布室（6）相连通，中心排渣管（7）与气体分布器（3）相连通，氧化剂入口管（5）与中心排渣管（7）相连通；射流气化段（15）通过多通道喷嘴（19）与锥形流化床气化段（1）相连通，多级旋风装置（17）通过气化炉出口管（16）与射流气化段（15）相连通，多级旋风装置（17）底部设有细灰斗（18）；

所述多通道喷嘴（19）包括同轴设置的中心喷管（8）、内环喷管（9）、外环喷管（10），以及气化剂进口管（11）、氧化剂进口管（12）、冷却水进口管（13）和冷却夹套（14）；所述中心喷管（8）、内环喷管（9）和外环喷管（10）由内向外依次设置；所述氧化剂进口管（12）与中心喷管（8）相连通，所述气化剂进口管（11）与外环喷管（10）相连通，所述冷却水进口管（13）与冷却夹套（14）相连通；

所述的锥形流化床气化段（1）上端直径为下端直径的2~8倍；

所述的中心喷管（8）、内环喷管（9）和外环喷管（10）的头部采用渐缩结构，与中心轴线的倾角斜度为0°~60°。

2.根据权利要求1复合式分级气化反应装置，其特征在于所述的气体分布器（3）位于锥形流化床气化段（1）底部，气体分布器（3）的锥形口夹角为30°~150°，气体分布器（3）锥面上设有气孔，设有5~40圈，开孔率1~10%，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管（7）的气孔最小，最小气孔为0.5~1mm，最大气孔为2~10mm。

3.一种复合式分级气化反应方法，采用权利要求1～2中任意一项所述的复合式分级气化反应装置，其特征在于主要步骤为：50mm以内的含碳固体原料通过原料进口管（2）进入锥形流化床气化段（1）内，氧化剂从氧化剂入口管（5）经过中心排渣管（7）进入锥形流化床气化段（1）中，气化剂从气化剂入口管（4）经过气体分布室（6）后，从气体分布器（3）进入锥形流化床气化段（1）中，在锥形流化床气化段（1）内进行干燥、热解、燃烧和气化过程生成一级合成气，产生的一级合成气中夹带了未完全转化的细粉颗粒以及有机物，灰渣经中心排渣管（7）排出；所述一级合成气从内环喷管（9）进入射流气化段（15），氧化剂从氧化剂进口管（12）经过中心喷管（8）进入射流气化段（15）中，气化剂从气化剂进口管（11）经过外环喷管（10）进入锥形流化床气化段（1）中，冷却水从冷却水进口管（13）进入冷却夹套（14）对多通道喷嘴进行冷却；在射流气化段（15）中将所述一级合成气中的未完全转化的细粉颗粒以及有机物进一步转化为一氧化碳和氢气，得到二级合成气，所述二级合成气经过气化炉出口管（16）进入多级旋风装置（17）后去下游进行热量回收以及洗涤处理工序，得到目标产物三级合成气；从多级旋风装置（17）出来的细灰进入细灰斗（18）。

4.根据权利要求3复合式分级气化反应方法，其特征在于所述氧化剂从氧化剂入口管（5）进入中心排渣管（7），设定中心排渣管（7）上端喷口氧化剂流速为5~25m/s。

5.根据权利要求3复合式分级气化反应方法，其特征在于所述锥形流化床气化段（1）底部界面表观速度范围为1.5~15 m/s。

6.根据权利要求3复合式分级气化反应方法，其特征在于所述锥形流化床气化段（1）操作温度为600~1000℃，锥形流化床气化段（1）的氧碳比控制范围0.5~0.7mol/mol，水碳比控制范围1~2mol/mol，操作压力范围0.5~3MPa。

7.根据权利要求3复合式分级气化反应方法，其特征在于所述射流气化段（15）的操作温度1200~1500℃，射流气化段（15）的氧碳比控制范围0.5~0.9mol/mol，水碳比控制范围0.5~2mol/mol，操作压力范围3~6.5MPa。