[发明专利]一种催化气化装置、系统及方法

说明书

本发明涉及催化气化技术领域，尤其涉及一种催化气化装置、系统及方法。解决了现有技术中无氧气化工艺在将一氧化碳和氢气返炉制甲烷时需提供高温过热气化剂，能耗较大，工业放大难以及通氧工艺中甲烷含量低、安全性差、耗氧量高的缺陷。本发明实施例提供一种催化气化装置，包括：气化炉，所述气化炉包括气体分布板，所述气体分布板的上方为流化床反应区，所述气体分布板用于向所述流化床反应区靠近所述气体分布板的区域通入水蒸气和氧气；至少一个气体入射管，每一个所述气体入射管与所述流化床反应区远离所述气体分布板的区域连通，用于向所述流化床反应区远离所述气体分布板的区域通入一氧化碳和氢气。本发明实施例用于催化气化制甲烷。

技术领域

本发明涉及催化气化技术领域，尤其涉及一种催化气化装置、系统及方法。

背景技术

煤催化气化技术是指煤在较低的温度下与气化剂(由水蒸气、氢气和一氧化碳组成)在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成富含甲烷的粗煤气。与其他煤气化技术相比，由于同时引入了煤催化气化和甲烷化反应的催化剂，将吸热的煤气化反应和放热的甲烷化反应耦合在一起，能够提高系统能效。

在现有的煤催化气化技术中，多采用无氧气化工艺，具体的，将水蒸气、氢气和一氧化碳组成的气化剂经气化炉底部的气体分布板通入气化炉中，使得煤与所述气化剂发生煤气化反应，并同时副产甲烷，气化炉中产生的富含甲烷的粗煤气经过净化分离后获得富含甲烷的净化气体，将富含甲烷的净化气体经深冷分离获得一氧化碳和氢气，将所获得的一氧化碳和氢气作为循环气与水蒸气混合一同通入气化炉中在催化剂的催化作用下进行甲烷化反应，以进一步提高甲烷产量，但是，在此过程中，由于气化炉内的总反应为微吸热反应，因此，需要将气化剂过热至800℃以上，以促进气化炉中反应的进行，使得能耗较大，工业放大困难。

若采用有氧气化工艺，则需要在经气化炉底部的气体分布板通入的气化剂中加入部分氧气，通过氧气燃烧来补充气化炉内反应所需的能量，而在通氧的情况下，氧气与一氧化碳和氢气不能同时通入，容易引发爆炸、爆燃等事故，存在安全性问题；并且气化炉内强放热的甲烷化反应较少，所获得的粗煤气中甲烷的含量较低，耗氧量较高。

鉴于此，亟待开发一种能够同时通入氧气、一氧化碳和氢气的气化炉，能够在通过氧气燃烧补充气化炉内反应热所需的能量的同时，避免氧气与一氧化碳和氢气接触，提高甲烷含量的同时降低耗氧量。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种催化气化装置、系统及方法，解决了现有技术中无氧气化工艺在将一氧化碳和氢气返炉制甲烷时能耗较大，需将气化剂过热至较高温度、工业放大难以及通氧工艺中甲烷含量低、安全性差、耗氧量高的缺陷。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种催化气化装置，包括：

气化炉，所述气化炉包括气体分布板，所述气体分布板的上方为流化床反应区，所述气体分布板用于向所述流化床反应区靠近所述气体分布板的区域通入水蒸气和氧气；

至少一个气体入射管，每一个所述气体入射管与所述流化床反应区远离所述气体分布板的区域连通，用于向所述流化床反应区远离所述气体分布板的区域通入一氧化碳和氢气。

可选的，所述流化床反应区从下到上依次包括密相区和稀相区，每一个所述气体入射管与所述密相区连通。

可选的，所述密相区从下到上依次包括有氧区和无氧区，其中，所述气体入射管的出口位于所述无氧区底部。

可选的，所述密相区具有一床径从下到上渐扩的过渡区。

可选的，所述气化炉对应所述过渡区的炉壁与垂直方向的夹角小于等于8度。

可选的，所述气体入射管为至少两个，且分层穿设于所述气化炉侧壁的不同高度。