[发明专利]带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷的装置及方法

权利要求书

1.一种带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：包括流化床气化炉(1)、第一喷嘴(2)、第二喷嘴(3)、气固分离装置(4)、灰斗(5)、气体净化分离单元(6)、渣斗(7)；流化床气化炉(1)底部与渣斗(7)相连接、流化床气化炉(1)下层空间与上层空间分别设有第一喷嘴(2)及第二喷嘴(3)、流化床气化炉(1)顶部连接气固分离装置(4)，气固分离装置(4)固体出口连接灰斗(5)、气固分离装置(4)气体出口与气体净化分离单元(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：第一喷嘴(2)采用双流道结构，其中一侧流道供循环气体I(F)通过，另一侧流道供煤浆(B)及输送载气通过，其中循环气体I(F)为CO₂。

3.根据权利要求1所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：第二喷嘴(3)采用双流道结构，其中一侧流道供循环气体II(D)通过，另一侧流道供催化剂(C)及输送载气通过，其中，循环气体II(D)为CO和H₂的混合气。

4.根据权利要求1所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：第一喷嘴(2)和第二喷嘴(3)均采用两个喷嘴对置布置，并分别垂直于流化床气化炉(1)下层空间中部及上层空间中部的水平面布置。

5.根据权利要求1所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于：流化床气化炉(1)底部设有含氧气体(A)的进口，含氧气体(A)的进口采用气体分布器结构引入气体，气体分布器选用单管射流式、多管射流式的一种。

6.一种带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷方法，采用权利要求1-5所述的任意一种带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷装置，其特征在于，包括以下步骤：

煤浆(B)与循环气体I(F)通过第一喷嘴(2)喷入流化床气化炉(1)的下层空间雾化，并与含氧气体(A)接触发生剧烈的燃烧、气化反应生成合成气和灰渣(G)，灰渣因自身重力，落入到渣斗(7)中并被收集，合成气气流向上进入到流化床气化炉(1)的上层空间，与来自于第二喷嘴(3)喷入的催化剂(C)发生甲烷化反应，生成富含CH₄的产品气(E)，富含CH₄的产品气(E)携带着少量细小的固体颗粒被送入至气固分离装置(4)，经分离后，少量细小的固体颗粒被送至灰斗(5)并被收集，而富含CH₄的产品气(E)则进入到气体净化分离单元(6)进化、分离，得到循环气体II(D)、产品气(E)以及循环气体I(F)；其中，循环气体II(D)循环送入第二喷嘴(3)，并进入流化床气化炉(1)上层空间进一步促进甲烷化反应；循环气体I(F)送入第一喷嘴(2)，并进入流化床气化炉(1)下层空间促进气化反应。

7.根据权利要求6所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：含氧气体(A)选自氧气或空气的任意一种。

8.根据权利要求6所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：煤浆(B)中包含煤炭、水和K₂CO₃；煤炭和K₂CO₃的初始原料平均粒径均小于250μm；煤浆的浓度为45-60％。

9.根据权利要求6所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：催化剂(C)为耐硫甲烷化催化剂，平均粒径小于250μm，选自负载在氧化硅上的含镍化合物或/和含铬化合物的共熔物。

10.根据权利要求6所述的带喷嘴的流化床煤催化气化制甲烷方法，其特征在于：流化床气化炉(1)的操作温度为800-950℃。