[实用新型]气化反应装置

说明书

本实用新型提供了一种气化反应装置，该装置包括：内筒、外筒、气化喷嘴、排料管和反应机构；其中，内筒设置于外筒内，气化喷嘴依次穿设外筒的顶壁和内筒的顶壁且置于内筒内，用于向内筒内输送煤粉、第一氢气和氧气，以进行一次加氢热分解反应；反应机构设置于内筒内，用于使一次加氢热分解反应产生的半焦与一次加氢热分解反应中的第二氢气进行半焦加氢反应；排料管依次穿设外筒的底壁和内筒的底壁且部分置于内筒内。本实用新型中，通过在内筒内设置反应机构，延长了半焦在内筒内的停留时间，保证了半焦与第二氢气的充分反应，提高了半焦的转化率和甲烷气体的产率，进而提高了煤加氢气化反应整体的效率，提高了整体的经济性。

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种气化反应装置。

背景技术

煤加氢气化反应是指在过量氢气和高温中压环境下，煤发生一系列化学反应，生成甲烷、一氧化碳等气体、高附加值油品以及半焦的过程。该反应过程可分为一次加氢热分解反应和二次反应，具体地，二次反应包括气相产物加氢裂解、聚合、固体半焦加氢等反应。其中，一次加氢热分解反应和二次反应中的气相反应速度相对较快，而二次反应中的固体半焦加氢的反应为慢反应，需要较长的反应时间才能获得较高的转化率。

然而，现有的煤加氢气化反应器多为气流床反应器，属平推流反应器，一次加氢热分解反应中的半焦和气体产物在反应区停留时间相同，只能保证气体产物的充分反应，但对于半焦而言，由于反应时间短，未充分反应就被带出反应区，造成半焦转化率低，影响系统整体经济性。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提出了一种气化反应装置，旨在解决现有的煤加氢气化反应中的半焦因反应时间短而无法充分反应导致转化率低的问题。

本实用新型提出了一种气化反应装置，该装置包括：内筒、外筒、气化喷嘴、排料管和反应机构；其中，内筒设置于外筒内，气化喷嘴依次穿设外筒的顶壁和内筒的顶壁且置于内筒内，用于向内筒内输送煤粉、第一氢气和氧气，以进行一次加氢热分解反应；反应机构设置于内筒内，用于使一次加氢热分解反应产生的半焦与一次加氢热分解反应中的第二氢气进行半焦加氢反应；排料管依次穿设外筒的底壁和内筒的底壁且部分置于内筒内。

进一步地，上述气化反应装置中，内筒内由顶部至底部依次设置有相互连通的第一反应区和第二反应区；反应机构设置于第二反应区，用于向第二反应区内输送具有预设压力和预设温度的环流气，环流气带动半焦在第二反应区的边侧与中心之间循环运动形成环流流场。

进一步地，上述气化反应装置中，环流气包括：第三氢气，第三氢气带动半焦运动以形成环流流场，并且，第三氢气与半焦进行二次反应半焦加氢反应。

进一步地，上述气化反应装置中，反应机构包括：溢流管和多个喷嘴；其中，内筒对应于第一反应区的直径小于对应于第二反应区的直径；各喷嘴均设置于内筒的底部，用于向内筒内输入环流气；溢流管设置于内筒内，溢流管的第一端与排料管相连通，溢流管的第二端为自由端且与第二反应区的顶部具有预设距离。

进一步地，上述气化反应装置中，溢流管的高度与内筒对应于第二反应区的高度之比大于2：3，并且，内筒对应于第一反应区的直径与溢流管的直径之比大于2：1。

进一步地，上述气化反应装置中，内筒对应于第二反应区的直径与对应于第一反应区的直径之比大于2：1。

进一步地，上述气化反应装置中，内筒对应于第二反应区包括：相互连通的变径段和主体段，变径段与第一反应区相连通，内筒对应于变径段的内壁与内筒对应于主体段的内壁之间具有预设夹角。

进一步地，上述气化反应装置中，内筒的底部呈锥形，内筒的锥顶端朝向外筒的底部，各喷嘴均靠近内筒的锥底端设置。