[发明专利]一种碳氢气化反应器

说明书

本发明公开一种碳氢气化反应器。该碳氢气化反应器中，富氢过热蒸汽发生及分路单元将富氢过热蒸汽分为三路，有机浆料进料单元基于第一路富氢过热蒸汽对有机浆料进行第一段加热并伴随甲烷化反应，第一碳氢反应单元基于第二路富氢过热蒸汽对反应物进行第二段加热，第二碳氢反应单元基于第三路富氢过热蒸汽对反应物进行第三段加热。本发明的碳氢气化反应器在三个连续的加热场所内，分别采用三路富氢过热蒸汽对反应物进行了三次加热，并发生反应。这种分段式增加目标产物反应方式逐级增加了反应产物的组份含量，达到提升目标产物的目的，与现有的有机物气化方法相比，采用本发明的碳氢气化反应器能够提高原料的气化率，即原料转化为合成气的比例更高。

技术领域

本发明属于有机物气化反应技术领域，更具体地，涉及一种碳氢气化反应器。

背景技术

有机物气化合成甲烷是指有机物经过气化反应产生合成甲烷气，再经过分步处理，生产甲烷。有机物气化反应的转化效率较高，技术已基本成熟，是生产甲烷的有效途径。

现有工艺通常基于碳氢气化反应器实现，其工艺流程主要包括有机物气化环节和甲烷化环节。其中，有机物气化环节是指使有机原料发生气化反应，形成以CO和H₂为主要组份的合成气。甲烷化环节是指在碳氢反应催化物的作用下，促使合成气中的CO与H₂发生甲烷化反应，形成目标产物。在实际的有机物气化环节中，有机原料气化形成的合成气在该环节的高温环境条件下也会发生一定程度的甲烷化反应。

现有的有机物气化环节主要在气化反应器中进行。在气化反应器内，有机原料通过直接加热或者燃烧，在一定的反应条件下与蒸汽反应，分步制取目标产物。

现有的有机物气化环节对于甲烷化反应中释放的热量未充分利用，只是对有机原料进行了高温加热促使发生化学反应，制取下一步反应所需的原料气，并分多个环节逐步制取目标产物。这种工艺造成副产品多，目标产物获得工艺过程能源消耗过大，产品不稳定。

发明内容

本发明的目的在于解决现有目标甲烷产物转化步骤繁琐，能耗高，产品不稳定的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种碳氢气化反应器，该碳氢气化反应器包括：

过热蒸汽发生单元，用于基于外部环境中的高温烟气将输入的液态水转化为过热蒸汽；

富氢过热蒸汽发生及分路单元，用于将所述过热蒸汽转化为富氢过热蒸汽，并将所述富氢过热蒸汽分为三路；

有机浆料进料单元，用于基于输入的第一路富氢过热蒸汽和外部环境中的高温烟气对待气化的有机浆料进行预热；

第一碳氢反应单元，用于基于输入的第一路富氢过热蒸汽和通过外部环境中的高温烟气热对待气化的有机浆料进行气化反应，伴随着气化反应吸热过程，富氢蒸汽与反应物发生甲烷化反应。甲烷化反应释放热量与气化反应吸热过程达到热平衡，使得反应有序正向发生获得大部分目标产物，得到第一组份粗气；

所述第一组分份粗气包含甲烷和部分其他组份；

第二碳氢反应单元，用于基于输入的第三路富氢过热蒸汽对所述第一组份粗气进行热量补充，使其中混有的颗粒有机物及未反应完全的反应物进一步气化为合成气，增加目标产物组份含量，得到第二组份粗气；

所述第二组份粗气包含甲烷和部分未反应组份；

第三碳氢反应单元，用于基于碳氢反应催化物促使所述第二组份粗气中的合成气进一步发生甲烷化反应，得到待后续处理的半成品气。

作为优选的是，所述碳氢气化反应器还包括：

高温烟气发生单元，用于生成高温烟气；

烟气流动室，用于提供烟气流动的所述外部环境；

所述高温烟气发生单元设于所述烟气流动室的高温烟气输入侧；