[实用新型]煤催化气化反应器

说明书

本实用新型涉及煤催化气化领域，提供了一种煤催化气化反应器。该反应器包括气化炉和合成气进入系统，气化炉的顶部设有粗煤气出口，气化炉内设有密相床层；合成气进入系统包括一级合成气进气腔和合成气返炉管，一级合成气进气腔设置在密相床层的下部，合成气返炉管的一端与粗煤气出口连通、另一端穿过气化炉的侧壁并与一级合成气进气腔连通，一级合成气进气腔的周壁上设有多个第一排气孔，由此使合成气能够大体水平地进入到密相床层的下部，进而再由下至上流经整个密相床层，从而与固相床料充分混合、接触，在催化剂作用下充分发生甲烷化放热反应。

技术领域

本实用新型涉及煤催化气化领域，具体涉及一种煤催化气化反应器。

背景技术

煤催化气化技术，是煤制天然气最有效的工艺途径之一，其技术原理为在多功能催化剂作用下，煤和气化剂在一个反应器内同时发生煤气化、变换和甲烷化三个反应，将吸热反应和放热反应有效耦合，大幅提高甲烷产率和系统能效。

为了实现碳水吸热反应和合成气甲烷化反应耦合，最大限度降低氧耗、煤耗，提高气化炉出口一次甲烷含量，需将系统产生的合成气(CO和H2)经后续净化、分离系统分离后循环返回气化炉内继续发生甲烷化放热反应，为碳水吸热反应提供热量，进而减少通氧燃烧造成的碳损失。返炉合成气在进入气化炉后，与固相床料充分接触混合，在催化剂作用下发生甲烷化反应。合成气返回位置及返回结构关系到炉内反应的进行程度，返回位置不当可能引发局部高温结渣或甲烷化反应进行不彻底等问题，返回结构不合理可能导致入炉合成气分散不均、短路、与固相催化剂接触混合不充分等问题，进而引发甲烷化反应发生不彻底、返炉气返回无意义。

因此，针对催化气化工艺，开发反应器及合成气入炉系统结构合理、能实现入炉合成气与固相床料混合均匀、反应充分的催化气化反应器及合成气入炉系统至关重要。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有催化气化反应器合成气返回结构设置不合理，导致返回的合成气在气化炉内分散不均，与固相床料反应不充分的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种煤催化气化反应器，该反应器包括气化炉和合成气进入系统，所述气化炉的顶部设有粗煤气出口，所述气化炉内设有密相床层；所述合成气进入系统包括一级合成气进气腔和合成气返炉管，所述一级合成气进气腔设置在所述密相床层的下部，所述合成气返炉管的一端与所述粗煤气出口连通、另一端穿过所述气化炉的侧壁并与所述一级合成气进气腔连通，所述一级合成气进气腔的周壁上设有多个第一排气孔。

可选的，所述一级合成气进气腔的外部套设有二级合成气进气腔，所述二级合成气进气腔的周壁上设有多个第二排气孔。

可选的，所述第一排气孔向所述一级合成气进气腔的周向倾斜。

可选的，所述第二排气孔向所述二级合成气进气腔的周向倾斜，所述第一排气孔的倾斜方向与所述第二排气孔的倾斜方向一致。

可选的，所述第一排气孔向外延伸的空间与所述第二排气孔错开；和/或，

所述第二排气孔的孔径大于所述第一排气孔的孔径。

可选的，所述合成气返炉管上设有缓冲球。

可选的，所述气化炉包括由下至上依次连接的锥形分布板、底部变径段、中部直管段和顶部缩颈段；所述锥形分布板为由下至上直径逐渐增大的截头锥形，所述锥形分布板的周壁上设有多个水平进气孔，所述水平进气孔用于向所述气化炉内通入气化剂；所述锥形分布板的底部开口穿设有中心射流管，所述中心射流管用于向所述气化炉内射入气化剂，所述中心射流管与所述锥形分布板的底部开口之间形成环形的灰渣出口；所述底部变径段由下至上直径逐渐增大；所述密相床层设置在所述中部直管段内；所述顶部缩颈段的顶端形成所述粗煤气出口。

可选的，所述中心射流管的顶端高于所述灰渣出口，所述水平进气孔高于所述中心射流管的顶端。