[发明专利]加压移动床富烃氢煤气与水煤气分级制取炉

摘要

加压移动床富烃氢煤气与水煤气分级制取炉，将原料煤先经过氢气气化，制取富含甲烷和多碳烃的氢煤气后，再将制氢煤气后剩下的残焦进行水煤气气化，富烃氢煤气与水煤气分别出炉，气化剂与被气化的固体颗粒逆流相向流动，热量利用充分，能源转化效率高，蒸汽、氧气耗量少，二氧化碳排放少；水煤气冷凝液相对减少，且不含酚类化合物，处理成本低，环境友好；氢煤气中甲烷、多碳烃含量高，净化、分离成本低；加压移动床富烃氢煤气与水煤气分级制取炉，可用于煤制天然气、煤制燃料油、煤制烯烃、煤制甲醇、IGCC整体煤气化联合循环发电等行业。

主权项

1.加压移动床富烃氢煤气与水煤气分级制取炉，由氧气水蒸汽气化剂进口、炉篦、原料煤气化床层、搅拌器、布煤器和煤锁、承压水夹套壳体、粗煤气出口和富烃煤气出口组成，其中原料煤气化床层自下而上又分为灰渣层、氧气燃烧层、水煤气生成层、甲烷生成层、原料煤干燥层，其特征在于，在分级制取炉内的下部设置，采用氧气和水蒸汽混合气化剂，以来自氢煤气段的残焦为原料生产氢气和一氧化碳的水煤气段；在分级制取炉内的上部设置，采用氢气体积含量≥50％的氢气为气化剂，用原料煤直接生产甲烷和多碳烃的氢煤气段；1.1.在水煤气段上方设置与粗煤气出口(9)相通的集气器(8)，使由水蒸汽气化段生产的全部粗煤气，通过集气器(8)和粗煤气出口(9)流出分级制取炉；集气器(8)还具有承载器上部焦炭重量的功能；1.2.氢煤气段从下到上依次由焦炭加氢气化层(13)、半焦加氢气化层(14)、加氢干馏层(17)、干燥层(18)组成；在加氢干馏层(13)中设置搅拌器(16)，以破除原料煤粒干馏过程中的粘结；在加氢干馏层(13)底部设置筛板(15)，以防止过大的焦粒进入半焦加氢气化层；在半焦加氢气化层(14)内的上部设置氢气分配器(12)和与之相通的氢气进气口(11)；在焦炭加氢气化层(13)和半焦加氢气化层(14)中设置与氢气分配器(12)相通的换热管束(12A)，在换热管束的每一根管子下端出气口设有挡气板，以便低温氢气气化剂通过氢气进气口(11)经氢气分配器(12)进入换热管束(12A)，在向下流动的过程中吸收管外的C+2H₂＝CH₄反应热，被加热到700℃以上，从挡气板与管子下端口之间的间隙进入焦炭加氢气化层；1.3.被加热的氢气气化剂沿煤气炉截面均向上依次：①流入焦炭加氢气化层(13)，与其中具有活性的碳元素进行C+2H₂＝CH₄放热反应生成甲烷，②流入半焦加氢气化层(14)，与半焦中丰富的活性碳元素进行C+2H₂＝CH₄放热反应生成甲烷，③流入加氢干馏层(17)利用带入的热量使原煤进行加氢热解、干馏、气化生成甲烷和气态多碳烃，④流入干燥层(18)加热原料煤，吸收原料煤析出的水蒸汽后，成为富含甲烷、多碳烃的氢煤气，经富烃煤气出口(21)流出煤气炉进入后续工艺设备；1.4.筛板(15)既承载原料煤重量，还将干馏过程中粘结粒度过大的半焦留在干馏段，经搅拌器破碎后再穿过筛板落入半焦加氢气化段，以防止焦粒在氢气分配器、或换热管束、或集气器的焦粒通道中堵塞，设置搅拌器和筛板还有既均匀干馏层截面气相阻力，又有利于原料煤均匀下移，并顺利通过氢气分配器、换热管束和煤气集气器进入水煤气段的功能；1.5.在富烃煤气出口和水煤气出口设置限流装置，调节、控制集气器与氢气分配器之间的压差趋近于0，以减少、防止氢气与水煤气之间串气的几率。1.6.在干燥层、干馏层、半焦加氢气化层、焦炭加氢气化层，水蒸汽气化层，以垂直间距500mm，设置测温热电偶，以监控其温度。