一種用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置及其應用制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置及其應用，該裝置包括物料混合組件、預熱移動床反應器、流化床氣化爐、第一氣固分離器、第二氣固分離器和洗滌塔，其中，該預熱移動床反應器包括內殼體和外殼體；流化床氣化爐與預熱移動床反應器相連；第一氣固分離器分別與流化床氣化爐和預熱移動床反應器連接；第二氣固分離器與預熱移動床反應器相連；洗滌塔通過氣體冷卻器與第二氣固分離器相連。本發明專利技術的裝置將含碳固體燃料(如石油焦)與催化劑在進入流化床氣化爐之前提前熱處理，使得石油焦與催化物質反應生成中間復合物，從而在流化床氣化爐中有氣流強烈擾動時石油焦與催化物質不易分離得到良好的催化效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于石油焦催化氣化
，更具體地，涉及一種用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置及其應用，該裝置尤其適用于合理高效清潔氣化利用石油焦。
技術介紹
石油焦是重渣油經過延遲焦化工藝得到的煉油工業的副產品。近年來，隨著石油消耗量增加，以及世界原油重質化，煉廠產生的石油焦尤其是高硫石油焦的產量逐年上升?，F在國內石油焦尤其是高硫石油焦已經供大于求，傳統燃燒利用方式環境友好度差。在這樣的大背景之下，如何高效清潔利用石油焦成為一個亟待解決的重要課題。石油焦氣化技術能有效降低固體顆粒物、NOX、SOX等污染物的排放，生產的合成氣利用途徑廣泛，并且能夠利用硫回收裝置回收高硫石油焦的硫，變廢為寶，提高產品利用的經濟價值。氣化技術由于其良好的環境友好度，優秀的產品品質，被認為是利用高硫石油焦很有前景的利用方式。但是石油焦石墨化程度高、孔隙結構不發達、礦物質含量少，這些物理化學方面的性質導致石油焦的氣化活性很差。因此目前工業中石油焦氣化均是在很高的溫度范圍內，約1200℃至1700℃，然而溫度高帶來的缺點是需要更多燃料來提供熱量維持高溫，需要更高強度的設備材料。為了減少能量的浪費以及延長設備的運行壽命有必要提高石油焦氣化反應活性。自從1867年英國專利公開煤催化技術以來，已經有眾多專利公開堿金屬鹽和堿土金屬鹽能提高碳質燃料的氣化反應活性、降低氣化反應溫度、改善煤氣組成。對于石油焦，其表面光滑，孔隙結構不發達，傳統的石油焦與催化劑機械混合或浸漬添加的方式中，石油焦附著催化劑的能力差。因而在流化床中，由于氣固反應的過程中存在劇烈擾動，催化劑易與石油焦分離，大大減少了石油焦與催化劑接觸的幾率，焦表面的活性中間體難以形成，阻斷了催化反應的進行，從而導致流化床中催化劑催化氣化石油焦的效果差。
技術實現思路
針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術的目的在于提供一種用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置及其應用，其中通過對裝置中關鍵的催化氣化反應前端組件和后端組件的結構及其設置方式等進行改進，與現有技術相比能夠解決流化床中石油焦氣化反應速率低以及直接在流化床中添加氣化催化劑催化效果差的技術問題，有效的提高含碳固體燃料(尤其是石油焦)與催化劑進行氣化反應生成合成氣體(如煤氣)的氣化反應效率；此外，本專利技術中的催化氣化處理裝置，能夠采用較低的降低含碳固體燃料的催化氣化反應溫度，并提高整體裝置的熱量利用率。為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了一種用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置，其特征在于，包括物料混合組件、預熱移動床反應器(5)、流化床氣化爐(9)、第一氣固分離器(13)、第二氣固分離器(15)和洗滌塔(19)，其中，所述物料混合組件用于將含碳固體燃料與催化劑混合得到混合物料；所述預熱移動床反應器(5)與所述物料混合組件相連，用于預熱所述混合物料；該預熱移動床反應器(5)包括內殼體(6)和外殼體，該內殼體(6)嵌于所述外殼體的內部，所述內殼體(6)和所述外殼體之間形成有空心的夾層；所述流化床氣化爐(9)與所述預熱移動床反應器(5)相連，用于對預熱后的所述混合物料進行催化氣化反應得到氣化反應產物；所述第一氣固分離器(13)分別與所述流化床氣化爐(9)和所述預熱移動床反應器(5)連接，用于對所述氣化反應產物進行第一次氣固分離；該第一次氣固分離得到的固體通入到該流化床氣化爐(9)中繼續進行催化氣化反應；所述第二氣固分離器(15)與所述預熱移動床反應器(5)相連，所述第一次氣固分離得到的氣體流經所述預熱移動床反應器(5)的夾層通入所述第二氣固分離器(15)進行第二次氣固分離，流經所述預熱移動床反應器(5)夾層的所述第一次氣固分離得到的氣體用于對該預熱移動床反應器(5)進行供熱；所述洗滌塔(19)通過氣體冷卻器(17)與所述第二氣固分離器(15)相連，所述氣體冷卻器(17)用于對所述第二次氣固分離得到的氣體進行冷卻；所述洗滌塔(19)用于對冷卻后的所述第二次氣固分離得到的氣體進行洗滌，最終輸出洗滌后的所述第二次氣固分離得到的氣體。作為本專利技術的進一步優選，所述用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置還包括氣體預熱器(16)，該氣體預熱器(16)與所述流化床氣化爐(9)相連，用于預熱氧氣或者空氣，并將預熱后的所述氧氣或者所述空氣通入該流化床氣化爐(9)參與所述催化氣化反應；所述第二次氣固分離得到的氣體在通入所述氣體冷卻器(17)前，流經該氣體預熱器(16)，并用于對該氣體預熱器(16)進行供熱。作為本專利技術的進一步優選，所述流化床氣化爐(9)的下端還與冷渣器(11)連接，所述流化床氣化爐(9)中催化氣化反應得到的灰渣通入該冷渣器(11)進行冷卻；所述冷渣器(11)是通過噴淋液態水使所述灰渣冷卻，所述液態水吸收所述灰渣的熱量汽化形成水蒸氣，所述水蒸氣通入該流化床氣化爐(9)參與所述催化氣化反應。作為本專利技術的進一步優選，所述用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置還包括氣體凈化硫回收裝置(18)，該氣體凈化硫回收裝置(18)分別與所述氣體冷卻器(17)和所述洗滌塔(19)相連，用于對冷卻后的所述第二次氣固分離得到的氣體進行脫硫處理，脫硫后得到的所述第二次氣固分離得到的氣體再通入所述洗滌塔(19)進行洗滌。作為本專利技術的進一步優選，所述預熱移動床反應器(5)內部設置有多個物料滑道(7)，所述物料滑道(7)均位于所述內殼體(6)的內部，所述物料滑道(7)與水平面的夾角均為30°～45°。作為本專利技術的進一步優選，所述預熱移動床反應器(5)的溫度為500℃～700℃；所述流化床氣化爐(9)的溫度為900℃～1000℃。作為本專利技術的進一步優選，所述含碳固體燃料為石油焦；優選的，石油焦的顆粒粒徑小于等于8mm。作為本專利技術的進一步優選，所述催化劑為K2CO3、醋酸鉀、K2SO4、KCl、KNO3、CaO、Ca(NO3)2、醋酸鈣、CaCl2、Na2CO3、NaNO3、醋酸鈉、Na2SO4、NaCl和草木灰中的一種或多種。按照本專利技術的另一方面，提供了上述用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置在催化氣化處理含碳固體燃料中的應用。通過本專利技術所構思的以上技術方案，與現有技術相比，能夠取得以下有益效果：1.本專利技術的工藝方法與裝置將含碳固體燃料(如石油焦)與催化劑在進入流化床氣化爐之前提前熱處理，使得石油焦與催化物質反應生成中間復合物，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置，其特征在于，包括物料混合組件、預熱移動床反應器(5)、流化床氣化爐(9)、第一氣固分離器(13)、第二氣固分離器(15)和洗滌塔(19)，其中，所述物料混合組件用于將含碳固體燃料與催化劑混合得到混合物料；所述預熱移動床反應器(5)與所述物料混合組件相連，用于預熱所述混合物料；該預熱移動床反應器(5)包括內殼體(6)和外殼體，該內殼體(6)嵌于所述外殼體的內部，所述內殼體(6)和所述外殼體之間形成有空心的夾層；所述流化床氣化爐(9)與所述預熱移動床反應器(5)相連，用于對預熱后的所述混合物料進行催化氣化反應得到氣化反應產物；所述第一氣固分離器(13)分別與所述流化床氣化爐(9)和所述預熱移動床反應器(5)連接，用于對所述氣化反應產物進行第一次氣固分離；該第一次氣固分離得到的固體通入到該流化床氣化爐(9)中繼續進行催化氣化反應；所述第二氣固分離器(15)與所述預熱移動床反應器(5)相連，所述第一次氣固分離得到的氣體流經所述預熱移動床反應器(5)的夾層通入所述第二氣固分離器(15)進行第二次氣固分離，流經所述預熱移動床反應器(5)夾層的所述第一次氣固分離得到的氣體用于對該預熱移動床反應器(5)進行供熱；所述洗滌塔(19)通過氣體冷卻器(17)與所述第二氣固分離器(15)相連，所述氣體冷卻器(17)用于對所述第二次氣固分離得到的氣體進行冷卻；所述洗滌塔(19)用于對冷卻后的所述第二次氣固分離得到的氣體進行洗滌，最終輸出洗滌后的所述第二次氣固分離得到的氣體。...

【技術特征摘要】
1.一種用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置，其特征在于，包括物
料混合組件、預熱移動床反應器(5)、流化床氣化爐(9)、第一氣固分
離器(13)、第二氣固分離器(15)和洗滌塔(19)，其中，
所述物料混合組件用于將含碳固體燃料與催化劑混合得到混合物料；
所述預熱移動床反應器(5)與所述物料混合組件相連，用于預熱所述
混合物料；該預熱移動床反應器(5)包括內殼體(6)和外殼體，該內殼
體(6)嵌于所述外殼體的內部，所述內殼體(6)和所述外殼體之間形成
有空心的夾層；
所述流化床氣化爐(9)與所述預熱移動床反應器(5)相連，用于對
預熱后的所述混合物料進行催化氣化反應得到氣化反應產物；
所述第一氣固分離器(13)分別與所述流化床氣化爐(9)和所述預熱
移動床反應器(5)連接，用于對所述氣化反應產物進行第一次氣固分離；
該第一次氣固分離得到的固體通入到該流化床氣化爐(9)中繼續進行催化
氣化反應；
所述第二氣固分離器(15)與所述預熱移動床反應器(5)相連，所述
第一次氣固分離得到的氣體流經所述預熱移動床反應器(5)的夾層通入所
述第二氣固分離器(15)進行第二次氣固分離，流經所述預熱移動床反應
器(5)夾層的所述第一次氣固分離得到的氣體用于對該預熱移動床反應器
(5)進行供熱；
所述洗滌塔(19)通過氣體冷卻器(17)與所述第二氣固分離器(15)
相連，所述氣體冷卻器(17)用于對所述第二次氣固分離得到的氣體進行
冷卻；所述洗滌塔(19)用于對冷卻后的所述第二次氣固分離得到的氣體
進行洗滌，最終輸出洗滌后的所述第二次氣固分離得到的氣體。
2.如權利要求1所述用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置，其特征

\t在于，所述用于含碳固體燃料的催化氣化處理裝置還包括氣體預熱器(16)，
該氣體預熱器(16)與所述流化床氣化爐(9)相連，用于預熱氧氣或者空
氣，并將預熱后的所述氧氣或者所述空氣通入該流化床氣化爐(9)參與所
述催化氣化反應；
所述第二次氣固分離得到的氣體在通入所述氣體冷卻器(17)前，流

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅光前，李進，方園，曾曉波，姚洪，鄒仁杰，許洋，徐杰，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42