專利名稱：一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種煤熱解裝置，尤其是涉及一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置。
背景技術(shù)：
氫氣是未來能源領(lǐng)域里一種重要的清潔能源，褐煤的熱解已經(jīng)成為制取氫氣的一條可行之路。然而，褐煤直接熱解制備氫氣的溫度較高，同時還產(chǎn)生了難以利用的成分復(fù)雜的焦油。焦油水分含量大，成分也非常復(fù)雜，含有飽和化合物(正構(gòu)烷烴、帶支鏈的烷烴和環(huán)烷烴)、不飽和化合物、酚類、羧酸類、堿性化合物、中性雜環(huán)化合物和芳香族化合物，在每一組化合物中，都觀察到他們分子量具有廣泛的范圍，將熱解焦油進(jìn)行常壓蒸餾或減壓蒸餾都不能改變所得餾分的化學(xué)復(fù)雜性，它們?nèi)匀缓性S多組分化合物，使它們的加工極端復(fù)雜和麻煩；焦油的存在不僅導(dǎo)致產(chǎn)氣率降低和熱效率降低，在低溫時還會凝結(jié)為液體，易于與水和灰塵結(jié)合在一起堵塞和腐蝕設(shè)備，嚴(yán)重時導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。為了降低產(chǎn)氫的溫度，同時可以有效地降低焦油的產(chǎn)量，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行催化裂解是一種比較理想的方法，而目前使用的催化劑普遍存在價格較貴、容易中毒并且由于負(fù)載的活性組分多為重金屬而引起的后續(xù)環(huán)境污染等問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且使用效果好，可將熱解過程產(chǎn)生的焦油及熱解氣體在催化劑的作用下得到高效裂解產(chǎn)生高濃度的富氫燃料氣，最后將失活催化劑和剩余熱解焦置于裂解反應(yīng)器內(nèi)通入水蒸氣使其氣化產(chǎn)生富氫燃料氣的同時可以回收催化劑上的金屬活性組分，實現(xiàn)煤熱解的多聯(lián)產(chǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:包括用于對煤進(jìn)行熱解反應(yīng)的熱解反應(yīng)器、底部設(shè)置有氣體通孔且用于對煤熱解反應(yīng)產(chǎn)生的焦油及熱解氣體進(jìn)行催化裂解的裂解反應(yīng)器、與所述熱解反應(yīng)器底部連通的催化劑載體收集槽和熱解焦收集槽以及與所述裂解反應(yīng)器連通的氣相色譜儀和水蒸氣發(fā)生器，所述熱解反應(yīng)器的頂部設(shè)置有煤入口，所述裂解反應(yīng)器設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器上且下部位于所述熱解反應(yīng)器內(nèi)，所述裂解反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有催化劑床層，所述裂解反應(yīng)器上設(shè)置有一端位于其內(nèi)部另外一端位于其外部的第二管道，所述氣相色譜儀、水蒸氣發(fā)生器、催化劑載體收集槽和熱解焦收集槽均設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器的外部，所述氣相色譜儀通過管道與所述裂解反應(yīng)器連通，所述水蒸氣發(fā)生器通過第一管道與所述裂解反應(yīng)器連通，所述催化劑載體收集槽收集的熱解焦作為催化劑載體經(jīng)表面附載活性組分后作為催化劑床層，所述熱解焦收集槽收集的熱解焦經(jīng)第二管道進(jìn)入所述裂解反應(yīng)器內(nèi)。上述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:所述熱解反應(yīng)器包括石英筒體，所述煤入口設(shè)置在石英筒體的頂部，所述石英筒體的外部設(shè)置有加熱層，所述石英筒體的底部設(shè)置有卸料拉門，所述卸料拉門的底部設(shè)置有儲料斗，所述催化劑載體收集槽和熱解焦收集槽均與儲料斗連通。上述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:所述裂解反應(yīng)器包括底部均勻設(shè)置有多個氣體通孔的耐高溫反應(yīng)管，所述耐高溫反應(yīng)管設(shè)置在石英筒體上且下部位于石英筒體內(nèi)，所述催化劑床層設(shè)置在耐高溫反應(yīng)管的底部，所述耐高溫反應(yīng)管的頂部設(shè)置有橡皮塞，所述第一管道和第二管道的一端均穿入橡皮塞且端部位于耐高溫反應(yīng)管的內(nèi)部。上述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:還包括焦油收集瓶，所述焦油收集瓶通過第三管道與耐高溫反應(yīng)管連通，所述焦油收集瓶還通過第四管道與氣相色譜儀連通。上述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:穿入所述橡皮塞的第一管道端部位于催化劑床層中。上述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:所述第三管道的一端穿入橡皮塞且端部位于耐高溫反應(yīng)管的上部。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:1、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，將煤熱解聯(lián)合焦油催化裂解制備氫氣的反應(yīng)在同一個恒溫反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，不僅可以使氫氣的產(chǎn)量顯著提高，而且將所產(chǎn)的熱解焦作為焦油裂解的催化劑，又可以解決催化劑難回收的問題，有很強(qiáng)的原創(chuàng)新性。2、本實用新型采用熱解焦作為煤焦油裂解催化劑的載體，可以降低催化劑的成本，而且由于熱解焦具有非常豐富的孔結(jié)構(gòu)，并含有一些堿金屬和堿性基團(tuán)，可以有效去除熱解過程中產(chǎn)生的硫氧化物和氮氧化物，一方面可以降低催化劑的硫中毒，另一方面可以相對減輕后續(xù)的環(huán)境處理 設(shè)備的負(fù)擔(dān)；最終將作為催化劑載體的熱解焦以及剩余的熱解焦置于裂解裝置中通入水蒸氣進(jìn)行氣化可將其轉(zhuǎn)化為富氫燃料氣，同時又可以回收催化劑上的金屬活性組分，進(jìn)而實現(xiàn)了整個反應(yīng)過程的連續(xù)性和資源的循環(huán)利用。3、本實用新型既可以有效降低燃?xì)庵械慕褂秃?，又可將焦油轉(zhuǎn)換為富氫的可燃?xì)怏w，在提高了熱解效率和熱解程度的同時也對催化劑進(jìn)行了有效的回收和再生。下面通過附圖和實施例，對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明:I一石英筒體；1-1一加熱層；2—耐聞溫反應(yīng)管；2-1—?dú)怏w通孔；3—催化劑床層；4 一氣相色譜儀；5—儲料斗；6—水蒸氣發(fā)生器；7—熱解焦收集槽；8—催化劑載體收集槽；9 一煤入口；10—第一管道；11 一第三管道；12—第二管道；13—卸料拉門；14 一粉碎煤；15—焦油收集瓶；16—第四管道。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括用于對煤進(jìn)行熱解反應(yīng)的熱解反應(yīng)器、底部設(shè)置有氣體通孔且用于對煤熱解反應(yīng)產(chǎn)生的焦油及熱解氣體進(jìn)行催化裂解的裂解反應(yīng)器、與所述熱解反應(yīng)器底部連通的催化劑載體收集槽8和熱解焦收集槽7以及與所述裂解反應(yīng)器連通的氣相色譜儀4和水蒸氣發(fā)生器6，所述熱解反應(yīng)器的頂部設(shè)置有煤入口 9，所述裂解反應(yīng)器設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器上且下部位于所述熱解反應(yīng)器內(nèi)，所述裂解反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有催化劑床層3，所述裂解反應(yīng)器上設(shè)置有一端位于其內(nèi)部另外一端位于其外部的第二管道12，所述氣相色譜儀4、水蒸氣發(fā)生器6、催化劑載體收集槽8和熱解焦收集槽7均設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器的外部，所述氣相色譜儀4通過管道與所述裂解反應(yīng)器連通，所述水蒸氣發(fā)生器6通過第一管道10與所述裂解反應(yīng)器連通，所述催化劑載體收集槽8收集的熱解焦作為催化劑載體經(jīng)表面附載活性組分后作為催化劑床層3，所述熱解焦收集槽7收集的熱解焦經(jīng)第二管道12進(jìn)入所述裂解反應(yīng)器內(nèi)。如圖1所示，所述熱解反應(yīng)器包括石英筒體I，所述煤入口 9設(shè)置在石英筒體I的頂部，所述石英筒體I的外部設(shè)置有加熱層1-1，所述石英筒體I的底部設(shè)置有卸料拉門13，所述卸料拉門13的底部設(shè)置有儲料斗5，所述催化劑載體收集槽8和熱解焦收集槽7均與儲料斗5連通。如圖1所示，所述裂解反應(yīng)器包括底部均勻設(shè)置有多個氣體通孔的耐高溫反應(yīng)管2，所述耐高溫反應(yīng)管2設(shè)置在石英筒體I上且下部位于石英筒體I內(nèi)，所述催化劑床層3設(shè)置在耐高溫反應(yīng)管2的底部，所述耐高溫反應(yīng)管2的頂部設(shè)置有橡皮塞2-1，所述第一管道10和第二管道12的一端均穿入橡皮塞2-1且端部位于耐高溫反應(yīng)管2的內(nèi)部。如圖1所示，本實用新型還包括焦油收集瓶15，所述焦油收集瓶15通過第三管道11與耐高溫反應(yīng)管2連通，所述焦油收集瓶15還通過第四管道16與氣相色譜儀4連通，焦油收集瓶15用于收集未裂解的焦油 。如圖1所示，穿入所述橡皮塞2-1的第一管道10端部位于催化劑床層3中，便于水蒸氣發(fā)生器6產(chǎn)生的水蒸氣與熱解焦以及以熱解焦作為載體的催化劑同水蒸氣很好的發(fā)生氣化反應(yīng)。如圖1所示，所述第三管道11的一端穿入橡皮塞2-1且端部位于耐高溫反應(yīng)管2的上部，便于收集制備的可燃性氣體。本實用新型的工作原理為:使用時，首先將原料煤粉碎到直徑為3mm 5mm，打開煤入口 9將粉碎煤14加入熱解反應(yīng)器的石英筒體I中，啟動加熱層1-1，使熱解反應(yīng)溫度和催化裂解反應(yīng)溫度穩(wěn)定，并且關(guān)閉第一管道10和第二管道12，在熱解過程中可以按需通入適量氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，使反應(yīng)在惰性氣體下發(fā)生，防止高溫下煤與氧氣發(fā)生燃燒；熱解產(chǎn)生的焦油及熱解氣體經(jīng)氣體通孔進(jìn)入裂解反應(yīng)器的耐高溫反應(yīng)管2中，經(jīng)放置在耐高溫反應(yīng)管2中的催化劑床層3進(jìn)一步催化裂解，產(chǎn)生的小分子氣體及少量未裂解的高分子混合氣體(主要為作為可燃性氣體的氫氣)經(jīng)第三管道11將其導(dǎo)入氣相色譜儀4進(jìn)行檢測分析；而煤熱解產(chǎn)生的熱解焦經(jīng)下部的卸料拉門13進(jìn)入到儲料斗5中，其中一部分熱解焦作為催化劑的載體，在其上面負(fù)載金屬或者金屬氧化物放置到裂解反應(yīng)器的耐高溫反應(yīng)管2中作為催化劑床層使用，另一部分輸送到熱解焦收集槽7。待熱解反應(yīng)結(jié)束后，打開第二管道12，熱解焦收集槽7中的熱解焦經(jīng)第二管道12送入到耐高溫反應(yīng)管2中，然后打開第一管道10，水蒸氣發(fā)生器6產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)第一管道10進(jìn)入到耐高溫反應(yīng)管2中，熱解焦以及以熱解焦作為載體的催化劑同水蒸氣發(fā)生氣化反應(yīng)，再次產(chǎn)生以氫氣為主的可燃性氣體，同時在還原氣氛中實現(xiàn)失活金屬催化劑的再生，從而實現(xiàn)了催化劑的循環(huán)使用并達(dá)到制取更多可燃性氣體(氫氣)的目的。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方 案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:包括用于對煤進(jìn)行熱解反應(yīng)的熱解反應(yīng)器、底部設(shè)置有氣體通孔且用于對煤熱解反應(yīng)產(chǎn)生的焦油及熱解氣體進(jìn)行催化裂解的裂解反應(yīng)器、與所述熱解反應(yīng)器底部連通的催化劑載體收集槽(8)和熱解焦收集槽(7)以及與所述裂解反應(yīng)器連通的氣相色譜儀(4)和水蒸氣發(fā)生器(6)，所述熱解反應(yīng)器的頂部設(shè)置有煤入口(9)，所述裂解反應(yīng)器設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器上且下部位于所述熱解反應(yīng)器內(nèi)，所述裂解反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有催化劑床層(3 )，所述裂解反應(yīng)器上設(shè)置有一端位于其內(nèi)部另外一端位于其外部的第二管道(12)，所述氣相色譜儀(4)、水蒸氣發(fā)生器(6)、催化劑載體收集槽(8)和熱解焦收集槽(7)均設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器的外部，所述氣相色譜儀(4)通過管道與所述裂解反應(yīng)器連通，所述水蒸氣發(fā)生器(6)通過第一管道(10)與所述裂解反應(yīng)器連通，所述 催化劑載體收集槽(8)收集的熱解焦作為催化劑載體經(jīng)表面附載活性組分后作為催化劑床層(3)，所述熱解焦收集槽(7)收集的熱解焦經(jīng)第二管道(12)進(jìn)入所述裂解反應(yīng)器內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:所述熱解反應(yīng)器包括石英筒體(I )，所述煤入口(9)設(shè)置在石英筒體(I)的頂部，所述石英筒體(I)的外部設(shè)置有加熱層(1-1)，所述石英筒體(I)的底部設(shè)置有卸料拉門(13)，所述卸料拉門(13 )的底部設(shè)置有儲料斗(5 )，所述催化劑載體收集槽(8 )和熱解焦收集槽(7 )均與儲料斗(5)連通。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:所述裂解反應(yīng)器包括底部均勻設(shè)置有多個氣體通孔的耐高溫反應(yīng)管(2)，所述耐高溫反應(yīng)管(2)設(shè)置在石英筒體(I)上且下部位于石英筒體(I)內(nèi)，所述催化劑床層(3)設(shè)置在耐高溫反應(yīng)管(2)的底部，所述耐高溫反應(yīng)管(2)的頂部設(shè)置有橡皮塞(2-1)，所述第一管道(10)和第二管道(12)的一端均穿入橡皮塞(2-1)且端部位于耐高溫反應(yīng)管(2)的內(nèi)部。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:還包括焦油收集瓶(15)，所述焦油收集瓶(15)通過第三管道(11)與耐高溫反應(yīng)管(2)連通，所述焦油收集瓶(15 )還通過第四管道(16 )與氣相色譜儀(4 )連通。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:穿入所述橡皮塞(2-1)的第一管道(10)端部位于催化劑床層(3)中。
6.按照權(quán)利要求4所述的一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，其特征在于:所述第三管道(11)的一端穿入橡皮塞(2-1)且端部位于耐高溫反應(yīng)管(2)的上部。
專利摘要本實用新型公開了一種煤熱解聯(lián)合氣化制備可燃性氣體的裝置，包括熱解反應(yīng)器、裂解反應(yīng)器、催化劑載體收集槽、熱解焦收集槽、氣相色譜儀和水蒸氣發(fā)生器，裂解反應(yīng)器下部位于熱解反應(yīng)器內(nèi)，裂解反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有催化劑床層，裂解反應(yīng)器上設(shè)有第二管道，氣相色譜儀和水蒸氣發(fā)生器均與裂解反應(yīng)器連通，催化劑載體收集槽收集的熱解焦作為催化劑載體經(jīng)表面附載活性組分后作為催化劑床層，熱解焦收集槽收集的熱解焦經(jīng)第二管道進(jìn)入裂解反應(yīng)器內(nèi)。本實用新型可將熱解產(chǎn)生的焦油及熱解氣體得到高效裂解產(chǎn)生高濃度的富氫燃料氣，最后將失活催化劑以及剩余的熱解焦通入水蒸氣使其氣化產(chǎn)生富氫氣體的同時可以回收催化劑的金屬活性組分，實現(xiàn)煤熱解的多聯(lián)產(chǎn)。
文檔編號C10J3/64GK203079928SQ20132007007
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者張蕾 申請人:西安科技大學(xué)