一種催化氣化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及催化氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種催化氣化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤催化氣化是指在堿金屬或堿土金屬催化劑的作用下，碳水反應2C+2H20 =2H2+2CO、變換反應CCHH2O = C02+H2和甲烷化反應C0+3H 2= CH 4+H20在同一反應器、同一溫度下進行，直接產(chǎn)出甲烷氣體的工藝。此工藝具有氣化效率高，設備投資小，無需空分制氧等優(yōu)點。由于甲烷化反應為強放熱反應，溫度越高越不利于CO向生成CH4的平衡方向轉(zhuǎn)化，導致甲烷的產(chǎn)量較低，另外，根據(jù)甲烷化反應方程式，產(chǎn)物氣中的水蒸氣的量太多會抑制甲烷的生成，也會導致甲烷的產(chǎn)量較低。
[0003]為將產(chǎn)物氣中剩余的CO和H2轉(zhuǎn)化為CH4,以提高甲烷的產(chǎn)量，現(xiàn)有技術(shù)中的一種催化氣化系統(tǒng)將反應器內(nèi)生成的產(chǎn)物氣經(jīng)過深冷分離出甲烷后通入反應器進行循環(huán)反應，使剩余的CO和H2轉(zhuǎn)化為CH 4，由于深冷分離能耗高，且CO和H2需加壓、預熱后才能通入反應器，使催化氣化系統(tǒng)的經(jīng)濟性降低；現(xiàn)有技術(shù)中的另一種催化氣化系統(tǒng)將反應器內(nèi)生成的產(chǎn)物氣按適當比例分成兩部分，這兩部分產(chǎn)物氣的組成相同，將其中一部分產(chǎn)物氣中的甲烷氧化成生成CO和H2后通入反應器內(nèi)循環(huán)反應，為煤催化氣化提供熱量，將另一部分產(chǎn)物氣中剩余的CO和H2單獨進行甲烷合成，因此需要甲烷部分氧化重整爐和單獨的甲烷化合成段，造成能耗高、設備投資大的問題。
[0004]此外，現(xiàn)有技術(shù)中的這兩種催化氣化系統(tǒng)均將生成的CO和H2通入反應器內(nèi)進行循環(huán)反應來提高甲烷的產(chǎn)量，但是CO和H2的通入會抑制碳水反應，導致碳的轉(zhuǎn)化率降低。綜上所述，現(xiàn)有的催化氣化系統(tǒng)不僅能耗高、經(jīng)濟性低、設備投資大，而且碳的轉(zhuǎn)化率低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的實施例提供一種催化氣化系統(tǒng)，在提高甲烷產(chǎn)量的同時可降低能耗和投資，并提高經(jīng)濟性和碳的轉(zhuǎn)化率。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的實施例提供了一種催化氣化系統(tǒng)，用于生成甲烷氣體，包括反應器和第一渣斗，所述反應器的灰渣出口和所述第一渣斗的灰渣入口連通，所述反應器的氣體出口和所述第一渣斗的氣體入口之間設有換熱器，所述反應器內(nèi)生成的產(chǎn)物氣通過所述換熱器后進入所述第一渣斗，在第一渣斗內(nèi)與灰渣反應后通過所述第一渣斗的產(chǎn)物出口排出。
[0007]進一步的，還包括第一換向閥和第二換向閥，所述第一渣斗為多個，多個所述第一渣斗的灰渣入口分別與所述第一換向閥的多個出口——對應連通，所述第一換向閥的入口與所述反應器的灰渣出口連通，多個所述第一渣斗的氣體入口分別與所述第二換向閥的多個出口——對應連通，所述第二換向閥的入口和所述換熱器的氣體出口連通。
[0008]進一步的，所述第一渣斗為兩個，所述第一換向閥和所述第二換向閥分別有兩個出口，兩個所述第一渣斗的灰渣入口分別和所述第一換向閥的兩個出口一一對應連通，兩個所述第一渣斗的氣體入口分別和所述第二換向閥的兩個出口一一對應連通。
[0009]進一步的，還包括第二渣斗，所述第二渣斗的灰渣入口和所述反應器的灰渣出口連通，所述第二渣斗的灰渣出口和所述第一渣斗的灰渣入口連通。
[0010]進一步的，所述反應器采用氣控排渣裝置。
[0011]進一步的，所述第一渣斗的氣體入口處設有氣體分布器，使進入第一渣斗的氣體均勻分布。
[0012]進一步的，所述氣體分布器為錐形分布板，所述錐形分布板中心設有排渣管，錐體上設有均勻分布的透氣孔，所述排渣管與所述第一渣斗的灰渣出口連通。
[0013]進一步的，還包括第三渣斗，所述第一渣斗設有灰渣出口，第一渣斗的灰渣出口與第三渣斗的灰渣入口相連通。
[0014]進一步的，所述第一渣斗為流化床反應器。
[0015]進一步的，還包括控制器，所述第一換向閥和所述第二換向閥分別與所述控制器連接，所述控制器可控制所述第一換向閥和所述第二換向閥分別在多個工位之間切換。
[0016]本實用新型實施例提供的催化氣化系統(tǒng)，由于反應器的灰渣出口和第一渣斗的灰渣入口連通，反應器內(nèi)反應后生成的灰渣可依次通過反應器的灰渣出口和第一渣斗的灰渣入口進入第一渣斗，從反應器的氣體出口流出的產(chǎn)物氣經(jīng)過換熱器進行熱交換，使產(chǎn)物氣的溫度降低，同時產(chǎn)物氣中的大部分水蒸氣冷凝形成凝露，與0)和H2分離，使產(chǎn)物氣中的水蒸氣大幅度減少，而后進入第一渣斗，在灰渣的催化作用下，產(chǎn)物氣內(nèi)剩余的CO和4可反應生成甲烷，由于經(jīng)過換熱器后進入第一渣斗的產(chǎn)物氣不僅溫度降低，而且水蒸氣的量大幅度減少，從而對生成甲烷的抑制作用減小，進而提高了甲烷的產(chǎn)量。本實用新型實施例提供的催化氣化系統(tǒng)無需經(jīng)過深冷分離，也不需要甲烷部分氧化重整爐和單獨的甲烷化合成段，因此可降低能耗和投資，提高經(jīng)濟性，而且無需將生成的CO和H2循環(huán)通入反應器，從而避免了對碳水反應產(chǎn)生抑制，提高了碳的轉(zhuǎn)化率。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本實用新型實施例催化氣化系統(tǒng)中各部件的連接示意圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例催化氣化系統(tǒng)中設置多個第一渣斗的連接示意圖；
[0020]圖3為本實用新型實施例催化氣化系統(tǒng)中第一渣斗內(nèi)設置氣體分布器的示意圖；
[0021]圖4為本實用新型實施例催化氣化系統(tǒng)中氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0023]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或組件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0024]術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0025]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0026]圖1為本實用新型實施例催化氣化系統(tǒng)的一個具體實施例，本實施例中催化氣化系統(tǒng)，用于生成甲烷氣體，包括反應器I和第一渣斗2，反應器I的灰渣出口和第一渣斗2的灰渣入口連通，反應器I的氣體出口和第一渣斗2的氣體入口之間設有換熱器3，反應器I內(nèi)生成的產(chǎn)物氣通過換熱器3后進入第一渣斗2，在第一渣斗2內(nèi)與灰渣反應后通過第一渣斗2的產(chǎn)物出口排出后，通過收集裝置7進行氣體收集。
[0027]本實用新型實施例提供的催化氣化系統(tǒng)，由于反應器I的灰渣出口和第一渣斗2的灰渣入口連通，反應器I內(nèi)反應后生成的灰渣可依次通過反應器I的灰渣出口和第一渣斗2的灰渣入口進入第一渣斗2，從反應器I的氣體出口流出的產(chǎn)物氣經(jīng)過換熱器3進行熱交換，使產(chǎn)物氣的溫度降低，同時產(chǎn)物氣中的大部分水蒸氣冷凝形成凝露，與CO和H2分離，使產(chǎn)物氣中的水蒸氣大幅度減少，而后進入第一渣斗2，在灰渣的催化作用下，產(chǎn)物氣內(nèi)剩余的CO和4可反應生成甲烷，圖1中箭頭所示為產(chǎn)物氣的流動方向，由于經(jīng)過換熱器3后進入第一渣斗2的產(chǎn)物氣不僅溫度降低，而且水蒸氣的量大幅度減少，從而對生成甲烷的抑制作用減小，進而提高了甲烷的產(chǎn)量。本實用新型實施例提供的催化氣化系統(tǒng)無需經(jīng)過深冷分離，也不需要甲烷部分氧化重整爐和單獨的甲烷化合成段，因此可降低能耗和投資，提高經(jīng)濟性，而且無需將生成的CO和4循環(huán)通入反應器1，從而避免了對碳水反應產(chǎn)生抑制，提尚了碳的轉(zhuǎn)化率。
[0028]當用于催化CC^PH2生成甲烷的灰渣量足夠時，需要將反應器I內(nèi)后續(xù)排出的灰渣進行回收，參照圖2，本實施例中的催化氣化系統(tǒng)還包括第一換向閥4和第二換向閥5，第一渣斗2為多個，多個第一渣斗2的灰渣入口分別與第一換向閥4的多個出口一一對應連通，第一換向閥4的入口與反應器I的灰渣出口連通，多個第一渣斗2的氣體入口分別與第二換向閥5的多個出口——對應連通，第二換向閥5的入口和換熱器3的氣體出口連通，第一換向閥4可在多個工位之間切換，使第一換向閥4的入口與任意一個第一換向閥4的出口連通，第二換向閥5可在多個工位之間切換，使第二換向閥5的入口與任意一個第二換向閥5的出口連通。圖2中所示的第一澄斗2為兩個，分別為第一澄斗a21和第一澄斗b22，第一換向閥4切換，使反應器I與第一渣斗a21連通，反應器I內(nèi)的灰渣可通過第一換向閥4連續(xù)進入第一渣斗a21，當?shù)谝辉?內(nèi)用于催化CO和H2生成甲烷的灰渣量足夠時，第一換向閥4切換，使反應器I與第一渣斗b22連通，反應器I內(nèi)的灰渣通過第一換向閥4繼續(xù)排入第一渣斗b22后排出，從而將灰渣進行回收，此時，第二換向閥5切換，使換熱器3