[实用新型]一种超临界处理装置及含碳物质气化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及含碳物质气化技术领域，尤其涉及一种超临界处理装置及含碳物质气化系统。 

背景技术

煤炭是我国的主要能源，若将煤直接燃烧，不但热效率低，同时造成大气污染，若将煤转化为氢气、甲烷等可燃气体，则节能环保，同时，大规模管道输送气体，输送费用低，另一方面，将污泥、废水、含碳废弃物等含碳有机质气化为可燃气体，实现了废弃物再利用，因此，研究含碳物质气化技术意义重大。水的临界温度T＝374℃，临界压力P＝22.1MPa，当水的温度和压力超过临界点时，称为超临界水，超临界水因高温而膨胀的水的密度等于因高压而被压缩的水蒸气的密度，此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高压高温状态的液体。超临界水具有与常温常压水完全不同的物理性质和化学性质，比如比热容大、传热系数高、扩散系数大、离子积高、粘度低、介电常数小、电离常数小、密度小且随压力改变、与有机物和气体完全互溶等，因此，超临界水在环保、化工、含碳物质气化、核电和火电、新材料合成等领域有广泛的应用前景，其中，将超临界水应用到含碳物质气化领域，超临界水的特性可使得气化反应速度加快，提高反应原料的转化率等，由此，将超临界水应用在含碳物质气化技术领域越来越受到人们的关注。 

现有技术中，超临界处理含碳物质的反应器多为一次处理反应装置，包括釜式、管式、流化床、渗透壁式等，这些反应器均可以实现对含碳反应原料的一次气化或氧化处理，气化或者氧化处理后产生含有气体、液体以及固体的混合产物，混合产物通过降温降压分离实现气体、液体以及固体产物的分离。釜式受反应器形式的限制，存在反应时间长、处理量小的问题；管式反应器为了满足反应时间，反应器长度较长，堵塞风险大；渗透壁式反应器 渗透水直接吸收反应区热量，造成系统热量损失大等问题。由于受到材料的限制，目前的釜式、管式、流化床反应器适用于反应温度相对较低的超临界反应，同时，由于目前的反应器均为一次处理反应器，使得含碳物质气化的工艺受到限制，从而导致含碳物质气化的转化率以及气体产物中甲烷的产物产率均相对较低。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超临界处理装置及含碳物质气化系统，提高了含碳物质气化的转化率和气体产物中甲烷的产物产率，同时，节省了系统的热量消耗。 

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案： 

一种超临界处理装置，包括：一级反应筒，所述一级反应筒包括原料入口；二级反应筒，所述二级反应筒与所述一级反应筒连通；热交换装置，所述热交换装置与所述一级反应筒连通。 

进一步的，所述热交换装置包括热交换筒，所述热交换筒内设有冷却水腔，所述冷却水腔与所述一级反应筒连通，所述热交换筒和冷却水腔用于对一级反应筒流出的反应产物进行热交换。 

进一步的，所述热交换筒套设于所述一级反应筒外部，所述热交换筒的侧壁与所述一级反应筒的侧壁之间设有第一间隙，所述二级反应筒设置于所述热交换筒外，所述一级反应筒、冷却水腔、第一间隙以及二级反应筒依次连通，所述二级反应筒上设有产物出口。 

进一步的，所述热交换筒套设于所述一级反应筒和二级反应筒外部，所述热交换筒的侧壁与所述二级反应筒的侧壁之间设有第二间隙，所述热交换筒的侧壁上开设有产物出口，所述一级反应筒、二级反应筒、冷却水腔、第二间隙以及产物出口依次连通。 

更进一步的，所述冷却水腔设置于所述热交换筒的内部下端，所述热交换筒的底部开设有与所述冷却水腔连通的冷却水入口和渣水出口。 

进一步的，所述冷却水入口为多个且均匀设置于所述渣水出口的周围。 

更进一步的，所述一级反应筒的内壁设有耐高温耐腐蚀层。 

进一步的，所述一级反应筒和二级反应筒的内径比为1:0.9～1:0.5，一级反应筒和二级反应筒的长度比为1:1～1:10。 

进一步的，所述原料入口为多个，各所述原料入口等间距的设置在所述一级反应筒顶部或者沿所述一级反应筒周向均匀设置。