[发明专利]生物质/煤干馏气化生产高热值合成气装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及一种生物质/煤干馏气化生产高热值合成气装置，本发明还设计一种生物质/煤干馏气化生产高热值合成气的方法。

背景技术

随着全球经济发展对能源需求的日益增长和对环境污染的关注，开展煤的清洁转化技术和开发生物质能源利用技术逐渐成为研究的热点。生物质/煤的气化技术是研究者备受关注的关键技术之一。

气化技术按照燃气生产机理可分为干馏气化和反应性气化，其中反应性气化可根据反应气氛的不同分为空气气化、水蒸气气化、氧气气化和氢气气化等，与反应性气化相比，干馏气化研究较少。干馏气化一般以为中热值的干馏气为主要产品，同时副产生物焦/煤焦，目前，现有的干馏技术一般都生产周期比较长，且规模较小，限制了该技术的大规模应用。因此，开发新型的生物质/煤热解气化工艺具有重要的研究价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质/煤干馏气化生产高热值合成气装置，解决了现有技术中存在的问题，生产周期短，适合工业化应用。

本发明的另一目的是提供一种生物质/煤干馏气化生产高热值合成气的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种生物质/煤干馏气化生产高热值合成气装置，包括依次连接的粉碎机、第一储料罐、星型进料器、引风机、提升管干燥器、第一旋风分离器、第二储料罐、螺旋进料器、干馏气化反应器、第三分离器，第三分离器输出三路，第一路通过第二返料器与燃烧炉连接，第二路通过半焦返料器与气化反应器连接，水蒸气锅炉与气化反应器连接；第三路通过第四旋风分离器依次连接重整反应器、罗茨风机，第四旋风分离器、重整反应器别与第一返料器连接；气化反应器输出两路，一路与水洗塔连接，另一路与第一返料器连接；第一返料器与燃烧炉连通；燃烧炉与第二旋风分离器连接；第二旋风分离器输出两路，一路通过催化剂储罐、阀门分别与干馏气化反应器、重整反应器、气化反应器连接，另一路与换热器连接，鼓风机与换热器连接，换热器输出两路，一路通过第五旋风分离器与引风机连接，另一路直接与燃烧炉连接。

进一步的，干馏气化反应器为下行式流化床反应器。

进一步的，重整反应器为鼓泡流化床反应器、沸腾流化床反应器或喷动床反应器中的一种。

进一步的，气化反应器为鼓泡流化床反应器、沸腾流化床反应器或喷动床反应器中的一种。

进一步的，所述第三分离器为利用重力和惯性力的分离器。

本发明所采用的另一技术方案是，一种生物质/煤干馏气化生产高热值合成气的方法，按照以下步骤进行：

生物质/煤原料被粉碎机粉碎至粒径小于3mm后加入第一储料罐，通过星型进料器控制进料量与烟气混合，被引风机输送至提升管干燥器，经过干燥去除水分，水含量低于10％，然后进入第一旋风分离器，实现气固分离；其中，烟气外排，原料进入第二储料罐；然后经螺旋进料器输送至干馏气化反应器顶部，第二旋风分离器分离出高温催化剂通过催化剂储罐进入干馏气化反应器顶部，原料与高温催化剂混合，并在干馏气化反应器发生干馏气化反应；反应后产物经过第三分离器被分成高温油气、掺少量半焦的催化剂和掺少量催化剂的半焦三部分；其中，高温油气被罗茨风机吸引，通过第四旋风分离器分离出细颗粒后进入重整反应器，发生高温油气重整反应，生成高热值合成气，合成气热值大于20MJ/Kg，作为产品外排；被第三分离器分离出的掺少量半焦的催化剂被第二返料器输送至燃烧炉；被第三分离器分离出的掺少量催化剂的半焦被半焦返料器输送至气化反应器与水蒸气锅炉产生的高温蒸汽发生气化反应，气化反应温度为900℃，生成热值大于20MJ/Kg的高热值合成气，合成气经水洗塔冷凝后作为产品外排；重整反应器和气化反应器热源均来自催化剂储罐内从第二旋风分离器分离下的高温催化剂；被第四旋风分离器、重整反应器、气化反应器分离下的细颗粒均被第一返料器输送至燃烧炉；在燃烧炉内催化剂与半焦发生燃烧反应，为催化剂加热，并在第二旋风分离器被气固分离，催化剂通过催化剂储罐返回干馏气化反应器、重整反应器和气化反应器循环使用，高温烟气进入换热器与鼓风机吹来的冷空气进行换热，冷空气被加热后进入燃烧炉，高温烟气被冷却至300℃-450℃的中温烟气后进入第五旋风分离器，分离出磨损后的催化剂外排，中温烟气被引风机吸引进入提升管干燥器干燥原料。

进一步的，所述干馏气化反应器发生干馏气化反应的温度为750℃-1000℃。

进一步的，所述重整反应器发生重整反应的温度为750℃-850℃。

进一步的，所述半焦返料器内的反应温度为800℃-1000℃。