[实用新型]一种同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置

权利要求书

1.一种同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，包括含碳物料快速热裂解反应系统(2)以及与其入口相连的连续加压稳态进料系统(1)，与其出口相连的合成气净化与颗粒分流系统(3)，合成气净化与颗粒分流系统(3)的出口依次与轻质煤焦油回收系统(4)、甲烷富集分离系统(5)相连；

所述的含碳物料快速热裂解反应系统(2)包括自下而上依次相连的循环颗粒二次裂解制氢子系统(11)、快速混合升温子系统(13)、含碳物料恒温-加压-催化加氢快速热裂解反应子系统(14)；

所述的合成气净化与颗粒分流系统(3)包括依次相连的高温干法分离子系统(15)、合成气深度净化子系统(16)、颗粒筛分子系统(17)和外置颗粒循环子系统(18)，所述的高温干法分离子系统(15)与含碳物料恒温-加压-催化加氢快速热裂解反应子系统(14)的合成气出口相连，外置颗粒循环子系统(18)捕集的含碳颗粒循环返回循环颗粒二次裂解制氢子系统(11)；

所述的轻质煤焦油回收系统(4)包括依次相连的油气吸附分离子系统(19)、轻油分离提纯子系统(20)和轻质煤焦油储存子系统(21)；

所述的甲烷富集分离系统(5)包括甲烷分离提纯子系统(22)和甲烷升压储存子系统(23)，所述的甲烷分离提纯子系统(22)与轻油分离提纯子系统(20)的合成气出口相连。

2.根据权利要求1所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的连续加压稳态进料系统(1)包括依次相连的原料储仓(6)、可控进料粉碎器(7)、一体式循环气干燥器(8)、进料缓冲器(9)和机械气力耦合式粉煤给料装置(10)，所述的机械气力耦合式粉煤给料装置(10)与含碳物料快速热裂解反应系统(2)的入口相连通。

3.根据权利要求1所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的含碳物料恒温-加压-催化加氢快速热裂解反应子系统(14)上还安装有捕集不含碳惰性颗粒的内置颗粒循环子系统(12)，该内置颗粒循环子系统(12)将捕集的惰性颗粒再通过多通路内置循环返料系统分别循环返回快速混合升温子系统(13)及循环颗粒二次裂解制氢子系统(11)用以调控两个子系统的床层总热容及床料密度。

4.根据权利要求3所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的循环颗粒二次裂解制氢子系统(11)包括自下而上依次设置的颗粒升温活化区(26)、初级裂解反应区(25)和深度裂解反应区(24)，所述的颗粒升温活化区(26)分别与外置颗粒循环子系统(18)及内置颗粒循环子系统(12)相连。

5.根据权利要求4所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的快速混合升温子系统(13)包括自下而上依次设置的富氢高温气-固混合流体整流区(29)、涡旋流场传递区(28)、混合流体温控区(27)，所述的富氢高温气-固混合流体整流区(29)与循环颗粒二次裂解制氢子系统(11)的深度裂解反应区(24)相连通，混合流体温控区(27)与含碳物料恒温-加压-催化加氢快速热裂解反应子系统(14)相连通。

6.根据权利要求1所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的油气吸附分离子系统(19)设有吸附填料床层。

7.根据权利要求1所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的含碳物料快速热裂解反应系统(2)的操作压力为3.0～5.0MPa,反应温度为950～1200℃。

8.根据权利要求1所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的快速混合升温子系统(13)通过局部射流构型与50～300高温热载体循环倍率所提供的10-20MJ/m²s的热通量，在10³～10⁵℃/s的升温速率下，于1～10ms内将新鲜进料快速加热至500～700℃的反应温度。

9.根据权利要求1所述的同步制取富甲烷合成气与轻质煤焦油的装置，其特征在于，所述的甲烷分离提纯子系统(22)采用CH₄富集分离材料。