[发明专利]含碳原料制富甲烷气体的方法和装置

摘要

本发明属于能源化工技术领域，公开了含碳原料制取富甲烷气体的方法和装置。利用兼作为热载体和催化剂的固体颗粒的循环，实现含碳原料的气化和气化产物的甲烷化过程的解耦优化控制再集成，得到富甲烷气体，实现固体含碳原料向富甲烷气体的直接转化，降低了设备费用和操作费用。固体热载体催化剂的载热功能使得在单段绝热反应器中实现了甲烷化过程的高转化率，避免了传统固定床甲烷化工艺中采用的大量产品气循环和多段甲烷化，降低了生产成本。催化剂原位再生及更新方便等特点，使得该工艺对催化剂的耐硫、抗积炭和使用寿命等性能的要求大为降低。

主权项

一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，在气化反应器中，含碳原料与气化剂在固体热载体催化剂加热催化作用下，发生热解反应、气化反应和重整反应，生成富氢的气态产物、附着在固体热载体催化剂表面的积炭、半焦和/或灰分，气化反应器的最高温度为700‑950℃；富氢的气态产物进入甲烷化反应器中，富氢的气态产物中的一氧化碳、二氧化碳与氢气在固体热载体催化剂作用下发生甲烷化反应，生成富甲烷气体和附着在固体热载体催化剂表面的积炭，甲烷化反应器中的温度为300‑600℃；离开气化反应器的固体热载体催化剂、半焦和/或灰分与离开甲烷化反应器的固体热载体催化剂汇合后进入提升器，或每股各自进入提升器，经提升器将上述物质送入气固分离器；在气固分离器中，携带固体粉尘的热烟气与固体热载体催化剂、半焦分离；离开气固分离器的热烟气经除尘、除有害气体和热量回收后外排；离开气固分离器的固体热载体催化剂和半焦被分为两部分，分别进入气化反应器的前置再生器和甲烷化反应器的前置再生器；在气化反应器前置再生器中通入温度为400‑700℃的热空气，烧除半焦和固体热载体催化剂上的积炭，得到再生后的固体热载体催化剂，过程产生的热量用于加热固体热载体催化剂，再生后的固体热载体催化剂和半焦燃烧后的灰分进入气化反应器；在甲烷化反应器前置再生器中通入温度为400‑700℃的热空气，烧除半焦和/或固体热载体催化剂上的积炭，再生后的固体热载体催化剂和/或半焦燃烧后的灰分经固体热载体催化剂冷却器冷却后进入甲烷化反应器；在提升器底部、气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器至少一种装置设置固体热载体催化剂入口，以补充固体热载体催化剂。