用于含碳物質(zhì)氣化的反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于含碳物質(zhì)氣化的反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)氣固兩相反應(yīng)技術(shù)對(duì)于轉(zhuǎn)化低活性的含碳固體物料具有一定的難度。一般做法是提高反應(yīng)器操作溫度，但是增加了化學(xué)反應(yīng)能耗且降低了反應(yīng)器生產(chǎn)效率。對(duì)于一些反應(yīng)活性很低的固體物料，如焦粉或已經(jīng)過一次反應(yīng)后的半焦顆粒，由于傳統(tǒng)反應(yīng)器的材料結(jié)構(gòu)限制其最高操作溫度，導(dǎo)致含碳組份無法充分反應(yīng)，造成物料轉(zhuǎn)化率低。
[0003]氣固兩相反應(yīng)器一般按氣體和固體的相對(duì)速度分為三類:氣流床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。由于氣固兩相的傳質(zhì)和反應(yīng)特性，這三類反應(yīng)器中均存在明顯的氧化區(qū)和還原區(qū)。含碳顆粒的氧化反應(yīng)，如碳和氧氣的反應(yīng)生成一氧化碳或二氧化碳，是放熱反應(yīng)，氧化區(qū)的溫度取決于反應(yīng)物(如碳元素和氧氣等)在局部區(qū)域的濃度比，提高氧化反應(yīng)溫度，能加快反應(yīng)速度。含碳顆粒的還原反應(yīng)，如碳和水蒸汽或二氧化碳的反應(yīng)，是吸熱反應(yīng)。還原區(qū)的溫度降低，反應(yīng)速率慢，不利于含碳物料的轉(zhuǎn)換，特別是活性較低的含碳顆粒。傳統(tǒng)氣流床反應(yīng)器的主給料口和主反應(yīng)氣進(jìn)口一般一起通過一個(gè)或多個(gè)噴嘴將物料(如煤粉、焦粉等)和反應(yīng)氣(如氧氣、蒸汽等)噴入氣流床反應(yīng)器的爐腔內(nèi)，氧化區(qū)域位于噴嘴出口位置，物料在此區(qū)域的停留時(shí)間短，而且氧化反應(yīng)中各反應(yīng)物濃度分布不合理不能有效形成高溫區(qū)。固定床反應(yīng)器的主給料口一般位于反應(yīng)器頂部，主反應(yīng)氣進(jìn)口位于反應(yīng)器側(cè)壁，與氣流床反應(yīng)器類似，該氧化區(qū)位于主反應(yīng)氣進(jìn)入反應(yīng)器后的有限空間內(nèi)，不利于低活性含碳物料的轉(zhuǎn)化。流化床反應(yīng)器的氧化區(qū)位于分布板上方，對(duì)于底部有主氧氣噴嘴的流化床反應(yīng)器，其氧化區(qū)位于主氧氣噴嘴的出口位置，其局部的氧氣和碳元素的濃度比也不能有效形成高溫區(qū)，從而無法加快含碳物質(zhì)的反應(yīng)和轉(zhuǎn)化。
[0004]因此，如何有效提尚含碳物質(zhì)的氣化效率亟待進(jìn)一步探索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于含碳物質(zhì)氣化的反應(yīng)器，采用該反應(yīng)器可以大幅提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0006]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種用于含碳物質(zhì)氣化的反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該反應(yīng)器包括:
[0007]反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體內(nèi)限定出爐腔；
[0008]至少一個(gè)反應(yīng)物進(jìn)口，所述反應(yīng)物進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體上，且適于向所述爐腔中供給含碳物質(zhì)和反應(yīng)氣，以便在所述爐腔中形成氧化區(qū)和還原區(qū)；
[0009]至少一個(gè)含碳微粒噴嘴，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應(yīng)器本體上且靠近所述氧化區(qū)，且適于通過輸送氣將含碳微粒噴射到所述氧化區(qū)，以便在所述氧化區(qū)中形成高溫區(qū)且強(qiáng)化氧化反應(yīng)；所述含碳微粒噴嘴是通過輸送管道和輸送氣把含碳微粒送入所述反應(yīng)器內(nèi)氧化區(qū)的指定位置；
[0010]氣固混合物出口，所述氣固混合物出口位于所述反應(yīng)器本體上，且適于將含有氫氣、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和含碳微粒的氣固混合物排出所述爐腔；以及
[0011 ] 排渣口，所述排渣口位于所述反應(yīng)器本體上，且適于將灰渣排出所述爐腔。
[0012]由此，采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于含碳物質(zhì)氣化的反應(yīng)器可以大幅提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率，并且該反應(yīng)器操作靈活、調(diào)節(jié)方便、能量利用率高。
[0013]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的用于含碳物質(zhì)氣化的反應(yīng)器還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0014]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)物進(jìn)口包括碳物質(zhì)進(jìn)口和反應(yīng)氣進(jìn)口。
[0015]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述用于含碳物質(zhì)氣化的反應(yīng)器進(jìn)一步包括:含碳微粒供給裝置，所述含碳微粒供給裝置與所述含碳微粒噴嘴相連。
[0016]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述含碳微粒供給裝置為選自料倉、分離器、過濾器和除塵器中的至少一種。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0017]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述含碳微粒噴嘴是通過輸送管道和輸送氣將所述含碳微粒送入所述氧化區(qū)的指定位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0018]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為氣流床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0019]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為氣流床反應(yīng)器，所述反應(yīng)本體內(nèi)壁設(shè)有水冷壁，所述輸送管道依次穿過所述反應(yīng)器本體的外殼和所述水冷壁，以便將所述含碳微粒送入所述氧化區(qū)的指定位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0020]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁設(shè)有耐磨和絕熱的襯里，所述輸送管道依次穿過所述反應(yīng)器本體的外殼和所述襯里，以便將所述含碳微粒送入所述氧化區(qū)的指定位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0021]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為流化床反應(yīng)器，所述反應(yīng)器本體內(nèi)壁設(shè)有耐磨和絕熱的襯里，所述爐腔中設(shè)有氣體分布板，所述氣體分布板將所述爐腔分為位于氣體分布板上部的上爐腔和位于氣體分布板下部的下爐腔，所述輸送管道依次穿過所述反應(yīng)器本體的外殼和所述襯里以及所述氣體分布板，以便將所述含碳微粒送入所述氧化區(qū)的指定位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0022]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為氣流床反應(yīng)器，所述反應(yīng)物進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的頂部，所述氣固混合物出口和排渣口位于所述反應(yīng)器本體的底部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應(yīng)器本體側(cè)壁上的靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0023]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為氣流床反應(yīng)器，所述反應(yīng)物進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上，所述氣固混合物出口位于所述反應(yīng)器本體的頂部，所述排渣口位于所述反應(yīng)器本體的底部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應(yīng)器本體側(cè)壁上的靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0024]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，所述反應(yīng)氣進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上，所述含碳物質(zhì)進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的頂部，所述排渣口位于所述反應(yīng)器本體的底部，所述氣固混合物出口位于所述反應(yīng)器本體的頂部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應(yīng)器本體側(cè)壁上或底部靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0025]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，所述反應(yīng)氣進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上，所述含碳物質(zhì)進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的頂部，所述排渣口位于所述反應(yīng)器本體的底部，所述氣固混合物出口位于所述反應(yīng)器本體的底部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應(yīng)器本體側(cè)壁上或底部靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進(jìn)一步提高含碳物質(zhì)中碳組分的氣化效率。
[0026]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)器為流化床反應(yīng)器，位于所述反應(yīng)器本體下部的所述反應(yīng)氣進(jìn)口與所述下爐腔相連通，位于所述反應(yīng)器本體的底部的另一所述反應(yīng)氣進(jìn)口與所述上爐腔相連通，所述含碳物質(zhì)進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的側(cè)壁上，所述氣固混合物出口位于所述反應(yīng)器本體的頂部，所述排渣進(jìn)口位于所述反應(yīng)器本體的底部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應(yīng)器本體側(cè)壁上或穿過所述氣體分布板靠