一种煤或煤焦流化床反应评价装置的制作方法

本技术属于煤化工工程开发，具体涉及一种煤或煤焦流化床反应评价装置。

背景技术：

1、煤气化技术是实现煤洁净、高效、综合利用的关键技术，是煤炭转化的重要途径，也是合成化学品、联合循环发电以及煤制代用天然气的关键技术之一。是实现煤炭高效洁净利用是我国实现能源可持续发展的关键，也是解决全球面临的能源和环境问题的有效途径。

2、当前较为广泛的属于气流床气化技术，以高温高压为代价提高碳转化率，这就带来了能耗高、气体净化困难、对设备要求苛刻等问题。同时，气流床熔渣气化技术过高的操作温度使气流床的投资、维修和操作成本提高。现有研究指出，当前工业气流床气化炉不适合高灰、高灰熔点煤的气化，世界需要工业化的流化床气化技术。流化床技术无论燃烧或气化均具有适应高灰熔点、高灰煤种的本性，循环流化床锅炉已成功燃烧煤矸石即为明证。

3、目前煤反应评价装置主要是固定床，热解和气化评价装置均单独成套，目前还没有热解和气化一体化的评价装置，并且固定床评价装置存在气化效率低、气化速率慢、煤种适应性差、气化物料单一、评价效率低、操作强度大等问题。

技术实现思路

1、为了克服以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种煤或煤焦流化床反应评价装置，该装置能够实现对煤/煤焦流化床连续进料的反应评价，还可以实现煤低温热解以及煤/煤焦在不同气氛下的气化反应评价，评价装置不仅能够收集煤焦油，还能够计量反应气。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

3、一种煤或煤焦流化床反应评价装置，包括气体控制系统、进料系统、反应系统、产物收集系统和清洗系统；所述反应系统分别与气体控制系统、进料系统、产物收集系统、清洗系统相连。

4、所述气体控制系统包括混合器、预热器、加热器、柱塞泵；

5、预热器入口与混合器出口相连，预热器出口与反应器底部相连；柱塞泵入口与脱盐水管道相连，柱塞泵出口与加热器入口相连；加热器出口与预热器和混合器之间的管道相连；n2管道、co2管道、ch4管道、h2管道、air管道五条管道的输出端汇集后与混合器入口直接相连，n2管道分别输出端又与氮气管线一、氮气管线二、氮气管线三、氮气管线四相连。

6、所述预热器、加热器为螺旋状。

7、所述进料系统包括煤斗、旋转给料器以及球阀一；煤斗顶部与氮气管线四相连，旋转给料器顶部与煤斗输出端相连，旋转给料器出口和球阀一一端相连，球阀一另一端与反应器相连；球阀一与反应器间管道上设有氮气管线二，球阀一与旋转给料器间管道上设有氮气管线一。

8、所述煤斗顶部设有加煤口和压力表，旋转给料器与球阀一之间管线上设有压力表和固体流量计，球阀一与反应器之间管线上设有温度计。

9、所述反应系统包括反应器，反应器内设有多点式温度计、过滤器和气体分布器，过滤器和气体分布器安装在反应器内，过滤器顶部分别连接反应器出口管线和氮气管线三，反应器出口管线又与球阀二一端相连，并且其上设有压力表；

10、所述反应器内部由下到上设有气体分布段、反应段、扩径段，进料口设置在反应段内；所述气体分布器设在气体分布段内，气体分布器内为空腔结构，面上设有小孔，孔直径为20-100微米；反应器内部设有空心套管，多点式温度计安装在套管内，主要测量反应段和扩径段温度。

11、所述反应器外部设有电加热套，温度最高可达1200℃；加热器和预热器均为电加热，其温度最高均可达500℃。

12、所述过滤器设置在反应器顶部法兰上，采用螺纹连接，为金属烧结、陶瓷过滤器的一种或多种组合，捕捉颗粒的粒径为小于200μm；反应器进出口管线之间设有压差计；压力调节阀为气动调节阀。

13、所述产物收集系统包括一级冷却器、一级回收罐、二级冷却器、二级回收罐、三通阀、干燥器、压力调节阀、流量计、气相色谱以及气体储罐；

14、一级冷却器入口与球阀二另一端相连，一级冷却器出口与一级回收罐入口相连，一级回收罐顶部与二级冷却器入口相连，二级冷却器出口与二级回收罐顶部入口相连，二级回收罐顶部又与三通阀入口相连，三通阀出口依次与干燥器、压力调节阀、流量计相连；流量计出口分两路，一路与气体储罐入口相连，另一路直接与火炬气管线相连；气体储罐顶部与火炬气管线相连；压力调节阀出口与流量计入口间管线又与气相色谱相连。

15、所述一级冷却器和二级冷却器出口管线上均设有温度计，并且冷却器均采用夹套式冷却器，冷却液走夹套层，一级冷却器冷却液为乙二醇，二级冷却器冷却液为超纯水，冷却液的制冷源和动力循环均来自制冷机；一级回收罐和二级回收罐顶部管线直接伸入到罐内中间位置，底部均设有排净管线，管线上均设有球阀。

16、所述清洗系统包括清洗储罐、清洗泵以及球阀三；清洗储罐顶部与三通阀底部相连，清洗储罐底部与清洗泵入口相连；清洗泵出口与球阀三一端相连，球阀三另一端与球阀二和一级冷却器之间的管道相连。

17、所述清洗储罐顶部设有清洗剂添加口，清洗剂一般为二氯甲烷、丙酮、石油醚的一种或多种组合。

18、所述气体控制系统的每根气体管线上依次均设有球阀、流量计、流量调节阀、单向阀，n2管线上设有压力调节阀，加热器出口管线上设有温度计和单向阀，预热器出口管线上设有温度计。

19、本实用新型的有益效果：

20、1、本装置可实现对煤/煤焦流化床连续进料状态下进行反应评价，也可以实现煤低温热解收取煤焦油，还可以实现热解或气化生成的反应气的计量和在线分析，原料适应广、操作条件宽泛。

21、2、加热器和预热器内管路为螺旋状，增大了加热面积，可提高水蒸气和混合气的加热效率。

22、3、反应器内设置多点式温度计，反应器内温度控制均匀，温差小；同时，装置出口设有气动压力调节阀，便于操作，自动化程度高。

23、4、反应器内设有气体分布器，可使预热后的混合气在其内进行二次混合后均匀流出，保证物料在反应器内流化较好。

24、5、反应器设为气体分布段、反应段和扩径段，气体分布段主要对混合气进行二次加热，几乎加热到反应温度，反应段主要进行物料反应，扩径段主要将出反应器的气体的流速降低，将气体中夹带的固体颗粒沉降回反应段，提高物料转化率，并且减小过滤器的负荷。

技术特征：

1.一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，包括气体控制系统、进料系统、反应系统、产物收集系统和清洗系统；所述反应系统分别与气体控制系统、进料系统、产物收集系统、清洗系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述气体控制系统包括混合器(12)、预热器(15)、加热器(14)、柱塞泵(13)；

3.根据权利要求2所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述预热器(15)、加热器(14)为螺旋状。

4.根据权利要求2所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述进料系统包括煤斗(9)、旋转给料器(10)以及球阀一(11)；煤斗(9)顶部与氮气管线四(37)相连，旋转给料器(10)顶部与煤斗(9)输出端相连，旋转给料器(10)出口和球阀一(11)一端相连，球阀一(11)另一端与反应器(16)相连；球阀一(11)与反应器(16)间管道上设有氮气管线二(8)，球阀一(11)与旋转给料器(10)间管道上设有氮气管线一(7)。

5.根据权利要求4所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述煤斗(9)顶部设有加煤口和压力表，旋转给料器(10)与球阀一(11)之间管线上设有压力表和固体流量计，球阀一(11)与反应器(16)之间管线上设有温度计。

6.根据权利要求4所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述反应系统包括反应器(16)，反应器(16)内设有多点式温度计(35)、过滤器(36)和气体分布器(33)，过滤器(36)和气体分布器(33)安装在反应器(16)内，过滤器(36)顶部分别连接反应器(16)出口管线和氮气管线三(32)，反应器(16)出口管线又与球阀二(29)一端相连，并且其上设有压力表(34)；

7.根据权利要求6所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述产物收集系统包括一级冷却器(17)、一级回收罐(18)、二级冷却器(19)、二级回收罐(20)、三通阀(27)、干燥器(23)、压力调节阀(28)、流量计(26)、气相色谱(25)以及气体储罐(24)；

8.根据权利要求7所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述一级冷却器(17)和二级冷却器(19)出口管线上均设有温度计，冷却器均采用夹套式冷却器。

9.根据权利要求7所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述清洗系统包括清洗储罐(21)、清洗泵(22)以及球阀三(30)；清洗储罐(21)顶部与三通阀(27)底部相连，清洗储罐(21)底部与清洗泵(22)入口相连；清洗泵(22)出口与球阀三(30)一端相连，球阀三(30)另一端与球阀二(29)和一级冷却器(17)之间的管道相连；

10.根据权利要求1所述的一种煤或煤焦流化床反应评价装置，其特征在于，所述气体控制系统的每根气体管线上依次均设有球阀、流量计、流量调节阀、单向阀。

技术总结
本技术公开了一种煤或煤焦流化床反应评价装置，包括气体控制系统、进料系统、反应系统、产物收集系统和清洗系统；所述反应系统分别与气体控制系统、进料系统、产物收集系统、清洗系统相连。该装置能够实现对煤/煤焦流化床连续进料的反应评价，还可以实现煤低温热解以及煤/煤焦在不同气氛下的气化反应评价，评价装置不仅能够收集煤焦油，还能够计量反应气。

技术研发人员：王鹏伟,刘丹,兰伟伟,黄勇,刘巧霞,靳皎,孔少亮,张晓欠
受保护的技术使用者：陕西延长石油（集团）有限责任公司
技术研发日：20240417
技术公布日：2025/4/21