反应器及合成气装置的制作方法

本实用新型涉及煤化工设备技术领域，尤其是涉及一种反应器及合成气装置。

背景技术：

目前，国内外焦化企业或其他煤热解企业，对于企业生产过程中产生的焦炉气、热解气用于生产合成气，进而生产甲醇、乙二醇、合成氨等化工产品，其中生产合成气的技术主要有纯氧催化部分氧化技术、纯氧非催化部分氧化技术，两种技术都是通过氧气燃烧焦炉气、热解气中的部分氢气、甲烷提供转化所需的热量，使上述气体中的烃类在高温下与蒸汽发生转化反应，将烃类转化为合成气H₂、CO、CO2。两种转化方法需采用不同的气体净化方法。

甲烷及其他烃类转化为H₂、CO的反应为吸热反应，需要的热量主要来自煤气中氢气和甲烷的燃烧提供，整个反应表现为吸热反应，并且在有催化剂条件下，上述反应可以在950－1050℃。在没有催化剂的条件下上述反应需要在1300℃以上才能进行。为实现上述反应工业上采用催化剂的反应炉，即纯氧催化部分氧化技术；或者无催化剂的反应炉即纯氧非催化部分氧化技术。

但是上述技术纯氧催化部分氧化技术，由于使用催化剂，焦炉煤气中含有无机硫及有机硫，容易使催化剂中毒，因此对焦炉煤气进行脱硫净化，是流程比较冗长，增加了投资及运行消耗；同时此技术生产的合成气中氢气组分过高，碳组分偏少，不能满足下游合成气的氢碳比要求，后续工序中会有大量氢气释放。

上述纯氧非催化部分氧化技术，虽然不使用催化剂，可以取消脱硫净化工序，但是其反应温度提到1300℃以上，反应提供的热量需要烧掉更多焦炉气或者热解气。装置的能耗增加且设备投资增加。同时此技术生产的合成气中氢气组分过高，碳组分偏少，不能满足下游合成气的氢碳比要求，后续工序中会有大量氢气驰放。

上述生产焦炉煤气或热解气的生产厂家，在生产过程中的原料煤、产品焦炭或兰炭都会产生碎煤或碎焦，这些碎煤或碎焦只能低价销售，不能产生效益，是企业头疼的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种反应器及合成气装置，以缓解了现有技术中存在的焦炉气或热解气的净化过程浪费资源的技术问题。

本实用新型提供的反应器，包括：反应室、辐射热回收锅炉和对流废热回收锅炉；

所述反应室的底部与所述辐射热回收锅炉相连；

所述对流废热回收锅炉与所述辐射热回收锅炉连通；

所述反应室上还设置有用于喷射气体的气体喷嘴和用于喷射水煤浆的水煤浆喷嘴，所述气体喷嘴和所述水煤浆喷嘴分别与所述反应室内部连通。

进一步地，所述反应室为耐火砖结构或水冷壁结构。

进一步地，所述对流废热回收锅炉和所述辐射热回收锅炉内分别设置有换热管；

设置在所述对流废热回收锅炉内的换热管为S型盘旋设置，设置在所述辐射热回收锅炉内的换热管为竖管平行设置。

进一步地，所述气体喷嘴为一个，所述气体喷嘴和所述水煤浆喷嘴设置在所述反应室的顶部；

或着所述气体喷嘴为多个，分别设置在反应室的顶部和侧壁上，且在所述反应室的侧壁上均匀对称设置，且所述水煤浆喷嘴设置在所述反应室的顶部。

进一步地，设置在所述反应室侧壁上的喷嘴为2个或4个，且相对设置。

进一步地，所述水煤浆喷嘴的喷射方向与所述反应室的轴向夹角为45°－60°。

进一步地，包括用于将焦炉煤气或热解气加压的气体加压机构、用于制备水煤浆的水煤浆制备输送机构、氧气管线和权利要求1－6任一项所述的反应器；

所述气体加压机构通过高压煤气管线与设置在所述反应器上的气体喷嘴连通；所述水煤浆输送机构通过高压煤浆管线与设置在所述反应器上的水煤浆喷嘴连通；

所述氧气管线分别与所述气体喷嘴和所述水煤浆喷嘴连通。

进一步地，所述气体加压机构包括煤气气柜、煤气压缩机；

所述煤气气柜、所述煤气压缩机和所述气体喷嘴通过高压煤气管线依次连通。

进一步地，所述水煤浆输送机构包括磨煤机、煤水槽、煤浆槽、煤浆泵和煤仓；

所述煤水槽与所述煤仓分别与所述磨煤机连通；

所述磨煤机、所述煤浆槽、所述煤浆泵和所述水煤浆喷嘴通过高压煤浆管线依次连通。

进一步地，所述高压煤气管线上设置有用于控制原料气体加入量的第一阀门；

所述高压煤浆管线上设有用于控制水煤浆加入量的第二阀门。

本实用新型带来的有益效果为：

本实用新型提供一种反应器，包括：反应室、辐射热回收锅炉和对流废热回收锅炉；反应室上设置有用于喷射气体的气体喷嘴和用于喷射水煤浆的水煤浆喷嘴，气体喷嘴和水煤浆喷嘴与反应室内部连通。气体喷嘴用于将焦炉气或水蒸气通入反应室，水煤浆喷嘴用于将水煤浆加入反应室，工作时，水煤浆喷嘴对喷，可以降低对反应室内壁的冲击，延长反应室的使用寿命；水煤浆的加入可以为反应提供所需要的水蒸气，比向焦炉气或热解气中加入水蒸气简单，效率更高，并且不需要为原料气体设置脱焦油，脱硫工序。反应室的底部与辐射热回收锅炉相连，对流废热回收锅炉与辐射热回收锅炉连通，对流废热回收锅炉与辐射热回收锅炉回收高位热能，可以达到节能的目的。

另外，本实用新型还提供了一种合成气装置，包括用于将焦炉煤气或热解气加压的气体加压机构、用于制备水煤浆的水煤浆制备输送机构、氧气管线和反应器；气体加压机构通过高压煤气管线与设置在反应器上的气体喷嘴连通；水煤浆输送机构通过高压煤浆管线与设置在反应器上的水煤浆喷嘴连通；氧气管线分别与气体喷嘴和所述水煤浆喷嘴连通。本实用新型简化了焦炉气或热解气的净化过程，不需要为原料气的净化设置脱焦油、脱硫工序，水煤浆的加入为反应提供所需要的水蒸气，比向原料中加入水蒸气更简单效率更高，水煤浆的加入为系统提供更多的碳源，使合成气体的氢碳比更加合理，水煤浆输送机构可以使用碎煤和碎焦作为原料，提高碎煤的可利用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的反应器的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的反应器的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的合成气装置一；

图4为本实用新型实施例提供的合成气装置二。

图标：1－反应室；2－辐射热回收锅炉；3－对流废热回收锅炉；5－氧气管线；11－气体喷嘴；12－水煤浆喷嘴；31－煤气气柜；32－煤气压缩机；33－高压煤气管线；41－煤水槽；42－煤仓；43－磨煤机；44－煤浆槽；45－煤浆泵；46－高压煤浆管线。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的反应器的结构示意图一；图2为本实用新型实施例提供的反应器的结构示意图二；图3为本实用新型实施例提供的合成气装置三；图4为本实用新型实施例提供的合成气装置四。

实施例一

如图1所示，本实用新型提供了一种反应器，包括：反应室1、辐射热回收锅炉2和对流废热回收锅炉3；反应室1的底部与辐射热回收锅炉2相连；对流废热回收锅炉3与辐射热回收锅炉2连通；反应室1上还设置有用于喷射气体的气体喷嘴11和用于喷射水煤浆的水煤浆喷嘴12，气体喷嘴11和水煤浆喷嘴12分别与反应室1内部连通。

反应室1上设置有用于喷射气体的气体喷嘴11和用于喷射水煤浆的水煤浆喷嘴12，气体喷嘴11和水煤浆喷嘴12与反应室1内部连通。气体喷嘴11用于将焦炉气或水蒸气通入反应室1，水煤浆喷嘴12用于将水煤浆加入反应室1，工作时，水煤浆喷嘴12对喷，可以降低对反应室1内壁的冲击，延长反应室1的使用寿命；水煤浆的加入可以为反应提供所需要的水蒸气，比向焦炉气或热解气中加入水蒸气简单，效率更高，并且不需要为原料气体设置脱焦油，脱硫工序。反应室1的底部与辐射热回收锅炉2相连，对流废热回收锅炉3与辐射热回收锅炉2连通，对流废热回收锅炉3与辐射热回收锅炉2回收高位热能，可以达到节能的目的。对流废热回收锅炉3与辐射热回收锅炉2用于回收废热的锅炉，回收的热量可以用于其他工艺流程，可以提高能源利用率。可以充分利用粗合成气的热量，在辐射热回收锅炉2、对流废热回收锅炉3内部产生高品位的蒸汽，能量利用率高。

本实施例的可选方案中，反应室1为耐火砖结构或水冷壁结构。

反应室1可以是耐火砖结构也可以是涂有耐火材料层的结构。水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。

本实施例的可选方案中，对流废热回收锅炉3和辐射热回收锅炉2内分别设置有换热管；设置在对流废热回收锅炉3内的换热管为S型盘旋设置，设置在辐射热回收锅炉2内的换热管为竖管平行设置。

设置在对流废热回收锅炉3内的换热管为S型盘旋设置，具有耐高温蒸汽、抗冲击腐蚀、耐氨腐蚀；抗结垢、不容易沾污、抗氧化腐蚀；使用寿命长、减少维修保养时间，节省费用；装管工艺性好、可直接换管，安全可靠的优点。

设置在辐射热回收锅炉2内的换热管为竖管平行设置，获得的换热效果更好，降低了对流废锅筒体的温度，同时通过合成气气流的纵向冲刷，避免了合成气中的细灰粒粘附在横向盘管表面，易于吹灰装置吹扫。

本实施例的可选方案中，气体喷嘴11为一个，气体喷嘴11和水煤浆喷嘴12设置在反应室1的顶部；或着气体喷嘴11为多个，分别设置在反应室1的顶部和侧壁上，且在反应室1的侧壁上均匀对称设置，且水煤浆喷嘴12设置在反应室1的顶部。

如图1所示，气体喷嘴11和水煤浆喷嘴12设置在反应室1的顶部。如图2所示，气体喷嘴11设置在反应室1的侧壁上，水煤浆喷嘴12设置在反应室1的顶部。可以形成反应室1的不同反应流场。

本实施例的可选方案中，设置在反应室1侧壁上的喷嘴为2个或4个，且相对设置。工作时两个气体喷嘴11对喷，可以降低对反应室1内壁的冲击。

本实施例的可选方案中，水煤浆喷嘴12的喷射方向与反应室1的轴向夹角为45°－60°。可以形成反应室1的不同反应流场，使焦炉气或热解煤气与水煤浆在反应室1内反应的更加充分。

如图3－4所示，本实用新型还提供了一种合成气装置，包括用于将焦炉煤气或热解气加压的气体加压机构、用于制备水煤浆的水煤浆制备输送机构、氧气管线5和反应器；气体加压机构通过高压煤气管线33与设置在反应器上的气体喷嘴11连通；水煤浆输送机构通过高压煤浆管线46与设置在反应器上的水煤浆喷嘴12连通；氧气管线5分别与气体喷嘴11和水煤浆喷嘴12连通。

焦炉气煤气或热解气通过加压机构升压到一定压力通过高压煤气管线33通过气体喷嘴11进入反应室1；水煤浆的通过水煤浆制备输送机构，经高压煤浆管线46通过水煤浆喷嘴12进入反应室1。与水煤浆喷嘴12和气体喷相连接的氧气管线5的支线送入氧气进入反应室1。

焦炉气煤气或热解气、水煤浆、高压氧气分别通过气体喷嘴11和水煤浆喷嘴12进入反应室1，在高温高压的环境下，焦炉气煤气或热解气、水煤浆、氧气发生剧烈的氧化还原反应，生成以H₂、CO为主的工业煤气，煤气再通过辐射热回收锅炉2和对流废热回收锅炉3回收能量后形成用于下一工序的合成气。

本实施例的可选方案中，气体加压机构包括煤气气柜31、煤气压缩机32；煤气气柜31、煤气压缩机32和气体喷嘴11通过高压煤气管线33依次连通。

本实施例的可选方案中，水煤浆输送机构包括磨煤机43、煤水槽41、煤浆槽44、煤浆泵45和煤仓42；

煤水槽41与煤仓42分别与磨煤机43连通；

磨煤机43、煤浆槽44、煤浆泵45和水煤浆喷嘴通过高压煤浆管线46依次连通。

焦炉气煤气或热解气存储在气柜经压缩机升压到一定压力通过高压煤气管线33通过气体喷嘴11进入反应室1；焦炉气煤气或热解气存储在气柜经压缩机升压到一定压力通过高压煤气管线33通过气体喷嘴11进入反应室1。经破碎后的原料煤或焦存储在煤仓42，并和磨煤水槽41的水送往磨煤机43，共同磨制成一定浓度的水煤浆，然后经煤浆槽44、煤浆泵45经高压煤浆管线46，通过水煤浆喷嘴12进入反应室1。与水煤浆喷嘴12和气体喷嘴11相连接的氧气管线5的支线送入氧气进入反应室1。焦炉气煤气或热解气、水煤浆、高压氧气分别通过气体喷嘴11和水煤浆喷嘴12进入烃类气体组合水煤浆反应机构的反应室1，在高温高压的环境下，焦炉气煤气或热解气、水煤浆、氧气发生剧烈的氧化还原反应，生成以H₂、CO为主的工业煤气，煤气再通过辐射热回收锅炉2和对流废热回收锅炉3回收能量后形成用于下一工序的合成气。

本实施例的可选方案中，高压煤气管线33上设置有用于控制原料气体加入量的第一阀门；高压煤浆管线46上设有用于控制水煤浆加入量的第二阀门。通过控制原料气体和水煤浆的加入量，可以控制反应室1内的碳氢比，使反应更充分。

本实用新型带来的有益效果为：取消了焦炉煤气或热解气转化所使用的催化剂，进一步简化了焦炉气或热解气的净化流程，不需要为原料气的净化设置脱焦油，脱硫工序；水煤浆的加入为反应提供所需要的水蒸汽，比向原料气中加入水蒸气更简单效率更高；水煤浆的加入为系统提供更多的碳源，使合成气的氢碳比更加合理，同时水煤浆的燃烧反应为烃类气体转化提供可靠、稳定的热量；反应室1绝热方式采用耐火砖结构，减少反应室1的热量损失，增加有效气的产量；辐射热回收锅炉2和对流废热回收锅炉3回收高位热能，达到节能的目的，水煤浆的制备使用碎煤和碎焦，解决碎煤和碎焦的出路问题，提高了碎煤和碎焦可利用性，提高此类企业的经济性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。