一种GPG‑II气化热解一体式反应器和生产装置及工艺的制作方法

本发明属于煤制油技术领域，具体涉及一种gpg-ii气化热解一体式反应器和生产装置及工艺，实现了从煤制油的一步转换。

背景技术：

自从19世纪中叶和20世纪初在美洲和中东发现大规模的石油储藏以来，人们广泛使用石油为能源。近年来，随着石油资源的日益减少，国际石油市场动荡不定，给各国经济发展带来不利影响。人们不会忘记1973年及1979-1980年两次金融危机造成的全球经济衰退。同时由于石油是规模巨大的石油化工的基础，用于塑料、纤维、油漆、医药等工业外，还用于生产食用油脂、蛋白质、糖类及合成甘油等基本食品，石油资源的枯竭必将影响到石化行业。因此，从经济和社会效益来看，煤经过转化制油技术是值得提倡和发展的方向。

目前国内煤制油技术还不是很成熟，直接液化压力高，对设备操作调件要求苛刻，间接液化煤制油对煤的利用率不够，目前的反应器操作条件有限，在很大程度上制约着煤制油的产率，不能实现大规模的工业化生产。存在着提油率低、技术不成熟、原材料利用率低、浪费严重、经济效益不明显等诸多技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有煤制油技术中存在的提油率低、技术不成熟、原材料利用率低、浪费严重、经济效益不明显等问题，提供一种gpg-ii气化热解一体式反应器和生产装置及工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种gpg-ii气化热解一体式反应器，包括壳体、水冷壁、中部耐火隔热衬里、激冷装置，下部耐火隔热衬里和流化板，所述水冷壁设在壳体内腔的上部形成粉煤/煤浆气化反应室a，在壳体的顶部设有人孔和观火孔，在粉煤/煤浆气化反应室a的中上部和中部分别设有开工喷嘴a和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a，在壳体的上部设有平衡孔；中部耐火隔热衬里设在壳体侧壁的中部形成热解反应室b，在热解反应室b的上部设有氢气喷嘴和灰焦油气出口，在热解反应室b的中部设有粉煤/煤浆喷嘴，激冷装置设在壳体内腔的中下部，且使激冷装置的上端口与热解反应室b的出料口连通，下部耐火隔热衬里设在壳体侧壁的下部形成焦灰气化反应室c，且使焦灰气化反应室c的渣灰入口与激冷装置的下端口连通，并使焦灰气化反应室c的灰渣出口设在壳体的底部，在焦灰气化反应室c的上部设有开工喷嘴b和焦灰喷嘴，在焦灰气化反应室c的中上部设有粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b，流化板设在壳体内腔的底部，在壳体的底部设有氧气蒸汽喷嘴。

所述水冷壁由顶部锥形环管式水冷壁、中部立管式水冷壁和底部锥形环管式水冷壁组成。

所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a、粉煤/煤浆喷嘴、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b都为多喷嘴形式，粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a、粉煤/煤浆喷嘴和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b各喷嘴及激冷装置的格栅口设置为同向且径向角度为0-30°。

一种gpg-ii气化热解生产装置，包括气化热解反应器、一级旋风除尘器、二级旋风除尘器和飞灰过滤器，所述气化热解反应器的焦灰油气出口与一级旋风除尘器的焦灰油气进口连接，一级旋风除尘器的焦灰油气出口与二级旋风除尘器的焦灰油气进口连接，二级旋风除尘器的焦灰油气出口与飞灰过滤器焦灰油气进口连接，一级旋风除尘器、二级旋风除尘器和飞灰过滤器的焦灰出口与气化热解反应器的焦灰喷嘴连接。

所述气化热解反应器包括壳体、水冷壁、中部耐火隔热衬里、激冷装置，下部耐火隔热衬里和流化板，所述水冷壁设在壳体内腔的上部形成粉煤/煤浆气化反应室a，在壳体的顶部设有人孔和观火孔，在粉煤/煤浆气化反应室a的中上部和中部分别设有开工喷嘴a和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a，在壳体的上部设有平衡孔；中部耐火隔热衬里设在壳体侧壁的中部形成热解反应室b，在热解反应室b的上部设有氢气喷嘴和灰焦油气出口，在热解反应室b的中部设有粉煤/煤浆喷嘴，激冷装置设在壳体内腔的中下部，且使激冷装置的上端口与热解反应室b的出料口连通，下部耐火隔热衬里设在壳体侧壁的下部形成焦灰气化反应室c，且使焦灰气化反应室c的渣灰入口与激冷装置的下端口连通，并使焦灰气化反应室c的灰渣出口设在壳体的底部，在焦灰气化反应室c的上部设有开工喷嘴b和焦灰喷嘴，在焦灰气化反应室c的中上部设有粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b，流化板设在壳体内腔的底部，在壳体的底部设有氧气蒸汽喷嘴。

所述水冷壁由顶部锥形环管式水冷壁、中部立管式水冷壁和底部锥形环管式水冷壁组成。

所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a、粉煤/煤浆喷嘴、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b都为多喷嘴形式，粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a、粉煤/煤浆喷嘴和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b各喷嘴及激冷装置的格栅口设置为同向且径向角度为0-30°。

一种气化热解生产工艺，包括以下步骤：

粉煤/煤浆氧气通过粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a喷入物料在粉煤/煤浆气化反应室a中反应，部分热量通过粉煤/煤浆气化反应室a的水冷壁中的水换热产生蒸汽供系统使用，粉煤/煤浆气化反应室a与壳体和水冷壁形成的环隙空间通过平衡孔平衡压力，粉煤/煤浆气化反应室a产生的液态热渣及高温合成气在热解反应室b中与粉煤/煤浆喷嘴喷入物料及氢气喷嘴送入的氢气混合发生热解反应，反应生成的物料中大部分焦灰因重力及热解反应室旋流作用落入激冷装置中，剩余部分焦灰油气经过灰焦油气出口依次经过一级旋风除尘器、二级旋风除尘器及飞灰过滤器分离出焦灰，分离出的焦灰通过气化热解反应器的焦灰喷嘴进入焦灰气化反应室c中与粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b送入的物料混合，与通过流化板供入的氧气+蒸汽混合物发生气化反应，同时热解反应室b落入的焦灰也参与气化反应，反应后的灰渣通过焦灰气化反应室c的灰渣出口送出；产生的合成气经激冷装置进入热解反应室b中参与热解反应。

所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a、粉煤/煤浆喷嘴、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b及激冷装置喷出物料旋流方向一致，通过旋流初步分离焦灰，用以减轻除尘装置的分离负担。

所述粉煤/煤浆气化反应室a的反应温度为1300-1500℃，热解反应室b的反应温度为500-1000℃，焦灰气化反应室c的反应温度为900-1100℃，焦灰气化反应室c进入激冷装置激冷后的温度为900-1000℃,粉煤/煤浆气化反应室a、热解反应室b及焦灰气化反应室c的压力为0-5mpa。

本发明能够实现煤到油的一步转换，充分利用了气化产生的热源，对产生的焦灰进行二次气化，该装置耗水量少，减少了气化装置的渣水处理系统，能够满足连续生产需要，压力在0-5.0mpa,该反应器上下两段气化热同时供给热解段，极大的提高了单套反应器的热解能力，煤种适应性广。该形式的粉煤制油，充分利用气流床、流化床各自特点，最大优势的利用了合成气和渣的余热，同时最大程度的实现了节水气化，同时实现热解反应处理量的最大化。该技术产品多元化，综合能效与常规粉煤气化、水煤浆气化等技术高，能耗更小，用水少，处理量大。实现了气化+热解+半焦气化的一体化技术。解决了现有煤制油设备的提油率低、技术不成熟、原材料利用率低、浪费严重、经济效益不明显的技术问题，因此，与背景技术相比，本发明具有技术成熟、产品质量稳定、结构简单可靠、原材料利用率高、提油率高、节能环保、经济安全、能够实现大规模的工业化生产等优点。

附图说明

图1是本发明gpg-ii气化热解一体式反应器的结构示意图；

图2是本发明粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a、粉煤/煤浆喷嘴和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b的装配结构示意图；

图3-5是本发明激冷装置的结构示意图；

图6是本发明gpg-ii气化热解生产装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例中一种gpg-ii气化热解一体式反应器，包括壳体101、水冷壁102、中部耐火隔热衬里103、激冷装置104，下部耐火隔热衬里105和流化板106，所述水冷壁102设在壳体101内腔的上部形成粉煤/煤浆气化反应室a，在壳体101的顶部设有人孔119和观火孔107，在粉煤/煤浆气化反应室a的中上部和中部分别设有开工喷嘴a108和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109，在壳体101的上部设有平衡孔110；中部耐火隔热衬里103设在壳体101侧壁的中部形成热解反应室b，在热解反应室b的上部设有氢气喷嘴111和灰焦油气出口112，在热解反应室b的中部设有粉煤/煤浆喷嘴113，激冷装置104设在壳体101内腔的中下部，且使激冷装置104的上端口与热解反应室b的出料口连通，下部耐火隔热衬里105设在壳体101侧壁的下部形成焦灰气化反应室c，且使焦灰气化反应室c的渣灰入口与激冷装置104的下端口连通，并使焦灰气化反应室c的灰渣出口114设在壳体101的底部，在焦灰气化反应室c的上部设有开工喷嘴b115和焦灰喷嘴116，在焦灰气化反应室c的中上部设有粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117，流化板106设在壳体101内腔的底部，在壳体101的底部设有氧气蒸汽喷嘴118。

所述水冷壁102由顶部锥形环管式水冷壁、中部立管式水冷壁和底部锥形环管式水冷壁组成。

如图2-5所示，所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109、粉煤/煤浆喷嘴113、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117都为4喷嘴形式，粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109、粉煤/煤浆喷嘴113和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117各喷嘴及激冷装置104的格栅口设置为同向且径向角度为30°。

如图6所示，本实施例中的一种gpg-ii气化热解生产装置，包括气化热解反应器1、一级旋风除尘器2、二级旋风除尘器3和飞灰过滤器(4)，所述气化热解反应器1的焦灰油气出口112与一级旋风除尘器2的焦灰油气进口连接，一级旋风除尘器2的焦灰油气出口与二级旋风除尘器3的焦灰油气进口连接，二级旋风除尘器3的焦灰油气出口与飞灰过滤器4焦灰油气进口连接，一级旋风除尘器2、二级旋风除尘器3和飞灰过滤器4的焦灰出口与气化热解反应器1的焦灰喷嘴116连接。

所述气化热解反应器1包括壳体101、水冷壁102、中部耐火隔热衬里103、激冷装置104，下部耐火隔热衬里105和流化板106，所述水冷壁102设在壳体101内腔的上部形成粉煤/煤浆气化反应室a，在壳体101的顶部设有人孔119和观火孔107，在粉煤/煤浆气化反应室a的中上部和中部分别设有开工喷嘴a108和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109，在壳体101的上部设有平衡孔110；中部耐火隔热衬里103设在壳体101侧壁的中部形成热解反应室b，在热解反应室b的上部设有氢气喷嘴111和灰焦油气出口112，在热解反应室b的中部设有粉煤/煤浆喷嘴113，激冷装置104设在壳体101内腔的中下部，且使激冷装置104的上端口与热解反应室b的出料口连通，下部耐火隔热衬里105设在壳体101侧壁的下部形成焦灰气化反应室c，且使焦灰气化反应室c的渣灰入口与激冷装置104的下端口连通，并使焦灰气化反应室c的灰渣出口114设在壳体101的底部，在焦灰气化反应室c的上部设有开工喷嘴b115和焦灰喷嘴116，在焦灰气化反应室c的中上部设有粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117，流化板106设在壳体101内腔的底部，在壳体101的底部设有氧气蒸汽喷嘴118。

所述水冷壁102由顶部锥形环管式水冷壁、中部立管式水冷壁和底部锥形环管式水冷壁组成。

所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109、粉煤/煤浆喷嘴113、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117都为4喷嘴形式，粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109、粉煤/煤浆喷嘴113和粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117各喷嘴及激冷装置104的格栅口设置为同向且径向角度为30°。

一种利用所述装置的气化热解生产工艺，包括以下步骤：

粉煤/煤浆氧气通过粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109喷入物料在粉煤/煤浆气化反应室a中反应，部分热量通过粉煤/煤浆气化反应室a的水冷壁102中的水换热产生蒸汽供系统使用，粉煤/煤浆气化反应室a与壳体101和水冷壁102形成的环隙空间通过平衡孔110平衡压力，粉煤/煤浆气化反应室a产生的液态热渣及高温合成气在热解反应室b中与粉煤/煤浆喷嘴113喷入物料及氢气喷嘴111送入的氢气混合发生热解反应，反应生成的物料中大部分焦灰因重力及热解反应室旋流作用落入激冷装置104中，剩余部分焦灰油气经过灰焦油气出口112依次经过一级旋风除尘器2、二级旋风除尘器3及飞灰过滤器4分离出焦灰，分离出的焦灰通过气化热解反应器1的焦灰喷嘴116进入焦灰气化反应室c中与粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117送入的物料混合，与通过流化板106供入的氧气+蒸汽混合物发生气化反应，同时热解反应室b落入的焦灰也参与气化反应，反应后的灰渣通过焦灰气化反应室c的灰渣出口114送出；产生的合成气经激冷装置104进入热解反应室b中参与热解反应。

所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109、粉煤/煤浆喷嘴113、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117及激冷装置104喷出物料旋流方向一致，通过旋流初步分离焦灰，用以减轻除尘装置的分离负担。

所述粉煤/煤浆气化反应室a的反应温度为1300℃，热解反应室b的反应温度为500℃，焦灰气化反应室c的反应温度为900℃，焦灰气化反应室c进入激冷装置104激冷后的温度为900℃,粉煤/煤浆气化反应室a、热解反应室b及焦灰气化反应室c的压力为0mpa。

实施例2

本实施例中的gpg-ii气化热解一体式反应器和气化热解生产装置与实施例1中的相同。

本实施例中的一种利用所述装置的气化热解生产工艺，包括以下步骤：

粉煤/煤浆氧气通过粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109喷入物料在粉煤/煤浆气化反应室a中反应，部分热量通过粉煤/煤浆气化反应室a的水冷壁102中的水换热产生蒸汽供系统使用，粉煤/煤浆气化反应室a与壳体101和水冷壁102形成的环隙空间通过平衡孔110平衡压力，粉煤/煤浆气化反应室a产生的液态热渣及高温合成气在热解反应室b中与粉煤/煤浆喷嘴113喷入物料及氢气喷嘴111送入的氢气混合发生热解反应，反应生成的物料中大部分焦灰因重力及热解反应室旋流作用落入激冷装置104中，剩余部分焦灰油气经过灰焦油气出口112依次经过一级旋风除尘器2、二级旋风除尘器3及飞灰过滤器4分离出焦灰，分离出的焦灰通过气化热解反应器1的焦灰喷嘴116进入焦灰气化反应室c中与粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117送入的物料混合，与通过流化板106供入的氧气+蒸汽混合物发生气化反应，同时热解反应室b落入的焦灰也参与气化反应，反应后的灰渣通过焦灰气化反应室c的灰渣出口114送出；产生的合成气经激冷装置104进入热解反应室b中参与热解反应。

所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109、粉煤/煤浆喷嘴113、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117及激冷装置104喷出物料旋流方向一致，通过旋流初步分离焦灰，用以减轻除尘装置的分离负担。

所述粉煤/煤浆气化反应室a的反应温度为1500℃，热解反应室b的反应温度为1000℃，焦灰气化反应室c的反应温度为1100℃，焦灰气化反应室c进入激冷装置104激冷后的温度为1000℃,粉煤/煤浆气化反应室a、热解反应室b及焦灰气化反应室c的压力为5mpa。

实施例3

本实施例中的gpg-ii气化热解一体式反应器和气化热解生产装置与实施例1中的相同。

本实施例中的一种利用所述装置的气化热解生产工艺，包括以下步骤：

粉煤/煤浆氧气通过粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109喷入物料在粉煤/煤浆气化反应室a中反应，部分热量通过粉煤/煤浆气化反应室a的水冷壁102中的水换热产生蒸汽供系统使用，粉煤/煤浆气化反应室a与壳体101和水冷壁102形成的环隙空间通过平衡孔110平衡压力，粉煤/煤浆气化反应室a产生的液态热渣及高温合成气在热解反应室b中与粉煤/煤浆喷嘴113喷入物料及氢气喷嘴111送入的氢气混合发生热解反应，反应生成的物料中大部分焦灰因重力及热解反应室旋流作用落入激冷装置104中，剩余部分焦灰油气经过灰焦油气出口112依次经过一级旋风除尘器2、二级旋风除尘器3及飞灰过滤器4分离出焦灰，分离出的焦灰通过气化热解反应器1的焦灰喷嘴116进入焦灰气化反应室c中与粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117送入的物料混合，与通过流化板106供入的氧气+蒸汽混合物发生气化反应，同时热解反应室b落入的焦灰也参与气化反应，反应后的灰渣通过焦灰气化反应室c的灰渣出口114送出；产生的合成气经激冷装置104进入热解反应室b中参与热解反应。

所述粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a109、粉煤/煤浆喷嘴113、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b117及激冷装置104喷出物料旋流方向一致，通过旋流初步分离焦灰，用以减轻除尘装置的分离负担。

所述粉煤/煤浆气化反应室a的反应温度为1400℃，热解反应室b的反应温度为800℃，焦灰气化反应室c的反应温度为1000℃，焦灰气化反应室c进入激冷装置104激冷后的温度为950℃,粉煤/煤浆气化反应室a、热解反应室b及焦灰气化反应室c的压力为2mpa。

上述实施例中粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a(109)、粉煤/煤浆喷嘴(113)、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b(117)可设置为其它多喷嘴形式，粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴a(109)、粉煤/煤浆喷嘴(113)、粉煤/煤浆氧气一体化喷嘴b(117)各喷嘴及激冷装置(104)的格栅口设置为同向(同时正向或同时负向)且径向角度为0-30°都可以。