炭及碳化合物直接气化方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及炭气化的技术领域，尤其涉及炭及碳化合物直接气化方法及其装置。
【背景技术】
[0002]我国属于富煤炭、贫油少气的能源格局，炭及碳化合物在我们生活、工业以及商业等中占据能源供给主导地位，能源供给主要以煤炭为主。
[0003]2012年我国煤炭占能源消费总量比重约为66.5%，但煤炭是以碳元素为主的复杂有机的高分子化合物，其在直接燃烧使用中，会出现燃烧不完全、有烟以及多灰尘的现象，并且伴随着煤炭伴生物硫，主要以二氧化硫为主，造成能源浪费以及环境污染等问题，目前，中国雾霾生成的主因之一也就是这个问题。为了有效解决炭及碳化合物在使用中存在浪费以及污染等问题，目前，国内外采用煤炭制天然气(煤气化转化技术)及煤炭制油法(煤的液化技术)，具体如下:
[0004]其中，煤的液化技术主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。煤的直接液化指的是煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤的直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法；煤的间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。
[0005]煤气化转化技术可分为较为传统的两步法甲烷化工艺，以及将气体转换单元与甲烷化单元合并为一个部分同时进行的一步法甲烷化工艺。其中，一步法甲烷化工艺主要有催化气化工艺和加氢气化工艺。催化气化工艺是一种利用催化剂在加压流化气化炉中一步合成煤基天然气的技术；加氢化工艺是将煤粉和氢气均匀混合后加热，直接生产富氢气体。
[0006]由于现有技术中的将炭及碳化合物气化的技术(如煤气化转化技术)，其工艺冗长、复杂，并且，其在转换过程中，能耗高，并伴随一些污染，经济效益不高。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供炭及碳化合物直接气化方法，旨在解决现有技术中的炭及碳化合物气化技术存在工艺冗长、复杂生产、能耗高、水耗高、有污染以及经济效益不高的问题。
[0008]本发明是这样实现的，炭及碳化合物直接气化方法，提供一密闭的腔体，将炭及碳化合物置于所述腔体的前段，与水或氢气混合后，加热至800°C以上，腔体内形成高温高压，以使炭及碳化合物与水或氢气热裂解为单元素原子或小分子，重新组合为低分子为主的高热值气体，如甲烷，一氧化碳等；
[0009]于所述腔体后段布置回收室，用于收集所述高热值气体及固体。
[0010]根据上述的炭及碳化合物直接气化方法，本发明还提供了炭及碳化合物直接气化装置，包括流通管，所述流通管内具有密闭的腔体；所述流通管的前端连接有将炭及碳化合物送至腔体内的送料结构，其后端连接有用于收集气体及固体的回收室；所述流通管包括温度加热至800°C以上，形成高温高压以使炭及碳化合物与水或氢气热裂解为单元素原子或小分子的加热段及使所述成分重新组合为低分子为主的高热值气体，所述预加热段高温加热段沿所述流通管前端至后端的方向依序布置，所述加热段中设有用于往所述流通管内注入水或氢气的注入口。
[0011]与现有技术相比，本发明提供的炭及碳化合物直接气化方法中，其整个过程都在密闭的腔体内进行，并且最后由与前端连通的回收室回收，其不需要向外排放，完全杜绝空气污染；在气化过中，直接利用炭及碳化合物与水或氢气热裂解和原子重组释放能量，吸收能量，能量互补，使其能耗较低，经济效益较佳，并且工艺简约，在实际生产中，可以完全在密闭式的生产线中实现流水线生产。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例提供的炭及碳化合物直接气化装置的流程示意图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
[0015]如图1所示，为本发明提供的一较佳实施例。
[0016]本实施例提供的炭及碳化合物直接气化方法，其可用于对炭，以及任何碳化合物进行直接气化，如煤则属于碳化合物中的一种。
[0017]上述的炭及碳化合物直接气化方法如下:
[0018]提供一密闭且无空气流通的腔体，将炭及碳化合物置于腔体的前段，与水或氢气混合后进行加热至至少800°C以上，形成高温高压以使炭及碳化合物与水或氢气热裂解为单元素原子或小分子等；
[0019]上述的单元素原子或小分子重新组合为低分子(或称小分子)为主的高热值气体，如甲烷及一氧化碳等；
[0020]在腔体的后端布置回收室14，用于回收上述的高热值气体以及固体。
[0021]在上述的炭及碳化合物直接气化方法中，其采用在密闭且无空气流通的腔体内进行，这样，不需要设置烟囱出口，完全杜绝空气污染；且在腔体的高温段进行加热的过程中，瞬间将温度加热至800°C以上，内压达到lOkg/cm2以上，腔体内形成高温高压，腔体内的物质分别依序经过初始热裂解、持续热裂解以及原子重组，腔体内温度与气压可持续升高，使得炭及碳化合物与水或氢气充分并且容易热裂解为单元素原子或小分子等，能耗较低，可以实现较高的经济效益；该方法的工艺简约，效果较高，可以采用密闭式腔体实现流水线生产。
[0022]根据上述的方法，本实施例提供了炭及碳化合物直接气化装置1，其包括流通管12，该流通管12内具有密闭且无空气流通的腔体，当然，此处的“密闭”并非指整个流通管12处于完全密封的状态，其上还是可以与外部的设备流通，这样，保证外部设备可以流通管12的腔体内注入需要的物质，其指的是流通管12上不会与外部空气连通，从而避免其内出现空气流通的现象。
[0023]在流通管12的前端，连接有送料结构11，其用于向流通管12的腔体内输送炭及碳化合物；在流通管12的末端，其连接有回收室14，其用于回收从流通管12内输出的气体及固体等，该回收室14上端设置有气体收集口 144。
[0024]上述的流通管12包括加热段，该加热段沿流通管12前端至后端的方向延伸布置，外设置有加热结构，采用高频感应加热或超高频感应加热，且其上设置有注入口，该注入口用于往加热段内注入水或氢气，这样，利用加热结构，可以将加热段内的温度加热至800°C以上，这样，当炭及碳化合物流至该加热段时，其与水或氢气混合，在加热结构的作用下，腔体内行成高温高压，炭及碳化合物与水或氢气则会发生热裂解，其分解为单元素原子或小分子等.
[0025]当热裂解后形成的单元素原子或小分子，可以重新组合为低分子为主的高热值气体，如甲烷，一氧化碳等.
[0026]从流通管12后段进入回收室14中的气体则会通过气体收集口 144被回收，也就是一氧化碳及甲烷等气体则可以被收集利用。
[0027]上述的炭及碳化合物直接气化装置1，其整体的工艺简约，整个气化过程可以生产线布置，实现生产线生产，并且，整个装置最后只设置了气体收集口 144，用于回收高热值气体，不需要向外排放任何气体，避免污染环境，且利用热裂解与氧化的吸收能量和释放能量的效应，大大降低直接气化过程的能耗。
[0028]本实施例中，送料结构11包括储料箱111，该储料箱111通过送料螺杆114与流通管12的前端连接，当然，该送料螺杆114分别连通储料箱111及流通管12的腔体，且送料螺杆114连接有马达112，这样，在马达112的作用下，送料螺杆114可以将储料箱111中的炭及碳化合物送入流通管12的前段中，.此送料方式，可以使得腔体与外界空气隔绝，形成密闭腔体。
[0029]当然，在储料箱111的上端设置有入料斗113，通过该入料斗113，可以将外部的炭及碳化合物直接置于储料箱111中。上述采用送料螺杆114，主要为了保证流通管12的密闭性，当然，根据实际需要，其也可以通过其它结构来进行送料，具体可视实际情况而定。
[0030]流通管12的加热段包括预加热段121及高温段122，沿流