含碳物质气化处理方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含碳物质气化技术领域，尤其涉及一种含碳物质气化处理方法及设 备。
【背景技术】
[0002] 我国在能源结构上的特点是"缺油、少气、富煤"，发展煤基清洁能源是一条解决能 源供应问题的有效途径。煤制天然气的能量效率最高，是最有效的煤炭利用方式。
[0003]目前，煤制天然气所利用的气化处理技术主要包括德士古、GSP(航天炉）、四喷嘴 煤气化、Shell粉煤气化、熔渣气化炉等多种气化技术。在这些传统的煤气化技术的气化过 程中，反应压力范围多在2. 0~6. 5MPa，反应温度多高达1000°C，工艺过程中可获得以C0 和氏为主要成分的有效气体。然而，为了能够制得甲烷气体，还需将上述获得的有效气体 进行额外的洗涤、降温及甲烷化合成处理。
[0004] 从上述煤气化技术过程中不难得出，现有的气化处理技术多存在工艺操作温度 高，且工艺流程复杂化等问题。因此，提供一种能够在相对温度的工艺操作下一步制得富甲 烷气体的气化方法是本领域技术人员的重要课题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种含碳物质气化处理方法及设备，能够在相对温和的工艺条件下 一步获得富甲烷气体，降低系统能耗。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 本发明的一方面提供了一种含碳物质气化处理方法，包括：
[0008] 将预热后的含碳物质同氧化剂一起通入反应器中，在压力范围为lOMPa彡压力值 彡22.IMPa、温度范围为550°C-1000°C的水的气体状态条件下进行气化反应，得到富甲烷 气体和渣水。
[0009] 优选的，所述氧化剂中氧的量为所述含碳物质完全转化需氧量的0% -10%。
[0010] 优选的，所述含碳物质的进料粒度小于1. 4mm。
[0011] 可选的，所述氧化剂为含氧气体，所述含氧气体为氧气、富氧空气或空气中的至少 一种。
[0012] 可选的，所述预热后的含碳物质的温度范围为360°C_480°C。
[0013] 可选的，所述含碳物质的热值达到5.lMJ/kg以上。
[0014] 可选的，在进行气化反应后、得到富甲烷气体和渣水前，所述方法还包括：
[0015] 对气化反应后得到的反应产物进行降温降压处理。
[0016] 优选的，利用气化反应后产物所携带的热量通过热交换对含碳物质进行预热。
[0017] 本发明的另一方面提供了一种含碳物质气化处理设备，包括含碳物质储罐、氧化 剂储罐以及用于使含碳物质与氧化剂发生气化反应的反应器，还包括：
[0018] 预热器，位于所述含碳物质储罐与所述反应器之间，用于对含碳物质进行预热；
[0019] 冷却器，与反应器相连，用于对气化反应生成的反应产物进行降温；
[0020] 降压装置，与所述冷却器相连，用于对降温后的反应产物进行降压；
[0021] 分离器，与所述降压装置相连，用于对降压后的反应产物进行气液分离。
[0022] 优选的，所述反应器顶部设有水冷结构。
[0023] 本发明提供了一种含碳物质气化处理方法和设备，在该气化处理方法中，含碳物 质与氧气在一定的温度压力的水的气体状态下发生气化反应，能够将含碳物质中的复杂大 分子转化为短链小分子，并生成富甲烷气体。该方法相对于现有技术而言，反应温度相对较 低、工艺操作条件较为温和，可一步制得富甲烷气体，可有效降低系统能耗，具有普遍适用 性。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例提供的含碳物质气化处理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0026]图1为本发明实施例提供的含碳物质气化处理方法的流程图。如图1所示，本发 明实施例的一方面提供了一种含碳物质气化处理方法，包括：将预热后的含碳物质同氧化 剂一起通入反应器中，在压力范围为lOMPa彡压力值彡22.IMPa、温度范围为550°C-1000°C 的水的气体状态条件下进行气化反应，得到富甲烷气体和渣水。
[0027] 该方法主要是在水的气体状态下进行反应，即在相对于超临界状态而言的相对高 温、相对低压的状态下进行反应，此时水为气体状态，其作为载体将含碳物质运送至反应器 中同氧化剂一起发生气化反应，以最终得到富甲烷气体和渣水。其中，氧化剂应为气态氧化 剂，这样可与含碳物质实现高效混合，有助于迅速包裹有机质完成气化反应；富甲烷气体主 要包括甲烷、氢气，以及少量的乙烯和乙烷的混合物以及一氧化碳，渣水为清洁水和含碳物 质灰渣的混合物。可以理解的是，富甲烷气体在经过后续处理后可用于制备天然气，而所产 生的渣水中的灰渣，由于可作为建筑材料使用，不仅可避免造成环境污染，还可提高其经济 利用价值。
[0028] 可以理解的是，本实施例中含碳物质可以为污泥、生物质、褐煤中的至少一种，也 可以为废水/污泥、废水/生物质、废水/褐煤、生物质/污泥、污泥/生物质/褐煤、污泥/ 褐煤、废水/生物质/污泥、废水/污泥/生物质/褐煤、废水/污泥/褐煤中的任意组合。 本实施例中并不对含碳物质的来源种类做具体限定。
[0029] 在本实施例中，具体限定了含碳物质与氧化剂在反应器内的反应压力和温度，压 力范围为lOMPa彡压力值彡22.IMPa，温度范围为550°C-1000°C，以确保含碳物质在水的气 体状态下与氧化剂能够充分反应。可以理解的是，上述所限定的反应压力、温度内的任意值 均可满足反应条件，例如压力值可以为12MPa、14MPa、16MPa、18MPa、20MPa、22MPa等，温度 可以为 600°C、650°C、750°C、850°C、950°C等。
[0030] 本发明实施例提供了一种含碳物质气化处理方法，在该方法中，含碳物质与氧气 在一定的温度压力的水的气体状态条件下发生气化反应，能够将含碳物质中的复杂大分子 转化为短链小分子，并生成富甲烷气体。该方法相对于现有技术而言，反应温度相对较低、 工艺操作条件较为温和，可一步制得富甲烷气体，可有效降低系统能耗，具有普遍适用性。
[0031] 在本发明的一实施例中，所述氧化剂中氧的量为所述含碳物质完全转化需氧量 的0 %-10 %。由于本实施例中，含碳物质与氧化剂发生的是气化反应，即部分氧化反应， 所以氧化剂的加入量相对于含碳物质的用量而言是相对较少的，即本实施例中氧化剂中氧 的量为含碳物质完全转化需氧量的〇% -10%，优选的，可为2% -8%，更为优选的，可为 4%-6%。可以理解的是，本领域技术人员可根据实际反应需要在上述范围内确定氧化剂中 氧的量的具体值。
[0032]在本发明的一实施例中，所述含碳物质的进料粒度小于1. 4mm。为了确保气化反应 迅速、彻底进行，可对含碳物质的进料粒度进行优化，例如，可选择进料粒度小于1. 4_，从 而可使反应器中的含碳物质能够被氧化剂迅速包裹以进行气化反应。该实施例的一优选实 施例中，含碳物质的进料粒度可优选小于420ym，以进一步有利于含碳物质的彻底反应。
[0033] 在本发明的一实施例中，所述氧化剂为含氧气体，所述含氧气体为氧气、富氧空气 或空气中的至少一种。为了能够与含碳物质实现高效混合，本实施例中的氧化剂为气态氧 化剂，具体可使用含氧气体作为气态氧化剂。可以理解的是，含氧气化剂可包括氧气、富氧 空气或空气中的至少一种，具体可以是它们中的任意一种，也可以是它们的任意组合，但是 并不局限于上述所列举的气体，还可以是本领域技术人员所熟知的其它气体构成。
[0034]在本发明的一实施例中，所述预热后的含碳物质的温度范围为360°C_480°C。为 了使含碳物质能够在反应器内的氧化剂作用下充分发生气化反应，在反应前需将含碳物质 预热至一定温度，通常该温度为360°C_480°C，这样含碳物质可在氧化剂的作用下通过发 生气化反应释放热量，以将反应器内的温度维持在反应温度范围内，例如，可以是380°C、 400°(：、420°(：、440°(：、460°(：等这里需说明的是，对含碳物质进行预热这一步骤可通过不同 的方式实现，例如可在含碳物质储罐与反应器之间设置预热器进行预热，也可利用气化反 应后得到的反应产物所携带的热量与