一种提高粗煤气中甲烷含量的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种提高粗煤气中甲烷含量的装置，涉及煤气化技术领域。为解决现有技术提高粗煤气中甲烷含量的装置因粗煤气与催化剂溶液的接触距离较短而导致反应不充分的问题而发明。本实用新型提高粗煤气中甲烷含量的装置包括壳体，壳体上穿设有进气管和排气管，壳体内部被至少一个隔板分隔为多个洗气室，每个洗气室内均储存有催化剂溶液，多个洗气室通过导气管依次连通，导气管的进气端连通于前一个洗气室内的液面上方，出气端浸入后一个洗气室内的催化剂溶液中，进气管的出气端浸入第一个洗气室内的催化剂溶液中，排气管的进气端连通于最后一个洗气室内的液面上方。本实用新型可用于提高粗煤气中的甲烷含量。
【专利说明】
-种提高粗煤气中甲烧含量的装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及煤气化技术领域，尤其设及一种提高粗煤气中甲烧含量的装置。
【背景技术】
[0002] 目前，国内天然气的供应缺口正逐年加大，对外依存度更是呈快速上升之势，运从 客观上加大了对非常规天然气及替代天然气的需求力度，因此利用我国丰富的煤炭资源， 大力发展煤制天然气被寄予厚望。而现有的煤制天然气工艺主要有一步法和两步法，其中， 一步法是指将煤与催化剂充分混合，然后在气化炉中充分反应后生成含有甲烧的粗煤气。 两步法是指首先利用煤制得C0和也，然后再通过C0和也的甲烧化反应制得天然气。此两种煤 制天然气工艺均存在反应不完全、转化率低等缺陷，导致由煤制天然气装置排出的粗煤气 中甲烧含量低。
[0003] 为了提高粗煤气中的甲烧含量，现有的一种方法为将一定量的粗煤气通入储存有 催化剂溶液的反应容器中，此催化剂溶液可用于催化水相费托合成反应，反应容器内液面 上方侧壁或顶壁上开设有排气孔，排气孔处设有排气阀口，在反应期间此排气阀口关闭，粗 煤气中残留的C0和也在催化剂溶液中，经过一定时间的反应，可生成甲烧并副产多种控类， 此时打开排气阀口，甲烧W及未反应完全的粗煤气可通过排气孔排出，控类停留在催化剂 溶液中，并与催化剂溶液分层。由此提高了粗煤气中的甲烧含量。
[0004] 但是，上述方法中由于粗煤气进入反应容器后，在催化剂溶液的挤压下快速上浮 至反应容器内的液面上方，与催化剂溶液的接触时间较短，反应不充分，而且，当气体上浮 至反应器内液面上方时，气体仅与液面较窄范围接触，能够继续参与水相费托反应的气体 较少，由此排气孔排出的气体中的甲烧含量仍然较低。同时，由于反应容器一次只能通入一 定量的粗煤气，在反应完成并排出之后才能继续通入粗煤气，由此不能适用于工业中的连 续生产。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的实施例提供一种提高粗煤气中甲烧含量的装置，能够提高粗煤气中 的甲烧含量，而且可W进行连续生产。
[0006] 为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种提高粗煤气中甲烧含量的装 置，包括壳体，所述壳体上穿设有进气管和排气管，所述壳体内部被至少一个隔板分隔为多 个洗气室，每个所述洗气室内均储存有催化剂溶液，所述催化剂溶液用于催化水相费托合 成反应，多个所述洗气室通过导气管依次连通，所述导气管的进气端连通于前一个所述洗 气室内的液面上方，所述导气管的出气端浸入后一个所述洗气室内的催化剂溶液中，多个 所述洗气室中的第一个洗气室与所述进气管连通，最后一个所述洗气室与所述排气管连 通，且所述进气管的出气端浸入第一个所述洗气室内的催化剂溶液中，所述排气管的进气 端连通于最后一个所述洗气室内的液面上方。
[0007] 本实用新型实施例提供的一种提高粗煤气中甲烧含量的装置，由于壳体内设有多 个洗气室，每个洗气室内均储存有催化剂溶液，多个洗气室通过导气管依次连通，进气管的 出气端浸入第一个洗气室内的催化剂溶液中，导气管的进气端连通于前一个洗气室内的液 面上方，导气管的出气端浸入后一个洗气室内的催化剂溶液中，排气管的进气端连通于最 后一个洗气室内的液面上方，由此当由进气管通入粗煤气时，可先后与多个洗气室内的催 化剂溶液接触，并在此催化剂溶液的作用下进行水相费托合成反应生成甲烧。相比于现有 技术，在壳体体积相同的前提下，可延长粗煤气与催化剂溶液的接触距离，因此反应更充 分，生成甲烧更多，由此提高了粗煤气中的甲烧含量，而且此装置可连续通入气体进行反 应，因此可适用于工业中的连续生产。
【附图说明】
[0008] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 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，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，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W根据运些附图获得其他的附图。
[0009] 图1为本实用新型实施例提高粗煤气中甲烧含量的装置的结构示意图；
[0010] 图2为本实用新型实施例提高粗煤气中甲烧含量的装置的截面结构示意图；
[0011] 图3为本实用新型实施例提高粗煤气中甲烧含量的装置中导气管与扩散型喷头的 结构示意图；
[0012] 图4为本实用新型实施例提高粗煤气中甲烧含量的装置中扩散型喷头的结构示意 图。
[0013] 其中：1一壳体，2-进气管，3-排气管，4-隔板，5-洗气室，21-进气阀口，31- 排气阀口，7-进/排液管，71-进/排液阀口，8-进/排液室，41-水平隔板，9-扩散型喷 头，91 -喷孔。
【具体实施方式】
[0014] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。
[001引在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中屯、"、"上下"、"前"、"后'、 "左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"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、W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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，"多个"的含义是两个或两个W上。
[0016]参照图1，图1为本实用新型实施例提高粗煤气中甲烧含量的装置的一个具体实施 例，本实施例的提高粗煤气中甲烧含量的装置包括壳体1，所述壳体1上穿设有进气管2和排 气管3,所述壳体1内部被至少一个隔板4分隔为多个洗气室5,每个所述洗气室5内均储存有 催化剂溶液，所述催化剂溶液用于催化水相费托合成反应，多个所述洗气室5通过导气管6 依次连通，所述导气管6的进气端连通于前一个所述洗气室5内的液面上方，所述导气管6的 出气端浸入后一个所述洗气室5内的催化剂溶液中，多个所述洗气室5中的第一个洗气室5 与所述进气管2连通，最后一个所述洗气室5与所述排气管3连通，且所述进气管2的出气端 浸入第一个所述洗气室5内的催化剂溶液中，所述排气管3的进气端连通于最后一个所述洗 气室5内的液面上方。
[0017] 本实用新型实施例提供的一种提高粗煤气中甲烧含量的装置，由于壳体1内设有 多个洗气室5,每个洗气室5内均储存有催化剂溶液，多个洗气室5通过导气管6依次连通，进 气管2的出气端浸入第一个洗气室5内的催化剂溶液中，导气管6的进气端连通于前一个洗 气室5内的液面上方，导气管6的出气端浸入后一个洗气室5内的催化剂溶液中，排气管3的 进气端连通于最后一个洗气室5内的液面上方，由此当粗煤气通过进气管2通入装置内时， 可先后与多个洗气室5内的催化剂溶液接触，并在此催化剂溶液的作用下进行水相费托合 成反应。相比于现有技术，在壳体1体积相同的前提下，可延长粗煤气与催化剂溶液的接触 距离，因此反应更充分，生成甲烧更多，由此提高了粗煤气中的甲烧含量，而且此装置可连 续通入气体进行反应，因此可适用于工业中的连续生产。
[0018] 在上述实施例中，壳体1内部可W被隔板4分隔为两个洗气室、=个洗气室、四个洗 气室、五个洗气室等等，被分隔的洗气室的数量越多，由进气管2通入的粗煤气与催化剂溶 液接触的时间越长，反应越充分，但随着被分隔的腔室的数量的增多，加工难度增大，因此， 洗气室5的设置数量需根据实际工艺需求进行选择，在此不做具体限定。
[0019] 在图1所示的实施例中，需要说明的是，催化剂溶液为含催化剂的水相溶液，其中， 水相溶液可W为水、醇溶液、盐溶液、酸碱溶液等，在此不做具体限定;催化剂可W为钻、铁、 钉等过度金属或其他适用于水相费托合成的催化剂W及离子液体，在此不做具体限定。
[0020] 在图1所示的实施例中，壳体1的形状可W为圆筒状、锥状、长方体状等等，在此不 做具体限定，但是，为了使壳体1的内部空间较大，优选壳体1为圆筒状结构。
[0021] 在图1所示的实施例中，为了对装置进气进行控制，如图1所示，进气管2的管路中 串接有进气阀口 21，通过打开或关闭此进气阀口 21可实现对装置的进气进行控制。同理，为 了对装置排气进行控制，如图1所示，排气管3的管路中串接有排气阀口31，通过打开或关闭 此排气阀口 31可实现对装置的排气进行控制。
[0022] 在图1所示的实施例中，多个洗气室5可W沿水平方向排列，也可W沿竖直方向排 列，当然，还可W为其他排列方式，在此不做具体限定。
[0023] 在图1所示的实施例中，导气管6可W穿设于隔板4上，也可W穿设于壳体1上，在此 不做具体限定。但是，为了避免导气管6外露而影响装置外观的整洁，优选导气管6穿设于隔 板4上。
[0024] 为了进一步延长粗煤气与催化剂溶液的接触路径，优选的，导气管6的出气端伸入 后一个洗气室5的底部，由此，粗煤气由导气管6的出气端进入后一个洗气室5内时，在催化 剂溶液挤压下上浮的路径较长，与催化剂溶液接触的路径较长，反应更充分，进一步地提高 了粗煤气中的甲烧含量。
[0025] 为了延长粗煤气在催化剂溶液中的上浮距离，同时为了在洗气室5内液面上方预 留一定的通气空间，优选的，洗气室5内催化剂溶液的高度可W为所处洗气室5高度的1/2~ 3/4，在此高度范围内，粗煤气在催化剂溶液中的上浮距离较大，洗气室5内液面上方的通气 空间足够。
[0026] 由于提高水相费托合成反应的反应溫度通常有助于提高反应效率，同时由于通过 进气管2进入装置的粗煤气的溫度通常较高，因此为了更好的利用粗煤气自身的热量使反 应效率达到最佳，优选的，如图2所示，多个洗气室5排布于同一水平面内，且其余洗气室5围 绕第一个洗气室5的侧壁一周设置，由此，当粗煤气由进气管2进入第一个洗气室5内时，粗 煤气携带的热量可扩散至第一个洗气室5周围的其余多个洗气室5内，由此利用粗煤气自身 的热量提高了水相费托合成反应的反应效率，并节省了能耗。
[0027] 为了给多个洗气室5内充入催化剂溶液，同时为了排出多个洗气室5内的催化剂溶 液W进一步分层提取其中的副产物，如控类副产物，如图1所示，壳体1上设有进/排液管7， 进/排液管7的管路中设有进/排液阀口 71，进/排液管7与多个洗气室5同时连通，由此通过 一个进/排液管7实现多个洗气室5的同时进/排液操作，并且通过关闭进/排液阀口 71可保 持洗气室5内的液面高度，操作简单，容易实现。
[0028] 需要说明的是，在粗煤气处理系统中，可并连设置多个如图1所示的提高粗煤气中 甲烧含量的装置，每一条并连支路上均设置阀口，通过控制阀口的开启和关闭，W选择某些 装置运行，另一些装置排出催化剂溶液，W分层提取其中的副产物，剩下的催化剂溶液可循 环使用。
[0029] 在上述实施例中，为了使进/排液管7与多个洗气室5同时连通，示例的，如图1所 示，壳体1的底部可W由水平隔板41分隔出一个进/排液室8,进/排液管7与此进/排液室8连 通，水平隔板41上表面与多个洗气室5同时接触，每个洗气室5与进/排液室8之间的水平隔 板41上开设有通孔(图中未示出），进/排液室8内的催化剂溶液可通过此通孔同时进入多个 洗气室5,或者同时由此多个洗气室5排出至进/排液室8内并进一步由进/排液管7排出。
[0030] 为了缩短导气管6的长度，优选的，如图2所示，前后两个相邻洗气室5之间的隔板4 上、前一个洗气室5内的液面上方开设有出气孔(图中未示出），导气管6位于后一个洗气室5 内，且导气管6的进气端与出气孔连接，由此导气管6无需伸入前一个洗气室5内液面上方即 可与前一个洗气室5内液面上方连通，缩短了导气管6的长度。
[0031] 为了避免粗煤气在导气管6内传输时对管路产生冲刷磨蚀，优选的，如图3所示，导 气管6连接出气孔的一端向下倾斜，使粗煤气在导气管6内传输时传输方向变化平缓，避免 内部传输的粗煤气对导气管6内壁产生较强冲刷，从而避免粗煤气在导气管6内传输时对管 路产生冲刷磨蚀。
[0032] 为了保证粗煤气在导气管6内传输的顺杨性，同时使出气孔内的气体能够顺利地 进入导气管6内，优选的，如图3所示，导气管6连接出气孔的一端向下倾斜的角度0为45度~ 70度，在此倾斜角度范围内，即可保证导气管6导气的顺杨性，又能够使出气孔内的气体能 够顺利地进入导气管6内，当导气管6连接出气孔的一端向下倾斜的角度0小于45度时，导气 管6的进气端与其余部分之间的转角较大，内部传输的气体容易对管路内壁产生冲刷磨蚀， 导气不顺杨，当导气管6连接出气孔的一端向下倾斜的角度0大于70度时，出气孔与导气管6 进气端之间的转角较大，使出气孔内的气体不能顺利地进入导气管6。
[0033] 为了使由导气管6出气端排出的粗煤气与催化剂溶液充分接触，优选的，如图1或 图3所示，进气管2的出气端和/或导气管6的出气端设有扩散型喷头9,扩散型喷头9能够将 由导气管6出气端排出的粗煤气喷洒至催化剂溶液中的较大区域内，使粗煤气与催化剂溶 液充分接触，提高反应的充分性，进一步提高粗煤气中的甲烧含量。
[0034] 其中，对扩散型喷头9的结构不做具体限定，示例的，扩散型喷头9可W制作为如图 4所示扩散型侧喷喷头，即喷头为圆锥状结构，圆锥状结构的侧壁下端阵列设有多个喷孔 91，粗煤气由此多个喷孔91喷出至催化剂溶液中的较大区域内，可使粗煤气与催化剂溶液 充分接触，提高了反应的充分性。
[0035] 对经过本实用新型实施例提高粗煤气中甲烧含量的装置(如图1)前后的气体进行 取样分析，得到两组对比值，并将两组对比值记录在表1中。从表1的测量数据可W看出：经 过本实用新型实施例的设备之后，粗煤气中的甲烧(CH4)含量显著增加。同时，对经过本实 用新型实施例提高粗煤气中甲烧含量的装置后的副产物进行取样分析，得到副产物的组成 成分及含量，其组成成分及含量记录在表2中。从表2的测量数据可W看出：经过本实用新型 实施例的设备之后，副产了具有较高经济价值的控类，主要为C3~巧的脂肪控类，是汽油的 主要成分。
[0036] 表1 「00971
[0040] 需要说明的是，在本实用新型实施例中，仅W上述表1和表2为例进行说明，上述表 1和表2并不对本实用新型实施例构成限定。
[0041] 在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可W在任何的一个或多个实 施例或示例中W合适的方式结合。
[0042] W上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型掲露的技术范围内，可轻易想到变化 或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应W所述权 利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体上穿设有进气 管和排气管，所述壳体内部被至少一个隔板分隔为多个洗气室，每个所述洗气室内均储存 有催化剂溶液，所述催化剂溶液用于催化水相费托合成反应，多个所述洗气室通过导气管 依次连通，所述导气管的进气端连通于前一个所述洗气室内的液面上方，所述导气管的出 气端浸入后一个所述洗气室内的催化剂溶液中，多个所述洗气室中的第一个洗气室与所述 进气管连通，最后一个所述洗气室与所述排气管连通，且所述进气管的出气端浸入第一个 所述洗气室内的催化剂溶液中，所述排气管的进气端连通于最后一个所述洗气室内的液面 上方。2. 根据权利要求1所述的提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，所述导气管的出 气端伸入后一个所述洗气室的底部。3. 根据权利要求1所述的提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，多个所述洗气室 排布于同一水平面内，且其余所述洗气室围绕第一个所述洗气室的侧壁一周设置。4. 根据权利要求1所述的提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，所述壳体上设有 进/排液管，所述进/排液管的管路中设有进/排液阀门，所述进/排液管与多个所述洗气室 同时连通。5. 根据权利要求1所述的提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，前后两个相邻所 述洗气室之间的隔板上、前一个所述洗气室内的液面上方开设有出气孔，所述导气管位于 后一个所述洗气室内，且所述导气管的进气端与所述出气孔连接。6. 根据权利要求5所述的提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，所述导气管连接 所述出气孔的一端向下倾斜。7. 根据权利要求6所述的提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，所述导气管连接 所述出气孔的一端向下倾斜的角度为45~70°。8. 根据权利要求1所述的提高粗煤气中甲烷含量的装置，其特征在于，所述进气管的出 气端和/或所述导气管的出气端设有扩散型喷头。
【文档编号】B01D47/02GK205662499SQ201620539503
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】李克忠, 贺丙飞, 刘雷
【申请人】新奥科技发展有限公司