溢出式热解反应装置的制作方法

本发明属于煤化工领域，具体地，涉及一种溢出式热解反应装置。

背景技术：

1、煤制天然气作为清洁产业，极大地节约了煤炭资源，提升了煤炭价值。特别是针对“缺油、少气、富煤”的能源结构，积极发展煤制天然气工业，实现煤的就地转化，减少运输成本，具有非常重要的战略意义。

2、全世界已投产的工业级煤制天然气装置较少，我国长期致力于煤制天然气全技术链的国产化，但真正进入工业应用的也不多。煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤与高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和脱硫脱碳后，制成净煤气；净煤气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出天然气。主工艺生产装置包括空分、碎煤加压气化炉、耐硫耐油变换装置、气体净化装置、甲烷化合成装置及废水处理装置。

3、甲烷化是把煤炭变为清洁的天然气的关键核心技术之一，在高温、高压和催化剂作用下，把煤气化生成的一氧化碳、二氧化碳和氢气催化生成甲烷。其中，甲烷化催化剂在这个化学反应过程中发挥着至关重要的作用，也是限制我国煤制天然气整套系统自主化的关键点。由于主流工艺路线基本确定，很多研究都是围绕甲烷化催化剂的改进展开的。

技术实现思路

1、本发明的发明人在研究中发现，煤制天然气工艺并非必需额外添加甲烷化催化剂，可以利用煤炭中含有的催化组分实现甲烷化催化。基于该颠覆性发现，本发明的目的是提出一种溢出式热解反应装置，用于这种全新的高温水活化碳氢制取天然气中的热解反应。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种溢出式热解反应装置，包括壳体和在所述壳体内从上向下依次设置的混热式热解反应段、沉降式热解反应段和气灰收集段；所述混热式热解反应段和沉降式热解反应段分别用于对物料进行初次热解和二次热解，所述气灰收集段用于收集热解产物。

3、优选地，所述混热式热解反应段包括上溢槽，所述上溢槽的顶部开口，底部为锥形，所述上溢槽的底部用于与物料进口管连接。

4、优选地，所述混热式热解反应段还包括喷射装置，所述喷射装置设于所述上溢槽内，用于向所述上溢槽内喷射蒸汽；所述喷射装置的底部与蒸汽进口管连接，所述蒸汽进口管穿过所述壳体和所述上溢槽的侧壁。

5、优选地，所述喷射装置包括锥形的连通部和设于所述连通部上方的旋流喷射部；

6、所述连通部的内部设有蒸汽通道，所述蒸汽通道与所述蒸汽进口管连通；

7、所述旋流喷射部包括以所述连通部的中心轴为中心均布的多个蒸汽子通道，每个所述蒸汽子通道的一端与所述蒸汽通道连通，另一端与所述上溢槽的内部连通，以便向所述上溢槽内喷射蒸汽。

8、优选地，所述旋流喷射部包括以所述连通部的中心轴为中心均布的多个阻挡部，所述阻挡部为弧形或折线型，相邻的所述阻挡部之间形成所述蒸汽子通道。

9、优选地，所述喷射装置还包括设于所述旋流喷射部上方的遮盖部，所述遮盖部从上方封闭每个所述蒸汽子通道。

10、优选地，所述壳体包括壳体侧壁、上盖和底盖，所述壳体侧壁为圆筒形，所述上盖和下盖均为圆弧形，分别设于所述壳体侧壁的顶部和底部。

11、优选地，所述沉降式热解反应段包括从上向下依次设置的多个过热通道，所述过热通道贯穿所述壳体侧壁，且两端分别通过烟气换热口与所述壳体侧壁连接。

12、优选地，所述过热通道沿所述壳体侧壁的径向方向设置，相邻的过热通道之间形成夹角，且多个所述过热通道相对于所述壳体的中心轴以螺旋方式排列。

13、优选地，所述过热通道为圆筒形。

14、本发明的有益效果在于：提供一种溢出式热解反应装置，能够实现高温水活化碳氢制取天然气中的热解反应。

15、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种溢出式热解反应装置，其特征在于，包括壳体和在所述壳体内从上向下依次设置的混热式热解反应段、沉降式热解反应段和气灰收集段；所述混热式热解反应段和沉降式热解反应段分别用于对物料进行初次热解和二次热解，所述气灰收集段用于收集热解产物。

2.根据权利要求1所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述混热式热解反应段包括上溢槽，所述上溢槽的顶部开口，底部为锥形，所述上溢槽的底部用于与物料进口管连接。

3.根据权利要求2所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述混热式热解反应段还包括喷射装置，所述喷射装置设于所述上溢槽内，用于向所述上溢槽内喷射蒸汽；所述喷射装置的底部与蒸汽进口管连接，所述蒸汽进口管穿过所述壳体和所述上溢槽的侧壁。

4.根据权利要求3所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述喷射装置包括锥形的连通部和设于所述连通部上方的旋流喷射部；

5.根据权利要求4所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述旋流喷射部包括以所述连通部的中心轴为中心均布的多个阻挡部，所述阻挡部为弧形或折线型，相邻的所述阻挡部之间形成所述蒸汽子通道。

6.根据权利要求4所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述喷射装置还包括设于所述旋流喷射部上方的遮盖部，所述遮盖部从上方封闭每个所述蒸汽子通道。

7.根据权利要求1所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述壳体包括壳体侧壁、上盖和底盖，所述壳体侧壁为圆筒形，所述上盖和下盖均为圆弧形，分别设于所述壳体侧壁的顶部和底部。

8.根据权利要求7所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述沉降式热解反应段包括从上向下依次设置的多个过热通道，所述过热通道贯穿所述壳体侧壁，且两端分别通过烟气换热口与所述壳体侧壁连接。

9.根据权利要求8所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述过热通道沿所述壳体侧壁的径向方向设置，相邻的过热通道之间形成夹角，且多个所述过热通道相对于所述壳体的中心轴以螺旋方式排列。

10.根据权利要求8所述的溢出式热解反应装置，其特征在于，所述过热通道为圆筒形。

技术总结
一种溢出式热解反应装置，包括壳体和在壳体内从上向下依次设置的混热式热解反应段、沉降式热解反应段和气灰收集段；混热式热解反应段和沉降式热解反应段分别用于对物料进行初次热解和二次热解，气灰收集段用于收集热解产物。该溢出式热解反应装置用于在绝氧条件下、无需额外添加甲烷化催化剂通过高温水活化碳氢制取天然气的工艺中执行热解反应。

技术研发人员：王忠胜
受保护的技术使用者：中国煤层气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12