一种多功能煤气化实验测试装置的制作方法

本发明属于煤气化技术领域，涉及一种多功能煤气化实验测试装置。

背景技术：

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展先进的igcc、煤化工、煤基多联产等能源系统的关键技术。煤气化技术的先进性对igcc、煤化工、煤基多联产等系统的运行可靠性和经济性具有重要影响，对解决能源环境问题具有重要意义。

煤炭经过气化后的合成气主要有以下用途：(1)生产甲醇、乙二醇等化工产品；(2)与燃料电池结合联合循环发电；(3)合成天然气。这三种用途对煤气化合成气的要求和反应条件各不相同，比如合成气制甲醇一般要求4.5～6.0mpa,220～270℃，催化剂采用cuo/sio2；合成气燃料电池发电，一般要求进入燃料电池的合成气温度大于400℃，合成气中h2s、cos的浓度小于1ppm，汞蒸气浓度小于0.03mg/m³；合成气制天然气一般要求1.0～6.0mpa,250～700℃，催化剂采用镍基催化剂。研究人员做上述研究时，一般都是搭建功能单一的实验测试装置，不仅浪费资源，投资较大，而且还占地面积大，目前还没有一种实验测试系统能够同时满足煤气化合成气的三种用途。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种多功能煤气化实验测试装置，该装置能够实现煤气化合成气多种用途的实验研究，并且成本及占地面积小。

为达到上述目的，本发明所述的多功能煤气化实验测试装置包括气源系统、反应系统及测试系统，其中，气源系统包括母管，反应系统包括用于调节合成气反应温度的反应器、放置于反应器中的样品室以及用于吸收净化反应器尾气的吸收装置，测试系统包括用于对吸收装置输出的气体进行检测的测试单元以及用于对测试单元测试的数据进行处理的数据处理单元，其中，母管的出口与反应器的入口相连通，反应器的出口经吸收装置与测试单元的入口相连通，测试单元的输出端与数据处理单元相连接。

母管上设置有配气管路、蒸汽进口、汞蒸气进口、h2s进口、nh3进口及若干预留管道进口。

预留管道进口的数目为1-10个。

样品室内放置有催化剂，所述催化剂为用于合成气制甲醇的催化剂、用于合成气制乙二醇的催化剂、用于合成气脱汞的吸附剂或用于合成气制天然气的催化剂。

反应器的温度调节范围为室温温度至1600℃。

吸收装置为碱溶液吸收瓶、酸溶液吸收瓶、活性炭吸附装置、水分吸收装置、除尘装置及脱硫脱硝装置中的一种或几种的组合。

所述测试单元为燃料电池测试装置、气体痕量分析仪、重金属检测仪、色谱分析仪、差热-热重分析仪及质谱分析仪中的一种或几种的组合。

当进行煤气化技术中合成气脱汞实验研究时，母管中的合成气由体积百分数为60％的co、25％的h2、10％的co2及5％的ch4组成，反应器为管式炉反应器，样品室内盛放浸硫活性炭汞吸附剂，反应器的温度设置为160℃，吸收装置内的吸收剂为koh碱吸收溶液和5a分子筛干燥剂，测试单元为汞蒸气测试仪，数据处理单元为显示器。

当进行煤气化技术中以合成气为原料的高温熔融碳酸盐燃料电池发电技术实验研究时，母管中的合成气由体积百分数为8％的co、2％的h2、10％的co2及80％的ch4组成，反应器为管式炉反应器，样品室内盛放甲烷水蒸气重整ni/al2o3催化剂，反应器的温度设置为700℃，吸收装置中的吸收剂为koh碱吸收溶液和5a分子筛干燥剂，测试单元为高温熔融碳酸盐燃料电池，数据处理单元为显示器。

当进行煤气化技术中以合成气水汽变换反应实验研究时，母管中的合成气由体积百分数为90％的co、2％的h2、5％的co2及3％的ch4组成，反应器为管式炉反应器，样品室内盛放水汽变换反应催化剂，反应器的温度设置为300℃，吸收装置内的吸收剂为koh碱吸收溶液和5a分子筛干燥剂，测试单元为气相色谱仪，数据处理单元为显示器。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的多功能煤气化实验测试装置在具体操作时，可以根据实验的要求，通过调节母管中合成气的成分、反应器的温度、样品室内催化剂的类型、吸收装置内吸收剂的类型以及测试单元的类型，从而通过单一实验测试装置实现煤气化合成气多种用途的实验研究，结构简单，成本低，且占地面积小，避免实验系统的重复搭建，在煤气化合成气应用研究方面具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明的原理图。

其中，1为配气管路、2为蒸汽进口、3为汞蒸气进口、4为h2s进口、5为nh3进口、6为预留管道进口、7为样品室、8为反应器、9为吸收装置、10为测试单元、11为数据处理单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的多功能煤气化实验测试装置包括气源系统、反应系统及测试系统，其中，气源系统包括母管，反应系统包括用于调节合成气反应温度的反应器8、放置于反应器8中的样品室7以及用于吸收净化反应器8尾气的吸收装置9，测试系统包括用于对吸收装置9输出的气体进行检测的测试单元10以及用于对测试单元10测试的数据进行处理的数据处理单元11，其中，母管的出口与反应器8的入口相连通，反应器8的出口经吸收装置9与测试单元10的入口相连通，测试单元10的输出端与数据处理单元11相连接，其中，反应器8的温度调节范围为室温温度至1600℃。

母管上设置有配气管路1、蒸汽进口2、汞蒸气进口3、h2s进口4、nh3进口5及若干预留管道进口6，其中，预留管道进口6的数目为1-10个。

样品室7内放置有催化剂，所述催化剂为用于合成气制甲醇的催化剂、用于合成气制乙二醇的催化剂、用于合成气脱汞的吸附剂或用于合成气制天然气的催化剂；吸收装置9为碱溶液吸收瓶、酸溶液吸收瓶、活性炭吸附装置、水分吸收装置、除尘装置及脱硫脱硝装置中的一种或几种的组合；所述测试单元10为燃料电池测试装置、气体痕量分析仪、重金属检测仪、色谱分析仪、差热-热重分析仪及质谱分析仪中的一种或几种的组合。

实施例一

当进行煤气化技术中合成气脱汞实验研究时，母管中的合成气由体积百分数为60％的co、25％的h2、10％的co2及5％的ch4组成，反应器8为管式炉反应器，样品室7内盛放浸硫活性炭汞吸附剂，反应器8的温度设置为160℃，吸收装置9内的吸收剂为koh碱吸收溶液和5a分子筛干燥剂，测试单元10为汞蒸气测试仪，数据处理单元11为显示器，通过测试单元10测试的汞蒸气浓度数据，然后通过数据处理单元11进行显示，以实现煤气化技术中合成气脱汞实验研究。

实施例二

当进行煤气化技术中以合成气为原料的高温熔融碳酸盐燃料电池发电技术实验研究时，母管中的合成气由体积百分数为8％的co、2％的h2、10％的co2及80％的ch4组成，反应器8为管式炉反应器，样品室7内盛放甲烷水蒸气重整ni/al2o3催化剂，反应器8的温度设置为700℃，吸收装置9中的吸收剂为koh碱吸收溶液和5a分子筛干燥剂，测试单元10为高温熔融碳酸盐燃料电池，数据处理单元11为显示器，通过测试单元10测试的电流-电压极化数据，然后通过数据处理单元11进行显示，以实现煤气化技术中以合成气为原料的高温熔融碳酸盐燃料电池发电技术实验研究。

实施例三

当进行煤气化技术中以合成气水汽变换反应实验研究时，母管中的合成气由体积百分数为90％的co、2％的h2、5％的co2及3％的ch4组成，反应器8为管式炉反应器，样品室7内盛放水汽变换反应催化剂，反应器8的温度设置为300℃，吸收装置9内的吸收剂为koh碱吸收溶液和5a分子筛干燥剂，测试单元10为气相色谱仪，数据处理单元11为显示器，通过测试单元10检测合成气成分数据，然后通过数据处理单元11进行显示处理，以实现煤气化技术中以合成气水汽变换反应实验研究。