用于含碳物質氣化的反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石化技術領域，具體而言，本實用新型涉及一種用于含碳物質氣化的反應器。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)氣固兩相反應技術對于轉化低活性的含碳固體物料具有一定的難度。一般做法是提高反應器操作溫度，但是增加了化學反應能耗且降低了反應器生產(chǎn)效率。對于一些反應活性很低的固體物料，如焦粉或已經(jīng)過一次反應后的半焦顆粒，由于傳統(tǒng)反應器的材料結構限制其最高操作溫度，導致含碳組份無法充分反應，造成物料轉化率低。
[0003]氣固兩相反應器一般按氣體和固體的相對速度分為三類:氣流床反應器、固定床反應器和流化床反應器。由于氣固兩相的傳質和反應特性，這三類反應器中均存在明顯的氧化區(qū)和還原區(qū)。含碳顆粒的氧化反應，如碳和氧氣的反應生成一氧化碳或二氧化碳，是放熱反應，氧化區(qū)的溫度取決于反應物(如碳元素和氧氣等)在局部區(qū)域的濃度比，提高氧化反應溫度，能加快反應速度。含碳顆粒的還原反應，如碳和水蒸汽或二氧化碳的反應，是吸熱反應。還原區(qū)的溫度降低，反應速率慢，不利于含碳物料的轉換，特別是活性較低的含碳顆粒。傳統(tǒng)氣流床反應器的主給料口和主反應氣進口一般一起通過一個或多個噴嘴將物料(如煤粉、焦粉等)和反應氣(如氧氣、蒸汽等)噴入氣流床反應器的爐腔內，氧化區(qū)域位于噴嘴出口位置，物料在此區(qū)域的停留時間短，而且氧化反應中各反應物濃度分布不合理不能有效形成高溫區(qū)。固定床反應器的主給料口一般位于反應器頂部，主反應氣進口位于反應器側壁，與氣流床反應器類似，該氧化區(qū)位于主反應氣進入反應器后的有限空間內，不利于低活性含碳物料的轉化。流化床反應器的氧化區(qū)位于分布板上方，對于底部有主氧氣噴嘴的流化床反應器，其氧化區(qū)位于主氧氣噴嘴的出口位置，其局部的氧氣和碳元素的濃度比也不能有效形成高溫區(qū)，從而無法加快含碳物質的反應和轉化。
[0004]因此，如何有效提尚含碳物質的氣化效率亟待進一步探索。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種用于含碳物質氣化的反應器，采用該反應器可以大幅提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0006]在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種用于含碳物質氣化的反應器。根據(jù)本實用新型的實施例，該反應器包括:
[0007]反應器本體，所述反應器本體內限定出爐腔；
[0008]至少一個向所述爐腔中供給含碳物質和反應氣以便在所述爐腔中形成氧化區(qū)和還原區(qū)的反應物進口，所述反應物進口位于所述反應器本體上；
[0009]至少一個通過輸送氣將含碳微粒噴射到所述氧化區(qū)以便在所述氧化區(qū)中形成高溫區(qū)且強化氧化反應的含碳微粒噴嘴，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應器本體上且靠近所述氧化區(qū)；
[0010]將含有氫氣、一氧化碳、甲燒、二氧化碳和含碳微粒的氣固混合物排出所述爐腔的氣固混合物出口，所述氣固混合物出口位于所述反應器本體上；以及
[0011]將灰渣排出所述爐腔的排渣口，所述排渣口位于所述反應器本體上。
[0012]由此，采用根據(jù)本實用新型實施例的用于含碳物質氣化的反應器可以大幅提高含碳物質中碳組分的氣化效率，并且該反應器操作靈活、調節(jié)方便、能量利用率高。
[0013]另外，根據(jù)本實用新型上述實施例的用于含碳物質氣化的反應器還可以具有如下附加的技術特征:
[0014]在本實用新型的一些實施例中，所述反應物進口包括碳物質進口和反應氣進口。
[0015]在本實用新型的一些實施例中，所述用于含碳物質氣化的反應器進一步包括:含碳微粒供給裝置，所述含碳微粒供給裝置與所述含碳微粒噴嘴相連。
[0016]在本實用新型的一些實施例中，所述含碳微粒供給裝置為選自料倉、分離器、過濾器和除塵器中的至少一種。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0017]在本實用新型的一些實施例中，所述含碳微粒噴嘴與采用輸送氣將所述含碳微粒送入所述氧化區(qū)的指定位置的輸送管道相連。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0018]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為氣流床反應器、固定床反應器或流化床反應器。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0019]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為氣流床反應器，所述反應本體內壁設有水冷壁，所述輸送管道依次穿過所述反應器本體的外殼和所述水冷壁。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0020]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為固定床反應器，所述反應器本體內壁設有耐磨和絕熱的襯里，所述輸送管道依次穿過所述反應器本體的外殼和所述襯里。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0021]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為流化床反應器，所述反應器本體內壁設有耐磨和絕熱的襯里，所述爐腔中設有氣體分布板，所述氣體分布板將所述爐腔分為位于氣體分布板上部的上爐腔和位于氣體分布板下部的下爐腔，所述輸送管道依次穿過所述反應器本體的外殼和所述襯里以及所述氣體分布板。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0022]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為氣流床反應器，所述反應物進口位于所述反應器本體的頂部，所述氣固混合物出口和排渣口位于所述反應器本體的底部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應器本體側壁上的靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0023]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為氣流床反應器，所述反應物進口位于所述反應器本體的側壁上，所述氣固混合物出口位于所述反應器本體的頂部，所述排渣口位于所述反應器本體的底部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應器本體側壁上的靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0024]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為固定床反應器，所述反應氣進口位于所述反應器本體的側壁上，所述含碳物質進口位于所述反應器本體的頂部，所述排渣口位于所述反應器本體的底部，所述氣固混合物出口位于所述反應器本體的頂部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應器本體側壁上或底部靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0025]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為固定床反應器，所述反應氣進口位于所述反應器本體的側壁上，所述含碳物質進口位于所述反應器本體的頂部，所述排渣口位于所述反應器本體的底部，所述氣固混合物出口位于所述反應器本體的底部，所述含碳微粒噴嘴位于所述反應器本體側壁上或底部靠近所述氧化區(qū)的位置。由此，可以進一步提高含碳物質中碳組分的氣化效率。
[0026]在本實用新型的一些實施例中，所述反應器為流化床反應器，位于所述反應器本體下部的所述反應氣進口與所述下爐腔相連通，位于所述反應器本體的底部的另一所述反應氣進口與所述上爐腔相連通，所述含碳物質進口