【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质气化除焦技术，特别是一种非催化部分氧化-重整反应除焦方法及其系统。
技术介绍
1、生物质是重要的可再生能源，分布广泛，数量巨大。生物质气化是在一定的热力学条件下，借助空气部分（或者氧气）、水蒸气的作用，使生物质的有机高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳、氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。在生物质气化过程中，最大的难点就是反应过程中会有焦油形成。焦油冷凝后会附着在反应体系中，形成对设备的腐蚀，而且很难直接应用到后续过程中，因而必须尽量将焦油除去。
2、目前，除焦方法总体可以分成物理法和热化学法两大类。物理除焦法不是将焦油真正除去，而是将焦油从气相转移到了冷凝相，是问题的转移，并不是真正将焦油除去，主要包括有湿法或干湿法除焦、干法除焦等。热化学法除焦就是使焦油在一定反应条件下发生一系列的化学反应，使大分子的焦油转化成小分子的有用气体。因此，热化学法除焦不仅从根本上去除了焦油，消除了焦油对设备破坏和环境污染的隐患，而且可以有效回收能量。
3、热化学法除焦主要有热裂解除焦和催化裂解除焦。对应热化学法的焦油裂解过程，其裂解温度需达到1100℃以上才能进行有效裂解。但是，要达到1100℃以上的高温，不仅对裂解设备自身材质要求很高，而且要求有良好的保温设备。总体研究分析，目前的焦油热解方法普遍存在设备成本高、功耗高等问题，因此目前的工艺设备仍然存在相对的资源浪费、污染环境的问题。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供了
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其除焦流程如下：
4、含焦油合成气和氧气分别进入重整炉中，重整炉纵向布置，合成气和一级氧气来源从上端进入炉内并在重整炉咽喉部进行纯氧燃烧反应，反应后位于重整炉上部的合成气温度达至少应达到1350℃，提供了合适的加油热解温度条件；然后，高温合成气流经重整炉中部时，与进入重整炉的二级氧气来源再次发生纯氧燃烧反应，补充热量，将高温合成气的温度维持在1350~1400℃；焦油在炉内被充分裂解；随后，高温合成气从重整炉侧壁下方出口流出，合成气中的部分大颗粒灰渣由于惯性从炉体底部的排渣口排出；
5、经过重整后的高温合成气经过辐射换热后，再进行灰渣分离，灰渣分离后的合成气依次经过多级对流换热，换热后的合成气进行粉尘分离，然后通过碱洗工艺进行除酸和粉尘，最后进入下一工段做分离变换。
6、进一步地，所述合成气从重整炉顶部纵向进入炉内，一级氧气来源从重整炉咽喉部斜向朝下倾斜进入炉内，氧气整体斜向包裹纵向流入的合成气，呈圆周状包裹的纯氧环境，使得合成气和一级氧气进行纯氧燃烧反应，因此，可以使得反应后的合成气温度在上部炉膛内即可达1350℃，从而实现合成气中焦油的裂解。
7、进一步地，在上部炉膛内的高温合成气向下流动，流经炉体中段时，二级氧气来源从重整炉腰部斜向朝下倾斜进入炉内，再次整体斜向包裹纵向流动的合成气，再次包裹合成气，使得合成气和二级氧气再次进行纯氧燃烧反应，因此，可以使得合成气温度在下部炉膛内持续可达1350℃，使得焦油充分裂解。
8、进一步地，所述辐射换热的换热水流入汽包，再经过汽包流出，形成饱和水循环回路。
9、进一步地，所述多级对流换热的换热水通过管线流入汽包，经汽包汽水分离后的饱和蒸汽统一回到第一级对流换热管线中作为换热蒸汽，经汽包汽水分离后的饱和水回到最后一级对流换热管线中作为换热水，形成饱和水循环回路。
10、进一步地，所有换热水均流入同一个汽包，形成各路对应的循环回路。
11、进一步地，所述汽包配置有脱盐水补充来源。
12、进一步地，经过辐射换热后的合成气温度降至800℃。
13、适用于上述非催化部分氧化-重整反应除焦方法的除焦系统，具体包括：重整炉、辐射废锅、多级分离器、多级对流废锅、过滤器、洗涤塔、汽包、压缩机；
14、所述重整炉的顶部是在有合成气入口，重整炉炉体下部侧壁设置有合成气出口，通过合成气出口连接通过管线连接至辐射废锅的入口，辐射废锅的换热合成气出口通过管线连接至多级分离器的入口，多级分离器的合成气出口连接至多级对流废锅的合成气入口，多级对流废锅的合成气出口通过管线连接至过滤器的气体入口，过滤后合成气通过管线连接至合成气去变换工序；
15、所述辐射废锅的换热水、多级对流废锅的换热水分别通过不同管线连接至汽包，汽包内将换热水进行汽水分离后，饱和水的一部分通过管线流回到辐射废锅作为换热介质，饱和水的另一部分和饱和蒸汽则分别流入多级对流废锅的不同对流废锅作为换热介质。
16、进一步地，所述重整炉的咽喉部设置有氧气入口一，重整炉的腰部设置有氧气入口二，重整炉炉体底部设置有排渣口。所述氧气入口一、二的数量和角度需要根据纯氧流量及重整炉直径进行详细精确设计。
17、进一步地，所述氧气入口一、氧气入口二均设置有倾斜向下的纯氧喷嘴；氧气通过喷嘴进入炉内包裹住合成气，与合成气充分混合。
18、进一步地，所述氧气入口一、氧气入口二分别呈环状布置于重整炉炉体内。
19、进一步地，所述多级对流废锅包括对流废锅一、对流废锅二，汽包换热后的饱和蒸汽作为对流废锅一的换热介质，汽包换热后的部分饱和水作为对流废锅二的换热介质。
20、进一步地，所述对流废锅一换热后的过热蒸汽通过管线供用户使用，换热后的合成气进入对流废锅二；所述对流废锅二换热后的合成气分两路，一路进入过滤器，一路通过布置有压缩机的管线连接至辐射废锅合成气出口的管线上，即经过多级对流废锅换热的部分合成气作为激冷合成气与经过辐射换热后的合成气汇合。
21、进一步地，所述汽包还设置有脱盐水补充管线，用于汽包内的水汽平衡。
22、进一步地，所述多级分离器底部设置有灰渣出口，通过管线连接至排灰渣工序。
23、氧气混合性能是影响重整炉性能的重要特征，而斜切径向孔的开孔数量及角度会影响炉内合成气混合和流动特性。重整炉一级氧气入口的数量和角度需要根据纯氧流量及重整炉直径进行详细精确设计。炉内压力根据系统压力确定，系统表压为0~10mpa。
24、进一步地，所述重整炉的一级氧气入口孔的数量为2~99个，径向孔开孔角度θ的范围为1~75度。
25、本专利技术的有益效果如下：
26、（1）本专利技术设备结构紧凑、系统操作简单、易实现。本专利技术简化了重整系统的工艺复杂度，而且通过纯氧喷嘴直接燃烧合成气的方式加热，具有优良的混合燃烧性能，可以获得较好的温度场。焦油及甲烷在高温区内停留时间长，提高了炉内热效率，降低了设备尺寸。
27、（2）本专利技术采用多级热回收工艺本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于，除焦流程如下：
2.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述合成气从重整炉顶部纵向进入炉内，一级氧气来源从重整炉咽喉部斜向朝下倾斜进入炉内，氧气整体斜向包裹纵向流入的合成气，呈圆周状包裹的纯氧环境，使得合成气和一级氧气进行纯氧燃烧反应。
3.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：在上部炉膛内的高温合成气向下流动，流经炉体中段时，二级氧气来源从重整炉腰部斜向朝下倾斜进入炉内，再次整体斜向包裹纵向流动的合成气，再次包裹合成气，使得合成气和二级氧气再次进行纯氧燃烧反应，使得合成气温度在下部炉膛内持续达1350℃，使得焦油充分裂解。
4.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述辐射换热的换热水流入汽包，再经过汽包流出，形成饱和水循环回路。
5.根据权利要求1或4所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述多级对流换热的换热水通过管线流入汽包，经汽包汽水分离后的饱和蒸汽统一回到第一级对流换热
6.根据权利要求5所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述汽包配置有脱盐水补充来源。
7.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：经过辐射换热后的合成气温度降至800℃。
8.适用于上述非催化部分氧化-重整反应除焦方法的除焦系统，其特征在于包括：重整炉、辐射废锅、多级分离器、多级对流废锅、过滤器、洗涤塔、汽包、压缩机；
9.根据权利要求8所述的除焦系统，其特征在于：所述重整炉的咽喉部设置有氧气入口一，重整炉的腰部设置有氧气入口二，重整炉炉体底部设置有排渣口；所述氧气入口一、二的数量和角度根据纯氧流量及重整炉直径进行设计。
10.根据权利要求8所述的除焦系统，其特征在于：所述氧气入口一、氧气入口二均设置有倾斜向下的纯氧喷嘴；氧气通过喷嘴进入炉内包裹住合成气，与合成气充分混合。
11.根据权利要求8所述的除焦系统，其特征在于：所述氧气入口一、氧气入口二分别呈环状布置于重整炉炉体内。
12.根据权利要求8所述的除焦系统，其特征在于：所述多级对流废锅包括对流废锅一、对流废锅二，汽包换热后的饱和蒸汽作为对流废锅一的换热介质，汽包换热后的部分饱和水作为对流废锅二的换热介质。
13.根据权利要求8所述的除焦系统，其特征在于：所述对流废锅一换热后的过热蒸汽通过管线供用户使用，换热后的合成气进入对流废锅二；所述对流废锅二换热后的合成气分两路，一路进入过滤器，一路通过布置有压缩机的管线连接至辐射废锅合成气出口的管线上，即经过多级对流废锅换热的部分合成气作为激冷合成气与经过辐射换热后的合成气汇合。
14.根据权利要求8所述的除焦系统，其特征在于：所述汽包还设置有脱盐水补充管线，用于汽包内的水汽平衡。
15.根据权利要求8所述的除焦系统，其特征在于：所述多级分离器底部设置有灰渣出口，通过管线连接至排灰渣工序。
...【技术特征摘要】
1.一种非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于，除焦流程如下：
2.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述合成气从重整炉顶部纵向进入炉内，一级氧气来源从重整炉咽喉部斜向朝下倾斜进入炉内，氧气整体斜向包裹纵向流入的合成气，呈圆周状包裹的纯氧环境，使得合成气和一级氧气进行纯氧燃烧反应。
3.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：在上部炉膛内的高温合成气向下流动，流经炉体中段时，二级氧气来源从重整炉腰部斜向朝下倾斜进入炉内，再次整体斜向包裹纵向流动的合成气，再次包裹合成气，使得合成气和二级氧气再次进行纯氧燃烧反应，使得合成气温度在下部炉膛内持续达1350℃，使得焦油充分裂解。
4.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述辐射换热的换热水流入汽包，再经过汽包流出，形成饱和水循环回路。
5.根据权利要求1或4所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述多级对流换热的换热水通过管线流入汽包，经汽包汽水分离后的饱和蒸汽统一回到第一级对流换热管线中作为换热蒸汽，经汽包汽水分离后的饱和水回到最后一级对流换热管线中作为换热水，形成饱和水循环回路。
6.根据权利要求5所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：所述汽包配置有脱盐水补充来源。
7.根据权利要求1所述的非催化部分氧化-重整反应除焦方法，其特征在于：经过辐射换热后的合成气温度降至800℃。
8.适用于上述非催化部分氧化-重整反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，徐莹璐，陈慧，胡春云，刘四威，
申请(专利权)人：东方电气成都创新研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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