一種超臨界處理裝置及含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種超臨界處理裝置及含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)，涉及含碳物質(zhì)氣化【技術(shù)領(lǐng)域】，為解決含碳物質(zhì)氣化后轉(zhuǎn)化率以及產(chǎn)物中甲烷的產(chǎn)物產(chǎn)率較低的問題而發(fā)明。所述超臨界處理裝置，包括：一級反應(yīng)筒，所述一級反應(yīng)筒包括原料入口；二級反應(yīng)筒，所述二級反應(yīng)筒與所述一級反應(yīng)筒連通；熱交換裝置，所述熱交換裝置與所述一級反應(yīng)筒連通。本實(shí)用新型超臨界處理裝置用于煤或者其他含碳物質(zhì)氣化。
【專利說明】一種超臨界處理裝置及含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及含碳物質(zhì)氣化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種超臨界處理裝置及含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國的主要能源，若將煤直接燃燒，不但熱效率低，同時(shí)造成大氣污染，若將煤轉(zhuǎn)化為氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w，則節(jié)能環(huán)保，同時(shí)，大規(guī)模管道輸送氣體，輸送費(fèi)用低，另一方面，將污泥、廢水、含碳廢棄物等含碳有機(jī)質(zhì)氣化為可燃?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)了廢棄物再利用，因此，研究含碳物質(zhì)氣化技術(shù)意義重大。水的臨界溫度T = 374°C，臨界壓力P = 22.1MPa，當(dāng)水的溫度和壓力超過臨界點(diǎn)時(shí)，稱為超臨界水，超臨界水因高溫而膨脹的水的密度等于因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度，此時(shí)，水的液體和氣體便沒有區(qū)別，完全交融在一起，成為一種新的呈現(xiàn)高壓高溫狀態(tài)的液體。超臨界水具有與常溫常壓水完全不同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，比如比熱容大、傳熱系數(shù)高、擴(kuò)散系數(shù)大、離子積高、粘度低、介電常數(shù)小、電離常數(shù)小、密度小且隨壓力改變、與有機(jī)物和氣體完全互溶等，因此，超臨界水在環(huán)保、化工、含碳物質(zhì)氣化、核電和火電、新材料合成等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，其中，將超臨界水應(yīng)用到含碳物質(zhì)氣化領(lǐng)域，超臨界水的特性可使得氣化反應(yīng)速度加快，提高反應(yīng)原料的轉(zhuǎn)化率等，由此，將超臨界水應(yīng)用在含碳物質(zhì)氣化【技術(shù)領(lǐng)域】越來越受到人們的關(guān)注。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，超臨界處理含碳物質(zhì)的反應(yīng)器多為一次處理反應(yīng)裝置，包括釜式、管式、流化床、滲透壁式等，這些反應(yīng)器均可以實(shí)現(xiàn)對含碳反應(yīng)原料的一次氣化或氧化處理，氣化或者氧化處理后產(chǎn)生含有氣體、液體以及固體的混合產(chǎn)物，混合產(chǎn)物通過降溫降壓分離實(shí)現(xiàn)氣體、液體以及固體產(chǎn)物的分離。釜式受反應(yīng)器形式的限制，存在反應(yīng)時(shí)間長、處理量小的問題；管式反應(yīng)器為了滿足反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)器長度較長，堵塞風(fēng)險(xiǎn)大；滲透壁式反應(yīng)器滲透水直接吸收反應(yīng)區(qū)熱量，造成系統(tǒng)熱量損失大等問題。由于受到材料的限制，目前的釜式、管式、流化床反應(yīng)器適用于反應(yīng)溫度相對較低的超臨界反應(yīng)，同時(shí)，由于目前的反應(yīng)器均為一次處理反應(yīng)器，使得含碳物質(zhì)氣化的工藝受到限制，從而導(dǎo)致含碳物質(zhì)氣化的轉(zhuǎn)化率以及氣體產(chǎn)物中甲烷的產(chǎn)物產(chǎn)率均相對較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種超臨界處理裝置及含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)，提高了含碳物質(zhì)氣化的轉(zhuǎn)化率和氣體產(chǎn)物中甲烷的產(chǎn)物產(chǎn)率，同時(shí)，節(jié)省了系統(tǒng)的熱量消耗。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種超臨界處理裝置，包括:一級反應(yīng)筒，所述一級反應(yīng)筒包括原料入口 ；二級反應(yīng)筒，所述二級反應(yīng)筒與所述一級反應(yīng)筒連通；熱交換裝置，所述熱交換裝置與所述一級反應(yīng)筒連通。
[0007]進(jìn)一步的，所述熱交換裝置包括熱交換筒，所述熱交換筒內(nèi)設(shè)有冷卻水腔，所述冷卻水腔與所述一級反應(yīng)筒連通，所述熱交換筒和冷卻水腔用于對一級反應(yīng)筒流出的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行熱交換。
[0008]進(jìn)一步的，所述熱交換筒套設(shè)于所述一級反應(yīng)筒外部，所述熱交換筒的側(cè)壁與所述一級反應(yīng)筒的側(cè)壁之間設(shè)有第一間隙，所述二級反應(yīng)筒設(shè)置于所述熱交換筒外，所述一級反應(yīng)筒、冷卻水腔、第一間隙以及二級反應(yīng)筒依次連通，所述二級反應(yīng)筒上設(shè)有產(chǎn)物出□。
[0009]進(jìn)一步的，所述熱交換筒套設(shè)于所述一級反應(yīng)筒和二級反應(yīng)筒外部，所述熱交換筒的側(cè)壁與所述二級反應(yīng)筒的側(cè)壁之間設(shè)有第二間隙，所述熱交換筒的側(cè)壁上開設(shè)有產(chǎn)物出口，所述一級反應(yīng)筒、二級反應(yīng)筒、冷卻水腔、第二間隙以及產(chǎn)物出口依次連通。
[0010]更進(jìn)一步的，所述冷卻水腔設(shè)置于所述熱交換筒的內(nèi)部下端，所述熱交換筒的底部開設(shè)有與所述冷卻水腔連通的冷卻水入口和渣水出口。
[0011]進(jìn)一步的，所述冷卻水入口為多個(gè)且均勻設(shè)置于所述渣水出口的周圍。
[0012]更進(jìn)一步的，所述一級反應(yīng)筒的內(nèi)壁設(shè)有耐高溫耐腐蝕層。
[0013]進(jìn)一步的，所述一級反應(yīng)筒和二級反應(yīng)筒的內(nèi)徑比為1:0.9?1:0.5，一級反應(yīng)筒和二級反應(yīng)筒的長度比為1:1?1:10。
[0014]進(jìn)一步的，所述原料入口為多個(gè)，各所述原料入口等間距的設(shè)置在所述一級反應(yīng)筒頂部或者沿所述一級反應(yīng)筒周向均勻設(shè)置。
[0015]本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)，包括原料儲罐、高壓漿泵、高壓泵、第一換熱器、第二換熱器、氣化劑或氧化劑或工藝介質(zhì)的儲罐、固液氣分離裝置以及超臨界處理裝置，所述原料儲罐和所述高壓漿泵的一端連接，所述高壓漿泵的另一端和所述第一換熱器的一端連接，所述第一換熱器的另一端和所述超臨界處理裝置的原料入口連接，所述氣化劑或氧化劑或工藝介質(zhì)的儲罐和所述高壓泵的一端連接，所述高壓泵的另一端和所述超臨界處理裝置的原料入口連接，所述第二換熱器的一端和所述超臨界處理裝置的產(chǎn)物出口連接，所述第二換熱器的另一端和所述固液氣分離裝置連接，所述超臨界處理裝置為上述任一技術(shù)方案中所述的超臨界處理裝置。
[0016]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的超臨界處理裝置及含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)，超臨界處理裝置包括一級反應(yīng)筒、二級反應(yīng)筒和熱交換裝置，含碳反應(yīng)原料先在第一超臨界狀態(tài)下進(jìn)行一級超臨界氣化反應(yīng)，然后一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物在第二超臨界狀態(tài)下進(jìn)行二級超臨界氣化反應(yīng)，其中，第一超臨界狀態(tài)為22.l-40MPa和500°C -1000°C，第二超臨界狀態(tài)為22.l-40MPa和374_600°C，且第一超臨界狀態(tài)的溫度高于第二超臨界狀態(tài)的溫度。則含碳反應(yīng)原料通過原料入口進(jìn)入一級反應(yīng)筒，在一級反應(yīng)筒內(nèi)，含碳反應(yīng)原料可在相對溫度較高的第一超臨界狀態(tài)下進(jìn)行一級超臨界氣化反應(yīng)，得到溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物；熱交換裝置與一級反應(yīng)筒連通，則可通過熱交換裝置將溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降低，一級反應(yīng)筒與二級反應(yīng)筒連通，則在二級反應(yīng)筒內(nèi)，降溫后的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物可在相對溫度較低的第二超臨界狀態(tài)下進(jìn)行二級超臨界氣化反應(yīng)，由于一級超臨界氣化反應(yīng)中，相對較高的溫度可以強(qiáng)化反應(yīng)，提高了含碳反應(yīng)原料的碳轉(zhuǎn)化率；另一方面，在相對較低的溫度下的二級超臨界氣化反應(yīng)中，一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物中的氣體之間再次反應(yīng)生成甲烷，提高了氣體產(chǎn)物中甲烷的產(chǎn)物產(chǎn)率。此外，采用熱交換裝置將溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溫度降低，可利用系統(tǒng)中各級反應(yīng)物之間的溫度差，節(jié)省了系統(tǒng)外界熱量的消耗，同時(shí)，避免了由于對二級反應(yīng)筒的冷卻處理而使二級反應(yīng)筒損壞，降低了二級反應(yīng)筒對溫度變化的性能要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例超臨界處理裝置的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例超臨界處理裝置的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例超臨界處理裝置中原料入口采用三個(gè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為超臨界處理裝置中原料入口采用多個(gè)對噴結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ] 圖5為圖4的A-A剖視圖；
[0022]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例一種超臨界處理裝置及含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0025]術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0026]參照圖1和圖2，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的超臨界處理裝置1，包括:一級反應(yīng)筒
11、二級反應(yīng)筒12以及熱交換裝置，一級反應(yīng)11筒包括原料入口 13 ;二級反應(yīng)筒12與一級反應(yīng)筒11連通；熱交換裝置與一級反應(yīng)筒11連通。
[0027]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的超臨界處理裝置1，包括一級反應(yīng)筒11、二級反應(yīng)筒12和熱交換裝置，含碳反應(yīng)原料先在第一超臨界狀態(tài)下進(jìn)行一級超臨界氣化反應(yīng)，然后一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物在第二超臨界狀態(tài)下進(jìn)行二級超臨界氣化反應(yīng)，其中，第一超臨界狀態(tài)為22.l-40MPa和500°C _1000°C，第二超臨界狀態(tài)為22.l_40MPa和374_600°C，且第一超臨界狀態(tài)的溫度高于第二超臨界狀態(tài)的溫度。則含碳反應(yīng)原料通過原料入口 13進(jìn)入一級反應(yīng)筒11，在一級反應(yīng)筒11內(nèi)，含碳反應(yīng)原料可在相對溫度較高的第一超臨界狀態(tài)下進(jìn)行一級超臨界氣化反應(yīng)，得到溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物；熱交換裝置與一級反應(yīng)筒11連通，則可通過熱交換裝置將溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降低，一級反應(yīng)筒11與二級反應(yīng)筒12連通，則在二級反應(yīng)筒12內(nèi)，降溫后的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物可在相對溫度較低的第二超臨界狀態(tài)下進(jìn)行二級超臨界氣化反應(yīng)，由于一級超臨界氣化反應(yīng)中，相對較高的溫度可以強(qiáng)化反應(yīng)，提高了含碳反應(yīng)原料的碳轉(zhuǎn)化率；另一方面，在相對較低的溫度下的二級超臨界氣化反應(yīng)中，一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物中的氣體之間再次反應(yīng)生成甲烷，提高了氣體產(chǎn)物中甲烷的產(chǎn)物產(chǎn)率。此外，采用熱交換裝置將溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溫度降低，可利用系統(tǒng)中各級反應(yīng)物之間的溫度差，節(jié)省了系統(tǒng)外界熱量的消耗，同時(shí)，避免了由于對二級反應(yīng)筒12的冷卻處理而使二級反應(yīng)筒12損壞，降低了二級反應(yīng)筒12對溫度變化的性能要求。
[0028]熱交換裝置包括熱交換筒14，熱交換筒14是合金制作的耐高溫筒狀體，熱交換筒14內(nèi)設(shè)置了冷卻水腔15，冷卻水腔15與一級反應(yīng)筒11連通，則含碳反應(yīng)原料通過原料入口 13進(jìn)入一級反應(yīng)筒11，在第一超臨界狀態(tài)下進(jìn)行一級超臨界氣化反應(yīng)，得到溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物；冷卻水腔15與一級反應(yīng)筒11連通，則熱交換筒14和冷卻水腔15可與一級反應(yīng)筒11流出的溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行熱交換，使溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溫度降低到第二超臨界狀態(tài)的溫度。采用熱交換筒14和冷卻水腔15將溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溫度降低到第二超臨界狀態(tài)的溫度，可利用系統(tǒng)中各級反應(yīng)物之間的溫度差，節(jié)省了系統(tǒng)外界熱量的消耗。
[0029]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例超臨界處理裝置的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖1，其中，熱交換裝置可采用熱交換筒14，熱交換筒14內(nèi)設(shè)置了冷卻水腔15，熱交換筒14套設(shè)于一級反應(yīng)筒11外部，熱交換筒14的側(cè)壁與一級反應(yīng)筒11的側(cè)壁之間設(shè)置了第一間隙16，二級反應(yīng)筒12設(shè)置于熱交換筒14外，且一級反應(yīng)筒11、冷卻水腔15、第一間隙16以及二級反應(yīng)筒12依次連通，二級反應(yīng)筒12上設(shè)置了產(chǎn)物出口 17。則含碳反應(yīng)原料在一級反應(yīng)筒11內(nèi)完成溫度較高的一級超臨界氣化反應(yīng)后；一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物到達(dá)冷卻水腔15，冷卻水使一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溫度降到低于第二超臨界狀態(tài)的溫度，然后溫度較低的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物上行到達(dá)第一間隙16，在第一間隙16內(nèi)，一級反應(yīng)筒11內(nèi)的溫度較高的含碳反應(yīng)原料與第一間隙16內(nèi)的一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行熱交換，使一級超臨界氣化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度達(dá)到第二超臨界狀態(tài)的溫度，然后在二級反應(yīng)筒12內(nèi)完成二級超臨界氣化反應(yīng)后，沿著二級反應(yīng)筒12上設(shè)置的產(chǎn)物出口 17排出。采用實(shí)施例1的熱交換裝置，在整個(gè)熱交換過程中，僅加入了冷卻水，充分利用了反應(yīng)中各級反應(yīng)物之間的熱量交換，節(jié)省了外界熱量的消耗，此外，熱交換筒14套設(shè)于一級反應(yīng)筒11外部，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高溫和高壓分離，一級反應(yīng)筒11的外壁由于內(nèi)外部物流均為超臨界流體，內(nèi)外無壓差，僅承受高溫，熱交換筒14的外壁由于流體溫度相對較低，降低了系統(tǒng)外壁及后系統(tǒng)選材的難度，同時(shí)，熱交換筒14沒有另外占用空間，節(jié)省了空間。
[0030]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例超臨界處理裝置的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖2，其中，熱交換筒14設(shè)置了冷卻水腔15，熱交換筒14套設(shè)于一級反應(yīng)筒11和二級反應(yīng)筒12外部，熱交換筒14的側(cè)壁與二級反應(yīng)筒12的側(cè)壁之間設(shè)置了第二間隙18，熱交換筒14的側(cè)壁上開設(shè)置了產(chǎn)物出口 17，且一級反應(yīng)筒11、二級反應(yīng)筒12、冷卻水腔15、第二間隙18以及產(chǎn)物出口 17依次連通。則含碳反應(yīng)原料進(jìn)入一級反應(yīng)筒11和二級反應(yīng)筒12后，到達(dá)冷卻水腔15，冷卻水使從二級反應(yīng)筒12出來的二級超臨界反應(yīng)的產(chǎn)物溫度降低，降低溫度后的二級超臨界反應(yīng)的產(chǎn)物上行到達(dá)第二間隙18，第二間隙18內(nèi)的溫度較低的二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物和位于二級反應(yīng)筒12內(nèi)的溫度較高的一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物之間進(jìn)行熱交換，使二級反應(yīng)筒12內(nèi)的一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溫度降低至第二超臨界狀態(tài)的溫度，由此，一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物可在二級反應(yīng)筒12內(nèi)在進(jìn)行二級超臨界反應(yīng)，反應(yīng)完成后，二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物上行到達(dá)第二間隙18，最后沿著產(chǎn)物出口 17排出。采用實(shí)施例2的熱交換裝置的優(yōu)點(diǎn)與采用實(shí)施例1的熱交換裝置的優(yōu)點(diǎn)有相同之處:即均利用了反應(yīng)中各級反應(yīng)物之間的熱量交換，減小了外界熱量的消耗。此外，在實(shí)施例2中的熱交換裝置中，熱交換筒14套設(shè)于一級反應(yīng)筒11和二級反應(yīng)筒12外部,使得熱交換筒、一級反應(yīng)筒11和二級反應(yīng)筒12成為一個(gè)整體，從而方便運(yùn)輸，易于安裝。
[0031]為了方便操作，優(yōu)選冷卻水腔15設(shè)置在熱交換筒14的內(nèi)部下端，且熱交換筒14的底部設(shè)置了與冷卻水腔15連通的冷卻水入口 141和渣水出口 142，則冷卻水通過冷卻水入口 141進(jìn)入冷卻水腔15，冷卻水一方面降低一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或者二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物溫度，另一方面，一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物中的大顆粒物質(zhì)以及可能的從超臨界狀態(tài)中析出的大顆粒無機(jī)鹽可以和冷卻水混合后，沿著渣水出口 142排出，使得一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物中的大顆粒物質(zhì)先分離出來，并順利排出系統(tǒng)，產(chǎn)物物料流中大顆粒固體的脫除，有效的降低了后續(xù)管道堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0032]冷卻水入口 141可為一個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè),若冷卻水入口 141為一個(gè),則冷卻水只能從一側(cè)進(jìn)入到冷卻水腔15內(nèi)，導(dǎo)致了另一側(cè)的一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或者二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物有可能接觸不到冷卻水，使得一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或者二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度不能達(dá)到預(yù)期的溫度，因此，優(yōu)選冷卻水入口 141為多個(gè)，且均勻設(shè)置于渣水出口 142的周圍，由此，冷卻水可從多個(gè)方向的冷卻水入口 141進(jìn)入到冷卻水腔15內(nèi)，保證了一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或者二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物均可接觸到冷卻水,使得一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或者二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降低到預(yù)期的溫度，同時(shí)，冷卻水和一級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物或者二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物中的大顆?；旌虾?，均可沿著渣水出口 142排出。
[0033]一級反應(yīng)筒11的內(nèi)壁和二級反應(yīng)筒12的內(nèi)壁均可設(shè)置耐高溫耐腐蝕層6，例如鎳基合金，由于二級反應(yīng)筒12內(nèi)進(jìn)行的二級超臨界反應(yīng)的溫度較低，因此，優(yōu)選僅在一級反應(yīng)筒11的內(nèi)壁設(shè)置耐高溫耐腐蝕層6，由此，保證了一級反應(yīng)筒11可進(jìn)行較高溫度的一級超臨界反應(yīng)，同時(shí)，節(jié)省了耐高溫耐腐蝕層6的使用。
[0034]含碳反應(yīng)原料的碳轉(zhuǎn)化率主要取決于一級超臨界反應(yīng),為了提高含碳反應(yīng)原料的碳轉(zhuǎn)化率，則物料在一級反應(yīng)筒11內(nèi)的流速不易太快，而一級反應(yīng)筒11的內(nèi)徑越大，則物料流過一級反應(yīng)筒11的流速越小，由此含碳反應(yīng)原料的反應(yīng)就越充分，含碳反應(yīng)原料的碳轉(zhuǎn)化率就越高，而二級反應(yīng)筒12內(nèi)主要為氣體之間的反應(yīng)，氣體的擴(kuò)散性比較強(qiáng)，流動(dòng)速度快，為了讓氣體在二級反應(yīng)筒12內(nèi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)，則二級反應(yīng)筒12的長度可制作的稍長，結(jié)合以上兩點(diǎn)，優(yōu)選一級反應(yīng)筒11和二級反應(yīng)筒12的內(nèi)徑比為1:0.9?1:0.5，一級反應(yīng)筒11和二級反應(yīng)筒12的長度比為1:1?1:10，由此，保證了含碳反應(yīng)原料較高的碳轉(zhuǎn)化率，且氣體產(chǎn)物中甲烷的產(chǎn)物產(chǎn)率較高。但不局限于上述比例，可以根據(jù)物料的流速、停留時(shí)間以及冷熱物料間熱交換的情況進(jìn)行修訂。
[0035]參照圖2、圖3和圖4，原料入口 13可為單個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè)等形式。當(dāng)向含碳反應(yīng)原料中加入氧化劑、氣化劑或者其他工藝介質(zhì)時(shí)，氧化劑、氣化劑或其他工藝介質(zhì)可以在進(jìn)入超臨界處理裝置I前與含碳反應(yīng)原料進(jìn)行混合，也可以通過原料入口 13和含碳反應(yīng)原料一起進(jìn)入到超臨界處理裝置I中，為了獲得不同的溫度場分布，優(yōu)化進(jìn)料混合效果，原料入口 13可以為多個(gè)，且各原料入口 13在一級反應(yīng)筒11頂部等間距設(shè)置或者沿一級反應(yīng)筒11周向均勻設(shè)置，參照圖3，圖3中三個(gè)原料入口 13在一級反應(yīng)筒11頂部等間距設(shè)置，參照圖4和圖5，圖4和圖5中四個(gè)原料入口 13沿一級反應(yīng)筒11周向均勻設(shè)置，由此，含碳反應(yīng)原料、氧化劑、氣化劑以及其他工藝介質(zhì)等可通過各原料入口 13分別進(jìn)入到一級反應(yīng)筒11內(nèi)，避免了氧化劑、氣化劑或者其他工藝介質(zhì)之間互相影響，同時(shí)，保證了氧化劑、氣化劑或者其他工藝介質(zhì)和含碳反應(yīng)原料均勻混合，也可以在原料入口 13中設(shè)置多個(gè)通道，氧化齊U、氣化劑或者其他工藝介質(zhì)可通過多個(gè)通道進(jìn)入到一級反應(yīng)筒11內(nèi)。
[0036]參照圖6，本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)，包括超臨界處理裝置1、高壓漿泵2、第一換熱器3、氣化劑或氧化劑或工藝介質(zhì)的儲罐4、固液氣分離裝置5、高壓泵7、第二換熱器8以及原料儲罐9，原料儲罐9和高壓漿泵2的一端連接，高壓漿泵2的另一端和第一換熱器3的一端連接，第一換熱器3的另一端和超臨界處理裝置1的原料入口連接，氣化劑或氧化劑或工藝介質(zhì)的儲罐4和高壓泵7的一端連接，高壓泵7的另一端和超臨界處理裝置1的原料入口連接，第二換熱器8的一端和超臨界處理裝置1的產(chǎn)物出口連接，第二換熱器8的另一端和固液氣分離裝置5連接。實(shí)施圖6所示的含碳物質(zhì)氣化的系統(tǒng)時(shí)，將原料儲罐9內(nèi)的漿狀含碳反應(yīng)原料通過高壓漿泵2以及第一換熱器3后進(jìn)入到超臨界反應(yīng)裝置1中，高壓漿泵2可提高含碳反應(yīng)原料的漿料壓強(qiáng)，換熱器3可升高碳反應(yīng)原料的漿料的溫度，同時(shí)，氣化劑或氧化劑或者工藝介質(zhì)的儲罐4中的氣化劑或者氧化劑或者工藝介質(zhì)通過高壓泵7進(jìn)入到超臨界處理裝置1中，需要指出的是，進(jìn)入超臨界處理裝置1中的氣體可以是氣化劑、氧化劑或工藝介質(zhì)中的一種或任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，本實(shí)用新型不作限制。含碳反應(yīng)原料在超臨界處理裝置1中經(jīng)過一級超臨界反應(yīng)和二級超臨界反應(yīng)后，二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物沿著產(chǎn)物出口排出后，先經(jīng)過第二換熱器8的降溫，然后將二級超臨界反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物中的固體、液體以及氣體通過固液氣分離裝置5分離，最終得到固液產(chǎn)物和含有甲烷、氫氣等可燃的氣體產(chǎn)物。
[0037]由于在本實(shí)施例含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)中的超臨界處理裝置與上述超臨界處理裝置各實(shí)施例中提供的超臨界處理裝置相同，因此二者能夠解決相同的技術(shù)問題，并達(dá)到相同的預(yù)期效果。
[0038]在本說明書的描述中，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0039]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種超臨界處理裝置，其特征在于，包括: 一級反應(yīng)筒，所述一級反應(yīng)筒包括原料入口 ； 二級反應(yīng)筒，所述二級反應(yīng)筒與所述一級反應(yīng)筒連通； 熱交換裝置，所述熱交換裝置與所述一級反應(yīng)筒連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述熱交換裝置包括熱交換筒，所述熱交換筒內(nèi)設(shè)有冷卻水腔，所述冷卻水腔與所述一級反應(yīng)筒連通，所述熱交換筒和冷卻水腔用于對一級反應(yīng)筒流出的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行熱交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述熱交換筒套設(shè)于所述一級反應(yīng)筒外部，所述熱交換筒的側(cè)壁與所述一級反應(yīng)筒的側(cè)壁之間設(shè)有第一間隙，所述二級反應(yīng)筒設(shè)置于所述熱交換筒外，所述一級反應(yīng)筒、冷卻水腔、第一間隙以及二級反應(yīng)筒依次連通，所述二級反應(yīng)筒上設(shè)有產(chǎn)物出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述熱交換筒套設(shè)于所述一級反應(yīng)筒和二級反應(yīng)筒外部，所述熱交換筒的側(cè)壁與所述二級反應(yīng)筒的側(cè)壁之間設(shè)有第二間隙，所述熱交換筒的側(cè)壁上開設(shè)有產(chǎn)物出口，所述一級反應(yīng)筒、二級反應(yīng)筒、冷卻水腔、第二間隙以及產(chǎn)物出口依次連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述冷卻水腔設(shè)置于所述熱交換筒的內(nèi)部下端，所述熱交換筒的底部開設(shè)有與所述冷卻水腔連通的冷卻水入口和渣水出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述冷卻水入口為多個(gè)且均勻設(shè)置于所述渣水出口的周圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述一級反應(yīng)筒的內(nèi)壁設(shè)有耐高溫耐腐蝕層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述一級反應(yīng)筒和二級反應(yīng)筒的內(nèi)徑比為1:0.9?1:0.5, —級反應(yīng)筒和二級反應(yīng)筒的長度比為1:1?1:10。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界處理裝置，其特征在于，所述原料入口為多個(gè)，各所述原料入口等間距的設(shè)置在所述一級反應(yīng)筒頂部或者沿所述一級反應(yīng)筒周向均勻設(shè)置。
10.一種含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)，包括原料儲罐、高壓漿泵、高壓泵、第一換熱器、第二換熱器、氣化劑或氧化劑或工藝介質(zhì)的儲罐、固液氣分離裝置以及超臨界處理裝置，其特征在于，所述原料儲罐和所述高壓漿泵的一端連接，所述高壓漿泵的另一端和所述第一換熱器的一端連接，所述第一換熱器的另一端和所述超臨界處理裝置的原料入口連接，所述氣化劑或氧化劑或工藝介質(zhì)的儲罐和所述高壓泵的一端連接，所述高壓泵的另一端和所述超臨界處理裝置的原料入口連接，所述第二換熱器的一端和所述超臨界處理裝置的產(chǎn)物出口連接，所述第二換熱器的另一端和所述固液氣分離裝置連接，所述超臨界處理裝置為權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的超臨界處理裝置。
【文檔編號】C10J3/00GK204097414SQ201420415506
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】程樂明, 王青, 高志遠(yuǎn), 趙曉, 宋成才, 劉揚(yáng), 杜娟 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司