本發(fā)明屬于合成氣制備領(lǐng)域，具體涉及一種合成氣的制備系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：我國能源結(jié)構(gòu)特點是“富煤貧油少氣”，資源稟賦現(xiàn)狀決定了我國必須要發(fā)展煤化工，實現(xiàn)對石油和天然氣的部分替代，以保障我國經(jīng)濟發(fā)展和能源安全。我國煤化工事業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已經(jīng)取得了可喜的成績，但是現(xiàn)代煤化工依然普遍存在著“投資大、污染嚴重、能耗高、水耗高”等問題。合成氣的主要成分為一氧化碳(CO)和氫氣(H2)，可作為化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料，生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品。經(jīng)過多年的發(fā)展，以天然氣(CH4)、煤為原料制備合成氣的工藝已很成熟。近年來，煤炭分質(zhì)梯級利用，也就是常說的煤熱解，由于其特有的優(yōu)勢，越來越得到重視和認可。煤熱解后產(chǎn)生的熱解氣中含有天然氣、一氧化碳和氫氣，可用于制備合成氣，但熱解氣也含有大量的雜質(zhì)。要想用熱解氣制備合成氣，必須先將熱解氣凈化、分離，然后再將天然氣制成合成氣，工藝十分復(fù)雜。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種合成氣的制備系統(tǒng)及方法。本發(fā)明提供的一種合成氣的制備系統(tǒng)，包括熱解單元和氣體處理單元；所述熱解單元設(shè)有煤入口和熱解氣出口；所述熱解氣出口位于所述熱解單元的頂部，所述熱解氣出口的兩側(cè)設(shè)有水蒸氣噴傘；所述熱解單元的熱源為加熱管，所述加熱管為催化劑載體；所述氣體處理單元設(shè)有熱解氣入口和合成氣出口，所述熱解氣入口和所述熱解單元的熱解氣出口相連。進一步地，所述加熱管為翅片加熱管。進一步地，所述水蒸氣噴傘的開口面向所述熱解氣出口，所述水蒸氣噴傘向所述熱解單元內(nèi)噴灑水蒸氣。本發(fā)明提供的一種利用上述系統(tǒng)制備合成氣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：將甲烷分解催化劑涂覆于加熱管表面，并將煤送入所述熱解單元進行熱解，制得熱解氣；將所述熱解氣送入所述氣體處理單元進行凈化、除塵和分離，得到合成氣。進一步地，所述加熱管的溫度為700-900℃。進一步地，所述熱解的時間為1-2h。進一步地，所述熱解單元的壓力為0.05-0.3MPa。進一步地，所述煤的尺寸為5-50mm。本發(fā)明提供的合成氣的制備系統(tǒng)及方法，不僅工藝簡單、成本低廉，而且能制得濃度較高的合成氣。附圖說明圖1為實施例中熱解單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實施例中翅片加熱管橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例中翅片加熱管的俯視圖；圖4為實施例中制備合成氣的工藝流程圖。圖中：1、煤入口；2、熱解氣出口；3、加熱管；31、管體；32、翅片；4、水蒸氣噴傘；5、出料裝置。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述
發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。實施例1本實施例提供的合成氣的制備系統(tǒng)，包括熱解單元和氣體處理單元。如圖1所示，熱解單元設(shè)有煤入口1和熱解氣出口2；熱解氣出口2位于熱解單元的頂部，熱解氣出口2的兩側(cè)設(shè)有水蒸氣噴傘3；熱解單元的熱源為加熱管，加熱管為催化劑載體；氣體處理單元設(shè)有熱解氣入口和合成氣出口，熱解氣入口和熱解單元的熱解氣出口2相連。本實施例中，熱解單元為無熱載體旋轉(zhuǎn)床，加熱管為輻射管，輻射管布置在無熱載體旋轉(zhuǎn)床中料層的上方。本實施例將加熱管3作為催化劑的載體，而不是在熱解單元中另外設(shè)置催化劑載體。這樣一方面可以使催化劑的溫度快速達到起活溫度，另一方面可以減少熱解單元中裝置的數(shù)量。加熱管3的形狀并不需要特別限定，本實施例采用翅片加熱管作為熱源，翅片加熱管的具體形狀請見圖2和圖3。翅片加熱管的表面積大，采用翅片加熱管作為熱源，既能夠增加催化劑與熱解氣的接觸面積，使得反應(yīng)進行得更充分；又可以增加加熱管的熱輻射面積，增強傳熱，有利于提升熱效率。水蒸氣噴傘3開口的方向并不需要特別限定。本實施例中，水蒸氣噴傘3的開口面向熱解氣出口2，水蒸氣噴傘3向熱解單元內(nèi)噴灑水蒸氣，水蒸氣能更好的和天然氣反應(yīng)。實施例2參見圖4，本實施例提供一種利用實施例1提供的系統(tǒng)制備合成氣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：將甲烷分解催化劑涂覆于加熱管表面，并將煤送入所述熱解單元進行熱解，制得熱解氣；將所述熱解氣送入所述氣體處理單元進行凈化、除塵和分離，得到合成氣。在甲烷分解催化劑的作用下，煤熱解后生成的CH4和水蒸氣噴傘3噴出的水蒸汽反應(yīng)生成合成氣的反應(yīng)方程式如下：CH4+H2O＝CO+3H2ΔH＝205.8KJ/mol上述方程式中的ΔH為反應(yīng)熱。本實施例采用的煤的具體參數(shù)請見表1。CH4和H2O生成合成氣的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，煤熱解也是吸熱反應(yīng)。發(fā)明人通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，加熱管的溫度為700-900℃時，煤熱解的效果較好，制得的合成氣的濃度較高。本實施例中，加熱管表面的溫度為800℃。上述方法中，熱解的時間為1-2h。熱解的時間太短，煤熱解不充分，制得的合成氣少；熱解時間太長，浪費能源。發(fā)明人通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，熱解的時間為1-2h時，制得的合成氣多。本實施例中，熱解的時間為1h。上述方法中，熱解單元的壓力為0.05-0.3MPa。CH4和H2O生成合成氣，熱解單元內(nèi)氣體的體積會增加，若壓力過高，CH4和H2O的轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)生成的合成氣少。發(fā)明人通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，熱解單元的壓力為0.05-0.3MPa比較合適。本實施例中，熱解單元的壓力為0.1MPa。上述方法中，煤的顆粒尺寸為5-50mm。顆粒尺寸越小，煤的比表面積越大，越容易熱解，但太小則難加工。發(fā)明人通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，煤的顆粒尺寸為5-50mm比較合適。本實施例中，所用的煤的最大顆粒尺寸為50mm。本實施例制得的熱解氣中，合成氣的體積含量為87％，CH4的含量為8％。表1煤的主要性質(zhì)項目單位數(shù)值備注全水wt％11.9收到基固定碳wt％50.3干基揮發(fā)分wt％33.1干基灰分wt％16.6干基從上述實施例可見，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，制得的熱解氣中合成氣的含量很高。綜上，可以得出，本發(fā)明提供的合成氣的制備系統(tǒng)及方法，不僅工藝簡單、成本低廉，而且能制得濃度較高的合成氣。需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。當(dāng)前第1頁1 2 3