CN104498117B - 含碳原料制富甲烷气体的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于能源化工技术领域，公开了含碳原料制取富甲烷气体的方法和装置。利用兼作为热载体和催化剂的固体颗粒的循环，实现含碳原料的气化和气化产物的甲烷化过程的解耦优化控制再集成，得到富甲烷气体，实现固体含碳原料向富甲烷气体的直接转化，降低了设备费用和操作费用。固体热载体催化剂的载热功能使得在单段绝热反应器中实现了甲烷化过程的高转化率，避免了传统固定床甲烷化工艺中采用的大量产品气循环和多段甲烷化，降低了生产成本。催化剂原位再生及更新方便等特点，使得该工艺对催化剂的耐硫、抗积炭和使用寿命等性能的要求大为降低。
Description
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，涉及一种利用循环的固体热载体催化剂，由含碳原料制取富甲烷气体的方法和装置。
背景技术
煤制合成天然气工艺分为间接甲烷化和直接甲烷化。煤间接甲烷化工艺包括煤气化制合成气和合成气制甲烷两个过程，将传统煤气化技术与固定床甲烷化技术相结合，是煤制合成天然气的主流技术，工艺复杂，设备投资大；直接甲烷化工艺是在一定的温度和压力条件下，将煤直接转化为富甲烷气，无需煤气化与甲烷化两个独立操作的过程，其代表性技术为美国GPE公司在EXXON工艺的基础上开发的Bluegas技术，由于高温不利于甲烷生成，该工艺反应温度一般控制在600-700℃，造成气化反应速率慢，碳转化率低，而且催化剂的分离和原料预处理成本高。
甲烷化催化剂和甲烷化反应器开发作为煤制合成天然气的两大核心技术，自上世纪70年代以来被广泛研究。由于甲烷化过程放热量大，必须及时从反应器中移走热量，控制反应温度和反应器内的合理温度分布，才能保证平衡向生成甲烷的方向移动。否则，反应器内的温度不断上升和热点的形成，将会加速催化剂烧结和积炭失活，温度过高还会影响甲烷的平衡浓度。因此，甲烷化反应器设计的关键技术是如何实现有效控温和反应热的高效合理利用。目前，以英国戴维、丹麦托普索和德国鲁奇技术为代表的较为成熟的甲烷化技术均采用固定床甲烷化反应器，将原料气通过多段绝热固定床，通过产气的大量循环和控制各段反应器内的原料转化率来控制温升。多级串联固定床反应器结构的缺点是：整体设备和流程相对复杂，工艺参数控制较为困难，大量的产品气循环降低了生产能力增加了动力消耗，单段反应器的生产能力受到限制，同时，固定床操作容易造成气体偏流和局部热点。此外，由于催化剂装填、活化等操作复杂，周期长，成本高，固定床反应器的缺点还包括对催化剂的苛刻要求，即要求催化剂寿命长，在现有的工业甲烷化催化剂中，负载镍催化剂以其高效和相对廉价的特点被广泛使用，然而表面炭沉积及气氛中的硫物种极易导致负载镍催化剂活性降低，因此，使用该类催化剂时，必须去除原料气中的硫化氢等含硫化合物，使其含量低于1ppm，这将大大增加工艺成本。
中国专利CN102465047A将煤制合成气、煤催化甲烷化和合成气甲烷化三个过程分区串联集成到一个反应器内进行，实现能量充分利用，但该工艺需对原料煤进行预氧化和离子交换负载催化剂，催化剂回收困难，原料预处理成本高。中国专利CN103450960A和中国专利CN103865600A各报道了一种四级串联固定床煤制天然气的甲烷化工艺及其系统，由于固定床甲烷化技术的固有缺陷，相关工艺均显现流程长控制复杂，技术难度高等特征。
发明内容
本发明针对上述问题，提供由含碳原料制富甲烷气的方法和装置，利用兼作为热载体和催化剂的固体颗粒的循环，实现含碳原料的气化和气化产物的甲烷化过程的解耦优化控制再集成，得到富甲烷气体。
本发明的技术方案如下：
含碳原料制富甲烷气体的方法，在气化反应器中，含碳原料与气化剂在固体热载体催化剂加热催化作用下，发生热解反应、气化反应和重整反应，生成富氢的气态产物、附着在固体热载体催化剂表面的积炭、半焦和/或灰分，气化反应器的最高温度为700-950℃；富氢的气态产物进入甲烷化反应器中，富氢的气态产物中的一氧化碳、二氧化碳与氢气在固体热载体催化剂作用下发生甲烷化反应，生成富甲烷气体和附着在固体热载体催化剂表面的积炭，甲烷化反应器中的温度为300-600℃；离开气化反应器的固体热载体催化剂、半焦和/或灰分与离开甲烷化反应器的固体热载体催化剂汇合后进入提升器，或每股各自进入提升器，经提升器将上述物质送入气固分离器；在气固分离器中，携带固体粉尘的热烟气与固体热载体催化剂、半焦分离；离开气固分离器的热烟气经除尘、除有害气体和热量回收后外排；离开气固分离器的固体热载体催化剂和半焦被分为两部分，分别进入气化反应器的前置再生器和甲烷化反应器的前置再生器；在气化反应器前置再生器中通入温度为400-700℃的热空气，烧除半焦和固体热载体催化剂上的积炭，得到再生后的固体热载体催化剂，过程产生的热量用于加热固体热载体催化剂，再生后的固体热载体催化剂和半焦燃烧后的灰分进入气化反应器；在甲烷化反应器前置再生器中通入温度为400-700℃的热空气，烧除半焦和/或固体热载体催化剂上的积炭，再生后的固体热载体催化剂和/或半焦燃烧后的灰分经固体热载体催化剂冷却器冷却后进入甲烷化反应器；在提升器底部、气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器至少一种装置设置固体热载体催化剂入口，以补充固体热载体催化剂。
所述的固体热载体催化剂具有双重作用，在气化反应器中，提供反应所需热量，同时作为重整反应催化剂，用于催化分解所述含碳原料气化所得气态产物中的焦油和低碳烃；在甲烷化反应器中作为甲烷化催化剂，同时作为热载体，移出甲烷化反应放出的热量。
所述的固体热载体催化剂作为脱硫剂，用于将所述富氢的气态产物中的硫转移到所述固体热载体催化剂中。
所述的固体热载体催化剂为一种或两种以上的催化剂混合，或一种或两种以上的催化剂与一种或两种以上惰性物料混合；所述的固体热载体催化剂是甲烷化催化剂，甲烷化催化剂与重整催化剂、脱硫剂、惰性物料中的一种或两种以上混合，重整和甲烷化双功能催化剂，重整和甲烷化双功能催化剂与惰性物料、脱硫剂中的一种或两种混合；所述的重整催化剂是橄榄石、橄榄石载镍催化剂或橄榄石载铁催化剂，所述的脱硫剂是石灰石、白云石、氧化铁、氧化锌或含氧化锌的复合金属氧化物，所述的甲烷化催化剂是橄榄石载镍催化剂、氧化铝载镍催化剂、氧化镁载镍催化剂、二氧化硅载镍催化剂或碳化硅载镍催化剂，所述的重整和甲烷化双功能催化剂是橄榄石载镍催化剂、硫化镍矿载镍催化剂、红土镍矿载镍催化剂或铁矿石载镍催化剂，所述的惰性物料是石英砂、砂子或氧化铝小球。
所述的气固分离器对固体热载体催化剂、半焦和灰分按照密度和粒径分成两部分，其中密度较低和粒径较小的部分被分配到气化反应器的前置再生器中，密度较高和粒径较大的部分被分配到甲烷化反应器的前置再生器中；本方法中将半焦、重整催化剂和脱硫剂分配到气化反应器的前置再生器，将甲烷化催化剂分配到甲烷化反应器的前置再生器；本方法中将半焦和一部分重整和甲烷化双功能催化剂分配到气化反应器的前置再生器，将余下的重整和甲烷化双功能催化剂分配到甲烷化反应器的前置再生器。
在所述气化反应器中，含碳原料与固体热载体催化剂快速混合并被加热，被加热到热解温度的含碳原料发生分解反应，生成气态产物(含焦油蒸汽、低碳烃及氢气)、附着在固体热载体催化剂表面的积炭以及半焦和/或灰分，并进一步与气化剂发生反应，包括半焦气化和热解产生的气态产物中的焦油和低碳烃的重整反应；因重整反应和半焦的气化反应都需要在较高的温度下进行，所述气化反应器的最高温度为700-950℃，通过如下一种或两种方式实现：(1)调节进入气化反应器的固体热载体催化剂的温度及其与含碳原料的质量比，其中进入气化反应器的固体热载体催化剂的温度为750-1000℃，单位时间内进入气化反应器的固体热载体催化剂与含碳原料的质量比为10-100:1；(2)在气化反应器中通入氧气，通过含碳原料或含碳原料的反应产物的部分燃烧提供热量。
进入气化反应器的含碳原料是固体燃料如煤、生物质、石油焦、焦炭、木炭，也可以是液体燃料如各种液体烃类，也可以是气体烃类，也可以是一氧化碳、二氧化碳，或上述含碳原料的两种或两种以上的混合物。
进入气化反应器的气化剂是水蒸气，或水蒸气与氧气的混合物，或水蒸气与二氧化碳的混合物，或水蒸气与二氧化碳和氧气的混合物。
在所述甲烷化反应器中，来自气化反应器的富氢的气态产物在固体热载体催化剂的作用下发生甲烷化反应，生成富甲烷产气，同时在固体热载体催化剂表面一般会形成积炭，尤其在气氛中含硫和使用负载镍催化剂的情况下，固体热载体催化剂中的甲烷化催化剂由于含硫化合物的毒化作用会部分失活；由于甲烷化反应为强放热反应，且高温将限制该反应的平衡移动和导致催化剂烧结，因此，控制甲烷化反应器的温度和避免热点产生是保证上述反应顺利进行的基本条件；所述甲烷化反应器的温度为300-600℃，通过如下一种或两种以上方式实现：(1)单位时间内进入所述甲烷化反应器的所述固体热载体催化剂与进入所述气化反应器的含碳原料的质量比为10-100:1，固体热载体催化剂进入甲烷化反应器时的温度控制在200-450℃；(2)对所述富氢的气态产物在进入甲烷化反应器前进行冷却，使进入甲烷化反应器的所述富氢的气态产物的温度控制在200-500℃；(3)在甲烷化反应器中，所述富氢的气态产物与固体热载体催化剂的接触方式是并流、逆流或错流。
进入所述提升器的固体热载体催化剂和半焦和灰分被空气气流提升送入气固分离器中；通过控制进入提升器的提升空气的温度与固体热载体催化剂和半焦在提升器中的停留时间，使固体热载体催化剂上的积炭和半焦在提升过程中全部烧除或部分烧除或不发生燃烧反应，其中进入提升器的提升空气的温度控制在25-600℃，优选400-500℃。
进入所述提升器的固体热载体催化剂和半焦和灰分采用机械传送方式提升并送入气固分离器。
进入所述气化反应器的前置再生器的热空气的入口温度设置为保证所述半焦和所述积炭能够完全燃烧，同时避免所述固体热载体催化剂中活性组分烧结和所述灰分的熔融，所述热空气的入口温度控制在400-700℃，所述气化反应器的前置再生器的最高温度和离开气化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂的温度控制在800-1100℃，当所述半焦和积炭的燃烧产生的热量不足以将所述固体热载体催化剂加热到上述温度时，通过在所述气化反应器的前置再生器中添加气体或液体或固体辅助燃料，利用所述辅助燃料的燃烧来补充热量；在气化反应器的前置再生器中，经高温氧化作用，残留在所述固体热载体催化剂上的硫化物转变为氧化物，实现所述固体热载体催化剂再生。
进入所述甲烷化反应器的前置再生器的热空气的入口温度设置为保证所述积炭和/或半焦能够完全燃烧的最低限，所述热空气的入口温度通常控制在400-500℃；在甲烷化反应器的前置再生器中，经高温氧化作用，残留在所述固体热载体催化剂上的硫化物转变为氧化物，实现所述固体热载体催化剂再生。
在甲烷化反应器的前置再生器中再生后的固体热载体催化剂经固体热载体催化剂冷却器冷却至200-450℃后进入甲烷化反应器，固体热载体催化剂冷却器采用间接或直接换热方式，采用的冷却介质为空气或水蒸气，经换热后被加热的空气作为进入气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器、提升器、气固分离器中的一种或两种以上装置的热空气的部分或全部，和/或经换热后被加热的水蒸气作为进入气化反应器的水蒸气的部分或全部。
所述的固体粉尘以灰分为主构成，还包括粉化的固体热载体催化剂或/和少量的已经部分或完全失活的脱硫剂。
所述热烟气来自提升器或/和气固分离器下部通入的用于流化气固分离器中固体物料的空气。
固体热载体催化剂在循环过程中因粉化、中毒等原因而造成部分损失，因而需要及时补充新鲜固体热载体催化剂，新鲜固体热载体催化剂的入口可设置在提升器底部、气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器中至少一种装置中。
含碳原料制富甲烷气体的装置，所述装置包括气固分离器、气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器、固体热载体催化剂冷却器、气化反应器、甲烷化反应器和提升器；气化反应器的前置再生器和甲烷化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂入口分别经管道连接至气固分离器的两个出口处，气化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂出口与气化反应器的固体热载体催化剂入口通过管道相连，甲烷化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂出口经固体热载体催化剂冷却器与甲烷化反应器的固体热载体催化剂入口连接，气化反应器和甲烷化反应器的固体热载体催化剂出口管道汇合后或各自经提升器连接至气固分离器的固体热载体催化剂入口，气化反应器的富氢的气态产物出口连接至甲烷化反应器的富氢的气态产物入口。
在气化反应器和甲烷化反应器之间设置富氢的气态产物冷却器，用于接收来自所述气化反应器的富氢的气态产物，并将所述富氢的气态产物冷却至200-500℃，经部分或完全或未分离所述富氢的气态产物中的焦油冷凝物后，送入甲烷化反应器。
本发明的有益效果：(1)基于两个并联的可独立优化控制的固体热载体催化剂循环，实现含碳原料气化、气化产物原位甲烷化及半焦燃烧供热和热载体冷却的解耦和优化再集成，最大限度将原料中的氢定向转移到富甲烷产气体中，同时由于采用催化气化手段，整个工艺操作条件温和，过程高度集成，实现固体含碳原料向富甲烷气的直接转化，降低了设备费用和操作费用。(2)固体热载体催化剂的载热功能使得在单段绝热反应器中实现了甲烷化过程的高转化率，避免了传统固定床甲烷化工艺中采用的大量产品气循环和多段甲烷化，降低了生产成本。(3)催化剂原位再生及更新方便等特点，使得该工艺对催化剂的耐硫、抗积炭和使用寿命等性能的要求大为降低。(4)该工艺中的甲烷化反应器可采用流化床或移动床操作形式，特别地，采用流化床操作的甲烷化反应器可有效抑制甲烷化过程中的气体偏流和热点效应，催化剂烧结和积炭失活将得到有效缓解。
附图说明
图1为本发明含碳原料制富甲烷气体的方法运行原理示意图(含富氢的气态产物冷却器，采用气流提升)。
图2为本发明含碳原料制富甲烷气体的方法运行原理示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本专利中公开的含碳原料制富甲烷气体的方法和装置，但本发明并不受下述实施例的限制。
实施例
在原料处理量为1kg/h的实验系统中进行白松木屑和褐煤的共处理制富甲烷气体实验，实验系统的操作流程原理同附图2。第一原料白松木屑和第二原料褐煤的空气干燥基水分、空气干燥基挥发分、粒度分别为5.0％、77.7％、小于2mm和27.9％、35.1％、小于1.2mm。实验前，原料在烘箱中105-110℃干燥3h。采用粒度为0.2-1.2mm橄榄石载镍重整和甲烷化双功能催化剂颗粒(NiO质量分率为7％)为循环固体热载体催化剂。白松和褐煤的进料速率同为250g/h，进入气化反应器的固体热载体催化剂的循环速率为15kg/h，进入甲烷化反应器的固体热载体催化剂的循环速率为15kg/h。气化反应器温度为850℃，甲烷化反应器的温度为400℃，水蒸气/(褐煤+白松木屑)质量比0.64，常压操作。
气化反应器采用移动床操作形式，白松和褐煤与通入的水蒸气在气化反应器中发生热解反应、气化反应和重整反应，气化焦油在橄榄石载镍催化剂的作用下重整为小分子气体；半焦和积炭失活的固体热载体催化剂一起经由提升器和气固分离器进入气化反应器的前置再生器，在此发生燃烧，以加热和再生所接收的固体热载体催化剂，再生后的固体热载体催化剂返回气化反应器完成循环；富氢的气态产物进入甲烷化反应器中。
甲烷化反应器采用流化床操作形式，富氢的气态产物在此与橄榄石载镍催化剂接触反应，充分转化，获得富甲烷气体；反应后的固体热载体催化剂经由提升器和气固分离器进入甲烷化反应器的前置再生器，燃烧再生后，在固体热载体催化剂冷却器中移出固体热载体催化剂的载热，最后返回甲烷化反应器参与新一轮的甲烷化反应；从甲烷化反应器出来的富甲烷气体产物经工业装置处理，即可输出燃气或纯甲烷气体。
实验结果表明，橄榄石载镍重整和甲烷化双功能催化剂作为循环固体热载体催化剂在气化产物中的焦油脱除和富氢的气态产物甲烷化方面均有较高活性，富甲烷气体产率为0.82Nm3/kg daf.，产品气中甲烷的体积分率为28％，产品气中焦油含量0.44g/Nm3，其中气体产物中的甲烷含量接近热力学平衡浓度。
Claims (11)
1.一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，在气化反应器中，含碳原料与气化剂在固体热载体催化剂加热催化作用下，发生热解反应、气化反应和重整反应，生成富氢的气态产物、附着在固体热载体催化剂表面的积炭、半焦和/或灰分，气化反应器的最高温度为700-950℃；富氢的气态产物进入甲烷化反应器中，富氢的气态产物中的一氧化碳、二氧化碳与氢气在固体热载体催化剂作用下发生甲烷化反应，生成富甲烷气体和附着在固体热载体催化剂表面的积炭，甲烷化反应器中的温度为300-600℃；离开气化反应器的固体热载体催化剂、半焦和/或灰分与离开甲烷化反应器的固体热载体催化剂汇合后进入提升器，或每股各自进入提升器，经提升器将上述物质送入气固分离器；在气固分离器中，携带固体粉尘的热烟气与固体热载体催化剂、半焦分离；离开气固分离器的热烟气经除尘、除有害气体和热量回收后外排；离开气固分离器的固体热载体催化剂和半焦被分为两部分，分别进入气化反应器的前置再生器和甲烷化反应器的前置再生器；在气化反应器前置再生器中通入温度为400-700℃的热空气，烧除半焦和固体热载体催化剂上的积炭，得到再生后的固体热载体催化剂，过程产生的热量用于加热固体热载体催化剂，再生后的固体热载体催化剂和半焦燃烧后的灰分进入气化反应器；在甲烷化反应器前置再生器中通入温度为400-700℃的热空气，烧除半焦和/或固体热载体催化剂上的积炭，再生后的固体热载体催化剂和/或半焦燃烧后的灰分经固体热载体催化剂冷却器冷却后进入甲烷化反应器；在提升器底部、气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器至少一种装置设置固体热载体催化剂入口，以补充固体热载体催化剂。
2.如权利要求1所述的一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，所述的固体热载体催化剂为一种或两种以上的催化剂混合，或一种或两种以上的催化剂与一种或两种以上惰性物料混合；
所述的固体热载体催化剂是甲烷化催化剂，甲烷化催化剂与重整催化剂、脱硫剂、惰性物料中的一种或两种以上混合，重整和甲烷化双功能催化剂，重整和甲烷化双功能催化剂与惰性物料、脱硫剂中的一种或两种混合；
所述的重整催化剂是橄榄石、橄榄石载镍催化剂或橄榄石载铁催化剂，所述的脱硫剂是石灰石、白云石、氧化铁、氧化锌或含氧化锌的复合金属氧化物，所述的甲烷化催化剂是橄榄石载镍催化剂、氧化铝载镍催化剂、氧化镁载镍催化剂、二氧化硅载镍催化剂或碳化硅载镍催化剂，所述的重整和甲烷化双功能催化剂是橄榄石载镍催化剂、硫化镍矿载镍催化剂、红土镍矿载镍催化剂或铁矿石载镍催化剂，所述的惰性物料是石英砂、砂子或氧化铝小球。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的气固分离器对固体热载体催化剂、半焦和灰分按照密度和粒径分成两部分，其中密度较低和粒径较小的部分被分配到气化反应器的前置再生器中，密度较高和粒径较大的部分被分配到甲烷化反应器的前置再生器中；
将半焦、重整催化剂和脱硫剂分配到气化反应器的前置再生器，将甲烷化催化剂分配到甲烷化反应器的前置再生器；
将半焦和一部分重整和甲烷化双功能催化剂分配到气化反应器的前置再生器，将余下的重整和甲烷化双功能催化剂分配到甲烷化反应器的前置再生器。
4.如权利要求1-3任一所述的一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，
所述的进入气化反应器的含碳原料是固体燃料、液体燃料、气体烃类、一氧化碳中的一种或两种以上混合；
所述的进入气化反应器的气化剂是水蒸气，水蒸气与氧气的混合物，水蒸气与二氧化碳的混合物，水蒸气、二氧化碳和氧气的混合物；
在气化反应器中，含碳原料与气化剂在固体热载体催化剂加热催化作用下，发生热解反应、气化反应和重整反应，生成富氢的气态产物、附着在固体热载体催化剂表面的积炭、半焦和/或灰分，气化反应器的最高温度为700-950℃。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的气化反应器的温度通过如下一种或两种方式实现：(1)调节进入气化反应器的固体热载体催化剂的温度及其与含碳原料的质量比，其中进入气化反应器的固体热载体催化剂的温度为750-1000℃，单位时间内进入气化反应器的固体热载体催化剂与含碳原料的质量比为10-100:1；(2)向气化反应器中通入氧气，通过含碳原料或含碳原料的反应产物部分燃烧提供热量。
6.如权利要求5所述的一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，所述的甲烷化反应器的温度通过如下一种或两种以上方式实现：(1)单位时间内进入甲烷化反应器的固体热载体催化剂与进入气化反应器的含碳原料的质量比为10-100:1，固体热载体催化剂进入甲烷化反应器的温度为200-450℃；(2)富氢的气态产物在进入甲烷化反应器前冷却，进入甲烷化反应器中富氢的气态产物的温度为200-500℃；(3)在甲烷化反应器中，富氢的气态产物与固体热载体催化剂的接触方式是并流、逆流或错流。
7.如权利要求6所述的一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，所述的气化反应器的前置再生器的最高温度和离开气化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂的温度为800-1100℃，当半焦和积炭的燃烧产生的热量不足以将固体热载体催化剂加热到上述温度时，通过向气化反应器的前置再生器中添加气体、液体或固体辅助燃料，利用辅助燃料的燃烧来补充热量。
8.如权利要求5-7任一所述的一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，在甲烷化反应器的前置再生器中再生后的固体热载体催化剂经固体热载体催化剂冷却器冷却至200-450℃后进入甲烷化反应器，固体热载体催化剂冷却器采用间接或直接换热方式，采用的冷却介质为空气或水蒸气，经换热后被加热的空气作为进入气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器、提升器、气固分离器中的一种或两种以上装置的热空气的部分或全部，和/或经换热后被加热的水蒸气作为进入气化反应器的水蒸气的部分或全部。
9.如权利要求8所述的一种含碳原料制富甲烷气体的方法，其特征在于，
进入所述的提升器的固体热载体催化剂、半焦和灰分被空气气流提升送入气固分离器中；通过控制进入提升器的提升空气的温度与固体热载体催化剂和半焦在提升器中的停留时间，使固体热载体催化剂上的积炭和半焦在提升过程中全部烧除、部分烧除或不发生燃烧，其中进入提升器的提升空气的温度控制在25-600℃；进入所述的提升器的固体热载体催化剂、半焦和灰分采用机械传送方式提升并送入气固分离器。
10.权利要求1、2、3、5、6、7或9所述的一种含碳原料制富甲烷气体的方法采用的装置，其特征在于，所述装置包括气固分离器、气化反应器的前置再生器、甲烷化反应器的前置再生器、固体热载体催化剂冷却器、气化反应器、甲烷化反应器和提升器；气化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂入口和甲烷化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂入口分别经管道与气固分离器的两个固体热载体催化剂出口连接，气化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂出口与气化反应器的固体热载体催化剂入口通过管道相连，甲烷化反应器的前置再生器的固体热载体催化剂出口经固体热载体催化剂冷却器与甲烷化反应器的固体热载体催化剂入口连接，气化反应器的固体热载体催化剂出口和甲烷化反应器的固体热载体催化剂出口经管道汇合后或各自经提升器与气固分离器的固体热载体催化剂入口连接，气化反应器的富氢的气态产物出口与甲烷化反应器的富氢的气态产物入口连接。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，在气化反应器和甲烷化反应器之间设置富氢的气态产物冷却器，来自气化反应器的富氢的气态产物经冷却后进入甲烷化反应器。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |