CN211311390U - 一种低阶煤重整转化制备合成气的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，低阶煤依次通过烘干装置和气化还原装置处理得到提质煤和油气混合物，所述油气混合物经净化装置得到包含CO、H₂和烃类的混合气体，所述混合气体再经部分烃类重整转化器处理得到包含CO和H₂的合成气，所述气化还原装置是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应。本实用新型中的装置，对低阶煤中的挥发分加以开发与利用，以制备富含CO和H₂的合成气，合成气的产量高、能耗低。

Description

一种低阶煤重整转化制备合成气的系统

技术领域

本实用新型涉及煤物质清洁利用技术领域，尤其涉及一种低阶煤重整转化制备合成气的系统。

背景技术

在我国已探明的煤炭储量中一半以上为低阶煤，其中蕴藏的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。低阶煤主要具有高水分、高挥发性的物质特性，在燃烧时火焰较长且有烟，煤化程度较低，典型煤种为褐煤和长焰煤。我国富煤少油缺气，如何高效利用低阶煤成为当今清洁煤技术的重大课题。然而无论是燃烧发电，还是现代煤化工利用，都因为其高水、高灰和低热值的三大特性使其综合利用的效率极低。

目前低阶煤的利用方式主要是直接燃烧或气化。其中直接燃烧发电是其最常见的利用方式之一，据不完全统计，我国有90％以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤直接燃烧不仅浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，效率低，而且污染环境，容易造成SOx和NOx 等温室气体的大量产生，造成了酸雨等恶劣天气环境。现代煤化工技术以煤气化为技术龙头，通过气化得到化工合成所需的一级原料CO和H₂，但是煤气化技术发展至今，尚未形成成熟大规模商业化低阶煤气化技术。现有技术中将低阶煤气化制备CO和H₂，通常是将低阶煤热解后得到粗制煤气和提质煤，一般热解是在有大量氧气(或空气)的条件下进行的，热解时一部分煤将于氧气反应用于供热并且产生了大量的CO₂，由于CO₂不能燃烧，属于无效气体，；并且因为有氧燃烧，粗制煤气中含氮量过高，降低了粗制煤气的能量密度，使粗制煤气热值降低，不能作为化工合成的一级原料，除了回炉燃烧外，热解产出混合气体未有其它经济价值，煤炭原料的利用率低；而且并无相关集成设备既能够利用低阶煤连续制气又能够连续化大规模生产。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，通过在无氧或微氧条件下将烘干后的低阶煤中的挥发分气化制备成混合气体，再将混合气体中的烃类重整转化成CO和H₂，增加了混合气体中CO和H₂的含量，合成气的产量高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种低阶煤重整转化制备合成气的系统,包括烘干装置、气化还原装置、净化装置、重整转化反应器，所述烘干装置通过气化进料装置与所述气化还原装置连接，所述气化进料装置的上端与所述净化装置连接，所述净化装置与所述重整转化反应器连接；其中，所述气化还原装置包括360°可旋转的卧式反应釜、第一加热机构和驱动所述卧式反应釜旋转的驱动机构，所述第一加热机构与所述卧式反应釜连接以对所述卧式反应釜内的低阶煤加热；所述卧式反应釜内设置有导流板以及第二加热机构，所述第二加热机构与所述第一加热机构连接。

在一个实施方式中，所述第一加热机构包括加热器和加热箱，所述加热器通过加热管道与所述加热箱连接，所述加热箱套设在所述卧式反应釜外侧并通过第一动静密封装置连通，第一加热机构套设在卧式反应釜外侧，使得第一加热机构与卧式反应釜形成相对独立的两套机构，第一加热机构不能旋转，通过设置在卧式反应釜和加热箱之间的第一动静密封装置，保证卧式反应釜在驱动机构的动力作用下旋转时，加热箱与卧式反应釜的连接处处于密封状态，避免了加热箱中的加热介质外泄，有利于卧式反应釜与加热机构进行热交换，提高了加热效率。

在一个实施方式中，所述卧式反应釜设置为至少一级,也可以为多级。当采用多级卧式反应釜时，多级卧式反应釜主要作用是把上一级卧式反应釜内的无法气化的固体物质(包括气化后的粉煤，固体杂质等)和一定量的无法在一定停留时间内气化的类似沥青等高沸点油状物继续气化，停留时间短来不及析出或者温度达不到酚类化合物、芳香烃化合物等的缩聚反应条件，有利于提高减少提质煤中的挥发分等，提高提质煤的品质。

在一个实施方式中，所述卧式反应釜内部还设有多个无线温度控制器，无线温度控制器用于监测卧式反应釜内的温度，并将温度信号传送给后台或警报装置，以便工作人员实时监控气化还原反应的进行情况。

在一个实施方式中，所述导流板为单螺旋结构和/或双螺旋结构，通过将导流板倾斜布置且呈螺旋结构和/或单螺旋结构的设置，使得卧式反应釜内的低阶煤不断的进行气化还原的同时将产生的提质煤运送至出料口排出，再配合着卧式反应釜的旋转，使得低阶煤在通过导流板运送的过程中能够更加充分的进行气化还原反应。

在一个实施方式中，所述烘干装置至少为一级,以保证低阶煤的含水率符合生产的要求。

在一个实施方式中，所述烘干装置包括滚筒、输送装置、多个贯穿滚筒的加热管和驱动机构，滚筒上设有烘干装置进料口、烘干装置出料口和烘干装置出气口，低阶煤从烘干装置进料口进入滚筒，驱动机构用以驱动滚筒转动，若低阶煤中含有大量的水分，会导致气化还原反应过程中耗热量大，因此，对低阶煤通过烘干装置进行处理。

在一个实施方式中，所述气化进料装置为筒体形状，且气化进料装置通过金属补偿器和第二动静密封装置与气化还原装置连接,以增加气化进料装置与气化还原装置之间的密封性和连接稳定性。

在一个实施方式中，所述气化进料装置内设置有螺旋叶片，且螺旋叶片的横截面不大于气化进料装置的内径横截面，螺旋叶片用于将烘干后的低阶煤通过螺旋叶片输送并气化分散成悬浮的均匀颗粒后再进入气化还原装置的进料口，同时气化还原装置产生的油气混合物经进料口先进入气化进料装置上端再进入净化装置。

在一个实施方式中，所述净化装置包括除尘装置、脱焦油装置和脱硫装置，且除尘装置、脱焦油装置和脱硫装置依次连接，用于将油气混合物的灰尘、煤焦油、水蒸气、和含硫化合物除掉，得到包含CO、H₂和烃类等混合气体。

本实用新型有益的效果：通过在无氧或微氧条件下将烘干后的低阶煤中的挥发分气化制备成混合气体，再将混合气体中的烃类重整转化成CO和H₂，增加了混合气体中CO和H₂的含量，合成气的产量高、热值高；其中本实用新型装置简单，易操作，多为现有设备，运行成本较低，安全性更高，在保证能够安全高效的制备合成气的同时，又能够通过装置之间的布置设计，合理并充分利用低阶煤在整个工艺过程中产生的产物。

附图说明

图1为本实用新型实施例中低阶煤重整转化制备合成气的装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例中气化还原装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中气化还原装置的第一种结构的主视局部剖视图；

图4为本实用新型实施例中气化进料装置的结构示意图。

图中：1、卧式反应釜，2、进料口，3、出料口，4、驱动机构，41、齿环，42、托轮， 43、第一电机，44、传动齿轮，5、第一加热机构，51、加热器，52、加热箱，53、加热管道， 54、加热出气口，6、第二加热机构，7、导流板，9、第一动静密封装置，10、气化还原装置，100、烘干装置，101、烘干进料口，102、烘干出料口，150、气化进料装置，151、金属补偿器，152、第二动静密封装置，153、第二电机，154、螺旋叶片，200、净化装置，210、除尘装置，220、脱焦油装置，230、脱硫装置，300、重整转化反应器。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

本实用新型中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本实用新型的原料低阶煤可以是粉煤也可以是块煤，当低阶煤采用块煤时，对大块煤可以通过破碎、筛分处理以获得粒度较小的粉煤。当低阶煤采用粉煤作为原料，一方面是因为粉煤无需再经破碎、筛分处理，节省工艺步骤，烘干时受热面积大，烘干效率高，另一方面是粉煤相对块煤价格低廉，一般粒度选取小于20mm以下的粉煤。进一步优选采用粒度小于 6mm的粉煤。当原料低阶煤为粉煤时，低阶煤可以直接经输送装置进入烘干装置100烘干。

本实用新型提供了一种低阶煤制备合成气的系统。

结合图1所示，一种低阶煤制备合成气的系统包括烘干装置100、气化还原装置10、净化装置200、重整转化反应器300，所述烘干装置100通过气化进料装置150与所述气化还原装置10连接，所述气化进料装置150的上端与所述净化装置200连接，所述净化装置200与所述重整转化反应器300连接；

其中，烘干装置100用于将低阶煤中的大部分水分除去，气化还原装置10用于将烘干后的低价煤气化还原使得烘干后的低阶煤中的挥发分、煤焦油等转化成气态得到高温的油气混合物和带有一定温度的提质煤，净化装置200用于将油气混合物的灰尘、煤焦油、水蒸气、和含硫化合物除掉，得到包含CO、H₂和烃类等混合气体，重整转化反应器300用于将混合气体中的大部分烃类重整转化为CO、H₂，重整转化后混合气体即为第一合成气。

烘干装置

若低阶煤中含有大量的水分，会导致气化还原反应过程中耗热量大，因此，本实用新型的技术方案首选对低阶煤通过烘干装置进行处理。烘干装置的烘干介质可为烟气或者水蒸气，烘干可分为直接烘干和间接烘干。当利用烟气作为烘干介质时，虽然烟气与低阶煤直接接触的烘干的效率是最高的，但是采用烟气进行烘干时要严格控制烘干装置环境中氧气的体积百分比在爆炸极限以下，以防止爆燃，烟气间接烘干的效率也并不理想，因此为了生产安全和烘干效率，优选水蒸气烘干。水蒸气直接烘干有可能导致水蒸气与低阶煤反应消耗资源，因此采用水蒸气间接烘干低阶煤的烘干方式，以防止水蒸气中的水分进入低阶煤中。

如图1所示，烘干装置100包括滚筒、输送装置、多个贯穿滚筒的加热管和驱动装置，滚筒上设有烘干装置进料口101和烘干装置出料口102，烘干过程中产生的废气从出料口排出，低阶煤从烘干装置进料口101进入滚筒，驱动机构用以驱动滚筒转动，加热介质如水蒸气等通过加热管与滚筒中的低阶煤间接传热，滚筒内壁设有扬料板，扬料板沿滚筒内壁环绕分布以实现带动物料翻动，加热管纵横交替地分布在滚筒内部，以达到间接烘干，滚筒可以水平布置或倾斜布置，滚筒倾斜布置时，滚筒与水平面设置成一定的斜度，滚筒设有烘干装置出料口102的一端处于低位，保证滚筒前端的高度高于滚筒后端的高度，烘干后的低阶煤可在自身重力的作用下自动传输从烘干装置出料口102排出，烘干后的低阶煤经输送装置进入后续的气化还原装置，这里的输送装置优选密封的输送装置，以防止外界空气在输送过程中混入烘干后的低阶煤，消耗煤资源；烘干过程中产生的扬尘、水蒸气等废气从滚筒的烘干装置出气口103排出。

进一步地，烘干装置至少为一级，也可以为多级，以保证低阶煤的含水率符合生产的要求。当采用多级烘干时，滚筒为多个，多个滚筒安装高度相同，多个滚筒可以串联或者并联。滚筒的内外径尺寸和长度均可根据低阶煤处理装置的实际处理能力确定。

此外，如果选用烟气烘干，因设备自重较轻，加热速率快，优选倾斜设置；如果水蒸汽间接烘干，因设备自重较大，优选水平设置，减小承重结构的摩擦力，延长限制水平位移的限位槽的使用寿命。

气化进料装置：

如图4所示，气化进料装置150包括气化进料腔和设置在所述气化进料腔内的螺旋叶片 154、以及驱动螺旋叶片转动的第二电机153，螺旋叶片154的横截面不大于气化进料腔的内径横截面。

气化进料装置150可设置在气化还原装置10的出料口3或者进料口2处。气化进料装置 150的上端与净化装置200连接，当气化进料装置150设置在气化还原装置10的出料口3处时，烘干后的低阶煤经输送装置进入气化还原装置10，气化还原装置10产生的油气混合物经出料口3先进入气化进料装置150上端再进入净化装置200，然后气化还原装置10内产出的提质煤从出料口3经气化进料装置150输送至下一装置，气化进料装置150仅仅是气化还原反应后的油气混合物输送通道和提质煤的输送装置。

当气化进料装置150设置在气化还原装置10的进料口2处时，一方面烘干后的低阶煤通过气化进料装置150输送并气化分散成悬浮的均匀颗粒后再进入气化还原装置10的进料口2，同时气化还原装置10产生的油气混合物经进料口2先进入气化进料装置150上端再进入净化装置200，高温的油气混合物与烘干后的低阶煤在气化进料装置150内发生热交换，有利于提高烘干后的低阶煤进入气化还原装置10的温度，因此，气化进料装置150既是烘干后物料的输送装置，使得烘干后的低阶煤在气化还原装置呈分散的均匀颗粒，受热均匀便于发生反应；又提高了烘干后的低阶煤进入气化还原装置1的温度。因此优选，气化进料装置150设置在气化还原装置10的进料口2处。

进一步地为了进一步增加密封性，在气化进料腔和卧式反应釜1的进料口2外侧设置金属补偿器151和动静密封装置152，以增加气化进料装置150与卧式反应釜之间的密封性和连接稳定性。

气化还原装置

气化还原装置是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应过程。烘干后的低阶煤经输送至气化还原装置，在烟气等加热介质的加热下，反应过程中无需加入添加剂等其他物质，温度一般为350℃-800℃，压力≤30Kpa下发生复杂化学反应的过程，得到固态的碳和高温的油气混合物，其中，固态的碳即为提质煤，提质煤中的挥发分3-8％。高温的油气混合物为包含CO、H₂、CO₂、烃类、煤焦油、灰尘和含硫化合物等的多杂质气体。

如图1-3所示，烘干后的低阶煤经输送装置进入气化还原装置10，气化还原装置10包括 360°能旋转的卧式反应釜1、第一加热机构5以及驱动所述卧式反应釜1旋转的驱动机构4，所述第一加热机构5与所述卧式反应釜1连接以对所述卧式反应釜1内烘干后的低阶煤加热；所述卧式反应釜1设置有出料口3和进料口2，烘干后的低阶煤从所述进料口2进入，并通过设置在所述卧式反应釜1内的导流板从所述出料口3产出，所述卧式反应釜1内产生的油气混合物从所述进料口2排出。

所述驱动机构4包括设置在卧式反应釜1一端外周面的齿环41、与齿环41啮合的托轮 42、传动齿轮44和第一电机43，第一电机43驱动传动齿轮44转动，进一步带动托轮42转动，以再次带动齿环41与卧式反应釜1旋转，这里需要说明的是，驱动机构4也可以是别的装置，只要能够达到相同的技术效果即可。

所述卧式反应釜1的旋转为360°旋转，从而可以使得其内部烘干后的低阶煤时刻处于转动状态，以增大低阶煤与第一加热机构5所提供的加热介质的受热面积，有利于加快烘干后的低阶煤气化还原反应，其中，第一加热机构5通过传递加热介质对卧式反应釜1内烘干后的低阶煤进行持续加热气化还原，使得烘干后的低阶煤能够最大限度的产生油气混合物和提质煤，从而在利用最少的加热资源的同时产生最多的煤炭能源利用价值。

所述第一加热机构5包括加热器51和加热箱52，所述加热器51通过加热管道53与所述加热箱52连接，所述加热箱52套设在所述卧式反应釜1外侧且与卧式反应釜1通过动静密封装置9连接。采用这样的结构设计，防止加热介质外泄提高能量利用率，并最终通过加热出气口54将加热介质排出，使得第一加热机构5与卧式反应釜1形成相对独立的两套机构，因此可以根据实际的生产场景，更好的布置整个装置的场地占用空间，同时也可以使得加热介质能够与卧式反应釜1内的低阶煤进行持续的热交换，为了增加第一加热机构5的稳定性，可以对第一加热机构5固定设置，比如第一加热机构5可以固定在地面上或者支架上。进一步地优选的，加热箱52外部设有保温棉等保温装置，防止第一加热机构5的温度降低。进一步地优选的，加热管道53可以为多根，多根加热管道53从卧室反应釜1的不同位置通入加热介质，加快气化还原反应的速率。

其中，导流板7为单螺旋结构和/或双螺旋结构，通过倾斜布置且呈螺旋结构和/或单螺旋结构的导流板7设置，将卧式反应釜1内的低阶煤不断的进行气化还原的同时将产生的提质煤运送至出料口3排出，再配合着卧式反应釜1的旋转，使得低阶煤在通过导流板7运送的过程中能够更加充分的进行气化还原反应，其中，导流板7分为导流钢板和导流不锈钢板，可采用单螺旋结构或双螺旋结构，也可单、双结合的螺旋导流结构进行导流，采用这样的结构设计，在卧式反应釜1旋转的过程中，使得卧式反应釜1内的低阶煤在螺旋导流板7的作用下向出料口3移动，加快卧式反应釜1内经气化还原反应后产品提质煤的排出。

气化还原装置10设置为至少为一级，也可以为多级，根据需要可以设置二级的卧式反应釜1，以对低阶煤进行更加充分完全的气化还原，同时亦可以增加气化还原低阶煤的进料量，同时360°可旋转的卧式反应釜可以使得其内部的低阶煤始终处于运动状态，以更加全面均匀的受热。其中，本实用新型中优选卧式反应釜包括一级卧式反应釜和二级卧式反应釜，所述一级卧式反应釜和二级卧式反应釜之间通过密封的输送装置连接，这里的输送装置为气化进料装置150。烘干后的低阶煤从一级卧式反应釜反应后的一级气体和一级固体，一级气体从气化进料装置150的上端进入后续的净化装置200，一级固体经气化进料装置150进入二级卧式反应釜中继续反应得到二级气体和二级固体，二级固体即为提质煤，二级气体从气化进料装置150的上端进入后续的净化装置200，优选的，二级卧式反应釜的容量小于所述一级卧式反应釜的容量。当低阶煤通过一级卧式反应釜的气化还原之后，会产生一定量的油气混合物，此时剩余的固体煤的量将会大大减少，那么将二级卧式反应釜的容量进行减少之后，即可以更好的满足剩余固体煤的再次气化还原，因此这样的设计，更加合理和充分的利用了装置的容量，并节省了占地空间，提高了装置的合理性。

其中，当低阶煤通过一级卧式反应釜的气化还原之后，提质煤中的挥发分含量为8-15wt％，当低阶煤通过二级卧式反应釜的气化还原之后，提质煤中的挥发分含量为3-8wt％。具体和反应温度、低阶煤的种类有关，主要因素决定于反应温度。

其中，卧式反应釜1内部设有第二加热机构6，使得卧式反应釜1内部受热均匀。进一步地，第二加热机构6通过控制烟气等加热介质的流速、温度和压力等将卧式反应釜内烘干后的低阶煤均匀加热；第一加热机构5从卧式反应釜的外部将烘干后的低阶煤加热。

从而实现加热介质在卧式反应釜1内外的流动，使得烘干后的低阶煤能够随着卧式反应釜1旋转的同时接触到大量的热量，以更好的进行气化还原反应，提高气化还原反应的效率和速率。

其中，卧式反应釜1内部还设有多个无线温度控制器。无线温度控制器用于监测卧式反应釜1内的温度，并将温度信号传送给后台或警报装置，以便工作人员实时监控气化还原反应的进行情况，提高了气化还原反应的可控性以及反应的安全性。当设备出料口3温度还没达到指定温度时，温度传感器通过信号输送传送给电脑及警报装置，提醒工作人员，这是说明产品还没达到合格要求，这时候采取措施主要如下，卧式反应釜1可以反转，使快到出料口3的固体物料再次进入卧式反应釜1充分反应，延长停留时间，同时继续加热，卧式反应釜1反转时间为30min-4h不等，然后卧式反应釜1正转，待固体物料进入出料口3时，观察温度传感器是否报警，如果报警，卧式反应釜1再反转，如此重复，保证产品合格下线。如果温度传感器显示温度达标，低阶煤进入出料口3，经输送装置输送至下一程序。

净化装置

净化装置200包括除尘装置210、脱焦油装置220和脱硫装置230，即油气混合物依次经除尘装置210、脱焦油装置220和脱硫装置230处理得到包含CO、H₂和烃类的混合气体。高温的油气混合物中含有大量的灰尘、煤焦油、水蒸气、含硫化合物等；先利用除尘装置210除尘，防止在除尘过程中油气混合物的温度降低，煤焦油和水蒸气等冷凝成液态并粘附大量灰尘造成后续管道堵塞，造成除尘效果下降；再利用脱焦油装置220除掉大量的焦油和水蒸气，防止焦油冷却附着在管道中堵塞管道，积碳等问题；最后再将脱焦油装置220处理后的剩余气体通过脱硫装置230除掉含硫化合物，防止含硫化合物造成后续工艺中的催化剂中毒，采用以上装置可除掉杂质气体和固体，以便得到净化后的混合气体，混合气体杂质少，便于后续工艺处理，保证了后续设备的稳定性。

如图1所示，除尘装置210与气化进料装置150的上端连接，即高温的油气混合物进入除尘装置210除掉大量的灰尘等固体杂质，再通过除尘装置210的出气口再进入脱焦油装置 220以除去大量的煤焦油，然后进入脱硫装置230除掉大量含硫化合物，为了进一步优化装置，可以在脱硫装置230后增设电捕焦装置用来捕获少量焦油；再进一步地优选，可以增设加氢装置、脱硝装置、脱氯装置，以实现进一步净化。

当采用两级气化还原装置时，优选在每级气化还原装置分别依次与各自的除尘装置210、脱焦油装置220和脱硫装置230连接，优选的，每级气化还原装置1先与各自的除尘装置210 连接，然后每级的除尘装置210再与同一套脱焦油装置220和脱硫装置230依次连接，以节省设备，减少生产成本支出。

除尘装置210包括重力除尘装置、旋风分离装置和电除尘装置中的一种或几种。进一步优选的，除尘装置210还可以用保温棉保温，尽量使油气混合物的温度下降不至于太快，如果温度下降的太快，重油等易形成液体，导致煤焦油粘附在除尘装置内造成堵塞。

脱焦油装置220主要包括喷淋冷却塔，柴油冷却器，汽油冷却器，油水分离器等设备组成，从而根据沸点的不同分级分质冷却高温油气至类似汽、柴油沸点的煤焦油。喷淋冷却塔利用冷却后的工业废水或者是重油等冷却介质使得高温的油气混合物中的焦油和水蒸气冷却后转变成液态的油水混合物从而使得油水与剩余的气体分离开来，剩余的气体从喷淋冷却塔的出气口排除进入后续设备，再进入脱硫装置230处理。

经进一步优化装置，经脱焦油装置220处理后的气体进入脱硫装置230脱硫。脱硫装置 230大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。在发生炉煤气的湿法脱硫技术中，应用较为广泛的是栲胶脱硫法。它是以纯碱作为吸收剂，以栲胶为载氧体，以NaVO₂为氧化剂。湿式栲胶法脱硫整个脱硫和再生过程为连续在线过程，脱硫与再生同时进行，不需要设置备用脱硫塔；煤气脱硫净化程度可以根据企业需要，通过调整溶液配比调整，适时加以控制，净化后煤气中H₂S含量稳定。本实用新型中优选湿式栲胶法脱硫，脱硫装置230 为湿法脱硫塔。

进一步优选的，混合气体先通过压缩装置压缩后再进入重整转化反应器300。

经净化装置处理后得到的混合气体进入重整转化反应器300，混合气体再经部分烃类重整转化，即为混合气体中气体各组分不经分离，直接将部分烃类重整转化为CO和H₂的烃类转化，因为重整转化的目的只是为了将烃类转化生成CO和H₂，得到第一合成气，而混合气体中自身已含有一部分CO和H2，因此无需将烃类从混合气体中分离出来再进行烃类的重整转化，采用这样的操作节省了工艺步骤，经济效益高。

重整转化器300主要包括部分催化氧化、蒸汽催化重整转化和非催化重整转化。部分催化氧化、蒸汽催化重整转化均需要催化剂，重整转化工艺的催化剂多为负载型催化剂，活性组分主要是Ni、Co、Fe、Cu等非金属和Rh、Ru、Pt等贵金属。重整转化一般需要供热，可以采用直接供热或者间接供热的方式。第一合成气中CO和H₂的来源为两个部分，一部分为混合气体中部分烃类通过催化转化得到的CO和H₂，另一部分为混合气体中的原有H₂和CO。

部分催化氧化是采用氧气与一部分烃类燃烧直接供热，使反应温度达到850-1300℃，在催化剂的作用下的，混合气中的部分烃类与水蒸气反应生成CO和H₂；蒸汽催化重整转化时采用外界供热，使温度达到850-1200℃，在催化剂的作用下使得混合气中的部分烃类与水蒸气反应生成CO和H₂；两种方法的主要反应机理为：

(1)CmHn+mH₂O＝mCO+1/2(n+2m)H₂主反应，吸热反应

(2)CO+H₂O＝CO₂+H₂副反应，吸热反应

以CH₄为例，主要反应方程式为CH₄+H₂O→CO+3H₂，生成的H₂和CO的摩尔比为3:1，比例较大，对制备第一合成气非常有利。

非催化重整转化重整不需要催化剂，主要反应机理为：CH₄+1/2O₂→CO+2H₂，生成的H₂和CO的摩尔比为2:1，有利于制备第一合成气。除甲烷外其他烃类与甲烷与O₂的反应机理类似。

重整转化反应器300设有进气口和出气口，所述重整转化反应器300包括部分催化氧化转化、蒸汽催化重整转化、非催化重整转化。当采用部分催化氧化转化时，将氧气和水蒸气通入重整转化反应器燃烧供热，在催化剂的作用下，混合气体中的甲烷等烃类与水蒸气发生反应生成主要包含CO和H₂的第一合成气；当采用蒸汽催化重整转化时，需要外部供热加热重整转化反应器，将水蒸气通过进气口通入重整转化反应器中，在催化剂的作用下，从重整转化反应器的出气口排出的气体即为包含CO和H₂的第一合成气；当采用非催化重整转化时，外部供热加热重整转化反应器，将氧气通入重整转化反应器中与烃类反应，反应得到主要包含CO和H₂的第一合成气。

表1：重整转化前混合气体中各个组分体积百分比的范围值：

组分	H<sub>2</sub>	包含CH<sub>4</sub>的烃类	CO	CO<sub>2</sub>	其他
						含量	15-45％	10-52％	5-25％	5-25％	0.1-10％

其他组分为N₂、水蒸气等，重整转化前混合气体中各组分的体积百分比的综合为100％。

表2：重整转化后混合气体中各个组分体积百分比的范围值：

组分	H<sub>2</sub>	包含CH<sub>4</sub>的烃类	CO	CO<sub>2</sub>	其他
						含量	30-70％	1-5％	10-30％	3-35％	0.1-10％

其他组分为N₂和水蒸气等，重整转化后混合气体中各组分的体积百分比的综合为100％。

由于气化还原装置过程中基本不添加外界物质，根据质量守恒定律，低阶煤经过烘干装置、气化还原装置和净化装置处理后所得混合气体的重量为低阶煤挥发分的15～50％，由此可证明利用本实用新型中的装置使得低阶煤中的气体基本被气化完全，获得的混合气体的产量高。由表1和表2可知，混合气体经重整转化器300处理后，混合气体中的烃类的体积比百分比由原来的10-52％降低为1-5％，重整转化后的混合气体中即为第一合成气，第一合成气中的H₂和CO的体积比百分比大幅提高。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，包括烘干装置(100)、气化还原装置(10)、净化装置(200)、重整转化反应器(300)，其特征在于：所述烘干装置(100)通过气化进料装置(150)与所述气化还原装置(10)连接，所述气化进料装置(150)的上端与所述净化装置(200)连接，所述净化装置(200)与所述重整转化反应器(300)连接；

其中，所述气化还原装置(10)包括360°能旋转的卧式反应釜(1)、第一加热机构(5)和驱动所述卧式反应釜(1)旋转的驱动机构(4)，所述第一加热机构(5)与所述卧式反应釜(1)连接以对所述卧式反应釜(1)内的低阶煤加热；所述卧式反应釜内设置有导流板(7)以及第二加热机构(6)，所述第二加热机构(6)与所述第一加热机构(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述第一加热机构(5)包括加热器(51)和加热箱(52)，所述加热器(51)通过加热管道(53)与所述加热箱(52)连接，所述加热箱(52)套设在所述卧式反应釜外侧并通过第一动静密封装置(9)连通。

3.根据权利要求1所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述卧式反应釜(1)设置为至少一级。

4.根据权利要求1所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述卧式反应釜(1)内部还设有多个无线温度控制器。

5.根据权利要求1所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述导流板(7)为单螺旋结构和/或双螺旋结构。

6.根据权利要求1所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述烘干装置(100)至少为一级。

7.根据权利要求6所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述烘干装置(100)包括滚筒、输送装置、多个贯穿滚筒的加热管和驱动机构，滚筒上设有烘干装置进料口(101)、烘干装置出料口(102)和烘干装置出气口，低阶煤从烘干装置进料口(101)进入滚筒，驱动机构用以驱动滚筒转动。

8.根据权利要求1所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述气化进料装置(150)为筒体形状，且气化进料装置(150)通过金属补偿器(151)和第二动静密封装置(152)与气化还原装置(10)连接。

9.根据权利要求8所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述气化进料装置(150)内设置有螺旋叶片(154)，且螺旋叶片(154)的横截面不大于气化进料装置(150)的内径横截面。

10.根据权利要求1所述的一种低阶煤重整转化制备合成气的系统，其特征在于：所述净化装置(200)包括除尘装置(210)、脱焦油装置(220)和脱硫装置(230)，且除尘装置(210)、脱焦油装置(220)和脱硫装置(230)依次连接。

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