專利名稱：用于生產(chǎn)合成氣的方法
用于生產(chǎn)合成氣的方法本發(fā)明涉及在權(quán)利要求1的前序部分中所限定類型的產(chǎn)生合成氣的方法。本申請人的W02009/080334A2描述了一種也致力于從合成氣中除去液態(tài)灰分及堿的方法。世界上存在許多將煤及生物質(zhì)氣化的設(shè)備。大多數(shù)的這樣的設(shè)備用于產(chǎn)生合成氣、氨、氫或甲醇。存在的共識(shí)是，對于IGCC發(fā)電廠以及對于制備合成的能源載體而言，特別有意義的是氣流式氣化的方法。然而必須顯著地提高氣流式氣化器的可用性。在氣流式氣化過程中，如此升高過程溫度，使得將煤的礦物成分熔化成液態(tài)熔渣。溶渣經(jīng)過反應(yīng)器的圓柱形壁向下流動(dòng)，并通過位于氣化器的圓錐形區(qū)域的溶渣孔離開氣化器。其流入水浴(熔渣浴)，在此處固化及被造粒成小的玻璃狀粒料。然而，一小部分的液態(tài)灰分微滴被合成氣一起帶走，并通過排氣口進(jìn)入原料氣體冷卻器。但是從氣化器的頂部區(qū)域流出的合成氣具有高于1500°C的溫度。在該溫度下，飛灰微粒或多或少是液態(tài)和黏性的。因此在合成氣能夠與煙管鍋爐的熱交換管接觸之前，必須將合成氣冷卻至沒有黏性的850至900°C的范圍。煙管鍋爐在煙氣的熱利用方面具有許多應(yīng)用。對于其使用而言主要受入口溫度的限制，因?yàn)榘跓煔庵械幕曳治⒘Ｔ诟哂?50°C的溫度時(shí)是黏性的，甚至是熔融的。也存 在許多氣化方法，這些氣化方法以不同的方式進(jìn)行余熱利用，其中在將原料氣體轉(zhuǎn)向以及在對流鍋爐中利用之前，必須首先用水部分地或用冷氣體將熱的原料氣體在淬火管內(nèi)冷卻至850°C左右的溫度。本發(fā)明的目的在于提供能夠利用價(jià)格明顯較低的煙管鍋爐代替輻射式鍋爐排出熱量的方法。采用開篇提到的類型方法，由此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，引導(dǎo)合成氣不冷卻地通過熱氣過濾器，然后為了冷卻而通過煙管鍋爐，其中在熱氣過濾器處分離出來的灰分微粒/熔渣微粒沿著重力方向?qū)Щ貧饣磻?yīng)器。通過本發(fā)明解決了這樣的問題，在過早冷卻微粒時(shí)，它們粘附在煙管鍋爐上并且它們因此而堵塞，這導(dǎo)致經(jīng)常停機(jī)來清理相應(yīng)的設(shè)備部件。這通過本發(fā)明得以避免。本發(fā)明的實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中給出。在此可以看出，將熱氣過濾器成型為陶瓷過濾器，其中，將包含在未冷卻的合成氣中的蒸氣狀堿經(jīng)過吸氣陶瓷或在與吸氣陶瓷接觸之后從合成氣中除去。除了使用陶瓷微粒熱氣過濾器的設(shè)計(jì)以外，例如存在另一種可能性，在過濾器中插入被涂覆，例如陶瓷涂覆的冷卻的管，所述陶瓷例如通過壁骨材料(Bestiftung)施涂在其中，在此其它過濾器設(shè)計(jì)也是可能的。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，在熱氣過濾器內(nèi)將速度調(diào)節(jié)為I至lOm/s，尤其是3m/s。為了優(yōu)化傳熱，在這種情況下也可以將煙管鍋爐內(nèi)的速度調(diào)節(jié)為15-25m/s。根據(jù)本發(fā)明的合適的實(shí)施方案是，在反應(yīng)器中以800至1800°C的溫度和0.1至IOMPh的工作壓力下進(jìn)行氣化，以及為了分離過濾器上的雜質(zhì)而在過濾器之前混入添加劑。
最后，在根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下還可以設(shè)計(jì)為，依次流經(jīng)多個(gè)過濾階段，其中，將在最后一個(gè)過濾階段之后的氣體出口溫度調(diào)節(jié)為高于灰分/熔渣的流動(dòng)溫度。因此，根據(jù)本發(fā)明例如可能的是，首先為了熔渣分離使用熱氣過濾器，以及接著使用由吸氣陶瓷構(gòu)成的過濾器，所述吸氣陶瓷在操作時(shí)間期間自身緩慢耗盡，并且有時(shí)要更換。為了達(dá)到所提出的目的，本發(fā)明還提出一種設(shè)備，所述設(shè)備具有反應(yīng)器及煙氣冷卻器，所述反應(yīng)器用于在將含氧的氧化劑導(dǎo)入反應(yīng)器的條件下從含碳燃料制備合成氣，所述設(shè)備的特征在于，在原料氣體的流動(dòng)方向上，在反應(yīng)器下游首先是灰分微粒/熔渣微粒過濾器，緊接著是吸氣陶瓷過濾器，以及這之后是用于氣體冷卻的煙管鍋爐。根據(jù)本發(fā)明，這樣的設(shè)備的另一種實(shí)施方案可以是，陶瓷熱氣過濾器具有陶瓷支撐網(wǎng)以及由填料填充。在另一種實(shí)施方案中可以設(shè)計(jì)為，過濾器及煙管鍋爐設(shè)置有壓力監(jiān)測器，用于探測工作壓力和/或壓差。在這種情況下，設(shè)備在另一種實(shí)施方案中的特征可以在于，在一個(gè)或多個(gè)過濾器中使用的填料可以成型為球體、臘希格環(huán)、擋環(huán)、鞍形體、或圓柱體，或是由天然材料破碎形成的不規(guī)則體，其中填料可以具有蜂窩結(jié)構(gòu)或薄片結(jié)構(gòu)。以下例如借助于附圖進(jìn)一步闡釋本發(fā)明。

圖1中顯示了氣化反應(yīng)器I的示意圖，圖2中顯示了具有熱氣過濾器的氣化反應(yīng)器的放大視圖，以及圖3中顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的原理圖。

圖1中圖示了整體上用I標(biāo)記的汽化反應(yīng)器，其在頂部區(qū)域配有通常用2標(biāo)記的熱氣過濾器，在所述熱氣過濾器上連接有煙管鍋爐3。反應(yīng)器I和過濾器2由此直接彼此重疊，即過濾器2在一定程度上構(gòu)成反應(yīng)器出口。相對于現(xiàn)有技術(shù)，借此可以避免額外的容器、額外的熔渣排出裝置，以及因此避免相聯(lián)系的熱損失。在圖示的實(shí)施例中，熱氣過濾器具有置于陶瓷網(wǎng)5上的陶瓷填料8。在該處被分離出的熔融態(tài)灰分在圖2中標(biāo)記為6，它們回流至具有熔渣出口 7的反應(yīng)器內(nèi)腔9，如箭頭13所示。將例如燃料及水蒸氣導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)9采用兩個(gè)箭頭10和11簡化描述。在圖2的示意實(shí)施例中，還在熱氣過濾器2的上方表明了例如在意欲使用時(shí)損耗并且可更換的定位在那里的吸氣陶瓷過濾器12，這沒有更詳細(xì)地示出。在圖1中參數(shù)還表示:T=溫度Ts=渣的熔融溫度W=各氣體的流速圖3顯示了使用根據(jù)本發(fā)明的具有下游的高溫過濾器2以及再下游的煙管鍋爐3的氣化反應(yīng)器I的示意性工藝原理圖。如還在圖2中，來自高溫過濾器2的熔渣回流由箭頭13符號(hào)表示，同樣還有導(dǎo)入燃料和水蒸氣(箭頭10和11)。如圖3中所示，煙管鍋爐3下游是洗滌器14、飽和器15、以及CO變換器16。
由于在反應(yīng)器I的頂部區(qū)域中，反應(yīng)器I配有過濾器2，另外提供了很緊密的可構(gòu)造性，在這種情況下，可以使熱氣(T>TS)轉(zhuǎn)向，因?yàn)樵谒鰵怏w中已經(jīng)沒有熔渣微粒存在。相反地，在現(xiàn)有技術(shù)中將熱氣冷卻至遠(yuǎn)低于Ts，以在其能夠到達(dá)煙管鍋爐及/或廢熱鍋爐之前，避免煙管鍋爐堵塞以及因此的停機(jī)。在反應(yīng)器I的頂部區(qū)域配備的過濾器2的有利之處因此還在于，可以使用具有非常高溫度(一 1500°C )的熱氣產(chǎn)生水蒸氣，而不是直到850至900°C的溫度才使用。當(dāng)然，還在許多方面 對上述本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行修改，但不背離本發(fā)明的基本構(gòu)想。因此例如可以使堿與作為添加劑添加到煙氣流中吸氣微?；稀?br> 權(quán)利要求
1.通過將固態(tài)或液態(tài)的含碳燃料與含氧的氧化劑在反應(yīng)器中氣化產(chǎn)生合成氣的方法，其中合成氣經(jīng)頂部從反應(yīng)器中排出，和在反應(yīng)期間產(chǎn)生的礦物性灰分微滴/熔渣微滴沿重力方向向下從反應(yīng)器排出，其特征在于，引導(dǎo)合成氣不冷卻地通過熱氣過濾器，然后為了冷卻而通過煙管鍋爐，其中在熱氣過濾器處分離出來的灰分微粒/熔渣微粒沿著重力方向?qū)Щ貧饣磻?yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將熱氣過濾器成型為陶瓷過濾器，其中，將包含在未冷卻的合成氣中的蒸氣狀堿經(jīng)過吸氣陶瓷或在與吸氣陶瓷接觸之后從合成氣中除去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在熱氣過濾器內(nèi)將氣體速度調(diào)節(jié)為I至10m/s,尤其是 3m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，將煙管鍋爐中的氣體速度調(diào)節(jié)為15-25m/S。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，在反應(yīng)器中的氣化在800至1800°C的溫度和0.1至IOMPh的工作壓力下進(jìn)行，以及為了分離過濾器上的雜質(zhì)而在過濾器之前混入添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，依次流經(jīng)多個(gè)過濾階段，其中，將在最后一個(gè)過濾階段之后的氣體出口溫度調(diào)節(jié)為高于灰分/熔渣的流動(dòng)溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法，其特征在于，將來自反應(yīng)器的合成氣引導(dǎo)到配置在反應(yīng)器的頂部區(qū)域的熱氣過濾器中。
8.用于進(jìn)行權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)或多項(xiàng)的方法的設(shè)備，所述設(shè)備具有反應(yīng)器及煙氣冷卻器，所述反應(yīng)器用于 在將含氧的氧化劑導(dǎo)入反應(yīng)器的條件下從含碳燃料制備合成氣，所述設(shè)備的特征在于，在原料氣體的流動(dòng)方向上，在反應(yīng)器(I)下游首先是灰分微粒/熔渣微粒過濾器(2)，緊接著是吸氣陶瓷過濾器，以及這之后是用于氣體冷卻的煙管鍋爐(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于，陶瓷熱氣過濾器(2)具有陶瓷支撐網(wǎng)(5)以及由填料⑶填充。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的設(shè)備，其特征在于，過濾器(2)及煙管鍋爐(3)設(shè)置有壓力監(jiān)測器，用于探測工作壓力和/或壓差。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10的設(shè)備，其特征在于，在一個(gè)或多個(gè)過濾器中使用的填料(8)可以成型為球體、臘希格環(huán)、擋環(huán)、鞍形體、或圓柱體，或是由天然材料破碎形成的不規(guī)則體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征在于，填料(8)具有蜂窩結(jié)構(gòu)或薄片結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，在反應(yīng)器(I)的頂部區(qū)域中，反應(yīng)器(I)配有過濾器(2)。
全文摘要
采用通過將固態(tài)或液態(tài)的含碳燃料與含氧的氧化劑在反應(yīng)器中氣化產(chǎn)生合成氣的方法，其中合成氣經(jīng)頂部從反應(yīng)器中排出，和在反應(yīng)期間產(chǎn)生的礦物性灰分微滴/熔渣微滴沿重力方向向下從反應(yīng)器排出，應(yīng)當(dāng)能夠利用價(jià)格明顯較低的煙管鍋爐代替輻射式鍋爐用于排出熱量。這由此實(shí)現(xiàn)，將合成氣不冷卻地通過熱氣過濾器(2)，然后為了冷卻而引導(dǎo)通過煙管鍋爐(3)，其中在熱氣過濾器(2)處分離出來的灰分微粒/熔渣微粒沿著重力方向?qū)Щ貧饣磻?yīng)器(2)。
文檔編號(hào)C10J3/52GK103154208SQ201180044395
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者J·多斯塔爾, D·巴沃內(nèi) 申請人:蒂森克虜伯伍德有限公司