粗制合成氣的處理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于在進(jìn)入到連接在粗制氣轉(zhuǎn)換器之前的熱交換器之前處理來自燃料的氣流床氣化器的、水蒸氣飽和的粗制氣的方法。為了避免熱交換器的入口區(qū)域中的固體沉積物，為此通過輸入熱氣將該粗制氣從飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱狀態(tài)。作為熱氣能夠考慮過熱的高壓蒸汽或者回引的、過熱的、經(jīng)過轉(zhuǎn)換的粗制氣。
【專利說明】粗制合成氣的處理

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種為了粗制氣轉(zhuǎn)換而用于處理來自氣化設(shè)備、尤其氣流床氣化器的粗制合成氣的方法，所述氣化設(shè)備在溫度高達(dá)1900°c并且壓力高達(dá)1MPa的情況下部分氧化形成燃燒粉塵的燃料。

【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明尤其適用的情況是，對含灰的液態(tài)燃料或者粉塵狀的固態(tài)燃料的作為部分氧化的氣化優(yōu)選在高達(dá)1MPa的提高了的壓力下進(jìn)行。液態(tài)燃料在此能夠是由提煉石油而來的含灰的重油、也能夠是燃燒粉塵與水或者液態(tài)的碳?xì)浠衔锏膽腋∥?、所謂的漿。粉塵狀的燃料能夠必要時在熱預(yù)處理之后由不同煤化度的煤、有機(jī)的余料或者生物質(zhì)制成。作為反應(yīng)器能夠使用具有耐火的襯壁或者經(jīng)過冷卻的反應(yīng)器襯壁的反應(yīng)器，如專利文件DE4446803和EP 0677567所示出的那樣。這種技術(shù)的說明可參見J.Carl、P.Fritz，" Noe11-KONVERS1NSVERFAHREN;/ ( “諾爾轉(zhuǎn)換方法”)，EF 出版社，1994 年，章節(jié) 2.2 和 2.3 以及"Die Veredlung und umwandlung von Kohle"( “煤的凈化和轉(zhuǎn)化”)，DGKM, 2008 年12月，M.Schingnitz,章節(jié)"GSP-Verfahren" (“63?方法”)。不受干擾地并且連續(xù)地分離炭黑(Russ)和由熔渣構(gòu)成的細(xì)小粉塵是可靠地運(yùn)行用于將氣化粗制氣處理成符合要求的合成氣的、催化運(yùn)行的方法的前提條件。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)例如在DE 10 2005 041 930中說明。據(jù)此來自氣化室的、導(dǎo)引熔渣和粉塵的熱粗制氣被轉(zhuǎn)運(yùn)到急冷室(Quenchraum)中并且通過噴入水被冷卻到取決于壓力的飽和溫度。在例如4MPa(40bar)的運(yùn)行壓力下這大約為190_220°C。水蒸汽飽和的粗制氣和成顆粒的熔渣從急冷室分隔地導(dǎo)出。粗制氣中有隨著煤帶入的由炭黑、由細(xì)小熔渣、由液化鹽構(gòu)成的顆粒以及顆粒大小范圍從幾百到小于I μ m的粉塵。它們通過洗滌方法被去除到余值小于lmg/Nm3。為此，所述粗制氣要經(jīng)受不同系統(tǒng)中的密集的水洗滌。因此，例如使用吹洗滌器、噴洗滌器和文杜利洗滌器，尤其還以這個順序使用這些洗滌器。為了去除同樣干擾地影響下面的催化過程的細(xì)小的鹽霧，最細(xì)小地噴灑高壓水或者通過少量冷卻粗制氣產(chǎn)生水霧(在這兩種情況下都利用大的表面)，從而將即使是最細(xì)小的微粒也粘住。經(jīng)過這樣凈化過的粗制氣能夠接下來在熱交換器中被繼續(xù)加熱并且例如被輸入給催化的粗制氣轉(zhuǎn)換器以設(shè)定期望的H2/C0比例。
[0004]經(jīng)驗(yàn)證明，盡管以不同的作用原理布置多個洗滌階段還是不能完全做到尤其將最細(xì)小的粉塵微?；蛘哂蓢姙⑾礈焖鴣淼淖罴?xì)小的微滴分離。尤其涉及熱交換的可用性，所述熱交換連接在粗制氣轉(zhuǎn)換器之前，用于借助熱的轉(zhuǎn)換氣在逆流中將所述粗制氣從190到220°C的范圍內(nèi)的洗滌溫度預(yù)熱到270-300°C的轉(zhuǎn)換溫度上。由于熱的熱交換管上的水的蒸發(fā)，灰塵微粒形成固態(tài)硬皮(Kruste)，所述硬皮阻礙了熱傳導(dǎo)并且提高了壓力損失。此外還發(fā)現(xiàn)，溶解在水中的碳酸氫鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣、粘合其他細(xì)小的微粒并且造成所提到的硬皮的形成。對此適用下列反應(yīng)式:
Ca (HCO3) 2 —熱量 CaC03+H20+C02。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于這些現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種方法，其允許持久地并且不受干擾地運(yùn)行連接在粗制氣洗滌器之后的粗制氣轉(zhuǎn)換設(shè)備，而沉積物和硬皮形成不會阻礙連接在前面的熱交換器的運(yùn)行方式。
[0006]該任務(wù)通過按照第一項(xiàng)權(quán)利要求的特征的方法解決，同時從屬權(quán)利要求給出了用于解決所述提出任務(wù)的有利的實(shí)施方式。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，攜帶有水蒸汽飽和的小水滴和細(xì)小粉塵顆粒的粗制氣在進(jìn)入到粗制氣轉(zhuǎn)換設(shè)備的熱交換器中之前通過輸入熱氣和/或水蒸汽從飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱狀態(tài)，由此使得所攜帶的小水滴蒸發(fā)。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過在氣相下將碳酸氫鹽轉(zhuǎn)化為碳酸鹽使得固體微粒失去其形成固態(tài)硬皮的能力、隨著熱的粗制氣經(jīng)過熱交換器并且在進(jìn)入到粗制氣轉(zhuǎn)換器的催化床之前能夠在機(jī)械的分離裝置中被隔開。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面借助附圖在為了理解所需要的范圍內(nèi)對本發(fā)明以兩個實(shí)施例進(jìn)行闡述。在此:
圖1示出了通過煤在氣流床中的氣化產(chǎn)生合成氣或者氫氣的技術(shù)鏈的原理圖。
[0009]附圖標(biāo)記列表:
I帶有急冷設(shè)備的氣化設(shè)備 2粗洗滌器 3文杜利洗滌器 4細(xì)小凈化設(shè)備 5熱交換器 6粗制氣轉(zhuǎn)換器
7帶有冷卻設(shè)備的酸性氣體洗滌器 8合成凈化氣 9高壓蒸汽輸入設(shè)備 10靜態(tài)混合器 11熱氣循環(huán) 12熱氣鼓風(fēng)機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1:
在具有三個氣化反應(yīng)器的氣流床氣化設(shè)備中，石煤的240t/h在4.1MPa (4Ibar)的壓力下氣化并且由此產(chǎn)生650000m31.N./h的水蒸汽飽和的合成粗制氣，所述合成粗制氣在與氣化反應(yīng)器I連接的急冷室中通過噴入水從1650°C被冷卻到188°C的飽和溫度。噴入的急冷水的一部分蒸發(fā)并且此時粗制氣飽和，剩余急冷水與成顆粒的熔渣一起從急冷室中排出。粗制氣的水蒸汽含量為36.9%。同樣離開急冷室的粗制氣每立方米攜帶有幾克粉塵，其顆粒大小范圍從幾毫米達(dá)到一微米的一小部分(Bruchteilen eines μ m)。為了保證合成氣產(chǎn)生的連續(xù)運(yùn)行，在熱交換器5與粗制氣轉(zhuǎn)換器6的組合之前要盡可能完全去除粉塵。為此使用一系列由現(xiàn)有技術(shù)獲取的洗滌系統(tǒng)。首先在粗洗滌器2中去除大粉塵，以避免在后續(xù)連接的階段中出現(xiàn)沉積和磨損。在此能夠使用旋風(fēng)分離器、吹洗滌器或者噴洗滌器。隨后要使用固定設(shè)定的或者可調(diào)節(jié)的文杜利洗滌器，所述文杜利洗滌器將直到大約5 μ m的顆粒大小的粉塵顆粒從粗制氣中分離出去。為了進(jìn)一步隔開細(xì)小以及最細(xì)小粉塵使用細(xì)小凈化技術(shù)4，該細(xì)小凈化技術(shù)能夠以高壓噴入冷凝物或者部分冷凝粗制氣的形式借助除霧器中的微滴分離實(shí)現(xiàn)。還會攜有最細(xì)小的小水滴，其中溶解了碳酸氫鈣。在這種情況下這總共是5600kg/h。為了使得小水滴蒸發(fā)并且由此使得粗制氣以大于5°C的程度過熱，向熱交換器5之前的粗制氣輸入溫度為430°C并且5MPa(50bar)的、量值為37000kg/h的高壓蒸汽9并且借助靜態(tài)混合器10使其與粗制氣緊密混合，該粗制氣具有205°C的溫度以17°C過熱。在熱交換器5中在相對于420°C熱的、經(jīng)過轉(zhuǎn)換的粗制氣的逆流中將粗制氣加熱到粗制氣轉(zhuǎn)換器6的280°C的進(jìn)入溫度。轉(zhuǎn)換度根據(jù)之后的凈化氣中的期望的CO/H2比例調(diào)整。在隨后連接的酸性氣體洗滌器7中，粗制氣被清除了 H2SXO2以及其他有害氣體并且作為合成凈化氣8用于甲醇、推進(jìn)劑、化學(xué)中間產(chǎn)物的合成又或者用作氫氣。
[0011]實(shí)施例2:
在與上面的實(shí)施例相同的前提條件下，飽和的粗制氣的過熱利用熱的經(jīng)過轉(zhuǎn)換的粗制氣11實(shí)現(xiàn)。在用于設(shè)定期望的C0/H2比例的轉(zhuǎn)換設(shè)備中，將粗制氣從280°C的進(jìn)入溫度通過放熱的反應(yīng)加熱到480°C的輸出溫度。所述經(jīng)過轉(zhuǎn)換的粗制氣的一部分通過熱氣循環(huán)11被回引并且為了將熱交換器5之前的粗制氣從188°C加熱到205°C通過靜態(tài)混合器10被輸送給所述粗制氣。為了克服經(jīng)過熱交換器5的壓力損失以及粗制氣轉(zhuǎn)換器6的催化床的壓力損失使用熱氣鼓風(fēng)機(jī)12。為了將粗制氣加熱到所提到的205°C并且為了蒸發(fā)所述攜帶的5600kg的水回引69200m31.N./h，這相當(dāng)于粗制氣量的約11%。
[0012]本發(fā)明還涉及一種用于處理來自用于在氣流床氣化器中部分氧化燃料的設(shè)備的粗制合成氣的方法，其中水蒸汽飽和的粗制氣在水洗漆器的噴流(Kaskade)之后被輸送給粗制氣轉(zhuǎn)換器并且該飽和的粗制氣在進(jìn)入到粗制氣轉(zhuǎn)換器之前在熱交換器中逆著熱的、離開粗制氣轉(zhuǎn)換器的粗制氣被加熱到粗制氣轉(zhuǎn)換器的進(jìn)入溫度，其中該粗制氣在進(jìn)入到熱交換器中之前從水蒸氣飽和的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.為了粗制氣轉(zhuǎn)換而用于處理來自用于部分氧化燃料的氣化設(shè)備、尤其氣流床氣化器的粗制合成氣的方法，因此， -通過噴入水使得所述氣化設(shè)備(1)的反應(yīng)器中產(chǎn)生的粗制合成氣在多個洗滌等級(2、3和4)中盡可能地清除所攜帶的顆粒、冷卻并且水蒸汽飽和， -將水蒸汽飽和的粗制合成氣轉(zhuǎn)化為過熱狀態(tài)， -在熱交換器(5)中將過熱的粗制合成氣加熱到粗制氣轉(zhuǎn)換器(6)的進(jìn)入溫度。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，水蒸氣飽和狀態(tài)與過熱狀態(tài)之間的溫度差為至少5°C。
3.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽飽和的粗制合成氣通過直接輸入熱氣轉(zhuǎn)化為所述過熱狀態(tài)。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱氣通過高壓蒸汽(9)提供。
5.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽飽和的粗制合成氣通過直接輸入在放熱的粗制氣轉(zhuǎn)換器中獲得的粗制合成氣(11)的一小部分來轉(zhuǎn)化為所述過熱狀態(tài)。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將所述在放熱的粗制氣轉(zhuǎn)換器中獲得的粗制合成氣(11)的一小部分通過熱氣鼓風(fēng)機(jī)(12)輸入給所述水蒸汽飽和的粗制合成氣。
7.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在構(gòu)造為對流熱交換器的熱交換器中將所述過熱的粗制合成氣加熱到所述粗制氣轉(zhuǎn)換器的所述進(jìn)入溫度。
8.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述熱交換器中逆著更熱的、離開所述粗制氣轉(zhuǎn)換器的粗制氣(8)將所述過熱的粗制合成氣加熱到所述粗制氣轉(zhuǎn)換器的進(jìn)入溫度。
9.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述熱交換器中逆著經(jīng)過轉(zhuǎn)換的粗制合成氣(8)將所述過熱的粗制合成氣加熱到所述粗制氣轉(zhuǎn)換器的進(jìn)入溫度。
10.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述在反應(yīng)器中產(chǎn)生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過所述氣化設(shè)備的急冷室(1)。
11.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述在反應(yīng)器中產(chǎn)生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過用于去除大粉塵的粗洗滌器(2)。
12.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述在反應(yīng)器中產(chǎn)生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過至少一個文杜利洗滌器(3)。
13.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述在反應(yīng)器中產(chǎn)生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過用于分離細(xì)小粉塵及最細(xì)小粉塵的洗滌器(4)。
【文檔編號】C10J3/48GK104342210SQ201410476290
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】N·菲舍爾, M·耶尼希, D·克洛斯特曼, A·邁斯納, M·申尼茨, G·舒爾德 申請人:西門子公司