用于處理原始合成氣的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型描述了用于處理原始合成氣的裝置，該原始合成氣來(lái)自在氣流床氣化器中部分氧化燃料的設(shè)備，該裝置包括：-水洗滌器，其中將來(lái)自氣流床氣化器的水蒸汽飽和的原始合成氣輸入到用于凈化粉塵微粒的水洗滌器的噴流中，-混合器，其具有第一和第二入口，其中將凈化過(guò)的原始合成氣輸入到第一入口中，并且第二入口用于輸入熱氣，-熱交換器，其具有第一和第二氣體通道，其中將來(lái)自混合器的出口的過(guò)熱的不飽和的原始合成氣輸入到第一氣體通道中，-原始?xì)廪D(zhuǎn)換器，其中將來(lái)自第一氣體通道的原始合成氣輸入到原始?xì)廪D(zhuǎn)換器中，并且將來(lái)自原始?xì)廪D(zhuǎn)換器的原始合成氣輸入到第二氣體通道中，并且第二氣體通道的出口用于轉(zhuǎn)換過(guò)的原始合成氣的出口。
【專利說(shuō)明】用于處理原始合成氣的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種為了原始?xì)廪D(zhuǎn)換用于處理來(lái)自氣化設(shè)備、尤其氣流床氣化器 的原始合成氣的裝置，所述氣化設(shè)備在溫度高達(dá)1900°c并且壓力高達(dá)IOMPa的情況下部分 氧化形成燃燒粉塵的燃料。

【背景技術(shù)】
[0002] 本實(shí)用新型尤其適用的情況是，對(duì)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)IOMPa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(lái)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(shí)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(guò)冷卻的反應(yīng)器襯壁的反應(yīng)器，如專利 文件DE 4446803和EP 0677567所示出的那樣。這種技術(shù)的說(shuō)明可參見(jiàn)J.Carl、P. Fritz， "Noell-KONVERSIONSVERFAHREN〃（"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" ("GSP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)行用于將氣化原始?xì)馓幚沓煞弦蟮暮?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(shuō)明。據(jù)此來(lái)自氣化室的、導(dǎo)引熔渣和粉 塵的熱原始?xì)獗晦D(zhuǎn)運(yùn)到急冷室（Quenchraum)中并且通過(guò)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。水蒸汽飽和的原始?xì)夂?成顆粒的熔渣從急冷室分隔地導(dǎo)出。原始?xì)庵杏须S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Iu m的粉塵。它們通過(guò)洗滌方法被去除到 余值小于lmg/Nm3。為此，所述原始?xì)庖?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(gè)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(guò)程的細(xì)小的鹽霧，最細(xì)小地噴灑高壓水或者通過(guò)少量冷卻原始?xì)猱a(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(guò)這樣 凈化過(guò)的原始?xì)饽軌蚪酉聛?lái)在熱交換器中被繼續(xù)加熱并且例如被輸入給催化的原始?xì)廪D(zhuǎn) 換器以設(shè)定期望的H 2/C0比例。
[0004] 經(jīng)驗(yàn)證明，盡管以不同的作用原理布置多個(gè)洗滌階段還是不能完全做到尤其將最 細(xì)小的粉塵微粒或者由噴灑洗滌水而來(lái)的最細(xì)小的微滴分離。尤其涉及熱交換的可用性， 所述熱交換連接在原始?xì)廪D(zhuǎn)換器之前，用于借助熱的轉(zhuǎn)換氣在逆流中將所述原始?xì)鈴?90 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(duì)此適用下列反應(yīng)式：
[0005] Ca (HCO3) 2...............................................................................................................?熱量 CaCO3 + H2O + CO2。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 基于這些現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的任務(wù)在于提供一種裝置，其允許持久地并且不 受干擾地運(yùn)行連接在原始?xì)庀礈炱髦蟮脑細(xì)廪D(zhuǎn)換設(shè)備，而沉積物和硬皮形成不會(huì)阻礙 連接在前面的熱交換器的運(yùn)行方式。
[0007] 該任務(wù)通過(guò)一種用于處理原始合成氣的裝置來(lái)解決，所述原始合成氣來(lái)自用于在 氣流床氣化器中部分氧化燃料的設(shè)備，所述裝置包括：
[0008] -水洗滌器（2、3和4)，其中將來(lái)自所述氣流床氣化器（1)的、水蒸汽飽和的原始 合成氣輸入到用于凈化粉塵微粒的水洗滌器（2、3和4)的噴流中，
[0009] -混合器（10)，所述混合器具有第一入口（10. 1)和第二入口（10. 2)，其中將經(jīng)過(guò) 凈化的原始合成氣由所述水洗滌器輸入到混合器（10)的第一入口（10. 1)中，并且其中所 述第二入口（10. 2)用于輸入熱氣（9、11)，
[0010] -熱交換器（5)，所述熱交換器具有第一氣體通道（5. 1)和第二氣體通道（5. 2)， 其中將來(lái)自所述混合器（10)的出口的、過(guò)熱的、不飽和的原始合成氣輸入到熱交換器（5) 的第一氣體通道中，
[0011] -原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)，其中將來(lái)自所述熱交換器（5)的第一氣體通道（5. 1)的原始 合成氣輸入到原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)中，并且其中將來(lái)自所述原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)的原始合成氣 (8)輸入到所述熱交換器（5)的第二氣體通道（5. 2)中，并且其中所述熱交換器（5)的第二 氣體通道（5. 2)的出口形成用于所述經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的原始合成氣（8)的出口；
[0012] 同時(shí)下述說(shuō)明還給出了用于解決所述提出任務(wù)的有利的實(shí)施方式。
[0013] 根據(jù)本實(shí)用新型，在攜帶有水蒸汽飽和的小水滴和細(xì)小粉塵顆粒的原始?xì)膺M(jìn)入到 原始?xì)廪D(zhuǎn)換設(shè)備的熱交換器中之前設(shè)置有一種裝置，該裝置通過(guò)輸入熱氣或者過(guò)熱的水蒸 汽將原始?xì)鈴娘柡蜖顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)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(guò)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 的原始?xì)饨?jīng)過(guò)熱交換器并且在進(jìn)入到原始?xì)廪D(zhuǎn)換器的催化床之前能夠在機(jī)械的分離裝置 中被隔開(kāi)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 下面借助附圖在為了理解所需要的范圍內(nèi)對(duì)本實(shí)用新型以兩個(gè)實(shí)施例進(jìn)行闡述。 在此：
[0015] 圖1示出了通過(guò)煤在氣流床中的氣化產(chǎn)生合成氣或者氫氣的裝置的原理圖。
[0016] 附圖標(biāo)記列表：
[0017] 1 帶有急冷設(shè)備的氣化設(shè)備
[0018] 2 粗洗滌器
[0019] 3 文杜利洗滌器
[0020] 4 細(xì)小凈化設(shè)備
[0021] 5 熱交換器
[0022] 5. 1熱交換器5的第一氣體通道
[0023] 5. 2熱交換器5的第二氣體通道
[0024] 6 原始?xì)廪D(zhuǎn)換器
[0025] 7 帶有冷卻設(shè)備的酸性氣體洗滌器
[0026] 8 合成凈化氣
[0027] 9 高壓蒸汽輸入設(shè)備
[0028] 10靜態(tài)混合器
[0029] 10. 1混合器10的第一入口
[0030] 10. 2混合器10的第二入口
[0031] 11熱氣循環(huán)
[0032] 12熱氣鼓風(fēng)機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 實(shí)施例1:
[0034] 在具有三個(gè)氣化反應(yīng)器的氣流床氣化設(shè)備中，石煤的240t/h在4. IMPa (41bar) 的壓力下氣化并且由此產(chǎn)生650000m3i. N. /h的水蒸汽飽和的合成原始?xì)?，所述合成原始?xì)?在與氣化反應(yīng)器1連接的急冷室中通過(guò)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(shí)原始?xì)怙柡?，剩余急冷水與成顆粒的熔渣一起從急冷室中 排出。原始?xì)獾乃羝繛?6. 9%。同樣離開(kāi)急冷室的原始?xì)饷苛⒎矫讛y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 iim)。為了保證合 成氣產(chǎn)生的連續(xù)運(yùn)行，在熱交換器5與原始?xì)廪D(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3,所述文杜利洗滌器將直到大約5 y m的 顆粒大小的粉塵顆粒從原始?xì)庵蟹蛛x出去。為了進(jìn)一步隔開(kāi)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原始?xì)獾男问浇柚F 器中的微滴分離實(shí)現(xiàn)。還會(huì)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)并且由此使得原始?xì)庖源笥?°C的程度過(guò)熱，向熱 交換器5之前的原始?xì)廨斎霚囟葹?30°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使其與原始?xì)饩o密混合，該原始?xì)饩哂?05°C的溫度以17°C 過(guò)熱。在熱交換器5中在相對(duì)于420°C熱的、經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的原始?xì)獾哪媪髦袑⒃細(xì)饧訜岬皆?始?xì)廪D(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C0/H 2比例調(diào)整。 在隨后連接的酸性氣體洗滌器7中，原始?xì)獗磺宄?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。
[0035] 實(shí)施例2:
[0036] 在與上面的實(shí)施例相同的前提條件下，飽和的原始?xì)獾倪^(guò)熱利用熱的經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的 原始?xì)?1實(shí)現(xiàn)。在用于設(shè)定期望的C0/H 2比例的轉(zhuǎn)換設(shè)備中，將原始?xì)鈴?80°C的進(jìn)入溫 度通過(guò)放熱的反應(yīng)加熱到480°C的輸出溫度。所述經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的原始?xì)獾囊徊糠滞ㄟ^(guò)熱氣循 環(huán)11被回引并且為了將熱交換器5之前的原始?xì)鈴?88°C加熱到205°C通過(guò)靜態(tài)混合器10 被輸送給所述原始?xì)?。為了克服?jīng)過(guò)熱交換器5的壓力損失以及原始?xì)廪D(zhuǎn)換器6的催化床 的壓力損失使用熱氣鼓風(fēng)機(jī)12。為了將原始?xì)饧訜岬剿岬降?05°C并且為了蒸發(fā)所述攜 帶的5600kg的水回引69200m3i. N. /h，這相當(dāng)于原始?xì)饬康募s11%。
[0037] 本實(shí)用新型涉及一種用于處理原始合成氣的裝置，所述原始合成氣來(lái)自用于在氣 流床氣化器中部分氧化燃料的設(shè)備，所述裝置包括：
[0038]-水洗滌器2、3、4,其中將來(lái)自所述氣流床氣化器1的、水蒸汽飽和的原始合成氣 輸入到用于凈化粉塵微粒的水洗滌器2、3、4的噴流中，
[0039] -混合器10,所述混合器具有第一入口 10. 1和第二入口 10. 2,其中將經(jīng)過(guò)凈化的 原始合成氣由所述水洗滌器輸入到混合器10的第一入口 10. 1中，并且其中所述第二入口 10. 2用于輸入熱氣9、11，
[0040] -熱交換器5,所述熱交換器具有第一氣體通道5. 1和第二氣體通道5. 2,其中將 來(lái)自所述混合器10的出口的、過(guò)熱的、不飽和的原始合成氣輸入到熱交換器5的第一氣體 通道中，
[0041] -原始?xì)廪D(zhuǎn)換器6,其中將來(lái)自所述熱交換器5的第一氣體通道5. 1的原始合成氣 輸入到原始?xì)廪D(zhuǎn)換器6中，并且其中將來(lái)自所述原始?xì)廪D(zhuǎn)換器6的原始合成氣8輸入到所 述熱交換器5的第二氣體通道5. 2中，并且其中所述熱交換器5的第二氣體通道5. 2的出 口形成用于所述經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的原始合成氣8的出口。本實(shí)用新型還涉及一種用于處理來(lái)自用 于在氣流床氣化器中部分氧化燃料的設(shè)備的原始合成氣的方法，其中水蒸汽飽和的原始?xì)?在水洗滌器的噴流（Kaskade)之后被輸送給原始?xì)廪D(zhuǎn)換器并且該飽和的原始?xì)庠谶M(jìn)入到原 始?xì)廪D(zhuǎn)換器之前在熱交換器中逆著熱的、離開(kāi)原始?xì)廪D(zhuǎn)換器的原始?xì)獗患訜岬皆細(xì)廪D(zhuǎn)換 器的進(jìn)入溫度，其中該原始?xì)庠谶M(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^(guò)熱狀 態(tài)。
【權(quán)利要求】
1. 用于處理原始合成氣的裝置，所述原始合成氣來(lái)自用于在氣流床氣化器（1)中部分 氧化燃料的設(shè)備，所述裝置包括： -水洗滌器（2、3和4)，其中將來(lái)自所述氣流床氣化器（1)的、水蒸汽飽和的原始合成 氣輸入到用于凈化粉塵微粒的水洗滌器（2、3和4)的噴流中， -混合器（10)，所述混合器具有第一入口（ 10. 1)和第二入口（ 10. 2)，其中將經(jīng)過(guò)凈化 的原始合成氣由所述水洗滌器輸入到混合器（10)的第一入口（10. 1)中，并且其中所述第 二入口（10. 2)用于輸入熱氣（9、11)， -熱交換器（5)，所述熱交換器具有第一氣體通道（5. 1)和第二氣體通道（5. 2)，其中 將來(lái)自所述混合器（10)的出口的、過(guò)熱的、不飽和的原始合成氣輸入到熱交換器（5)的第 一氣體通道中， -原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)，其中將來(lái)自所述熱交換器（5)的第一氣體通道（5. 1)的原始合成 氣輸入到原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)中，并且其中將來(lái)自所述原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)的原始合成氣（8)輸 入到所述熱交換器（5)的第二氣體通道（5. 2)中，并且其中所述熱交換器（5)的第二氣體通 道（5. 2)的出口形成用于所述經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的原始合成氣（8)的出口。
2. 按權(quán)利要求1所述的用于處理原始合成氣的裝置，其特征在于，所述混合器（10)由 靜態(tài)混合器提供。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的用于處理原始合成氣的裝置，其特征在于，所述熱氣由過(guò)熱 的商壓蒸汽（9)提供。
4. 按權(quán)利要求1或2所述的用于處理原始合成氣的裝置，其特征在于，所述熱氣由來(lái)自 所述原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)的、過(guò)熱的、經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的原始合成氣（11)的一小部分提供。
5. 按權(quán)利要求4所述的用于處理原始合成氣的裝置，其特征在于，布置熱氣鼓風(fēng)機(jī) (12)用于將所述來(lái)自原始?xì)廪D(zhuǎn)換器（6)的、過(guò)熱的、經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的原始合成氣（11)的一小部 分輸入到所述混合器（10)的第二入口中。
6. 按權(quán)利要求1或2所述的用于處理原始合成氣的裝置，其特征在于，所述過(guò)熱的、不 飽和的原始合成氣的溫度高于飽和溫度2到KTC。
【文檔編號(hào)】C10J3/82GK204125431SQ201420174327
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年4月11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.克洛施特曼, A.邁斯納, M.申尼茨, G.舒爾德 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司