一種含碳物質(zhì)反應(yīng)系統(tǒng)及方法
【專利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種部分合成氣循環(huán)冷卻的大型含碳物質(zhì)氣化系統(tǒng)及方法，尤其是用于單臺(tái)日處理量在2000噸以上的粉煤加壓氣化生產(chǎn)合成氣的大型系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代石油化工企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是大型化，規(guī)?；?。高壓氣化裝置大型化也是潔凈煤氣化技術(shù)發(fā)展的方向，但是現(xiàn)有氣化裝置都存在一定的問(wèn)題。
[0003]單噴嘴氣化爐由于受到輸煤的限制在大型化的方向受到一定的制約。
[0004]采用了合成氣上行流程的多個(gè)燒嘴的氣化爐，能夠進(jìn)一步大型化，但是由于液渣流動(dòng)方向與合成氣流動(dòng)方向相反，液渣落入渣池時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的溫度較低的水蒸氣，其與液渣流動(dòng)方向反向通過(guò)出渣口進(jìn)入爐膛，此過(guò)程會(huì)降低液渣的溫度。當(dāng)液渣下落不均衡時(shí)容易出現(xiàn)液渣還未落入渣池就凝固的現(xiàn)象。由于沒(méi)有足夠的熱量融化固渣，固渣往往會(huì)越積越厚最終造成出渣口堵塞的問(wèn)題，引起裝置停車。
[0005]采用了合成氣下行流程的多噴嘴氣化爐也能夠進(jìn)一步大型化，但是為了充分利用爐膛空間，往往將燒嘴布置在爐膛上部接近爐頂?shù)奈恢?，反?yīng)過(guò)程的高溫氣和液渣會(huì)不斷沖蝕爐膛頂部，容易引起爐膛頂部超溫的現(xiàn)象，成為安全生產(chǎn)的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種部分合成氣循環(huán)冷卻的大型含碳物質(zhì)干粉氣化系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種部分合成氣循環(huán)冷卻的大型含碳物質(zhì)干粉氣化方法。
[0008]—方面,本發(fā)明提供了一種含碳物質(zhì)干粉氣化系統(tǒng)，其特征在于，包括含碳物質(zhì)反應(yīng)裝置和氣體返回裝置，所述含碳物質(zhì)反應(yīng)裝置包括氣化反應(yīng)段、上出氣口和下出氣口，所述氣體返回裝置用于將下出氣口流出的合成氣反應(yīng)裝置上出氣口流出的合成氣摻混。
[0009]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中含碳物質(zhì)反應(yīng)裝置還包括下部冷卻凈化段，用于冷卻、凈化氣化反應(yīng)段流出的下行高溫粗合成氣；下部冷卻凈化段入口與氣化反應(yīng)段的下出口相連，其合成氣出口在下部冷卻凈化段的側(cè)部，優(yōu)選中上部。
[0010]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中所述氣體返回裝置通過(guò)初步冷卻器和/或上段急冷裝置將合成氣出口流出的低溫帶水粗合成氣加壓后與反應(yīng)裝置上行粗合成氣摻混。
[0011]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中從冷卻凈化段合成氣出口流出的部分或全部粗合成氣通過(guò)管道流經(jīng)氣體返回裝置，與氣化反應(yīng)段流出的上行粗合成氣混合。
[0012]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中下部冷卻凈化段還包括急冷裝置，渣池，粗渣出口。
[0013]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中氣體返回裝置包括除粗渣器和氣壓機(jī)，除粗渣器的入口通過(guò)管道與下部冷卻段的合成氣出口相連。
[0014]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中氣壓機(jī)數(shù)量為I個(gè)到10個(gè)，優(yōu)選2?5個(gè)，最優(yōu)選3個(gè)。
[0015]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中含碳物質(zhì)反應(yīng)裝置還包括降溫輸氣段，其設(shè)置在裝置的中上部，入口與氣化反應(yīng)段的上出口相連。
[0016]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中所述降溫輸氣段入口與氣化反應(yīng)段的上出口連接處設(shè)置一個(gè)初步降溫裝置，用于向上行的粗合成氣內(nèi)噴人適量的冷卻物質(zhì)，冷卻物質(zhì)可以部分或者全部是氣體返回裝置加壓的低溫粗合成氣，冷卻物質(zhì)也可以是水霧，從而對(duì)粗合成氣冷卻降溫，同時(shí)使上行的飛灰溫度降低到t2 (灰的軟化溫度)溫度以下失去粘性。
[0017]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中含碳物質(zhì)反應(yīng)裝置還包括上部冷卻凈化段，其入口與降溫輸氣段的上出口相連。
[0018]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中所述的上部冷卻凈化段包括急冷裝置，灰水池和合成氣出口 ；其中合成氣出口在上部冷卻段的中上部，可以布置I個(gè)或者多個(gè)，優(yōu)選I?3個(gè)。
[0019]按照本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案，其中氣化反應(yīng)段周向均布2?12個(gè)燒嘴，優(yōu)選4?8個(gè)，燒嘴可以布置I層或上下多層，優(yōu)選I?3層。
[0020]一方面，本發(fā)明提供了一種含碳物質(zhì)干粉氣化方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0021]將含碳物質(zhì)與氣化劑在氣化反應(yīng)裝置內(nèi)反應(yīng)，生成主要成分為CO和H2的粗合成氣及主要成分為無(wú)機(jī)物的灰渣；
[0022]其中部分高溫粗合成氣與飛灰、液渣下行，部分高溫粗合成氣氣體與飛灰上行；
[0023]1:下行的部分高溫粗合成氣與飛灰經(jīng)過(guò)冷卻降溫，初步凈化后送往粗除渣器除去大顆粒的灰渣，經(jīng)過(guò)氣壓機(jī)升壓后帶水的粗合成氣通過(guò)初步冷卻器和/或上部急冷裝置注入系統(tǒng)，與上行高溫粗合成氣摻混；下行的液渣經(jīng)過(guò)淬冷后排出爐外；
[0024]I1:其余部分高溫粗合成氣與飛灰上行，分別與初步冷卻器和/或上部急冷裝置注入的低溫帶水合成氣摻混降溫到600°C?t2溫度以下使飛灰失去粘性，進(jìn)入輸氣段；
[0025]輸氣段的粗合成氣繼續(xù)上行經(jīng)過(guò)上部冷卻段再次降溫除灰，得到滿足后續(xù)流程需要的粗合成氣。
[0026]按照本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)施方案，其特點(diǎn)是，包括以下步驟:將含碳物質(zhì)與氣化劑通過(guò)多個(gè)燒嘴噴入裝置氣化反應(yīng)段，在高溫(1200°C?2000°C )高壓(0.1MPa?IlMPa)環(huán)境下快速反應(yīng)生成主要成分為CO和H2的粗合成氣及主要成分為無(wú)機(jī)物的灰渣；
[0027]部分高溫粗合成氣及大部分灰渣下行進(jìn)入下部冷卻凈化段，經(jīng)過(guò)冷卻凈化后粗合成氣經(jīng)過(guò)除渣器除去大顆粒的灰渣后用氣壓機(jī)送往降溫輸氣段，經(jīng)過(guò)淬冷的灰渣經(jīng)出渣口排出裝置；
[0028]大部分高溫粗合成氣及高溫飛灰上行與冷卻物質(zhì)混合降溫后進(jìn)入降溫輸氣段，對(duì)高溫粗合成氣進(jìn)行初步冷卻降溫，使得飛灰溫度降低到熔點(diǎn)以下；
[0029]降溫后的粗合成氣及飛灰繼續(xù)上行，經(jīng)過(guò)急冷后進(jìn)入上部冷卻凈化段，經(jīng)過(guò)冷卻凈化后，除去粗合成氣中的飛灰，較為潔凈的低溫粗合成氣送往后續(xù)流程。
[0030]本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的技術(shù)效果是明顯的:
[0031]1、本發(fā)明采用了粗合成氣上下同時(shí)出氣的方式，一方面有效避免了上行出氣方式的渣口堵渣問(wèn)題，另一方面也從根本上解決了下行出氣方式的頂部超溫問(wèn)題；
[0032]2、由于增加了氣體返回裝置，有效提高了熱效率，降低裝置能耗，同時(shí)減少了水的用量，減少了合成氣帶水帶灰，減輕了后續(xù)流程的壓力。
[0033]3、本發(fā)明采用了多燒嘴布置，有利于反應(yīng)充分進(jìn)行，并有利于裝置的大型化；
【附圖說(shuō)明】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]圖1是本發(fā)明的一種氣化方法示意圖。
[0036]圖2是本發(fā)明的一種系統(tǒng)示意圖。
[0037]圖中標(biāo)記含義如下:1.下部冷卻凈化段；11.下行急冷裝置；12.下降管；13.下合成氣出口 ；14.上升管；15.渣水池；16.粗渣出口 ；2.氣化反應(yīng)段；21.燒嘴；22.氣化室；23.氣化室水冷壁；3.降溫輸氣段；31.初步降溫裝置；32.輸氣管；4.上部冷卻凈化段；41.上行急冷裝置；42.導(dǎo)氣折流管；43.折流裝置；44.噴淋裝置；45.分離裝置；46.上合成氣出口 ；47灰水池；5.氣體返回段；51.除粗渣器；52.氣壓機(jī)；6.殼體。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為了更好地對(duì)本方案進(jìn)行理解，下面通過(guò)具體的實(shí)施案例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明:
[0039]實(shí)施例1
[0040]參閱附圖1，一種部分合成氣循環(huán)冷卻的大