用于進(jìn)行來自氣化器的氣體流的調(diào)節(jié)、焦油熱裂解和蒸汽重整的方法以及所使用的反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種方法，用于進(jìn)行來自氣化器的氣體流的調(diào)節(jié)、焦油熱裂解、和所述氣體流的蒸汽重整，包括以下步驟：a)使來自氣化器的氣體流穿過分配器(1)；b)將所述分配器(1)中的調(diào)節(jié)后的氣體流傳送到所述反應(yīng)器的熱裂解室(2)；c)將來自所述熱裂解室(2)的氣體流傳送到重整室(3)；d)使來自步驟c)的氣體流穿過所述反應(yīng)器的外部定位有換熱器(4)的區(qū)部；e)經(jīng)產(chǎn)物氣體流出口(11)提取溫度在340℃～400℃之間的產(chǎn)物氣體流。
【專利說明】
用于進(jìn)行來自氣化器的氣體流的調(diào)節(jié)、焦油熱裂解和蒸汽重 整的方法以及所使用的反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及屬于來自有機固體材料氣化的氣體流的處理的領(lǐng)域，特別地屬于用于 調(diào)節(jié)來自氣化器的出口氣體流、實行焦油熱裂解反應(yīng)、和對剩余碳進(jìn)行蒸汽重整的方法，以 隨后對所述氣體進(jìn)行能量評估。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種熱裂解反應(yīng)器和本發(fā)明所應(yīng)用的蒸汽重整。
[0003] 特別地，本發(fā)明涉及一件設(shè)備和一種用于促進(jìn)來自氣化器的出口氣體流中存在的 焦油的熱裂解以及剩余或未燃盡碳(炭)的蒸汽重整的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 氣化是熱化學(xué)過程，其中在存在氣化劑的情況下，含碳材料轉(zhuǎn)化為燃料氣體。
[0005] 氣化的主要缺點是:形成焦油，焦油是易于凝結(jié)的有機化合物，可導(dǎo)致使用氣體的 設(shè)備中出現(xiàn)操作問題。解決焦油問題的一種方式是:通過蒸汽來催化重整，由此使焦油裂解 并轉(zhuǎn)變?yōu)檩^輕氣體。
[0006] 在本發(fā)明中，通過著重對來自氣化的氣體流中的存在的焦油施加熱裂解而解決所 述問題。
[0007] 來自氣化的氣體主要包含不同比例的0)、0)2、出和輕質(zhì)烴，根據(jù)所用原材料的來源 以及所述過程的操作條件而定。其它產(chǎn)物也隨氣體而產(chǎn)生：固態(tài)碳?xì)堄辔?來自氣化的炭） 以及蒸汽和可凝結(jié)有機化合物的混合物，所述可凝結(jié)有機化合物即為所稱的焦油，由氣體 攜帶并由于其易于凝結(jié)而對使用所獲得氣體的設(shè)備造成風(fēng)險。
[0008] 氣化過程的效率和氣體產(chǎn)物的特征主要取決于反應(yīng)條件(溫度、壓力、氣化劑和反 應(yīng)時間）、所用的反應(yīng)器的類型（向上通風(fēng)或向下通風(fēng)固定床、流化床、氣體拖拽、等等)和所 應(yīng)用氣體的清潔系統(tǒng)(諸如過濾器、洗刷器之類的冷清潔系統(tǒng)，或者通過裂解焦油（熱裂解 或催化裂解)的熱清潔）。
[0009] 相應(yīng)地，本發(fā)明在此已經(jīng)開發(fā)出用于裂解焦油和蒸汽重整的創(chuàng)新方法，其在特定 反應(yīng)器中實行，所述反應(yīng)器也是本發(fā)明在此的主題。因此，本發(fā)明還涉及相對于氣化器的特 別構(gòu)造的設(shè)備(重整和熱裂解反應(yīng)器），以通過不影響氣化器正常操作的結(jié)構(gòu)處理氣體流。
[0010] 在開始更詳細(xì)描述本發(fā)明之前，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了背景研究，找到了本 領(lǐng)域現(xiàn)有狀態(tài)的文獻(xiàn)，它們將被描述如下。
[0011] 關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的背景，專利ES2319026涉及一種使用丙三醇作為生物質(zhì)的方 法，用于在氣化過程中利用噴射氣體獲得能量，其中基于使用氧、蒸汽和大氣空氣的混合物 作為氣化劑，所述混合物被引入溫度高于900°C的氣化室中，使得所獲得的氣體傳送到重整 器中，在重整器中，溫度也高于900°C，在存在金屬氧化物的情況下完成一組部分氧化/熱裂 解的反應(yīng)，隨后，執(zhí)行熱回旋沉積以保留尺寸大于5微米的灰塵，利用籃類型的蒸發(fā)器對氣 體快速冷卻。
[0012] 另一獲得專利的系統(tǒng)在專利EP0801670保護(hù)，其涉及方法和蒸汽裂解裝備，包括： 注射用于至少部分地刮削（scraping)淬火交換器鑲嵌體(inlays)的腐蝕性粉末，而不中斷 蒸汽裂解循環(huán)。所述粉末(優(yōu)選地恰在淬火交換器之前注射)分離于在主氣體/銷售(sold) 分路器中的裂解氣體，暫時儲存在處于受控溫度下的接納鼓中，接納鼓被清空為公共模塊， 用于儲存和/或處理這些粉末，其中利用相對較小的不可凝結(jié)氣體流的啟動傳輸進(jìn)行。所述 方法和裝備可用于收集由于注射化學(xué)化合物（用作催化劑用于焦炭蒸汽氣化)而產(chǎn)生的固 態(tài)碎肩。
[0013] 第三個現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的專利文獻(xiàn)是發(fā)明EP0328216,其涉及一種用于熱裂解殘余 烴油的方法，包括以下步驟：
[0014] 1)將殘余烴油和合成氣體饋送到熱裂解區(qū)域中，利用范圍值在420°C至850°C的直 接換熱器，合成氣體具有足夠高的溫度使溫度保持在熱裂解區(qū)域中；
[0015] 2)將步驟1中的裂解產(chǎn)物分離為：（a)包含合成氣體的氣態(tài)部分，（b)-種或多種烴 餾出物部分，和(c)裂解殘余物；
[0016] 3)將步驟2中的裂解殘余物分離為一種或多種在瀝青質(zhì)中相對較貧的重?zé)N油和分 離為一種或多種在瀝青質(zhì)中相對較富的重?zé)N油；
[0017] 4)在存在氧和蒸汽的情況下，氣化步驟3中的一種或多種在瀝青質(zhì)中相對較富的 重?zé)N油，產(chǎn)生合成氣體;和
[0018] 5)將步驟4中的合成氣體作為步驟1中的合成氣體使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 根據(jù)上述信息，必須注意的是，本發(fā)明具有的總體優(yōu)點在于:源自來自氣化器的氣 體流出口的各組分(components)經(jīng)歷一定比例氣體流的燃燒、熱裂解、蒸汽重整的相繼各 階段，由此管控以顯著減少來自氣化過程的所述氣體流的不希望存在的產(chǎn)物(例如焦油）、 在將比例部分的有機固態(tài)燃料和可凝結(jié)蒸氣(焦油)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的方面顯著增大系統(tǒng)的熱 效率。
[0020] 因此，本發(fā)明涉及的方法減少來自氣化器的氣體流中存在的焦油的含量、顯著簡 化隨后的氣體處理，其中去除了引起焦油凝結(jié)的操作，且有利于顯著減少用于對存在焦油 的所述流進(jìn)行水洗處理的能耗。
【附圖說明】
[0021] 為了更好地理解本發(fā)明的特征，提供附圖作為所述說明書的整體部分，其中，作為 本發(fā)明的非限制性示例，附圖顯示為：
[0022] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的示意圖，其中：
[0023] (1)其示意性表現(xiàn)出分配器1。
[0024] 0-)其示意性表現(xiàn)出位于分配器1內(nèi)的裝置Γ，裝置Γ具有多個水入口 6和用于氧 化劑的入口 7。
[0025] (2)其示意性表現(xiàn)出熱裂解室2。
[0026] (3)其示意性表現(xiàn)出重整室3。
[0027] (4)其示意性表現(xiàn)出換熱器4。
[0028] (5)其示意性表現(xiàn)出用于來自氣化器的氣體流的入口。
[0029] (6)其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的水入口。
[0030] (6'）其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的蒸汽出口。
[0031] (7)其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的用于氧化劑的入口。
[0032] (8)其示意性表現(xiàn)出重整室3的水入口。
[0033] (9)其示意性表現(xiàn)出換熱器4的熱油入口。
[0034] (10)其示意性表現(xiàn)出換熱器4的熱油出口。
[0035] (11)其示意性表現(xiàn)出用于產(chǎn)物氣體流的出口。
[0036] (12)其示意性表現(xiàn)出用于固態(tài)殘余物和用于反應(yīng)器清潔訪問通路的出口。
[0037] (13)其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的環(huán)形區(qū)部。
[0038] (14)其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的內(nèi)腔。
[0039] (14a)其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的第一部分。
[0040] (14b)其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的橢圓柱形室。
[0041 ] (14c)其示意性表現(xiàn)出裝置Γ的截錐區(qū)部。
[0042]圖2是裝置Γ的詳細(xì)剖視圖。
【具體實施方式】
[0043] 對本發(fā)明的詳細(xì)描述
[0044] 本發(fā)明屬于來自有機固態(tài)材料氣化的氣體流的處理的領(lǐng)域，特別是屬于用于進(jìn)行 來自氣化器的出口氣體流的調(diào)節(jié)、焦油熱裂解反應(yīng)、和對剩余的碳進(jìn)行蒸汽重整以隨后對 所述氣體進(jìn)行能量評估的方法。本發(fā)明還涉及一種熱裂解反應(yīng)器和本發(fā)明所應(yīng)用的蒸汽重 整。
[0045] 本發(fā)明的反應(yīng)器根據(jù)圖1在此具有單個連續(xù)主體，所述主體包括分配器1、熱裂解 室2、重整室3和換熱器4。
[0046] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，分配器1被限定為反應(yīng)器的初始區(qū)部，其接納來自氣化器 的氣體流以對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且包括裝置Γ，裝置Γ位于所述分配器1內(nèi)、與反應(yīng)器共心、且 沿相對于氣體流的軸向方向定位。此裝置Γ具有作為連續(xù)的蒸發(fā)室而操作的環(huán)形區(qū)部13。
[0047] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，連續(xù)的蒸發(fā)室被限定為所述裝置或所述裝置的一部分， 其中進(jìn)行如下過程:水進(jìn)入所述裝置或所述裝置的一部分的一端并從所述裝置或所述裝置 的一部分的相反端作為蒸汽連續(xù)地離開。在入口所處的端處進(jìn)入所述裝置或所述裝置的一 部分的水的量等于所產(chǎn)生的并且在蒸汽出口所處的相反端處離開所述裝置或所述裝置的 一部分的蒸汽的量。連續(xù)的蒸發(fā)過程也被公知為閃蒸。
[0048]如圖2中所示，所述裝置Γ包括:呈倒截錐形的第一部分14a，所述第一部分14a具 有通入環(huán)形區(qū)部13的多個水入口管6以將水沿所述環(huán)形區(qū)部13分配直到水在轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?后通過位于所述裝置Γ的底部中的多個孔6'離開。所述環(huán)形區(qū)部13作為連續(xù)蒸發(fā)室而操 作。水入口6進(jìn)一步能夠使所述裝置Γ附接到反應(yīng)器主體。所述裝置Γ具有內(nèi)腔14,進(jìn)入分 配器1的氣體流的6~10%穿透所述內(nèi)腔14。裝置Γ具有第二部分或橢圓柱形室14b，所述第 二部分或橢圓柱形室14b具有多個用于氧化劑的入口 7,所述的多個用于氧化劑的入口 7穿 透所述裝置Γ的內(nèi)腔14穿越(cross)其環(huán)形區(qū)部13,使得所述裝置Γ的所述內(nèi)腔14連接到 所述反應(yīng)器的外部(outside)以實現(xiàn)氧化劑供應(yīng)。所述用于氧化劑的入口 7定位而與所述橢 圓柱形室14b的外壁形成銳角，并沿相對于所述裝置Γ的底部的向上方向與所述裝置1'的 橫向軸線形成5~10°的角度。所述的用于氧化劑的入口7還用作對于此裝置Γ的支撐體，為 整個組件提供更大的剛性。裝置Γ終止于截錐區(qū)部14c，所述截錐區(qū)部14c具有在最大直徑 處朝向所述裝置1'的內(nèi)腔14定向的多個孔6'。在所述裝置1'的環(huán)形區(qū)部13中形成的蒸汽通 過所述孔6'離開。
[0049] 裝置Γ被特別設(shè)計為實現(xiàn)以下功能：
[0050] 執(zhí)行對進(jìn)入裝置Γ的水的連續(xù)蒸發(fā)，特別是對于環(huán)形區(qū)部13;
[0051] 在分配器1中觸發(fā)渦流，以改進(jìn)用于使進(jìn)入反應(yīng)器的氣體流與水和氧化劑混合的 條件；
[0052]將氧化劑引入橢圓柱形室14b中，對進(jìn)入反應(yīng)器的總氣體流的僅一比例部分 (fraction)與氧化劑直接處理；
[0053] 將采用禍旋和逆流(countercurrent)形式的所述氧化劑分配到氣體流的流中，以 在截錐(frustoconi cal)區(qū)部（section) 14c出口處實現(xiàn)高溫混合區(qū)域，蒸汽通過截錐區(qū)部 14c出口朝向反應(yīng)器的內(nèi)腔14離開。
[0054]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，熱裂解室2被限定為鄰近于分配器1的區(qū)部，其中，來自氣 化器的氣體流中存在的焦油發(fā)生熱裂解反應(yīng)。
[0055] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，重整室3被限定為鄰近于熱裂解室2的區(qū)部，其中，所述重 整室3在其初始部分中包括變窄部。多個水入口 8位于所述重整室3中，
[0056] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，換熱器4被限定為反應(yīng)器的區(qū)部，其中，所述封閉類型的 換熱器4沿縱向延伸到產(chǎn)物氣體流出口 11，并在外部定位。換熱器4被限定為鄰近于重整室3 的區(qū)部，熱油（thermal 〇i 1)在所述換熱器4中以250 °C的進(jìn)口溫度和350°C的出口溫度循 環(huán)。所述熱油通過入口 9進(jìn)入換熱器4并通過出口 10離開。
[0057] 產(chǎn)物氣體流出口 11位于換熱器區(qū)部4之后。所述產(chǎn)物氣體流出口 11位于反應(yīng)器側(cè) 部。
[0058] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，用于固態(tài)殘余物和反應(yīng)器清潔訪問通路的出口 12被限定 為:位于反應(yīng)器端部和底部處的倒截錐區(qū)部。用于處置固態(tài)殘余物的機械結(jié)構(gòu)聯(lián)接到所述 區(qū)部。
[0059] 特別地，本發(fā)明在此涉及一種反應(yīng)器，其中實行用于進(jìn)行來自氣化器的氣體流的 調(diào)節(jié)、焦油熱裂解反應(yīng)、和通過剩余或未燃盡碳(炭)的水的蒸汽重整的方法。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器通過如下方式操作:使來自氣化過程的出口氣體流(其處于 750~800°C)穿過分配器1，裝置Γ位于分配器1中，其中進(jìn)入分配器1的總氣體流產(chǎn)生6~ 10%的進(jìn)氣。所述比例部分的氣體流流通(circulate)通過裝置Γ的內(nèi)腔14，在橢圓柱形室 14b中與穿透所述內(nèi)腔14的氧化劑混合。本發(fā)明中在此使用的氧化劑可選自氧、空氣或它們 的混合物。由于氧化劑入口 7在橢圓柱形室14b中定位，因而形成渦旋以促進(jìn)所述氧化劑與 流通通過裝置Γ的內(nèi)腔14的氣體流比例部分混合并添加到穿透了孔6'的所述蒸汽混合物。 可以存在十二個氧化劑入口 7，它們相互以30°布置;可以在裝置Γ上存在三個水入口 6，它 們相互以120°布置。
[0061] 裝置Γ對進(jìn)入反應(yīng)器的總氣體流的僅一比例部分(6~10%)與氧化劑直接處理， 其中，所述比例部分的氣體流與氧化劑接觸，發(fā)生燃燒反應(yīng)，這使所述比例部分的氣體流的 溫度在裝置Γ的出口或端部處增大至1200°c，由此形成氧化區(qū)域。
[0062]另一方面，在截錐區(qū)部14c的端部分中被排放到內(nèi)腔14中的蒸汽顯著防止煙（炭） 的形成，這典型地通過使烴流(焦油）經(jīng)歷溫度突增而實現(xiàn)。因此很重要的是，在截錐區(qū)部 14c的端部處添加水、特別是蒸汽，這是因為，在此部分處形成溫度1200°C的氧化區(qū)域。
[0063] 因此，用于預(yù)熱、混合和反應(yīng)的裝置Γ被設(shè)計為:使來自氣化器的總氣體流的僅一 比例部分(6~10%)的氣體流燃燒、將所述氣體流與氧化劑和蒸汽混合。以此方式，調(diào)節(jié)進(jìn) 入本發(fā)明的反應(yīng)器的分配器1的氣體流。
[0064] 由于裝置Γ的定位，因而在氣體流中形成渦流，促進(jìn)已經(jīng)在裝置Γ的內(nèi)腔14中與 氧化劑接觸的所述氣體流的比例部分在熱裂解室2中與氣體流的其余部分混合。在所述熱 裂解室2中，混合物包括氣體流以及氧化劑，且蒸汽溫度達(dá)900°C，所述氣體流中存在的焦油 實行熱裂解反應(yīng)。
[0065] 氣體流繼續(xù)行進(jìn)到重整室3,由于所述重整室3的初始部分中存在變窄部而使得所 述氣體流中產(chǎn)生渦流。這種渦流促進(jìn)所述氣體流與通過水入口 8進(jìn)入所述重整室3的水混 合。可以存在六個水入口8,它們相互以60°布置并相對于反應(yīng)器的軸向軸線成60°的傾斜角 度。氣體流的蒸汽重整反應(yīng)在此重整室3中進(jìn)行，溫度范圍處于在此重整室3的入口處的900 °C與出口處的650°C之間，均不會在所述重整室3中產(chǎn)生蒸汽凝結(jié)。此外，通過水入口8添加 到氣體流的水而調(diào)整此重整室3中的溫度。
[0066] 為了更好地理解本發(fā)明，由于反應(yīng)器是連續(xù)的單個主體，因而室2和3相互連接。
[0067]然后，氣體流穿過在外部定位有換熱器4的反應(yīng)器區(qū)部，其中熱油用作流體，其以 250°C溫度進(jìn)入入口 9并以約350°C離開出口 10。反應(yīng)器的所述區(qū)部是加熱應(yīng)用的區(qū)域，換熱 器表面的平均溫度在任何情況下不低于270°C，以防止氣體流中可能剩余的焦油凝結(jié)在反 應(yīng)器該區(qū)部的壁上，這在許多公知系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生并導(dǎo)致系統(tǒng)在操作過程中短時間停機。 這也是在換熱器4中所用流體是熱油而不是水的原因之一，從而避免溫度降低至250°C以 下。
[0068] 在產(chǎn)物氣體流出口 11處，所述氣體具有340~400°C的溫度。
[0069]在此，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于:產(chǎn)物氣體流中的焦油含量顯著減少超過90%，更特 別地減少總含量的約93%。
[0070] 根據(jù)本發(fā)明的方法，氣體流由于所述氣體流的一比例部分的燃燒而經(jīng)歷熱卡 (calorific)值損失，當(dāng)由于蒸汽重整反應(yīng)而產(chǎn)生燃料氣體種類(例如H2和CO)時，所述損失 被部分地補償，其中所述氣態(tài)種類將相當(dāng)多的能量含量提供給產(chǎn)物氣體流。在根據(jù)本發(fā)明 的方法中，發(fā)熱值損失小于5%。
[0071] 此外，產(chǎn)物氣體流將經(jīng)歷的隨后操作通過本發(fā)明的反應(yīng)器和方法主題而更容易， 這是因為，將不會有焦油凝結(jié)在后續(xù)處理結(jié)構(gòu)（例如過濾器結(jié)構(gòu)）中，清洗所述產(chǎn)物氣體流 所獲得的流出物將僅包含無機化合物。
[0072] 本發(fā)明的反應(yīng)器主題在氣化器出口之后的緊鄰處定位，與氣體流在相同線上。優(yōu) 選地，反應(yīng)器可在所用的固體分離結(jié)構(gòu)（例如旋風(fēng)分離器)之前或之后，基于氣化器中所用 含碳固體的惰性物(灰塵)的含量而不同。
[0073]根據(jù)另一特征，反應(yīng)器設(shè)置有:支撐結(jié)構(gòu)，其布置在殼體的外表面上，適于承載其 重量，使得反應(yīng)器從所述支撐結(jié)構(gòu)懸置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)器的豎直擴展(expansion);和/ 或側(cè)向阻尼結(jié)構(gòu)，其防止水平移位。
[0074]根據(jù)另一特征，反應(yīng)器設(shè)置有殼體，殼體通過外鋼板、一層或多層隔熱材料、和耐 火材料內(nèi)層制成。
[0075] 對優(yōu)選實施例的描述:
[0076] 在下文中提供的優(yōu)選實施例僅用于例示目的，而不是限制目的，以提供對本發(fā)明 的更好的理解。
[0077] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，執(zhí)行一個示例以評定本發(fā)明的反應(yīng)器方法主題的效率。 本發(fā)明的方法的操作以及實行該方法的反應(yīng)器由此示范。
[0078]為了更好地理解本實施例并檢查本發(fā)明的正確操作，表1包含示范出本發(fā)明的反 府器Φ顥的有效件的參教"

[0081] 表1
[0082] 根據(jù)上表中所示結(jié)果，最重要的信息包括:熱裂解階段的效率超過93%，由此減少 焦油含量。在能量含量方面，氣體熱卡值的減少小于5 %，還顯示出在產(chǎn)物氣體流中H2和CO 的濃度相對于初始?xì)怏w流中這些氣體的濃度的增加。
[0083] 本發(fā)明的主題是:在反應(yīng)器中用于氣體流調(diào)節(jié)、焦油的熱裂解、和所述氣體流的蒸 汽重整的方法，包括以下步驟：
[0084] a)使來自氣化器的氣體流穿過分配器1，其中，調(diào)節(jié)來自所述氣化器的出口氣體 流；
[0085] b)將所述分配器1中的調(diào)節(jié)后的氣體流傳送到所述反應(yīng)器的熱裂解室2,所述氣體 流中存在的焦油在所述熱裂解室2中發(fā)生熱裂解反應(yīng)；
[0086] c)將來自所述熱裂解室2的氣體流傳送到重整室3以獲得所述氣體流與蒸汽的混 合物，引發(fā)所述焦油和固態(tài)含碳?xì)堄辔锏闹卣磻?yīng)；
[0087] d)來自步驟c)的氣體流穿過所述反應(yīng)器的外部定位有換熱器4的區(qū)部，其中所述 換熱器4中使用的流體是熱油以確保至少270°C的溫度；
[0088] e)經(jīng)產(chǎn)物氣體流出口 11提取溫度在340°C~400°C之間的產(chǎn)物氣體流。
[0089] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明的方法的特征在于：用于調(diào)節(jié)所述氣體流的步驟a)通過使 進(jìn)入所述分配器1中的總氣體流的6~10%的比例部分穿過位于所述分配器1內(nèi)的裝置Γ而 實現(xiàn)，所述裝置Γ具有通入環(huán)形區(qū)部13中的多個水入口 6,所述水入口 6將水沿所述環(huán)形區(qū) 部13分配，直到水在轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝笸ㄟ^位于所述裝置Γ的底部中的多個孔6'離開，所述 裝置Γ具有多個用于氧化劑的入口 7,所述氧化劑選自氧、空氣、或它們的混合物;產(chǎn)生燃燒 反應(yīng)，由此增大所述氣體流的溫度和速度并引起渦流以改進(jìn)用于使所述氣體流與所述氧化 劑和蒸汽混合的條件。
[0090] 根據(jù)另一方面，在本發(fā)明的所述方法中，裝置Γ的橢圓柱形室14b中的氧化劑入口 7形成渦旋以促進(jìn)所述氧化劑與流通通過裝置Γ的內(nèi)腔14的氣體流比例部分混合并添加到 穿透所述裝置Γ的孔6'的所述蒸汽混合物。
[0091] 根據(jù)一個重要方面，進(jìn)入所述分配器1的所述氣體流的一比例部分在900°C~1200 °C的溫度下在步驟a)中執(zhí)行無焰燃燒。
[0092] 根據(jù)另一方面，前述方法中的步驟b)在約900 °C的溫度下實行，執(zhí)行焦油的熱裂解 反應(yīng)。
[0093] 根據(jù)另一方面，前述方法中的步驟c)在約650°C的溫度下實行，所述氣體流中剩余 的碳執(zhí)行所述蒸汽重整反應(yīng)，溫度范圍處于此重整室3的入口處的900°C與出口處的650°C 之間。
[0094] 根據(jù)另一方面，前述方法中的步驟d)通過使所述氣體流穿過所述反應(yīng)器的外部定 位有所述換熱器4的區(qū)部而實行，其中，所述換熱器4中使用的流體是熱油，所述熱油在所述 換熱器4中具有250°C的進(jìn)口溫度和350°C的出口溫度，由此防止所述氣體流中可能剩余的 焦油凝結(jié)在所述換熱器4所處的所述區(qū)部的壁上。
[0095] 根據(jù)另一重要方面，本發(fā)明的方法中，來自氣化器的所述氣體流中存在的焦油的 含量的減少量大于90%，更特別地大于93%。
[0096] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明的方法在此包括：
[0097] 用于饋送來自先前氣化過程的氣體流的入口 5;
[0098]在所述裝置Γ中的用于添加水的各入口 6，其相互以120°布置；
[0099]在所述裝置Γ中的用于添加氧化劑的各入口7,其相互以30°布置，其中所述氧化 劑選自氧、空氣、或它們的混合物；
[0100] 蒸汽出口 6'，其位于所述裝置Γ的截錐區(qū)部14c的最大直徑處；
[0101] 在所述重整室3中的用于添加水的各入口 8,其相互以60°布置；
[0102] 用于熱油的入口 9;
[0103]用于熱油的出口 10;
[0104] 用于所述產(chǎn)物氣體流的出口 11，其位于所述反應(yīng)器的側(cè)部;和
[0105] 用于固態(tài)殘余物和對所述反應(yīng)器的訪問通路(access)的出口（12)。
[0106] 根據(jù)另一重要方面，本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器，用于來自氣化器的氣體流的調(diào)節(jié)、所 述氣體流中存在的焦油的熱裂解、和所述氣體流中的剩余的碳的蒸汽重整。本發(fā)明的反應(yīng) 器依次包括:分配器1，用于調(diào)節(jié)來自氣化過程的氣體流;熱裂解室2;重整室3;封閉的換熱 器4;和出口結(jié)構(gòu)，其用于所述產(chǎn)物氣體流和固態(tài)殘余物。
[0107] 根據(jù)本發(fā)明的另一重要方面，分配器1包括裝置Γ，裝置Γ位于所述分配器1內(nèi)、與 所述反應(yīng)器共心、且沿相對于所述氣體流的軸向方向定位，其中，所述裝置Γ具有作為連續(xù) 的蒸發(fā)室而操作的環(huán)形區(qū)部13。
[0108] 根據(jù)本發(fā)明的另一重要方面，所述裝置Γ具有內(nèi)腔14,其中進(jìn)入所述分配器1的總 氣體流的6~10%穿透所述內(nèi)腔14;所述裝置Γ包括:呈倒截錐形的第一部分14a、第二部分 或橢圓柱形室14b、具有截錐區(qū)部14c的第三部分。所述第一部分14a具有通入環(huán)形區(qū)部13的 多個水入口管6以將水沿所述環(huán)形區(qū)部13分配直到水在轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝笸ㄟ^位于所述裝置 Γ的底部中的多個孔6'離開，所述多個孔6'特別是在所述截錐區(qū)部14c的端部處。所述第二 部分或橢圓柱形室14b具有多個用于氧化劑的入口 7,所述的多個用于氧化劑的入口 7穿透 所述裝置Γ的內(nèi)腔14穿過其環(huán)形區(qū)部13,使得所述裝置Γ的所述內(nèi)腔14與所述反應(yīng)器外部 連接以實現(xiàn)氧化劑供應(yīng)。所述截錐區(qū)部14c在較大直徑處具有朝向所述裝置Γ的內(nèi)腔14定 向的多個孔6'，所述裝置Γ的環(huán)形區(qū)部13中形成的蒸汽的出口穿過所述孔6'。
[0109]根據(jù)本發(fā)明在此的另一重要方面，所述用于氧化劑的入口 7定位與所述橢圓柱形 室14b的外壁形成銳角，沿相對于所述裝置Γ的底部的向上方向與所述裝置Γ的橫向軸線 形成5~10°的角度，以將所述氧化劑作為渦旋沿相反方向引入到所述裝置Γ的內(nèi)腔14中。 [0110]根據(jù)本發(fā)明在此的另一重要方面，存在十二個用于氧化劑的入口 7,其相互以30° 布置;存在三個水入口 6，其相互以120°布置。所述裝置Γ上的所述用于氧化劑的入口 7通過 耐火不銹鋼管形成。
[0111] 根據(jù)本發(fā)明在此的另一重要方面，所述重整室3具有六個用于水的入口（8)，其相 互以6〇°布置，并相對于所述反應(yīng)器的軸向軸線成 6〇°的傾斜角度。
[0112] 根據(jù)本發(fā)明在此的另一重要方面，本發(fā)明的反應(yīng)器中的室2和3在連續(xù)單個主體的 反應(yīng)器內(nèi)相互連接。
[0113] 根據(jù)本發(fā)明在此的另一重要方面，本發(fā)明中的反應(yīng)器中的所述換熱器4在此在鄰 近于所述重整室3的區(qū)部中在外表(outwardly)定位，在所述換熱器4中使用熱油，其中所述 熱油在所述換熱器4中具有250 °C的進(jìn)口溫度和350 °C的出口溫度，由此防止所述氣體流中 可能剩余的焦油凝結(jié)在所述換熱器4所處的所述區(qū)部的壁上。
[0114] 根據(jù)本發(fā)明在此的另一重要方面，水入口6和氧化劑入口 7用作對裝置Γ的支撐 部，從而為整個組件提供更大的剛性。
[0115]根據(jù)另一方面，本發(fā)明的反應(yīng)器在此包括：
[0116] 用于來自氣化器的氣體流的入口 5;
[0117] 裝置Γ，其位于所述分配器1內(nèi)；
[0118] 三個用于添加水的入口 6,其相互以120°布置；
[0119] 十二個用于氧化劑的入口 7;
[0120] 多個蒸汽出口 6 '，其位于所述裝置Γ的截錐區(qū)部14c的最大直徑處；
[0121] 六個在所述重整室3中的用于進(jìn)水的入口 8,其相互以60°布置；
[0122] 用于熱油的入口 9;
[0123] 用于熱油的出口 10;
[0124] 用于所述產(chǎn)物氣體流的出口 11，其位于所述反應(yīng)器的側(cè)部;和
[0125] 用于固態(tài)殘余物的出口 12。
[0126] 根據(jù)本發(fā)明的另一個重要方面，所述裝置Γ的橢圓柱形室14b的高度具有等同于 所述分配器1的直徑的一半的比率，H=1/2D，以確保氧化劑與流動通過裝置Γ的內(nèi)腔14的 氣體流比例部分之間的適合的混合時間。
[0127] 根據(jù)最后的方面，本發(fā)明的反應(yīng)器在此設(shè)置:支撐結(jié)構(gòu)，其布置在所述反應(yīng)器的殼 體的外表面上，適于承載其重量，能夠?qū)崿F(xiàn)所述反應(yīng)器豎直擴展;和用于防止水平移位的側(cè) 向阻尼結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1. 一種方法，用于進(jìn)行來自氣化器的氣體流的調(diào)節(jié)、所述氣體流中存在的焦油的熱裂 解、和所述氣體流中的剩余碳的蒸汽重整，包括以下步驟： a) 使來自氣化器的氣體流穿過分配器(1 )，其中調(diào)節(jié)來自所述氣化器的出口氣體流； b) 將所述分配器(1)中的調(diào)節(jié)后的氣體流傳送到所述反應(yīng)器的熱裂解室(2)，所述氣體 流中存在的焦油在所述熱裂解室(2)中發(fā)生熱裂解反應(yīng)； c) 將來自所述熱裂解室（2)的氣體流傳送到重整室（3)以獲得所述氣體流與蒸汽的混 合物，引發(fā)所述焦油和固態(tài)含碳?xì)堄辔锏闹卣磻?yīng)； d) 使來自步驟c)的氣體流穿過所述反應(yīng)器的外部定位有所述換熱器(4)的區(qū)部，其中 所述換熱器(4)中使用的流體是熱油以確保至少270°C的溫度； e) 經(jīng)產(chǎn)物氣體流出口（ 11)提取溫度在340 °C~400 °C之間的產(chǎn)物氣體流。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 用于調(diào)節(jié)所述氣體流的步驟a)通過使進(jìn)入所述分配器（1)的總氣體流的6~10%的比 例部分穿過位于所述分配器（1)內(nèi)的裝置（Γ)實現(xiàn)，所述裝置（Γ)具有通入環(huán)形區(qū)部（13) 中的多個水入口（6)，所述水入口（6)將水沿所述環(huán)形區(qū)部（13)分配，直到水在轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?之后通過位于所述裝置0-)的底部中的多個孔(6'）離開，所述裝置（Γ)具有多個用于氧化 劑的入口（7)，所述氧化劑選自氧、空氣、或它們的混合物;產(chǎn)生燃燒反應(yīng)，由此增大所述氣 體流的溫度和速度并且引起渦流以改進(jìn)用于使所述氣體流與所述氧化劑和蒸汽混合的條 件。3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意項所述的方法，其特征在于， 進(jìn)入所述分配器（1)的所述氣體流的比例部分在900~1200°C的溫度下在步驟a)中執(zhí) 行無焰燃燒。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 步驟b)在約900°C的溫度下實行，進(jìn)行焦油的熱裂解反應(yīng)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 步驟c)在約650°C的溫度下實行，由所述氣體流中剩余的碳執(zhí)行所述蒸汽重整反應(yīng)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1、4、5中的任意項所述的方法，其特征在于， 兩個腔(2 )、（ 3)在連續(xù)單個主體的所述反應(yīng)器內(nèi)彼此連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 步驟d)通過使所述氣體流穿過所述反應(yīng)器的外部定位有所述換熱器(4)的區(qū)部實行， 其中所述換熱器(4)中使用的流體是熱油，所述熱油在所述換熱器(4)中具有250°C的進(jìn)口 溫度和350°C的出口溫度，由此防止在所述氣體流中可能剩余的焦油凝結(jié)在所述換熱器(4) 所處的所述區(qū)部的壁上。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意項所述的方法，其特征在于， 來自氣化器的所述氣體流中存在的焦油的含量的減少量大于90%。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其包括： 用于饋送來自先前氣化過程的氣體流的入口（5); 在所述裝置（Γ)中的用于添加水的各入口（6)，其相互以120°布置； 在所述裝置（Γ)中的用于添加氧化劑的各入口（7)，其相互以30°布置，其中所述氧化 劑選自氧、空氣、或它們的混合物； 蒸汽出口（6'），其位于所述裝置0- )的截錐區(qū)部（14c)的最大直徑處； 在所述重整室(3)中的用于添加水的各入口（8)，其相互以60°布置； 用于熱油的入口（9); 用于熱油的出口（10); 用于所述產(chǎn)物氣體流的出口（ 11 )，其位于所述反應(yīng)器的側(cè)部;和 用于固態(tài)殘余物和對所述反應(yīng)器的訪問通路的出口（12)。10. -種反應(yīng)器，用于來自氣化器的氣體流的調(diào)節(jié)、所述氣體流中存在的焦油的熱裂 解、和來自所述氣體流中的剩余的碳的水的蒸汽重整，以實施如權(quán)利要求1至9中所述的方 法，其特征在于，其依次包括： 分配器（1 )，用于調(diào)節(jié)來自氣化過程的氣體流； 熱裂解室(2); 重整室(3); 封閉的換熱器(4);和 出口結(jié)構(gòu)，用于所述產(chǎn)物氣體流和所述固態(tài)殘余物。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)器，其特征在于，其包括： 用于來自氣化器的氣體流的入口（5); 裝置（Γ )，其位于所述分配器（1)內(nèi)； 三個用于添加水的入口（6)，其相互以120°布置； 十二個用于氧化劑的入口（7); 多個蒸汽出口（6'），其位于所述裝置0- )的截錐區(qū)部（14c)的最大直徑處； 六個在所述重整室(3)中的用于進(jìn)水的入口（8)，其相互以60°布置； 用于熱油的入口（9); 用于熱油的出口（10); 用于所述產(chǎn)物氣體流的出口（ 11 )，其位于所述反應(yīng)器的側(cè)部;和 用于固態(tài)殘余物的出口（12)。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述分配器（1)包括裝置（Γ )，所述裝置（Γ )位于所述分配器（1)內(nèi)、與所述反應(yīng)器共 心且沿相對于所述氣體流的軸向方向定位，其中，所述裝置（Γ)具有作為連續(xù)的蒸發(fā)室而 操作的環(huán)形區(qū)部（13)。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述裝置（Γ)具有內(nèi)腔（14)，其中進(jìn)入所述分配器(1)的總氣體流的6~10%穿透所述 內(nèi)腔(14); 所述裝置（Γ)包括:呈倒截錐形的第一部分（14a)、第二部分或橢圓柱形室（14b)、和具 有截錐區(qū)部（14c)的第三部分， 所述第一部分（14a)具有通入環(huán)形區(qū)部（13)的多個水入口管（6)以將水沿所述環(huán)形區(qū) 部（13)分配直到水在轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝笸ㄟ^位于所述裝置0-)的底部中的多個孔(6'）離開， 且所述多個孔(6'）特別是在所述截錐區(qū)部(17)的端部處； 所述第二部分或橢圓柱形室（14b)具有多個用于氧化劑的入口（7)，所述的多個用于氧 化劑的入口（7)穿透所述裝置（Γ)的內(nèi)腔（14)穿過其環(huán)形區(qū)部（13)，使得所述裝置（Γ)的 所述內(nèi)腔(14)與所述反應(yīng)器外部連接以實現(xiàn)氧化劑供應(yīng)； 所述截錐區(qū)部（14c)在較大直徑處具有朝向所述裝置（Γ)的內(nèi)腔（14)定向的多個孔 (6'），其中所述裝置0-)的環(huán)形區(qū)部(13)中形成的蒸汽的出口穿過所述孔(6'）。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述用于氧化劑的入口（7)定位與所述橢圓柱形室（14b)的外壁形成銳角，沿相對于所 述裝置0-)的底部的向上方向與所述裝置0-)的橫向軸線形成5~10°的角度，以將所述氧 化劑作為渦旋沿相反方向引入到所述裝置0- )的內(nèi)腔(14)中。15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的反應(yīng)器，其特征在于， 存在十二個用于氧化劑的入口（7)，其相互以30°布置； 存在三個水入口（6)，其相互以120°布置。16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述重整室（3)具有:六個用于水的入口（8)，其相互以60°布置并相對于所述反應(yīng)器的 軸向軸線成60°的傾斜角度。17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述裝置（Γ)的橢圓柱形室（14b)的高度具有等同于所述分配器（1)的直徑的一半的 比率，H=1/2D。18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述裝置0-)中的所述用于氧化劑的入口（7)通過耐火不銹鋼管制成。19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述換熱器(4)在鄰近于所述重整室（3)的區(qū)部中在外表定位，所述換熱器(4)中使用 熱油，所述熱油在所述換熱器(4)中具有250°C的進(jìn)口溫度和350°C的出口溫度，由此防止在 所述氣體流中可能剩余的焦油凝結(jié)在所述換熱器(4)所處的所述區(qū)部的壁上。20. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)器，其特征在于， 所述反應(yīng)器設(shè)置有:支撐結(jié)構(gòu)，其布置在所述反應(yīng)器的殼體的外表面上，適于承載其重 量，能夠?qū)崿F(xiàn)所述反應(yīng)器的豎直擴展;和用于防止水平移位的側(cè)向阻尼結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C10J3/84GK105829508SQ201480070208
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月9日
【發(fā)明人】約埃爾·阿雷曼門德斯
【申請人】Eq科技伊比利亞有限公司