用于含碳燃料的固定床壓力氣化的方法
【專利摘要】一種用于生產(chǎn)含有氫氣和碳氧化物的合成氣的方法，該方法是通過(guò)在由排出格柵所承載的固定床中使用氧氣和蒸汽來(lái)氣化焦炭或煤并且通過(guò)在固定床壓力氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生灰燼而進(jìn)行的，其中氣化的液體含烴副產(chǎn)物，如焦油、油類、石腦油和酚類，被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器的固定床中。
【專利說(shuō)明】用于含碳燃料的固定床壓力氣化的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)含有氫氣和碳氧化物的合成氣的方法，該方法是通過(guò)在 由排出格柵所承載的固定床中使用氧氣和蒸汽來(lái)氣化含碳燃料(特別是焦炭或煤)并且通 過(guò)在固定床壓力氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生固體灰燼而進(jìn)行的，其中可以有利地利用在從該固定床 壓力氣化反應(yīng)器中排出的粗合成氣（如焦油、油類、石腦油或酚類）的進(jìn)一步加工過(guò)程中獲 得的含碳副產(chǎn)物。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 借助于固定床壓力氣化反應(yīng)器，在高溫下并且在大多數(shù)情況中在超壓下以蒸汽和 氧氣作為氣化介質(zhì)，將固體燃料，諸如煤、焦炭或其他含碳燃料氣化以獲得合成氣，該合成 氣含有一氧化碳和氫氣，其中獲得了固態(tài)灰燼，該固態(tài)灰燼經(jīng)由灰燼排出格柵從反應(yīng)器中 排出，該灰燼排出格柵在許多情況下被形成為旋轉(zhuǎn)格柵。該類型的反應(yīng)器經(jīng)常也被稱為 FBDB (=固定床干底)壓力氣化器。
[0003] 在該固定床中，燃料從上到下穿過(guò)以下溫度區(qū)，其中溫度以這個(gè)方向升高：
[0004] -干燥區(qū)：在該干燥區(qū)中，結(jié)合在燃料內(nèi)或上的水分被脫附并且與粗合成氣流一起 從該固定床壓力氣化反應(yīng)器中排出。
[0005] -熱解區(qū)：在此，高度揮發(fā)性化合物從該燃料中釋放并且排出。進(jìn)行了燃料的碳化 或焦化。
[0006] -氣化區(qū)：在該氣化區(qū)中，進(jìn)行了使用氣化介質(zhì)的燃料的實(shí)際轉(zhuǎn)化，該氣化介質(zhì)主 要含有空氣或氧氣連同蒸汽以及可能地二氧化碳作為減速劑，以獲得該氣化的目標(biāo)產(chǎn)物， 即氫氣和一氧化碳。
[0007] -燃燒區(qū)：在此，通過(guò)燃燒該燃料的一部分產(chǎn)生氣化、熱解和干燥所必需的熱能。
[0008] 對(duì)于進(jìn)一步工藝細(xì)節(jié)參照相關(guān)文獻(xiàn)，參照烏爾曼工業(yè)化學(xué)百科全書（Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry)，第六版，第15卷，第367頁(yè)及其后。該氣化典型 地在約700°C的溫度下開始并且在800°C的溫度下以高速進(jìn)行，參照烏爾曼工業(yè)化學(xué)百科全 書（Ullmanns Encyklopdclicder Technischen Chemie)，第4版（1977)，第14卷，第384頁(yè)。 此參考文獻(xiàn)的圖10示出了在固定床壓力氣化反應(yīng)器中，特別是在以上討論的溫度區(qū)中的氣 體溫度的典型的溫度特征曲線。
[0009] 除了目標(biāo)產(chǎn)物一氧化碳和氫氣外，離開該反應(yīng)器之后的粗合成氣然而還含有在該 氣化過(guò)程中獲得的副產(chǎn)物，如焦油、油類、石腦油連同酚類，這些副產(chǎn)物均包含烴類或由烴 類組成并且在環(huán)境條件下是以液體形式存在或在粗合成氣的加工過(guò)程中是以液體形式、以 溶解在液體中的形式或以分散在液體中的形式(例如作為水乳劑)獲得。所有的這些副產(chǎn)物 隨后應(yīng)理解為液體副產(chǎn)物。
[0010] 此外，該粗氣體包含從該固定床夾帶的粉塵（由燃料和灰燼顆粒組成），以及還有 氨，該氨同樣在粗合成氣的加工過(guò)程中被分離并且作為有價(jià)值的物質(zhì)獲得，參照烏爾曼工 業(yè)化學(xué)百科全書，第六版，第15卷，第437頁(yè)，圖75。
[0011] 具體地在較小的氣化工廠中，將液體副產(chǎn)物加工成可銷售的狀態(tài)，例如具有增加 的純度和/或從固體顆粒中釋放，并不總是經(jīng)濟(jì)的。在這些情況下，這些副產(chǎn)物必須適當(dāng)?shù)?進(jìn)行處置，由此引起處置成本。
[0012] DE-0S 2607745呈現(xiàn)了一種方法，其中從氣體冷凝物中分離出的含有粉塵的焦油 通過(guò)將它們?cè)傺h(huán)到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中進(jìn)行處置。在這種方法中不利的是再循環(huán) 的質(zhì)量?jī)H被進(jìn)料到該反應(yīng)器的固定床的表面上。以此方式被包含在該質(zhì)量中的焦油在它們 到達(dá)該固定床的氣化區(qū)之前被蒸發(fā)。這些蒸發(fā)的焦油與該粗合成氣一起從該固定床壓力氣 化反應(yīng)器中排出并且再次從該氣體冷凝物中洗滌出，這樣使得它們僅在反應(yīng)器與氣體洗滌 器之間循環(huán)。
[0013] 文件DE 19509570 A1傳授了一種用于含碳物質(zhì)的熱解和固定床壓力氣化的方法。 除其他事項(xiàng)之外，通過(guò)噴槍將一種焦油-油-固體-水混合物施加在燃料床的表面上。熱解所 施加的物質(zhì)的一部分，但是顯著量進(jìn)而與該粗合成氣一起從該固定床壓力氣化反應(yīng)器中排 出。
[0014] 文件DE 102013202356 A1傳授了用于以增加的性能和擴(kuò)寬的固體燃料的使用光 譜進(jìn)行固體燃料的固定床壓力氣化的一種方法和一種裝置。其中披露了作為二級(jí)燃料的粉 末狀燃料通過(guò)壓塊壓機(jī)被形成為燃料線料并且隨后被壓入該固定床壓力氣化反應(yīng)器中。在 該固定床壓力氣化過(guò)程中獲得的焦油-油-固體混合物用作附聚助劑。由于進(jìn)行了將該形成 的二級(jí)燃料添加到該固定床壓力氣化反應(yīng)器的干燥和熱解區(qū)中，以上描述的與該粗合成氣 一起排出揮發(fā)性成分的缺點(diǎn)再次存在。
[0015] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法，該方法能夠?qū)⒏碑a(chǎn)物再循環(huán)到該固定床壓 力氣化反應(yīng)器中，使得它們?cè)谀抢锉晦D(zhuǎn)化成合成氣。
[0016] 發(fā)明說(shuō)明
[0017] 該目的通過(guò)以下得以解決:一種用于使用在固定床壓力氣化反應(yīng)器中的氣化介質(zhì) 對(duì)固體含碳燃料、尤其焦炭或煤進(jìn)行氣化的方法，該反應(yīng)器包括氣化介質(zhì)入口、產(chǎn)物氣體出 口、安排在灰燼排出格柵上的固體含碳燃料的燃料床、燃料供應(yīng)裝置、灰燼排出裝置;其中 獲得了含有氫氣和碳氧化物的粗合成氣，將其通過(guò)該產(chǎn)物氣體出口從該固定床壓力氣化反 應(yīng)器中排出并且隨后加工成純合成氣，該方法的特征在于該氣化的含碳副產(chǎn)物(液體副產(chǎn) 物），如焦油、油類、石腦油和酚類，其在該粗合成氣的加工過(guò)程中以液體形式、以溶解在液 體中的形式或以分散在液體中的形式獲得，被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器的氣化區(qū) 和/或燃燒區(qū)中并且同樣至少部分地轉(zhuǎn)化為氫氣和/或碳氧化物。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的方法的另外有利的方面可以在子權(quán)利要求2至13中找到。
[0019] 作為含碳燃料的焦炭和煤由于它們的有利的燃燒和氣化特性是優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā) 明的方法然而還包括氣化具有足夠高的碳含量的生物質(zhì)，當(dāng)該生物質(zhì)可以在氣化條件下形 成機(jī)械地且流體動(dòng)力學(xué)地穩(wěn)定的燃料床時(shí)。由于在后者的轉(zhuǎn)化過(guò)程中獲得特別高的量的液 體副產(chǎn)物，在此應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法提供具體的優(yōu)點(diǎn)。
[0020] 作為氣化介質(zhì)，氧氣或空氣，優(yōu)選結(jié)合有蒸汽或二氧化碳，被用作減速劑。
[0021] 作為灰燼排出格柵，例如可以使用旋轉(zhuǎn)格柵。此設(shè)備的構(gòu)造和使用是技術(shù)人員本 身已知的。關(guān)于在該固定床壓力氣化反應(yīng)器中的溫度控制，旋轉(zhuǎn)格柵的熱設(shè)計(jì)限制被考慮 在內(nèi)。旋轉(zhuǎn)格柵的可容許最大溫度位于從300Γ至400°C的范圍內(nèi)。這還限制了經(jīng)由在該旋 轉(zhuǎn)格柵下方安排的氣化介質(zhì)入口加入的氣化介質(zhì)的入口溫度，這樣使得該氣化介質(zhì)在其進(jìn) 入該燃料床之前穿過(guò)該旋轉(zhuǎn)格柵。
[0022]將該粗合成氣加工成純合成氣是本身已知的并且描述于相關(guān)文獻(xiàn)中，參照烏爾曼 工業(yè)化學(xué)百科全書（Ullmanns Encyk丨opddicder Technischen Chemie)，第4版（1977)，第 14卷，第449頁(yè)及其后。由此獲得的液體副產(chǎn)物尤其包括焦油餾分，烴餾分，例如石腦油，含 有苯酚的液體以及油餾分。這些油餾分部分地由污油組成，這些污油被用作加工助劑并且 例如用于降低粘度并且改進(jìn)焦油餾分的可濾性。
[0023]如在現(xiàn)有技術(shù)的討論中已經(jīng)解釋的，在該氣化過(guò)程中獲得的副產(chǎn)物，其包含烴類 或由烴類組成并且在環(huán)境條件下是以液體形式存在或在粗合成氣的加工過(guò)程中是以液體 形式、以溶解在液體中的形式或以分散在液體中的形式(例如作為水乳劑)獲得，隨后應(yīng)理 解為液體副產(chǎn)物。
[0024]在該固定床壓力氣化反應(yīng)器的以上討論的溫度區(qū)之間的過(guò)渡當(dāng)然是流暢的。這些 區(qū)不被認(rèn)為是具有到相鄰區(qū)的急劇過(guò)渡的離散區(qū)域，而是被定義為理想化。對(duì)于該氣化區(qū) 的定義，決定性的是在這個(gè)區(qū)中進(jìn)行了該燃料到合成氣成分的顯著轉(zhuǎn)化，或該氣化反應(yīng)以 足夠的反應(yīng)速度進(jìn)行。這個(gè)區(qū)在該固定床壓力氣化反應(yīng)器內(nèi)的定位因此當(dāng)然取決于其幾何 形狀和其他構(gòu)造以及取決于其操作參數(shù)，如氣化介質(zhì)和燃料的質(zhì)量流量和入口溫度、該氣 化介質(zhì)的組成、灰燼排出質(zhì)量流量以及操作壓力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，然而，進(jìn)行了使用氣化介質(zhì)在 高于700°C的溫度下值得注意的并且在高于800°C的溫度下顯著的燃料到合成氣成分的轉(zhuǎn) 化。
[0025]發(fā)明的優(yōu)選方面
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地這樣進(jìn)行，使得被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中的 這些液體副產(chǎn)物的至少一部分進(jìn)入如下區(qū)域中：在該區(qū)域中該氣體溫度是至少700°C、優(yōu)選 至少800°C。如以上解釋的，實(shí)現(xiàn)了使用氣化介質(zhì)在高于700°C的溫度下值得注意的并且在 高于800°C的溫度下顯著的燃料到合成氣成分的轉(zhuǎn)化。這是因?yàn)檫@些液體副產(chǎn)物通過(guò)栗送、 注射或噴灑被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中在氣化和/或燃燒區(qū)的區(qū)域中而實(shí)現(xiàn)的， 其中在注射或噴灑的情況下使用一種推進(jìn)劑氣體。通過(guò)注射或噴灑引入到該固定床壓力氣 化反應(yīng)器中特別適合于在添加條件下具有低粘度的液體副產(chǎn)物。對(duì)于注射或噴灑液體副產(chǎn) 物有利地使用一種推進(jìn)劑氣體，其相對(duì)于這些副產(chǎn)物以及在該氣化反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)可 以顯示出惰性或者反應(yīng)性的行為。作為惰性推進(jìn)劑氣體，例如可以使用氮?dú)?。然而，?dāng)在注 射或噴灑的情況下使用一種反應(yīng)性推進(jìn)劑氣體，例如該氣化介質(zhì)或其成分中的一種或多種 時(shí)是特別有利的。由此可以省略推進(jìn)劑氣體的單獨(dú)提供，進(jìn)行到合成氣成分的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化， 并且產(chǎn)物氣體不受外來(lái)推進(jìn)劑氣體成分的污染。
[0027] 當(dāng)使用一種推進(jìn)劑氣體時(shí)，液體副產(chǎn)物可以根據(jù)推進(jìn)噴射栗的原理遞送，使得能 夠省略用于遞送液體副產(chǎn)物的另外的栗。
[0028] 當(dāng)粘度允許時(shí)，液體副產(chǎn)物的注射或噴灑有利地是這樣進(jìn)行，使得它們被霧化成 細(xì)小的氣溶膠。以此方式，確保了進(jìn)入該燃料固定床的高滲透深度以及到合成氣成分的高 轉(zhuǎn)化率。
[0029] 在添加條件下仍具有高粘度的液體副產(chǎn)物優(yōu)選通過(guò)栗送被引入到該固定床壓力 氣化反應(yīng)器中，其中在此也進(jìn)行了到氣化和/或燃燒區(qū)的區(qū)域中的根據(jù)本發(fā)明的添加。
[0030] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面，將這些液體副產(chǎn)物注射或噴灑到該固定床壓力氣化 反應(yīng)器中是經(jīng)由至少一個(gè)噴嘴進(jìn)行，該至少一個(gè)噴嘴被安裝在該反應(yīng)器的壁中并且徑向地 引導(dǎo)到該反應(yīng)器空間中，其中當(dāng)使用若干噴嘴時(shí)，這些噴嘴優(yōu)選以彼此相等的距離并且優(yōu) 選以相同的高度分布在該反應(yīng)器的圓周上。由于這些噴嘴的這種對(duì)稱安排，可以確保液體 副產(chǎn)物在這些單獨(dú)噴嘴上的均勻分布。就構(gòu)造而言，這些噴嘴可以對(duì)應(yīng)于從用于生鐵生產(chǎn) 的鼓風(fēng)爐法中已知的風(fēng)口（tuygres)，參照烏爾曼工業(yè)化學(xué)百科全書，第六版，第18卷，第 493 頁(yè)。
[0031] 本發(fā)明的另一個(gè)具體方面在于這些噴嘴孔口終止于該內(nèi)部反應(yīng)器壁的襯里，使得 它們不伸入該內(nèi)部反應(yīng)器空間中。以此方式，降低了由該固定床的材料下沉造成的該噴嘴 孔口的機(jī)械負(fù)荷。
[0032] 本發(fā)明的另一個(gè)具體方面在于二氧化碳、蒸汽、空氣或氧氣或這些組分的任意混 合物用作推進(jìn)劑氣體。在添加二氧化碳或蒸汽的情況下，該氣體更確切地用作推進(jìn)劑，在添 加空氣或氧氣的情況下，該推進(jìn)劑氣體支持氧化以及因此由于其氧含量而支持注入的液體 副產(chǎn)物的氣化。有利的是在提及的所有情況下可以在該氣化反應(yīng)器中進(jìn)行推進(jìn)劑氣體成分 的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化或推進(jìn)劑氣體成分無(wú)論如何都作為該粗合成氣中的組分存在。將外來(lái)組分引 入到該方法中因此得以避免。
[0033] 在本發(fā)明的特別優(yōu)選的方面中，這些噴嘴在該反應(yīng)器的圓周上以彼此相同的距離 在該排出格柵的最高點(diǎn)的上方1.0至2.0m、優(yōu)選1.5m的豎直距離處被安裝在該反應(yīng)器壁中。 在燃料、氧氣和蒸汽的流速的合適的設(shè)置和調(diào)整下，該固定床的氣化區(qū)位于這個(gè)距離處。該 注入的材料因此進(jìn)入該氣化區(qū)并且與該固定床的材料一起被轉(zhuǎn)化成合成氣成分。發(fā)現(xiàn)當(dāng)這 些噴嘴的噴射方向以偏離水平線在〇至30°、優(yōu)選0至20°、最優(yōu)選0至10°之間的角度向下指 向時(shí)是特別有利的。被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中的液體副產(chǎn)物的停留時(shí)間由此在 這些熱區(qū)域中增加并且它們穿過(guò)該反應(yīng)器的總路徑延長(zhǎng)，這導(dǎo)致液體副產(chǎn)物到合成氣成分 的改進(jìn)的轉(zhuǎn)化。另一方面，由此避免了該固定床的位于這些噴嘴上方的部分放松太多以及 噴嘴射流可能達(dá)到灰燼層和格柵。
[0034] 本發(fā)明的另一個(gè)具體的方面在于基于從該噴嘴離開的推進(jìn)劑氣體的量的噴嘴出 口速度是在50與150m/s之間、優(yōu)選地在80與120m/s之間。該注入的液體副產(chǎn)物的體積在計(jì) 算中被忽略。在這個(gè)速度范圍內(nèi)，給出該噴嘴射流到該固定床內(nèi)的足夠的滲透深度，這樣使 得實(shí)現(xiàn)液體副產(chǎn)物的高停留時(shí)間以及轉(zhuǎn)化率。
[0035] 本發(fā)明的另一個(gè)特別優(yōu)選的方面在于，在該反應(yīng)器壁的內(nèi)部上的該固定床的局部 溫度是借助于安裝在該反應(yīng)器的圓周上的兩排溫度傳感器確定的，其中一排內(nèi)的溫度傳感 器彼此以相等的距離間隔開，其中對(duì)于上排，到該排出格柵的最高點(diǎn)的豎直距離是0.5至 2.5m，優(yōu)選1.0至2.0m，并且對(duì)于下排，到該排出格柵的最高點(diǎn)的豎直距離是0至0.5m，優(yōu)選 0.25m，并且其中調(diào)節(jié)每單位時(shí)間經(jīng)由該排出格柵排出的灰燼的量使得由該上排溫度傳感 器測(cè)量到在700 °C與1300 °C之間的溫度，并且由該下排溫度傳感器測(cè)量到在300 °C與400 °C 之間的溫度。以此方式，該固定床的氣化區(qū)的豎直位置被調(diào)節(jié)為使得這些噴嘴射流到達(dá)該 氣化區(qū)并且結(jié)果是引入的液體副產(chǎn)物在該氣化區(qū)中的足夠的停留時(shí)間。在這兩種情況下的 大溫度范圍均是歸因于可能使用的燃料的不同特性。當(dāng)上部傳感器排的溫度位于700°C至 1300°C的所述范圍內(nèi)時(shí)，這示出了氣化區(qū)，根據(jù)需要，位于這些噴嘴的高度處。
[0036] 當(dāng)下部傳感器排的溫度位于300°C至400°C的要求范圍內(nèi)時(shí)，因此確保了足夠厚的 灰燼層位于該排出格柵上方并且該排出格柵因此被保護(hù)免受太高的溫度。
[0037] 當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)格柵時(shí)，例如，每單位時(shí)間經(jīng)由該排出格柵排出的灰燼的量可以通過(guò) 旋轉(zhuǎn)速度控制。
[0038] 本發(fā)明的另一個(gè)具體方面提供了將混合液體副產(chǎn)物引入到該固定床壓力氣化反 應(yīng)器中。以此方式，例如粘稠的、載有粉塵的焦油的粘度通過(guò)添加油類降低，這樣使得它們 變得更加可流動(dòng)的，由此減少噴嘴孔口的磨損。然而，還有可能將不同的液體副產(chǎn)物各自經(jīng) 由單獨(dú)的噴嘴單獨(dú)地引入該固定床壓力氣化反應(yīng)器中。以此方式，該磨損可以局限于某些 噴嘴或這些噴嘴可以對(duì)應(yīng)于有待引入的液體副產(chǎn)物最佳地設(shè)計(jì)，例如通過(guò)使用特別耐磨的 材料。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明再循環(huán)到該反應(yīng)器中的副產(chǎn)物是液體，盡管部分地載有粉塵，這樣使 得它們可以通過(guò)使用活塞栗(例如多頭柱塞或隔膜栗)被栗送至噴嘴。取決于包含在該焦油 中的粉塵的品質(zhì)，可能要求在將該焦油引入之前分離或粉碎較大的粉塵顆粒。這可以通過(guò) 使用與焦油產(chǎn)品的加工有關(guān)的從煤的固定床氣化中本身已知的機(jī)械分離方法，例如過(guò)濾， 或通過(guò)使用粉碎或均化方法完成。
[0040] 本發(fā)明的另一個(gè)具體的方面在于，在這些噴嘴孔口的周圍的該反應(yīng)器的內(nèi)壁通過(guò) 面板進(jìn)行保護(hù)，其中這些面板由陶瓷材料制成，在該陶瓷材料中含有由金屬制成的冷卻元 件，如管子，這些冷卻元件被一種冷卻介質(zhì)如水穿過(guò)。以此方式，在這些噴嘴孔口的周圍的 該反應(yīng)器的內(nèi)壁被保護(hù)免受太多暴露于熱量。作為操作故障的結(jié)果，如噴嘴孔口的損壞，該 噴嘴射流可能被偏轉(zhuǎn)并且接近反應(yīng)器壁。
[0041 ]示例性實(shí)施方式
[0042] 從非限制性的示例性實(shí)施例和數(shù)值實(shí)例以及附圖的描述也能夠獲取本發(fā)明的進(jìn) 一步的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)和可能的應(yīng)用。描述的和/或說(shuō)明的所有特征本身或以任何組合形成本發(fā) 明，獨(dú)立于它們?cè)跈?quán)利要求中的內(nèi)含物或其回引。
[0043] 在附圖中：
[0044] 圖1示出了穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的具有用于液體副產(chǎn)物的入口的固定床壓力氣化反應(yīng) 器的縱截面，
[0045] 圖2示出了在用于液體副產(chǎn)物的入口的高度處穿過(guò)該固定床壓力氣化反應(yīng)器的橫 截面。
[0046] 圖1通過(guò)舉例示出了用于液體副產(chǎn)物的入口如何在相同的高度處在固定床壓力氣 化反應(yīng)器1的圓周上分布。燃料，在本實(shí)例中塊煤，經(jīng)由燃料添加3被供應(yīng)到該固定床壓力氣 化反應(yīng)器中。作為該氣化的副產(chǎn)物得到的灰燼經(jīng)由灰燼排出裝置6從該固定床壓力氣化反 應(yīng)器中排出。氣化介質(zhì)，在本實(shí)例中蒸汽和空氣或氧氣，在加熱方法完成之后經(jīng)由氣化介質(zhì) 入口 5在灰燼排出格柵2的下方引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中，在本實(shí)例中該灰燼排出 格柵被設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)格柵。由此產(chǎn)生的粗合成氣經(jīng)由產(chǎn)物氣體出口 6從該固定床壓力氣化反 應(yīng)器中排出并供應(yīng)到進(jìn)一步處理。
[0047] 液體副產(chǎn)物，在本案中焦油-油-石腦油混合物，經(jīng)由這些入口 7被引入到該固定床 壓力氣化反應(yīng)器的固定床中。這些入口被設(shè)計(jì)為噴嘴并且以偏離水平線10°角度向下指向。 這些噴嘴在該反應(yīng)器的圓周上以彼此相同的距離在該旋轉(zhuǎn)格柵的最高點(diǎn)的上方1.5m的豎 直距離處被安裝在該反應(yīng)器壁中。這些噴嘴孔口終止于該內(nèi)部反應(yīng)器壁的襯里并且因此不 伸入該內(nèi)部反應(yīng)器空間中。
[0048] 作為推進(jìn)劑氣體，使用過(guò)熱高壓蒸汽，向其中可以混合工業(yè)氧氣。從該噴嘴離開的 推進(jìn)劑氣體的量，基于噴嘴出口速度，大致是l〇〇m/ S。
[0049] 在該反應(yīng)器壁的內(nèi)部，該固定床壓力氣化反應(yīng)器配備有安裝在該反應(yīng)器的圓周上 的兩排溫度傳感器(在圖中未示出），其中在一排內(nèi)的溫度傳感器彼此以相等的距離間隔 開。到該旋轉(zhuǎn)格柵的最高點(diǎn)的豎直距離對(duì)于上排溫度傳感器是1.8m，并且對(duì)于下排是 0.25m。通過(guò)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)的對(duì)應(yīng)速度，每單位時(shí)間經(jīng)由該旋轉(zhuǎn)格柵排出的灰燼的量被調(diào)節(jié)為使 得由該上排溫度傳感器測(cè)量到在700°C與1300°C之間的溫度以及由該下排測(cè)量到在300°C 與400°C之間的溫度。
[0050] 工業(yè)實(shí)用性
[0051] 本發(fā)明提供了一種用于處置在氣化過(guò)程中獲得的副產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)的方法。根據(jù)本發(fā) 明的方法特別適合于在較小的氣化工廠中應(yīng)用。由此可以省略將液體副產(chǎn)物加工成可銷售 的狀態(tài)并且降低了這些副產(chǎn)物的處置成本。
[0052] 參考號(hào)列表
[0053] [ 1 ]固定床壓力氣化反應(yīng)器
[0054] [2]灰燼排出格柵
[0055] [3]燃料供應(yīng)裝置
[0056] [4]灰燼排出裝置
[0057] [5]氣化介質(zhì)入口
[0058] [6]產(chǎn)物氣體出口
[0059] [7]用于液體副產(chǎn)物的入口
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種使用在固定床壓力氣化反應(yīng)器中的氣化介質(zhì)對(duì)固體含碳燃料、尤其焦炭或煤進(jìn) 行氣化的方法，該反應(yīng)器包括氣化介質(zhì)入口、產(chǎn)物氣體出口、安排在灰燼排出格柵上的固體 含碳燃料的燃料床、燃料供應(yīng)裝置、灰燼排出裝置;其中獲得了含有氫氣和碳氧化物的粗合 成氣，將其通過(guò)該產(chǎn)物氣體出口從該固定床壓力氣化反應(yīng)器中排出并且隨后加工成純合成 氣，該方法的特征在于，該氣化的含碳副產(chǎn)物(液體副產(chǎn)物），如焦油、油類、石腦油和酚類， 其在該粗合成氣的加工過(guò)程中以液體形式、以溶解在液體中的形式或以分散在液體中的形 式獲得，被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器的氣化區(qū)和/或燃燒區(qū)中并且同樣至少部分地 轉(zhuǎn)化為氫氣和/或碳氧化物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中的這 些液體副產(chǎn)物的至少一部分進(jìn)入如下區(qū)域中：在該區(qū)域中該氣體溫度是至少700 °C、優(yōu)選至 少800°C。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，這些液體副產(chǎn)物通過(guò)栗送、注射或噴灑 被引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中，其中在注射或噴灑的情況下使用一種推進(jìn)劑氣體。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，將這些液體副產(chǎn)物注射或噴灑到該固定床 壓力氣化反應(yīng)器中是經(jīng)由至少一個(gè)噴嘴進(jìn)行，該至少一個(gè)噴嘴被安裝在該反應(yīng)器的壁中并 且徑向地引導(dǎo)到該反應(yīng)器空間中，其中當(dāng)使用若干噴嘴時(shí)，這些噴嘴優(yōu)選以彼此相等的距 離并且優(yōu)選以相同的高度分布在該反應(yīng)器的圓周上。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，這些噴嘴孔口終止于該內(nèi)部反應(yīng)器壁的襯 里，使得這些噴嘴孔口不伸入該內(nèi)部反應(yīng)器空間中。6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5所述的方法，其特征在于，二氧化碳、蒸汽、空氣或氧氣或這些組 分的任意混合物用作推進(jìn)劑氣體。7. 根據(jù)權(quán)利要求3至6所述的方法，其特征在于，這些噴嘴在該反應(yīng)器的圓周上以彼此 相同的距離在該排出格柵的最高點(diǎn)的上方1.0至2.0m、優(yōu)選1.5m的豎直距離處被安裝在該 反應(yīng)器壁中。8. 根據(jù)權(quán)利要求3至7所述的方法，其特征在于，這些噴嘴的噴射方向以偏離水平線在0 至30°、優(yōu)選0至20°、最優(yōu)選0至10°之間的角度向下指向。9. 根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于從該噴嘴離開的推進(jìn)劑 氣體的量的噴嘴出口速度是在50與150m/s之間、優(yōu)選地在80與120m/s之間。10. 根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在該反應(yīng)器壁的內(nèi)部上的該 固定床的局部溫度是借助于安裝在該反應(yīng)器的圓周上的兩排溫度傳感器確定的，其中一排 內(nèi)的溫度傳感器彼此以相等的距離間隔開，其中對(duì)于上排，到該排出格柵的最高點(diǎn)的豎直 距離是0.5至2.5m，優(yōu)選1.0至2.0m，并且對(duì)于下排，到該排出格柵的最高點(diǎn)的豎直距離是0 至0.5m，優(yōu)選0.25m，并且其中調(diào)節(jié)每單位時(shí)間經(jīng)由該排出格柵排出的灰燼的量使得由該上 排溫度傳感器測(cè)量到在700 °C與1300 °C之間的溫度，并且由該下排溫度傳感器測(cè)量到在300 。(:與400°C之間的溫度。11. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，這些混合液體副產(chǎn)物被引入 到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中。12. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，不同的液體副產(chǎn)物各自通過(guò) 單獨(dú)的噴嘴被單獨(dú)地引入到該固定床壓力氣化反應(yīng)器中。13.根據(jù)以上權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在這些噴嘴孔口的周圍的 該固定床壓力氣化反應(yīng)器的內(nèi)壁通過(guò)面板進(jìn)行保護(hù)，其中這些面板由陶瓷材料制成，在該 陶瓷材料中含有由金屬制成的冷卻元件，如管子，這些冷卻元件可以被冷卻介質(zhì)如水穿過(guò)。
【文檔編號(hào)】C10J3/02GK105940088SQ201480066136
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年12月1日
【發(fā)明人】奧斯曼·圖爾納, 亨里克·蒂默曼, 弗雷德里克·茹達(dá)斯, 邁克爾·克雷斯, 約爾格·貝特納
【申請(qǐng)人】喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司