專利名稱：氣化反應器及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的用于使用含氧流由烴質流制備包含CO、 co2 和H2的合成氣的氣化反應器。本發明還涉及一種用于制備這類合成氣 的系統和可以在所述反應器和所述系統中進行的方法。
背景技術：
制備合成氣的方法從實踐中是公知的。制備合成氣的方法的例子 描述于EP-A-400740中。 一般而言，在氣化反應器中使用含氧氣體例 如基本純的氧氣或(任選富含氧的)空氣等將烴質流例如煤、褐煤、泥 煤、木材、焦炭、煤煙或者其它氣態、液態或固態燃料或其混合物部 分燃燒，由此得到合成氣(CO和H2)、 C02和爐渣。在部分燃燒期間形 成的爐渣落下和通過位于反應器底部或附近的出口排出。
EP-A-400740的反應器中的熱產品氣體向上流動。該熱的產品氣 體即粗合成氣通常含有粘稠的顆粒，這些顆粒當冷卻時喪失了它們的 粘性。粗合成氣中的這些粘稠顆粒可能在其中將粗合成氣進一步處理 的氣化反應器的下游造成問題。這是因為例如在壁、閥或出口上的所 不希望的粘稠顆粒沉積物可能負面影響所述方法。此外，這些沉積物
難以除去。
因此，在驟冷區中將粗合成氣驟冷。在該驟冷區中，將驟冷氣體 注入向上移動的粗合成氣中以使其冷卻。
EP-A-662506描述了通過在燃燒室和與燃燒室頂部流體連通的管 狀部分的界面上將冷卻氣體向下注入所述熱的合成氣中將合成氣冷卻 的方法。
與EP-A-400740中類似的反應器描述于同一申請人的 WO-A-2004/005438中。該出版物描述了氣化燃燒室和與所述燃燒室的開口上端流體連通的管狀部分。燃燒室和管狀部分均位于壓力外殼中， 其分別界定了所述壓力外殼與燃燒室和管狀部分之間的環形空間。才艮 據該出版物，需要一些措施來避免在燃燒室中制備的載有灰塵的粗合 成氣進入環形空間。該出版物還描述了存在于單獨壓力容器中的具有 一個位于另一個之上的三個換熱表面的合成氣冷卻器。
US-A-5803937描述了在一個壓力容器中的氣化反應器和合成氣 冷卻器。在該反應器中，管狀部分與燃燒室的開口上端流體連通，該 管狀部分和燃燒室均位于壓力外殼內。在管狀部分的上端，氣體偏轉 180°而向下流動通過管狀部分與壓力外殼壁之間的環形空間。在所述 環形空間中存在換熱表面以將熱的氣體冷卻。
上述的氣化反應器的共同點是相對于存在于所述反應器中的氣化 燃燒器，制得的合成氣基本向上流動和爐渣基本向下流動。因此，所 有這些反應器具有用于爐渣的出口，其與用于合成氣的出口分開。這 與例如描述于EP-A-926441中的其中爐渣和合成氣均向下流動和其中 爐渣出口和合成氣出口均位于反應器下端的一類氣化反應器不同。
本發明涉及一種如例如WO-A-2004/005438和US-A-5803937中的
其中爐渣和合成氣從所述反應器中單獨排放的類型的改進的反應器。 WO-A-2004/005438的合成氣冷卻器以及US-A-5803937的i爻備的問題
在于換熱表面將大的復雜性引入所述設備的設計中。 WO-A-2004/005438的合成氣冷卻器以及US-A-5803937的設備的另一
個問題在于換熱表面更容易被例如具有高堿性含量的原料結垢。因此 需要處理高堿性原料以及需要提供更簡單的氣化反應器。這些及其它 目的用下述的反應器實現。
發明內容
氣化反應器，其包括
-用于保持高于大氣壓的壓力的壓力外殼； -位于壓力外殼下部的渣池；
-布置在壓力外殼內部的界定氣化室的氣化器壁，在該氣化室中在操作期間可以形成合成氣，該氣化器壁的下部開口部分與渣池流體連
通，和該氣化器壁的開口上端與驟冷區流體連通；
-包括管狀成型部分的驟冷區，該管狀成型部分位于壓力外殼內、 其下端和上端開口和具有比壓力外殼更小的直徑，由此界定該管狀部 分周圍的環形空間，其中該管狀成型部分的下部開口端與氣化器壁的 上端流體連通和該管狀成型部分的上部開口端與環形空間流體連通；
-其中在管狀部分的下端存在用于注射液態或氣態冷卻介質的注 射裝置，和其中在環形空間中存在用于注射薄霧形式的液體的注射裝 置，及其中在壓力外殼壁中存在與所述環形空間流體連通的合成氣出 c 。
申請人發現，通過使用本發明的反應器，可以避免使用復雜的換 熱表面和可以處理高堿性和高含氯原料。其它優點和優選的實施方案 將在下文中描述。
本發明還涉及以下的包括本發明的氣化反應器的用于制備包含一 氧化碳和氫氣的純化混合物的系統，其中合成氣的出口與濕氣洗滌器 的入口流體連通和其中濕氣洗滌器裝有用于包含一氧化碳和氫氣的純 化混合物的出口。
以上系統是有利的，因為可以省略干燥固體除去工藝步驟和可以 使得整個系統更加簡單。
本發明還涉及一種在本發明的氣化反應器中或者在本發明的系統 中通過固態烴質進料的部分氧化制備包含一氧化碳和氫氣的混合物的 方法。在該方法中在氣化室中用含氧氣體將固態烴質進料部分氧化以 形成具有1200-1800t:、優選1400-1800匸的溫度的向上移動的氣體混 合物。首先在管狀部分中將該混合物冷卻至500-90(TC的溫度，和隨
后在環形部分中通過將液滴薄霧注入氣流中而進一步冷卻至50ox:以下。
已經發現非常有效地將粗合成氣冷卻，作為其結果，降低了氣化 反應器下游的粘稠顆粒沉積的風險。
圖1示意性地示出了用于制備包含一氧化碳和氫氣的純化混合物
的系統的方法方案；和
圖2示意性地示出了用于制備包含一氧化碳和氫氣的純化混合物 的系統的方法方案。
圖3示意性地示出了優選的氣化反應器的縱向橫截面。
具體實施例方式
通過在本發明的氣化反應器中或者在本發明的系統中固態烴質進 料的部分氧化，本發明的氣化反應器適用于制備包含一氧化碳和氫氣 的混合物。在該方法中，在氣化室中用含氧氣體將固態烴質進料部分 氧化以形成具有1200-1800X:、優選1400-1800'C的溫度的向上移動的 氣體混合物。在第一冷卻步驟中在管狀部分中將該混合物冷卻至 500-900。C的溫度，和隨后在第二冷卻步驟中在環形部分中通過將液滴
薄霧注入氣體流中而進一步冷卻至50ox:以下。
固態烴質進料用含氧氣體部分氧化。優選的烴質進料是固態高含
碳原料，更優選其基本(即〉90wt。/。)由天然形成的煤或者合成的(石油) 焦炭組成，最優選煤。合適的煤包括褐煤(lignite)、瀝青煤、亞瀝青 煤、無煙煤和褐煤(brown coal)。
一般而言，該所謂的氣化通過在高溫下在沒有催化劑存在下用有 限體積的氧氣將烴質進料部分燃燒來進行。為了實現更快速和完全的 氣化，優選最初將煤粉碎成細的煤顆粒。術語細粒意在包括至少粉碎 的顆粒，其粒徑分布使得至少約90w"的材料小于90inm和水含量通常 為2-8wt%,和優選小于約5wt%。
氣化優選在氧氣和任選的一些蒸汽的存在下進行，氧氣的純度優 選為至少90體積％，氮氣、二氧化碳和氬氣可被允許作為雜質。優選 例如通過空氣分離裝置(ASU)制備的基本純的氧氣。
正如可能是當使用煤時的情形那樣，如果烴質進料的水含量過高，
8則優選在使用之前將進料千燥。在與煤接觸之前，優選將使用的氧氣
加熱，優選加熱至約200-500X:的溫度。
部分氧化反應優選通過在存在于本發明的反應器的氣化室中的合 適燃燒器中用氧氣將烴質進料細粒和載氣的干燥混合物燃燒來進行。
合適的燃燒器的例子描迷于US-A-48887962 、 US-A-4523529和 US-A-4510874中。氣化室優選裝有一對或多對部分氧化燃燒器，其中 所述燃燒器裝有用于固態烴質進料的供給裝置和用于氧氣的供給裝 置。 一對燃燒器在這里是指兩個燃燒器，其沿徑向導入氣化室中。這 導致在同一水平位置上， 一對的兩個燃燒器為基本相對的方向。如例 如描述于EP-A-400740中那樣，燃燒器的燃燒方向可以稍微沿切向方 向。
將干燥和固態的進料送到燃燒器的合適載氣的例子是蒸汽、氮氣、 合成氣和二氧化碳。當將合成氣特別用于發電和作為制備氨的原料時， 優選使用氮氣。當合成氣進行下游的變換反應時，優選使用二氧化碳。 變換的合成氣可以例如用作費-托合成的進料氣體或者用于制備氫氣、 甲醇和/或二曱醚。
從氣化反應器中排出的合成氣至少包含H2、 C0和C02。用于甲醇 形成反應的合成氣組成的適宜性表達為合成氣的化學計量數SN，從而 按照摩爾含量[H2〗、[CO]和[C02]表示，SN= ([HJ - [C02]) / ([CO] + [C02])。 已經發現對于在曱醇形成反應中形成甲醇而言，通過烴質進料的氣化 制備的合成氣的化學計量數比所希望的約2. 05的比例更低。通過進行 水煤氣變換反應和二氧化碳的分離部分，可以提高SN數。優選地，可 以將從甲醇合成廢氣中分離的氫氣加入合成氣中以提高SN。
在本發明的一個實施方案中，在進行第二冷卻步驟之前在第一冷 卻步驟中在管狀部分中將粗合成氣冷卻至非-氣態組分的固化溫度以 下的溫度。對于煤類原料而言，粗合成氣中非-氣態組分的固化溫度將
取決于烴質進料和通常為6oo-i2oox:，和更特別為500-iooox:。管狀 部分中的第一冷卻步驟可以通過注射驟冷氣體進行。用氣體驟冷的冷
卻是乂>知的和描述于例如EP-A-416242 、 EP-A-662506 和WO-A-2004/005438中。合適的驟冷氣體的例子是再循環合成氣和蒸 汽。正如將在下面更詳細描述的那樣，更優選地，該第一冷卻通過將 液滴薄霧注入氣體流中來進行。與氣體驟冷相比，使用液體薄霧是有 利的，這是因為薄霧具有更大的冷卻能力。液體可以是具有合適的粘 度以被霧化的任何液體。將被注射的液體的非限定例子是烴液體、廢 流等。優選地，液體包含至少50%的水。最優選地，液體基本由水組 成(即W5vo1。/。)。在一個優選實施方案中，將在可能的下游合成氣洗滌 器中獲得的也被稱為黑水的廢水用作所述液體。甚至更優選地，將任 選的下游水煤氣變換反應器的過程冷凝物用作所述液體。
術語'粗合成氣，是指在氣化反應器中直接獲得的氣體混合物。 該產品流可以-和通常將-例如在干燥固體除去系統、濕氣洗滌器和/ 或變換器中進一步處理。
術語'薄霧，是指液體以小液滴的形式注射。如果水被用作所述 液體，則優選超過80%、更優選超過90%的水為液態。
優選地，在注射點下主要的壓力條件下，注射的薄霧具有低于泡 點至多5(TC、特別地至多15°C、甚至更優選低于泡點至多IO匸的溫 度。為此，如果注射的液體是水，則其通常具有高于90C、優選高于 150°C、更優選200-230'C的溫度。該溫度將顯然取決于氣化反應器的 操作壓力，即下面進一步說明的粗合成氣的壓力。由此實現注射的薄 霧的快速汽化，同時避免冷點。因此，降低了在氣化反應器中的氯化 銨沉積和局部吸引灰塵的危險。
進一步地，優選的是薄霧包含具有50-200jam、優選100-150pm直 徑的液滴。優選地，至少80voin/。的注射的液體為具有所述尺寸的液滴 形式。
為了增強粗合成氣的驟冷，薄霧優選用30-90m/s、優選40-60m/s 的流速注射。
還優選的是用高于在氣化反應器中存在的粗合成氣的壓力至少 10巴、優選20-60巴、更優選高于粗合成氣壓力約40巴的注射壓力 注射薄霧。如果用高于粗合成氣壓力10巴以下的注射壓力注射薄霧，則薄霧的液滴可能變得過大。后者可以至少部分通過使用霧化氣體抵
銷，所述霧化氣體可以例如是N2、 C02、蒸汽或合成氣，更優選蒸汽或 合成氣。使用霧化氣體具有另外的優點注射壓力與粗合成氣壓力之 間的差值可被降低至5-20巴的壓差。
另外，已經發現當薄霧以遠離氣化反應器的方向注射時，或者換 句話說當薄霧沿粗合成氣的流動方向注射時，是尤其合適的。因此， 優選地，薄霧當用于管狀部分中時以部分向上的方向注射或者當用于 環形空間中時以向下的方向注射。由此沒有或較少出現可能導致在驟 冷區的環形空間和管狀成型部分的壁上局部沉積的死區。優選地，相 對于與管狀部分的縱軸垂直的平面，在30-60° 、更優選約45°的角 度下注射薄霧。在環形部分中，優選以垂直向下的方向引導薄霧。
根據另 一個優選的實施方案，注射的薄霧至少部分被屏蔽液包圍。 由此降低形成局部沉積的風險。屏蔽液可以是任何合適的流體，但優 選選自惰性氣體例如N2和C02、合成氣、蒸汽及它們的組合。
根據一個尤其優選的實施方案，選擇注射的薄霧的量，使得離開 驟冷區的粗合成氣包含至少40vo"/o的H20，優選40-60vo"/。的H20，更 優選45-55vo"/。的H20。
在另一個優選實施方案中，如杲選擇進行所謂的過冷驟冷，則相 對于粗合成氣加入的水量甚至比上面的優選范圍更高。在過冷驟冷型 方法中加入的水量、優選在環形空間中加入的水量使得并非全部液態 水都將蒸發和一些液態水將保留在冷卻的粗合成氣中。該方法是有利
的，因為可以省略下游的干燥固體除去系統。在該方法中，離開氣化 反應器的粗合成氣被水飽和。粗合成氣與注射水的重量比可以為 1: 1-1: 4。
已經發現由此可以顯著降低資金成本，因為在任選的下游水煤氣 變換轉化步驟中不需要進一步加入蒸汽或者加入蒸汽顯著更少。資金 成本在這里是指用于被需要產生注入到水煤氣變換轉化步驟的進料中 所需的蒸汽的蒸汽鍋爐的資金成本。進一步發現，通過省略千燥固體
除去系統，同樣可以顯著降低資金成本。在過冷驟冷操作中可以省略千燥固體除去系統。在其中在反應器下游的環形空間的出口合成氣溫
度低于500t:的方法實施方案中，也可以省略干燥固體除去系統。
在本發明的一種優選方法中，優選將離開驟冷區的粗合成氣和尤 其是用水飽和的合成氣變換轉化，其中至少一部分水與co反應制得
C02和H2，由此獲得變換轉化的合成氣流。由于本領域技術人員將容易
地理解什么是變換器，因此不再進一步論述。優選地，在將粗合成氣 變換轉化之前，在換熱器中利用變換轉化的合成氣流將粗合成氣加熱。 由此進一步降低該方法的能量消耗。在這方面，在本發明的方法中還 優選在使用所述液體將其作為薄霧注射之前將所述液體加熱。優選地， 該液體的加熱通過利用變換轉化的合成氣流間接換熱來進行。
通過將一部分合成氣進行水煤氣變換反應得到貧含CO的物流，和
用另一部分合成氣旁通過水煤氣變換裝置和將貧含co的物流和旁通 物流組合，可以獲得任何所希望的twco摩爾比。通過選擇旁通和變
換進料的比例，可以獲得最希望的用于優選的下游方法的比例。 附圖詳述
現在將參照附隨的非限定附圖通過例子更詳細地描述本發明。下 面使用相同的參考標記指相似的結構元件。
參考圖1。圖1示意性地示出了用于制備合成氣的系統1。在氣化
反應器(2)中，烴質流和含氧流可以分別通過管道(3)、 (4)送入氣化反 應器(2)。在氣化反應器(2)中獲得粗合成氣和爐渣。為此，在氣化反 應器(2)中通常存在幾個燃燒器(未示出)。通常，在氣化反應器U)中 在1200-1800°C、優選1400-1800。C的溫度下和在1-200巴、優選 20-100巴、更優選40-70巴的壓力下進行部分氧化。
在這些溫度下，在大多數優選進料中存在的灰分組分將形成所謂 的液態爐渣。爐渣將優選在反應器(2)的壁的內側上形成層，由此生成 隔離層。選擇溫度條件，使得爐渣一方面將生成保護層和另一方面仍 然能夠流到下部設置的爐渣出口 (7)用于任選的進一步處理。
制得的粗合成氣通過管道(5)送入驟冷區(6);在其中通常將粗合成氣冷卻至50(TC以下，例如冷卻至約400X:。正如將在下面在圖3 中進一步論述的，通過管道17向驟冷區(6)中注射薄霧形式的液態水。 將注入驟冷區(6)中的薄霧的量將取決于各種條件，包括所希望的 離開驟冷區(6)的粗合成氣的溫度。根據本發明的一個優選實施方案， 選擇注射的薄霧的量，使得離開驟冷區(6)的粗合成氣具有45-55vol% 的H20含量。
如圖1的實施方案中所示，將離開驟冷區(6)的粗合成氣進一步處 理。為此，通過管道(8)將其送入干燥固體除去設備(9)以至少部分除 去粗合成氣中的干燥灰塵。優選的干燥固體除去設備(9)是如例如描述 于EP-A-551951和EP-A-1499418中的旋風分離器或過濾器裝置。干燥 灰塵通過管道18從干燥固體除去設備中除去。
在千燥固體除去設備(9)之后，可以通過管道(10)將粗合成氣送入 濕氣洗滌器(11)和隨后通過管道(12)送入變換器(13)以使至少一部分 水與CO反應制得C02和H2，由此在管道(14)中獲得變換轉化的氣流。 由于濕氣洗滌器(11)和變換器(13)本身是已知的，因此在這里不再進 一步詳細論述它們。來自氣體洗滌器(11)的廢水通過管道(22)除去和 任選地通過管道(23)部分再循環到氣體洗滌器(11)中。來自氣體洗涂 器(11)的部分廢水-黑水可被優選用作通過管道(17)注射的液態水。這 是有利的，因為存在于黑水中的任何固態化合物將通過干燥固體除去 設備(9)從過程中除去。
當在換熱器(15)中將管道(12)中的粗合成氣利用離開變換器(13) 的管道(14)中的變換轉化的合成氣加熱時，實現了進一步的改進。
另外，根據本發明優選的是使用管道(16)中的離開換熱器(15)的 物流中的能量以將管道(17)中待注入驟冷區(6)中的水加熱。為此，可 以將管道(16)中的物流送入間接換熱器(19)，用于與管道(17)中的物 流間接換熱。
如圖1中的實施方案中所示，在通過管道(16)進入間接換熱器(19) 之前，首先將管道(14)中的物流送入換熱器(15)。然而，本領域技術 人員將容易地理解，如果需要，可以省略換熱器(15)，或者在換熱器
13(15)中換熱之前首先將管道(14)中的物流送入間接換熱器(19)。
如果需要，可以將管道(20)中離開間接換熱器(19)的氣流進一步 處理用于進一步的熱回收和氣體處理。
如果需要，管道(17)中的熱物流也可以部分用作氣體洗滌器(ll) 的進料(管道(21))。
參考圖2。圖2示意性地示出了類似于圖1的系統1的制備合成 氣的系統(101)。為了避免重復，將僅僅詳細論述圖1與2之間的差別。 大多數工藝條件以及物流和工藝設備的功能如圖1。
烴質流和含氧流分別通過管道(103) 、 (104)送入燃燒室(102)中， 由此得到合成氣和爐渣。
如圖1中那樣通過管道(105)將制得的粗合成氣送入驟冷區(106) 中。正如將在下面在圖3中進一步論述的，通過管道(17)向驟冷區(6) 中注射薄霧形式的液態水。
相對于粗合成氣在驟冷區(6)中注入的薄霧量比圖1的過程中更 高。在該過冷驟冷型方法中，加入的水量使得并非全部液態水都將蒸 發和一些液態水將保留在冷卻的粗合成氣中。該方法是有利的，因為 可以省略如圖2中所示的下游的干燥固體除去系統。粗合成氣與注射 水的重量比可以為1: 1-1: 4。
如圖2的實施方案中所示，離開驟冷區(106)的粗合成氣在濕氣洗 滌器(111)中進一步處理和隨后通過管道(112)送入變換器(113)。來自 氣體洗滌器(111)的廢水通過管道(122)除去和任選地通過管道(123) 部分再循環到氣體洗滌器111。來自氣體洗滌器(lll)的部分廢水-黑 水可以優選用作通過管道(117)注射的液態水。在換熱器(115)中將管 道(112)中的粗合成氣利用離開變換器(113)的管道(114)中的變換轉 化的合成氣加熱。將管道(116)中的物流送入間接換熱器(119)中用于 與管道(117)中的物流間接換熱。如圖2中的實施方案中所示，在通過 管道(116)進入間接換熱器(119)之前，首先將管道(114)中的物流送入 換熱器(115)。如果需要，可以將管道(120)中離開間接換熱器(119) 的物流進一步處理用于進一步熱回收和氣體處理。如果需要，管道(117)中的熱物流也可部分用作氣體洗滌器(lll)的進料(管道(121))。
圖3示出了可在圖l的系統l或圖2的系統(101)中使用的氣化反 應器的縱向橫截面。
圖3闡述了包括以下元件的優選氣化反應器
-用于保持高于大氣壓的壓力的壓力外殼(31);
-位于壓力外殼(31)下部的優選借助于所謂的渣池除去爐渣的出 口 (25)。反應器的下端可以適宜地如WO-A-2005/052095中所述i殳計。 可以通過如例如US-B-6755980中所述的爐渣沖泄設備通過渣池(25) 從壓力外殼(31)中除去爐渣。
-布置在壓力外殼(31)內部的界定氣化室(33)的氣化器壁(32)，在 該氣化室中在操作期間可以形成合成氣，該氣化器壁(32)的下部開口 部分與用于除去爐渣的出口 (25)流體連通。該氣化器壁(32)的開口上 端(34)與驟冷區(35)流體連通。氣化器壁(32)通過多個管道冷卻，其 中水和更優選蒸發的水流過所述管道中。這類冷卻壁(32)的合適設計 是所謂的隔膜壁。隔膜壁包含多個平行和相互連接的管，這些管一起 形成氣密體。這些管優選以垂直方向設置以使得蒸發的水可以更容易 地用作冷卻介質。
-包括管狀成型部分(36)的驟冷區(35)，該管狀成型部分位于壓力 外殼(3D內、其下端和上端開口和具有比壓力外殼(31)更小的直徑， 由此界定該管狀部分(36)周圍的環形空間(37)。管狀部分(36)的壁優 選通過多個管道冷卻，其中水和更優選蒸發的水流過所述管道中。這 類冷卻壁的合適設計是如上所述的隔膜壁。環形空間(37)沿著所述空 間上的垂直長度可以具有變化的寬度。適宜地，所述寬度隨著在所述 空間(37)中氣體流動的方向而增加。該管狀成型部分(36)的下部開口 端與氣化器壁(32)的上端流體連通。該管狀成型部分(36)的上部開口 端通過偏轉檔板空間(38)與環形空間(37)流體連通。
在管狀部分(36)的下端存在用于注射液態或氣態冷卻介質的注射 裝置(39)。優選地，所述注射的方向與前面采用液體薄霧注射的情形 中所述。選以向下方向將薄霧形式的液體注入合成氣中的注射裝置(40)。圖2 進一步示出了在壓力外殼(31)的壁中存在與所述環形空間(37)的下端 流體連通的合成氣出口 (41)。如果如圖2中所示那樣將反應器(31)用 于制備水飽和的合成氣，則在環形空間(37)的下端可以存在水浴(未示 出)。作為選擇，水飽和的合成氣從環形空間(37)中直接排出。
優選地，驟冷區裝有清洗裝置(42)和/或(43)，其優選為機械敲擊 器，其借助于振動而避免和/或除去分別聚集在管狀部分和/或環形空 間的表面上的固體。
圖3的反應器的優點是其與簡單設計組合的緊湊性。通過在環形 空間中用薄霧形式的液體冷卻，可以省略所述反應器部分中另外的冷 卻裝置，這使得反應器更加簡單。根據本發明的方法，優選地通過注 射器(39)和注射器(40)將液體、優選水以薄霧形式注射。
本領域技術人員將容易地理解本發明可以各種方式改進，只要不 偏離權利要求中定義的范圍。
權利要求
1. 氣化反應器，其包括-用于保持高于大氣壓的壓力的壓力外殼；-位于壓力外殼下部的渣池；-布置在壓力外殼內部的界定氣化室的氣化器壁，在該氣化室中在操作期間可以形成合成氣，該氣化器壁的下部開口部分與渣池流體連通，和該氣化器壁的開口上端與驟冷區流體連通；-包括管狀成型部分的驟冷區，該管狀成型部分位于壓力外殼內、其下端和上端開口和具有比壓力外殼更小的直徑，由此界定該管狀部分周圍的環形空間，其中該管狀成型部分的下部開口端與氣化器壁的上端流體連通和該管狀成型部分的上部開口端與環形空間流體連通；-其中在管狀部分的下端存在用于注射液態或氣態冷卻介質的注射裝置，和其中在環形空間中存在用于注射薄霧形式的液體的注射裝置，及其中在壓力外殼壁中存在與所述環形空間流體連通的合成氣出口。
2. 權利要求1的氣化反應器，其中在管狀部分的下端存在用于注射薄霧形式的液態冷卻介質的注射裝置。
3. 權利要求1-2任一項的氣化反應器，其中在環形空間中存在向下引導的用于注射薄霧形式液體的注射裝置，和其中在壓力外殼壁中 存在與環形空間的下端流體連通的合成氣出口。
4. 權利要求l-3任一項的氣化反應器，其中氣化室裝有一對或多 對部分氧化燃燒器，其中所述燃燒器裝有用于固態烴質進料的供給裝 置和用于氧氣的供給裝置。
5. 包括權利要求l-4任一項的氣化反應器的用于制備包含一氧化 碳和氫氣的純化混合物的系統，其中合成氣的出口與千燥固體除去設 備的入口流體連通和其中濕氣洗涂器的入口與干燥固體除去設備的氣 體出口流體連通，及其中濕氣洗滌器裝有用于包含一氧化碳和氫氣的 純化混合物的出口。
6. 包括權利要求l-4任一項的氣化反應器的用于制備包含一氧化 碳和氫氣的純化混合物的系統，其中合成氣的出口與濕氣洗滌器的入 口流體連通和其中濕氣洗滌器裝有用于包含一氧化碳和氫氣的純化混 合物的出口。
7. 權利要求5或6的任一項的系統，其中濕氣洗滌器的用于包含 一氧化碳和氫氣的純化混合物的出口與變換器的入口流體連通，所述 變換器還裝有變換氣體的出口 。
8. 權利要求7的系統，其中存在換熱器，在該換熱器中來自濕氣 洗滌器的氣體利用在變換器中得到的變換氣體升高溫度。
9. 在權利要求1-4任一項的氣化反應器中或者在權利要求5-8 任一項的系統中通過固態烴質進料的部分氧化制備包含一氧化碳和氫 氣的混合物的方法，其中在氣化室中用含氧氣體將固態烴質進料部分 氧化以形成具有1200-180()匸的溫度和20-100巴的壓力的向上移動的 氣體混合物，在管狀部分中將所述氣體混合物冷卻至500-900X:的溫 度，和隨后在環形部分中通過將水滴薄霧注入氣體流中將所述氣體進 一步冷卻至500。C以下。
10. 權利要求9的方法，其中管狀部分中的所述冷卻通過將水滴薄霧注入氣體流中進行。
11. 權利要求10的方法，其中注射的水薄霧具有高于15(TC的溫度。
12. 權利要求11的方法，其中在向上移動的氣體混合物的壓力下， 注射的水薄霧具有低于水的泡點至多50t:的溫度。
13. 權利要求9-12任一項的方法，其中所述薄霧包含直徑為 50-200]iim的液滴。
14. 權利要求9-13任一項的方法，其中采用30-100m/s的流速注射水薄霧。
15. 權利要求14的方法，其中用40-60m/s的流速注射水薄霧。
16. 權利要求8-13任一項的方法，其中用高于粗合成氣壓力5-20 巴的注射壓力使用霧化氣注射水薄霧。
17. 權利要求10-16任一項的方法，其中在相對于與管狀部分的 縱軸垂直的平面為30-60°的角度下注射所述薄霧。
18. 權利要求10-17任一項的方法，其中注射的薄霧至少部分被 屏蔽液包圍。
19. 權利要求18的方法，其中屏蔽液選自惰性氣體例如N2和C02、 合成氣、蒸汽及它們的組合。
全文摘要
本發明涉及一種氣化反應器及其應用，所述反應器包括用于保持高于大氣壓的壓力的壓力外殼(31)；位于壓力外殼下部的渣池；布置在壓力外殼(31)內部的界定氣化室(33)的氣化器壁(32)，在該氣化室中在操作期間可以形成合成氣，該氣化器壁的下部開口部分與渣池流體連通(7)，和該氣化器壁(32)的開口上端(34)與驟冷區(35)流體連通；包括管狀成型部分(36)的驟冷區(35)，該管狀成型部分位于壓力外殼(31)內、其下端和上端開口和具有比壓力外殼(31)更小的直徑，由此界定該管狀部分(36)周圍的環形空間(37)，其中該管狀成型部分(36)的下部開口端與氣化器壁(32)的上端流體連通和該管狀成型部分的上部開口端與環形空間(37)流體連通；其中在管狀部分(36)的下端存在用于注射液態或氣態冷卻介質的注射裝置(39)，和其中在環形空間(37)中存在用于注射薄霧形式的液體的注射裝置(40)，及其中在壓力外殼(31)的壁中存在與所述環形空間(37)流體連通的合成氣出口(41)。
文檔編號C10J3/48GK101432400SQ200780015576
公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月20日 優先權日2006年5月1日
發明者F·G·梵東恩, P·L·蘇德維爾德, R·E·梵登伯格, T·P·馮科薩克-格洛夫切夫斯基 申請人:國際殼牌研究有限公司