粗制合成氣的處理的制作方法
【專利摘要】本發明描述了一種用于在進入到連接在粗制氣轉換器之前的熱交換器之前處理來自燃料的氣流床氣化器的、水蒸氣飽和的粗制氣的方法。為了避免熱交換器的入口區域中的固體沉積物，為此通過輸入熱氣將該粗制氣從飽和狀態轉變為過熱狀態。作為熱氣能夠考慮過熱的高壓蒸汽或者回引的、過熱的、經過轉換的粗制氣。
【專利說明】粗制合成氣的處理
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種為了粗制氣轉換而用于處理來自氣化設備、尤其氣流床氣化器的粗制合成氣的方法，所述氣化設備在溫度高達1900°c并且壓力高達1MPa的情況下部分氧化形成燃燒粉塵的燃料。
【背景技術】
[0002]本發明尤其適用的情況是，對含灰的液態燃料或者粉塵狀的固態燃料的作為部分氧化的氣化優選在高達1MPa的提高了的壓力下進行。液態燃料在此能夠是由提煉石油而來的含灰的重油、也能夠是燃燒粉塵與水或者液態的碳氫化合物的懸浮物、所謂的漿。粉塵狀的燃料能夠必要時在熱預處理之后由不同煤化度的煤、有機的余料或者生物質制成。作為反應器能夠使用具有耐火的襯壁或者經過冷卻的反應器襯壁的反應器，如專利文件DE4446803和EP 0677567所示出的那樣。這種技術的說明可參見J.Carl、P.Fritz，" Noe11-KONVERS1NSVERFAHREN;/ ( “諾爾轉換方法”)，EF 出版社，1994 年，章節 2.2 和 2.3 以及"Die Veredlung und umwandlung von Kohle"( “煤的凈化和轉化”)，DGKM, 2008 年12月，M.Schingnitz,章節"GSP-Verfahren" (“63?方法”)。不受干擾地并且連續地分離炭黑(Russ)和由熔渣構成的細小粉塵是可靠地運行用于將氣化粗制氣處理成符合要求的合成氣的、催化運行的方法的前提條件。
[0003]現有技術例如在DE 10 2005 041 930中說明。據此來自氣化室的、導引熔渣和粉塵的熱粗制氣被轉運到急冷室(Quenchraum)中并且通過噴入水被冷卻到取決于壓力的飽和溫度。在例如4MPa(40bar)的運行壓力下這大約為190_220°C。水蒸汽飽和的粗制氣和成顆粒的熔渣從急冷室分隔地導出。粗制氣中有隨著煤帶入的由炭黑、由細小熔渣、由液化鹽構成的顆粒以及顆粒大小范圍從幾百到小于I μ m的粉塵。它們通過洗滌方法被去除到余值小于lmg/Nm3。為此，所述粗制氣要經受不同系統中的密集的水洗滌。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程的細小的鹽霧，最細小地噴灑高壓水或者通過少量冷卻粗制氣產生水霧(在這兩種情況下都利用大的表面)，從而將即使是最細小的微粒也粘住。經過這樣凈化過的粗制氣能夠接下來在熱交換器中被繼續加熱并且例如被輸入給催化的粗制氣轉換器以設定期望的H2/C0比例。
[0004]經驗證明，盡管以不同的作用原理布置多個洗滌階段還是不能完全做到尤其將最細小的粉塵微粒或者由噴灑洗滌水而來的最細小的微滴分離。尤其涉及熱交換的可用性，所述熱交換連接在粗制氣轉換器之前，用于借助熱的轉換氣在逆流中將所述粗制氣從190到220°C的范圍內的洗滌溫度預熱到270-300°C的轉換溫度上。由于熱的熱交換管上的水的蒸發，灰塵微粒形成固態硬皮(Kruste)，所述硬皮阻礙了熱傳導并且提高了壓力損失。此外還發現，溶解在水中的碳酸氫鈣轉化為碳酸鈣、粘合其他細小的微粒并且造成所提到的硬皮的形成。對此適用下列反應式:
Ca (HCO3) 2 —熱量 CaC03+H20+C02。
【發明內容】
[0005]基于這些現有技術，本發明的任務在于提供一種方法，其允許持久地并且不受干擾地運行連接在粗制氣洗滌器之后的粗制氣轉換設備，而沉積物和硬皮形成不會阻礙連接在前面的熱交換器的運行方式。
[0006]該任務通過按照第一項權利要求的特征的方法解決，同時從屬權利要求給出了用于解決所述提出任務的有利的實施方式。
[0007]根據本發明，攜帶有水蒸汽飽和的小水滴和細小粉塵顆粒的粗制氣在進入到粗制氣轉換設備的熱交換器中之前通過輸入熱氣和/或水蒸汽從飽和狀態轉變為過熱狀態，由此使得所攜帶的小水滴蒸發。令人驚訝地發現，通過在氣相下將碳酸氫鹽轉化為碳酸鹽使得固體微粒失去其形成固態硬皮的能力、隨著熱的粗制氣經過熱交換器并且在進入到粗制氣轉換器的催化床之前能夠在機械的分離裝置中被隔開。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]下面借助附圖在為了理解所需要的范圍內對本發明以兩個實施例進行闡述。在此:
圖1示出了通過煤在氣流床中的氣化產生合成氣或者氫氣的技術鏈的原理圖。
[0009]附圖標記列表:
I帶有急冷設備的氣化設備 2粗洗滌器 3文杜利洗滌器 4細小凈化設備 5熱交換器 6粗制氣轉換器
7帶有冷卻設備的酸性氣體洗滌器 8合成凈化氣 9高壓蒸汽輸入設備 10靜態混合器 11熱氣循環 12熱氣鼓風機。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:
在具有三個氣化反應器的氣流床氣化設備中，石煤的240t/h在4.1MPa (4Ibar)的壓力下氣化并且由此產生650000m31.N./h的水蒸汽飽和的合成粗制氣，所述合成粗制氣在與氣化反應器I連接的急冷室中通過噴入水從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并且此時粗制氣飽和，剩余急冷水與成顆粒的熔渣一起從急冷室中排出。粗制氣的水蒸汽含量為36.9%。同樣離開急冷室的粗制氣每立方米攜帶有幾克粉塵，其顆粒大小范圍從幾毫米達到一微米的一小部分(Bruchteilen eines μ m)。為了保證合成氣產生的連續運行，在熱交換器5與粗制氣轉換器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有技術獲取的洗滌系統。首先在粗洗滌器2中去除大粉塵，以避免在后續連接的階段中出現沉積和磨損。在此能夠使用旋風分離器、吹洗滌器或者噴洗滌器。隨后要使用固定設定的或者可調節的文杜利洗滌器，所述文杜利洗滌器將直到大約5 μ m的顆粒大小的粉塵顆粒從粗制氣中分離出去。為了進一步隔開細小以及最細小粉塵使用細小凈化技術4，該細小凈化技術能夠以高壓噴入冷凝物或者部分冷凝粗制氣的形式借助除霧器中的微滴分離實現。還會攜有最細小的小水滴，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并且由此使得粗制氣以大于5°C的程度過熱，向熱交換器5之前的粗制氣輸入溫度為430°C并且5MPa(50bar)的、量值為37000kg/h的高壓蒸汽9并且借助靜態混合器10使其與粗制氣緊密混合，該粗制氣具有205°C的溫度以17°C過熱。在熱交換器5中在相對于420°C熱的、經過轉換的粗制氣的逆流中將粗制氣加熱到粗制氣轉換器6的280°C的進入溫度。轉換度根據之后的凈化氣中的期望的CO/H2比例調整。在隨后連接的酸性氣體洗滌器7中，粗制氣被清除了 H2SXO2以及其他有害氣體并且作為合成凈化氣8用于甲醇、推進劑、化學中間產物的合成又或者用作氫氣。
[0011]實施例2:
在與上面的實施例相同的前提條件下，飽和的粗制氣的過熱利用熱的經過轉換的粗制氣11實現。在用于設定期望的C0/H2比例的轉換設備中，將粗制氣從280°C的進入溫度通過放熱的反應加熱到480°C的輸出溫度。所述經過轉換的粗制氣的一部分通過熱氣循環11被回引并且為了將熱交換器5之前的粗制氣從188°C加熱到205°C通過靜態混合器10被輸送給所述粗制氣。為了克服經過熱交換器5的壓力損失以及粗制氣轉換器6的催化床的壓力損失使用熱氣鼓風機12。為了將粗制氣加熱到所提到的205°C并且為了蒸發所述攜帶的5600kg的水回引69200m31.N./h，這相當于粗制氣量的約11%。
[0012]本發明還涉及一種用于處理來自用于在氣流床氣化器中部分氧化燃料的設備的粗制合成氣的方法，其中水蒸汽飽和的粗制氣在水洗漆器的噴流(Kaskade)之后被輸送給粗制氣轉換器并且該飽和的粗制氣在進入到粗制氣轉換器之前在熱交換器中逆著熱的、離開粗制氣轉換器的粗制氣被加熱到粗制氣轉換器的進入溫度，其中該粗制氣在進入到熱交換器中之前從水蒸氣飽和的狀態轉變為過熱狀態。
【權利要求】
1.為了粗制氣轉換而用于處理來自用于部分氧化燃料的氣化設備、尤其氣流床氣化器的粗制合成氣的方法，因此， -通過噴入水使得所述氣化設備(1)的反應器中產生的粗制合成氣在多個洗滌等級(2、3和4)中盡可能地清除所攜帶的顆粒、冷卻并且水蒸汽飽和， -將水蒸汽飽和的粗制合成氣轉化為過熱狀態， -在熱交換器(5)中將過熱的粗制合成氣加熱到粗制氣轉換器(6)的進入溫度。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，水蒸氣飽和狀態與過熱狀態之間的溫度差為至少5°C。
3.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽飽和的粗制合成氣通過直接輸入熱氣轉化為所述過熱狀態。
4.按權利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱氣通過高壓蒸汽(9)提供。
5.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽飽和的粗制合成氣通過直接輸入在放熱的粗制氣轉換器中獲得的粗制合成氣(11)的一小部分來轉化為所述過熱狀態。
6.按權利要求5所述的方法，其特征在于，將所述在放熱的粗制氣轉換器中獲得的粗制合成氣(11)的一小部分通過熱氣鼓風機(12)輸入給所述水蒸汽飽和的粗制合成氣。
7.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在構造為對流熱交換器的熱交換器中將所述過熱的粗制合成氣加熱到所述粗制氣轉換器的所述進入溫度。
8.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述熱交換器中逆著更熱的、離開所述粗制氣轉換器的粗制氣(8)將所述過熱的粗制合成氣加熱到所述粗制氣轉換器的進入溫度。
9.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述熱交換器中逆著經過轉換的粗制合成氣(8)將所述過熱的粗制合成氣加熱到所述粗制氣轉換器的進入溫度。
10.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述在反應器中產生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過所述氣化設備的急冷室(1)。
11.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述在反應器中產生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過用于去除大粉塵的粗洗滌器(2)。
12.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述在反應器中產生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過至少一個文杜利洗滌器(3)。
13.按前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述在反應器中產生的粗制合成氣作為分別的洗滌等級穿過用于分離細小粉塵及最細小粉塵的洗滌器(4)。
【文檔編號】C10J3/48GK104342210SQ201410476290
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】N·菲舍爾, M·耶尼希, D·克洛斯特曼, A·邁斯納, M·申尼茨, G·舒爾德 申請人:西門子公司