用于進行來自氣化器的氣體流的調節、焦油熱裂解和蒸汽重整的方法以及所使用的反應器的制造方法

用于進行來自氣化器的氣體流的調節、焦油熱裂解和蒸汽重整的方法以及所使用的反應器的制造方法
【專利摘要】一種方法，用于進行來自氣化器的氣體流的調節、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)中的調節后的氣體流傳送到所述反應器的熱裂解室(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器的外部定位有換熱器(4)的區部；e)經產物氣體流出口(11)提取溫度在340℃～400℃之間的產物氣體流。
【專利說明】
用于進行來自氣化器的氣體流的調節、焦油熱裂解和蒸汽重 整的方法以及所使用的反應器
技術領域
[0001] 本發明涉及屬于來自有機固體材料氣化的氣體流的處理的領域，特別地屬于用于 調節來自氣化器的出口氣體流、實行焦油熱裂解反應、和對剩余碳進行蒸汽重整的方法，以 隨后對所述氣體進行能量評估。
[0002] 本發明還涉及一種熱裂解反應器和本發明所應用的蒸汽重整。
[0003] 特別地，本發明涉及一件設備和一種用于促進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】
[0004] 氣化是熱化學過程，其中在存在氣化劑的情況下，含碳材料轉化為燃料氣體。
[0005] 氣化的主要缺點是:形成焦油，焦油是易于凝結的有機化合物，可導致使用氣體的 設備中出現操作問題。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 并轉變為較輕氣體。
[0006] 在本發明中，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、出和輕質烴，根據所用原材料的來源 以及所述過程的操作條件而定。其它產物也隨氣體而產生：固態碳殘余物(來自氣化的炭） 以及蒸汽和可凝結有機化合物的混合物，所述可凝結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而對使用所獲得氣體的設備造成風險。
[0008] 氣化過程的效率和氣體產物的特征主要取決于反應條件(溫度、壓力、氣化劑和反 應時間）、所用的反應器的類型（向上通風或向下通風固定床、流化床、氣體拖拽、等等)和所 應用氣體的清潔系統(諸如過濾器、洗刷器之類的冷清潔系統，或者通過裂解焦油（熱裂解 或催化裂解)的熱清潔）。
[0009] 相應地，本發明在此已經開發出用于裂解焦油和蒸汽重整的創新方法，其在特定 反應器中實行，所述反應器也是本發明在此的主題。因此，本發明還涉及相對于氣化器的特 別構造的設備(重整和熱裂解反應器），以通過不影響氣化器正常操作的結構處理氣體流。
[0010] 在開始更詳細描述本發明之前，本發明的發明人已經進行了背景研究，找到了本 領域現有狀態的文獻，它們將被描述如下。
[0011] 關于現有技術狀態的背景，專利ES2319026涉及一種使用丙三醇作為生物質的方 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，隨后，執行熱回旋沉積以保留尺寸大于5微米的灰塵，利用籃類型的蒸發器對氣 體快速冷卻。
[0012] 另一獲得專利的系統在專利EP0801670保護，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。所述粉末(優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氣體流的啟動傳輸進行。所述 方法和裝備可用于收集由于注射化學化合物（用作催化劑用于焦炭蒸汽氣化)而產生的固 態碎肩。
[0013] 第三個現有技術狀態的專利文獻是發明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域中；
[0015] 2)將步驟1中的裂解產物分離為：（a)包含合成氣體的氣態部分，（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中相對較貧的重烴油和分 離為一種或多種在瀝青質中相對較富的重烴油；
[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中相對較富的 重烴油，產生合成氣體;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。

【發明內容】

[0019] 根據上述信息，必須注意的是，本發明具有的總體優點在于:源自來自氣化器的氣 體流出口的各組分(components)經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物(例如焦油）、 在將比例部分的有機固態燃料和可凝結蒸氣(焦油)轉變為氣體的方面顯著增大系統的熱 效率。
[0020] 因此，本發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的操作，且有利于顯著減少用于對存在焦油 的所述流進行水洗處理的能耗。
【附圖說明】
[0021] 為了更好地理解本發明的特征，提供附圖作為所述說明書的整體部分，其中，作為 本發明的非限制性示例，附圖顯示為：
[0022] 圖1是根據本發明的反應器的示意圖，其中：
[0023] (1)其示意性表現出分配器1。
[0024] 0-)其示意性表現出位于分配器1內的裝置Γ，裝置Γ具有多個水入口 6和用于氧 化劑的入口 7。
[0025] (2)其示意性表現出熱裂解室2。
[0026] (3)其示意性表現出重整室3。
[0027] (4)其示意性表現出換熱器4。
[0028] (5)其示意性表現出用于來自氣化器的氣體流的入口。
[0029] (6)其示意性表現出裝置Γ的水入口。
[0030] (6'）其示意性表現出裝置Γ的蒸汽出口。
[0031] (7)其示意性表現出裝置Γ的用于氧化劑的入口。
[0032] (8)其示意性表現出重整室3的水入口。
[0033] (9)其示意性表現出換熱器4的熱油入口。
[0034] (10)其示意性表現出換熱器4的熱油出口。
[0035] (11)其示意性表現出用于產物氣體流的出口。
[0036] (12)其示意性表現出用于固態殘余物和用于反應器清潔訪問通路的出口。
[0037] (13)其示意性表現出裝置Γ的環形區部。
[0038] (14)其示意性表現出裝置Γ的內腔。
[0039] (14a)其示意性表現出裝置Γ的第一部分。
[0040] (14b)其示意性表現出裝置Γ的橢圓柱形室。
[0041 ] (14c)其示意性表現出裝置Γ的截錐區部。
[0042]圖2是裝置Γ的詳細剖視圖。
【具體實施方式】
[0043] 對本發明的詳細描述
[0044] 本發明屬于來自有機固態材料氣化的氣體流的處理的領域，特別是屬于用于進行 來自氣化器的出口氣體流的調節、焦油熱裂解反應、和對剩余的碳進行蒸汽重整以隨后對 所述氣體進行能量評估的方法。本發明還涉及一種熱裂解反應器和本發明所應用的蒸汽重 整。
[0045] 本發明的反應器根據圖1在此具有單個連續主體，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] 為了實現本發明的目的，分配器1被限定為反應器的初始區部，其接納來自氣化器 的氣體流以對其進行調節，并且包括裝置Γ，裝置Γ位于所述分配器1內、與反應器共心、且 沿相對于氣體流的軸向方向定位。此裝置Γ具有作為連續的蒸發室而操作的環形區部13。
[0047] 為了實現本發明的目的，連續的蒸發室被限定為所述裝置或所述裝置的一部分， 其中進行如下過程:水進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地離開。在入口所處的端處進入所述裝置或所述裝置的一 部分的水的量等于所產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。連續的蒸發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 有通入環形區部13的多個水入口管6以將水沿所述環形區部13分配直到水在轉變為蒸汽之 后通過位于所述裝置Γ的底部中的多個孔6'離開。所述環形區部13作為連續蒸發室而操 作。水入口6進一步能夠使所述裝置Γ附接到反應器主體。所述裝置Γ具有內腔14,進入分 配器1的氣體流的6~10%穿透所述內腔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的內腔14穿越(cross)其環形區部13,使得所述裝置Γ的所述內腔14連接到 所述反應器的外部(outside)以實現氧化劑供應。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終止于截錐區部14c，所述截錐區部14c具有在最大直徑 處朝向所述裝置1'的內腔14定向的多個孔6'。在所述裝置1'的環形區部13中形成的蒸汽通 過所述孔6'離開。
[0049] 裝置Γ被特別設計為實現以下功能：
[0050] 執行對進入裝置Γ的水的連續蒸發，特別是對于環形區部13;
[0051] 在分配器1中觸發渦流，以改進用于使進入反應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，對進入反應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)區部（section) 14c出口處實現高溫混合區域，蒸汽通過截錐區部 14c出口朝向反應器的內腔14離開。
[0054]為了實現本發明的目的，熱裂解室2被限定為鄰近于分配器1的區部，其中，來自氣 化器的氣體流中存在的焦油發生熱裂解反應。
[0055] 為了實現本發明的目的，重整室3被限定為鄰近于熱裂解室2的區部，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] 為了實現本發明的目的，換熱器4被限定為反應器的區部，其中，所述封閉類型的 換熱器4沿縱向延伸到產物氣體流出口 11，并在外部定位。換熱器4被限定為鄰近于重整室3 的區部，熱油（thermal 〇i 1)在所述換熱器4中以250 °C的進口溫度和350°C的出口溫度循 環。所述熱油通過入口 9進入換熱器4并通過出口 10離開。
[0057] 產物氣體流出口 11位于換熱器區部4之后。所述產物氣體流出口 11位于反應器側 部。
[0058] 為了實現本發明的目的，用于固態殘余物和反應器清潔訪問通路的出口 12被限定 為:位于反應器端部和底部處的倒截錐區部。用于處置固態殘余物的機械結構聯接到所述 區部。
[0059] 特別地，本發明在此涉及一種反應器，其中實行用于進行來自氣化器的氣體流的 調節、焦油熱裂解反應、和通過剩余或未燃盡碳(炭)的水的蒸汽重整的方法。
[0060] 根據本發明的反應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，其中進入分配器1的總氣體流產生6~ 10%的進氣。所述比例部分的氣體流流通(circulate)通過裝置Γ的內腔14，在橢圓柱形室 14b中與穿透所述內腔14的氧化劑混合。本發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所述氧化劑與 流通通過裝置Γ的內腔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對進入反應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，發生燃燒反應，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，由此形成氧化區域。
[0062]另一方面，在截錐區部14c的端部分中被排放到內腔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）經歷溫度突增而實現。因此很重要的是，在截錐區部 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的氧化區域。
[0063] 因此，用于預熱、混合和反應的裝置Γ被設計為: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，調節進 入本發明的反應器的分配器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，促進已經在裝置Γ的內腔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900°C，所述氣體流中存在的焦油 實行熱裂解反應。
[0065] 氣體流繼續行進到重整室3,由于所述重整室3的初始部分中存在變窄部而使得所 述氣體流中產生渦流。這種渦流促進所述氣體流與通過水入口 8進入所述重整室3的水混 合。可以存在六個水入口8,它們相互以60°布置并相對于反應器的軸向軸線成60°的傾斜角 度。氣體流的蒸汽重整反應在此重整室3中進行，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中產生蒸汽凝結。此外，通過水入口8添加 到氣體流的水而調整此重整室3中的溫度。
[0066] 為了更好地理解本發明，由于反應器是連續的單個主體，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的反應器區部，其中熱油用作流體，其以 250°C溫度進入入口 9并以約350°C離開出口 10。反應器的所述區部是加熱應用的區域，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在反 應器該區部的壁上，這在許多公知系統中經常發生并導致系統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，本發明的主要優點在于:產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] 根據本發明的方法，氣體流由于所述氣體流的一比例部分的燃燒而經歷熱卡 (calorific)值損失，當由于蒸汽重整反應而產生燃料氣體種類(例如H2和CO)時，所述損失 被部分地補償，其中所述氣態種類將相當多的能量含量提供給產物氣體流。在根據本發明 的方法中，發熱值損失小于5%。
[0071] 此外，產物氣體流將經歷的隨后操作通過本發明的反應器和方法主題而更容易， 這是因為，將不會有焦油凝結在后續處理結構（例如過濾器結構）中，清洗所述產物氣體流 所獲得的流出物將僅包含無機化合物。
[0072] 本發明的反應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 選地，反應器可在所用的固體分離結構（例如旋風分離器)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]根據另一特征，反應器設置有:支撐結構，其布置在殼體的外表面上，適于承載其 重量，使得反應器從所述支撐結構懸置，從而能夠實現反應器的豎直擴展(expansion);和/ 或側向阻尼結構，其防止水平移位。
[0074]根據另一特征，反應器設置有殼體，殼體通過外鋼板、一層或多層隔熱材料、和耐 火材料內層制成。
[0075] 對優選實施例的描述:
[0076] 在下文中提供的優選實施例僅用于例示目的，而不是限制目的，以提供對本發明 的更好的理解。
[0077] 為了實現本發明的目的，執行一個示例以評定本發明的反應器方法主題的效率。 本發明的方法的操作以及實行該方法的反應器由此示范。
[0078]為了更好地理解本實施例并檢查本發明的正確操作，表1包含示范出本發明的反 府器Φ顥的有效件的參教"

[0081] 表1
[0082] 根據上表中所示結果，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 %，還顯示出在產物氣體流中H2和CO 的濃度相對于初始氣體流中這些氣體的濃度的增加。
[0083] 本發明的主題是:在反應器中用于氣體流調節、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，調節來自所述氣化器的出口氣體 流；
[0085] b)將所述分配器1中的調節后的氣體流傳送到所述反應器的熱裂解室2,所述氣體 流中存在的焦油在所述熱裂解室2中發生熱裂解反應；
[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，引發所述焦油和固態含碳殘余物的重整反應；
[0087] d)來自步驟c)的氣體流穿過所述反應器的外部定位有換熱器4的區部，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)經產物氣體流出口 11提取溫度在340°C~400°C之間的產物氣體流。
[0089] 根據另一方面，本發明的方法的特征在于：用于調節所述氣體流的步驟a)通過使 進入所述分配器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內的裝置Γ而 實現，所述裝置Γ具有通入環形區部13中的多個水入口 6,所述水入口 6將水沿所述環形區 部13分配，直到水在轉變為蒸汽之后通過位于所述裝置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;產生燃燒 反應，由此增大所述氣體流的溫度和速度并引起渦流以改進用于使所述氣體流與所述氧化 劑和蒸汽混合的條件。
[0090] 根據另一方面，在本發明的所述方法中，裝置Γ的橢圓柱形室14b中的氧化劑入口 7形成渦旋以促進所述氧化劑與流通通過裝置Γ的內腔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] 根據一個重要方面，進入所述分配器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)中執行無焰燃燒。
[0092] 根據另一方面，前述方法中的步驟b)在約900 °C的溫度下實行，執行焦油的熱裂解 反應。
[0093] 根據另一方面，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 的碳執行所述蒸汽重整反應，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器的外部定 位有所述換熱器4的區部而實行，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 焦油凝結在所述換熱器4所處的所述區部的壁上。
[0095] 根據另一重要方面，本發明的方法中，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] 根據另一方面，本發明的方法在此包括：
[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] 用于所述產物氣體流的出口 11，其位于所述反應器的側部;和
[0105] 用于固態殘余物和對所述反應器的訪問通路(access)的出口（12)。
[0106] 根據另一重要方面，本發明涉及一種反應器，用于來自氣化器的氣體流的調節、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。本發明的反應 器依次包括:分配器1，用于調節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;和出口結構，其用于所述產物氣體流和固態殘余物。
[0107] 根據本發明的另一重要方面，分配器1包括裝置Γ，裝置Γ位于所述分配器1內、與 所述反應器共心、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 的蒸發室而操作的環形區部13。
[0108] 根據本發明的另一重要方面，所述裝置Γ具有內腔14,其中進入所述分配器1的總 氣體流的6~10%穿透所述內腔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、具有截錐區部14c的第三部分。所述第一部分14a具有通入環形區部13的 多個水入口管6以將水沿所述環形區部13分配直到水在轉變為蒸汽之后通過位于所述裝置 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的內腔14穿過其環形區部13,使得所述裝置Γ的所述內腔14與所述反應器外部 連接以實現氧化劑供應。所述截錐區部14c在較大直徑處具有朝向所述裝置Γ的內腔14定 向的多個孔6'，所述裝置Γ的環形區部13中形成的蒸汽的出口穿過所述孔6'。
[0109]根據本發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的內腔14中。 [0110]根據本發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] 根據本發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，并相對于所述反應器的軸向軸線成 6〇°的傾斜角度。
[0112] 根據本發明在此的另一重要方面，本發明的反應器中的室2和3在連續單個主體的 反應器內相互連接。
[0113] 根據本發明在此的另一重要方面，本發明中的反應器中的所述換熱器4在此在鄰 近于所述重整室3的區部中在外表(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在所述換熱器4所處的所述區部的壁上。
[0114] 根據本發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]根據另一方面，本發明的反應器在此包括：
[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；
[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的截錐區部14c的最大直徑處；
[0121] 六個在所述重整室3中的用于進水的入口 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] 用于所述產物氣體流的出口 11，其位于所述反應器的側部;和
[0125] 用于固態殘余物的出口 12。
[0126] 根據本發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的內腔14的 氣體流比例部分之間的適合的混合時間。
[0127] 根據最后的方面，本發明的反應器在此設置:支撐結構，其布置在所述反應器的殼 體的外表面上，適于承載其重量，能夠實現所述反應器豎直擴展;和用于防止水平移位的側 向阻尼結構。
【主權項】
1. 一種方法，用于進行來自氣化器的氣體流的調節、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 )，其中調節來自所述氣化器的出口氣體流； b) 將所述分配器(1)中的調節后的氣體流傳送到所述反應器的熱裂解室(2)，所述氣體 流中存在的焦油在所述熱裂解室(2)中發生熱裂解反應； 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，引發所述焦油和固態含碳殘余物的重整反應； d) 使來自步驟c)的氣體流穿過所述反應器的外部定位有所述換熱器(4)的區部，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) 經產物氣體流出口（ 11)提取溫度在340 °C~400 °C之間的產物氣體流。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， 用于調節所述氣體流的步驟a)通過使進入所述分配器（1)的總氣體流的6~10%的比 例部分穿過位于所述分配器（1)內的裝置（Γ)實現，所述裝置（Γ)具有通入環形區部（13) 中的多個水入口（6)，所述水入口（6)將水沿所述環形區部（13)分配，直到水在轉變為蒸汽 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;產生燃燒反應，由此增大所述氣 體流的溫度和速度并且引起渦流以改進用于使所述氣體流與所述氧化劑和蒸汽混合的條 件。3. 根據前述權利要求中任意項所述的方法，其特征在于， 進入所述分配器（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 行無焰燃燒。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， 步驟b)在約900°C的溫度下實行，進行焦油的熱裂解反應。5. 根據權利要求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行所述蒸汽重整反應。6. 根據權利要求1、4、5中的任意項所述的方法，其特征在于， 兩個腔(2 )、（ 3)在連續單個主體的所述反應器內彼此連接。7. 根據權利要求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器的外部定位有所述換熱器(4)的區部實行， 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在所述換熱器(4) 所處的所述區部的壁上。8. 根據前述權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. 根據權利要求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); 用于所述產物氣體流的出口（ 11 )，其位于所述反應器的側部;和 用于固態殘余物和對所述反應器的訪問通路的出口（12)。10. -種反應器，用于來自氣化器的氣體流的調節、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 )，用于調節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 出口結構，用于所述產物氣體流和所述固態殘余物。11. 根據權利要求10所述的反應器，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； 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- )的截錐區部（14c)的最大直徑處； 六個在所述重整室(3)中的用于進水的入口（8)，其相互以60°布置； 用于熱油的入口（9); 用于熱油的出口（10); 用于所述產物氣體流的出口（ 11 )，其位于所述反應器的側部;和 用于固態殘余物的出口（12)。12. 根據權利要求10所述的反應器，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、與所述反應器共 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)具有作為連續的蒸發室而 操作的環形區部（13)。13. 根據權利要求12所述的反應器，其特征在于， 所述裝置（Γ)具有內腔（14)，其中進入所述分配器(1)的總氣體流的6~10%穿透所述 內腔(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 有截錐區部（14c)的第三部分， 所述第一部分（14a)具有通入環形區部（13)的多個水入口管（6)以將水沿所述環形區 部（13)分配直到水在轉變為蒸汽之后通過位于所述裝置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)的內腔（14)穿過其環形區部（13)，使得所述裝置（Γ)的 所述內腔(14)與所述反應器外部連接以實現氧化劑供應； 所述截錐區部（14c)在較大直徑處具有朝向所述裝置（Γ)的內腔（14)定向的多個孔 (6'），其中所述裝置0-)的環形區部(13)中形成的蒸汽的出口穿過所述孔(6'）。14. 根據權利要求13所述的反應器，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- )的內腔(14)中。15. 根據權利要求13所述的反應器，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. 根據權利要求10所述的反應器，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器的 軸向軸線成60°的傾斜角度。17. 根據權利要求13所述的反應器，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. 根據權利要求13所述的反應器，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. 根據權利要求10所述的反應器，其特征在于， 所述換熱器(4)在鄰近于所述重整室（3)的區部中在外表定位，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在所述換熱器(4)所處的所述區部的壁上。20. 根據權利要求10所述的反應器，其特征在于， 所述反應器設置有:支撐結構，其布置在所述反應器的殼體的外表面上，適于承載其重 量，能夠實現所述反應器的豎直擴展;和用于防止水平移位的側向阻尼結構。
【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