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，該方法是通過在由排出格柵所承載的固定床中使用氧氣和蒸汽來氣化焦炭或煤并且通過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，該方法是通過在 由排出格柵所承載的固定床中使用氧氣和蒸汽來氣化含碳燃料(特別是焦炭或煤)并且通 過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。 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，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)量僅被進(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)明說明
[0017] 該目的通過以下得以解決: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。
[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)劑氣體成分無論如何都作為該粗合成氣中的組分存在。將外來組分引 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該反應(yīng)器的總路徑延長，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 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 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，例如過濾， 或通過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 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。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該固定床壓力氣化反應(yīng)器的橫 截面。
[0046] 圖1通過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 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。
【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