[發明專利]氣化反應器

有效

• 申請號: 200880000912.1
• 申請日: 2008-01-15
• 公開（公告）號: CN101547997A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: T·P·馮科薩克-格羅夫切夫斯基;H·G·范席;J·G·M·席爾德
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/76;C10J3/78
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王會卿

技術領域

本發明涉及一種氣化反應器，該氣化反應器包括壓力殼、部分地 由豎直定向的管狀膜式壁限定的反應區和具有燃燒頭的水平定向的燃 燒器，在使用中燃燒火焰在燃燒頭處排放到反應區中，所述燃燒器通 過燃燒器馬弗爐(burner?muffle)伸出膜式壁的豎直壁部分。

背景技術

在US-A-4202672中描述了這種氣化反應器。該公開文件描述了一 種設有壓力殼、反應區和膜式壁的煤氣化反應器，該管狀膜式壁部分 地限定了反應區。該管狀膜式壁包括其中存在蒸發冷卻水的互連管路。

在US-A-4959080中描述了可在如上所述的氣化反應器中進行的 煤氣化過程。該公開文件描述了在煤氣化過程中將在膜式壁上形成熔 渣層。該熔渣層將沿膜式壁的內側向下流動。

根據Christofer?Higman和Maarten?van?der?Burgt于2003年在 Burlington?MA的Elsevier?Science的第118-120頁發表的“氣化法”， 殼牌煤氣化工藝也使用包括壓力殼和膜式壁反應區的氣化反應器。根 據該公開文件，殼牌煤氣化工藝通常在1500℃和介于30至40巴之間的 壓力下進行。根據該公開文件，水平燃燒器放在小壁龕中。

申請人已經成功地在上述公開的壓力范圍的下端值進行了殼牌煤 氣化工藝。然而希望在更高壓力下操作氣化反應器，因為，舉例來說， 這樣可以在獲得相同生產能力的同時減少反應器的尺寸(直徑和/或長 度)。氣化反應器的直徑縮小為沿豎直膜式壁向下流的熔渣提供了更 小的周向區域。因此，在相等的反應器處理量，使流體熔渣層的厚度 增加。通過使用高灰給料，這種效果甚至更大。已經發現，由于氣體 壓力增加和反應器直徑縮小，熔渣進入燃燒器馬弗爐中。這些熔渣使 氧氣/煤火焰偏向金屬馬弗爐壁，這造成相當高的熱流量。與較高的整 體表面溫度相結合，蒸汽層(blanckets)可形成在水冷側上，導致局 部存在不充分冷卻。這又可導致在該位置處膜式壁的金屬熔化。

US-A-4818252描述了存在于氣化反應器膜式壁中的燃燒器馬弗 爐。燃燒器馬弗爐本身的設計可根據氣化條件進行改變。該設計包括 由圍繞氣化燃燒器開口的互連的同心管組成的豎直冷卻罩。這種豎直 同心罩可設置在不同水平位置，即靠近或遠離該膜式壁的水平位置。

然而，當在厚粘性液體熔渣層形成于膜式壁內部上的情況下進行 氣化反應時，US-A-4818252的燃燒器馬弗爐容易發生熔渣進入。在這 種情況下，熔渣將在該燃燒頭前面流動并干擾燃燒。US-A-4818252公 開了一種如圖14所示的熔渣導向裝置從而避免熔渣蓋住燃燒頭。然而， 這種設計不足以解決厚熔渣層問題。

發明內容

因此，本發明的一個目的是提供一種如上所述的氣化反應器，該 氣化反應器可以在較高壓力下操作并且可以避免大的熱流量或者替代 地至少使該熱流量的不利結果減到最小。另一個目的是提供一種可在 高結渣條件下操作的氣化反應器。

這個目的利用下述氣化反應器來實現。氣化反應器包括壓力殼、 部分地由豎直定向的管狀膜式壁限定的反應區和具有燃燒頭的水平定 向的燃燒器，所述燃燒器在該燃燒頭處經由燃燒器馬弗爐伸出膜式壁 的豎直壁部分，所述燃燒器馬弗爐包括若干豎直定向、同心并互連的 環，其中這些環具有相對于其相鄰環增加的直徑，導致該燃燒器馬弗 爐在一端具有用于燃燒頭的馬弗爐開口且在另一端(火焰排出端)具 有更大開口，這些環是具有冷卻介質的入口端和用過的冷卻介質的出 口的管路，其中用于燃燒頭的馬弗爐開口位于壓力殼和膜式壁之間， 以及其中該燃燒器馬弗爐伸到反應區中。

申請人已經發現，如請求保護的氣化反應器所實現的，通過向燃 燒器馬弗爐表面提供足夠的冷卻作用獲得了堅固的設計，該設計還可 以在較高的氣化壓力下操作，優選在高于30巴的壓力下操作，更優選 在高于35巴且低于70巴的壓力下操作。申請人還發現所述伸出有利于 避免熔渣進入燃燒器馬弗爐。應該相信，通過避免熔渣沉淀在馬弗爐 表面上，就會產生較低的局部熱流量并且因而獲得更堅固的設計。

另外，已經發現對于特定的含灰給料來說，可以通過使用伸出的 燃燒器馬弗爐來使氣化反應器的操作溫度范圍擴大。這在兩方面是有 益的：a)氣化反應器的操作更容易、更安全和更可靠，和b)通過在 擴大的操作區間(window)中的較低范圍進行操作，處理過程消耗更 少的氧氣，因此更有效。