[發明專利]一種煤液化殘渣與水煤漿聯合氣化噴嘴及其應用

有效

• 申請號: 201110182677.8
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102268300A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 高聚忠
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;中國神華煤制油化工有限公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50;B05B7/24
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;崔華

技術領域

本發明涉及一種氣化噴嘴，更具體而言，涉及一種用于水煤漿氣化爐的氣化噴嘴。

背景技術

氣流床水煤漿氣化爐是一種重要的煤炭氣化設備，其中氣化原料是水煤漿狀流體，氣化原料和氧氣經由氣化噴嘴送入氣化爐，在氣化爐內進行充分的混合、燃燒和氣化反應。水煤漿氣化技術在我國二十世紀八十年代實現工業化應用，到目前有數十臺水煤漿氣化爐在運行，用于生產合成氨、合成甲醇、合成二甲醚和煤間接液化制油及MTO生產的原料氣。在氣流床水煤漿氣化工藝過程中，氣化噴嘴是其中關鍵設備之一，其結構和性能直接影響水煤漿氣化過程的連續性、經濟性和安全性。

目前，水煤漿氣化噴嘴通常采用三流道式結構，氣化噴嘴的中間通道走氧氣，中環通道走水煤漿，外環通道走氧氣。中國專利ZL95111750.5披露了一種帶有旋流器的三通道組合式水煤漿氣化噴嘴。美國專利US3705108披露了一種中心管走氧氣、內環管走緩和劑以及外環管走油-緩和劑的三通道氣化噴嘴。

在煤直接液化工藝過程中，伴隨著煤液化油品的生產，同時產生大量的煤液化殘渣。在使用減壓蒸餾的煤直接液化工藝中，所生產的煤液化殘渣量約占液化原料煤質量的30％左右，如此大量的煤液化殘渣，其綜合利用問題一直是煤直接液化項目亟待解決的關鍵問題，其利用程度直接影響煤直接液化過程的技術、經濟和環境性能。煤液化殘渣具有較高的碳、氫含量，因此，以煤液化殘渣為原料通過氣化爐燃燒可以生產合成氣(CO+H₂)或其他有用的化工原料氣體。但是，通常從煤直接液化裝置中獲得的煤液化殘渣為熔融的高溫(180～320℃)粘稠液體，對于這種高溫粘稠狀的煤液化殘渣，如果采用傳統的水煤漿氣化噴嘴將其送入氣化爐進行氣化，會導致煤液化殘渣與噴嘴金屬壁及冷流體間換熱，致使煤液化殘渣降溫、增粘或凝固，從而影響煤液化殘渣在噴嘴內的流動特性，甚至造成噴嘴堵塞，影響氣化爐的正常生產；如果將上述煤液化殘渣冷卻后再加以利用，勢必將增加油渣冷卻排放工序和研磨工序，并且煤液化殘渣的降溫、升溫過程也會造成大量能量損失。另外，在石油工業中，原油經加熱(360～370℃)后送入常壓蒸餾塔、減壓蒸餾塔可分別獲得重油、渣油，對于這種高溫粘稠的重油、渣油，如果采用傳統的水煤漿氣化噴嘴將其送入氣化爐中氣化燃燒，也存在類似問題。

在國內外關于水煤漿氣化噴嘴的文獻中，對不同噴嘴的結構及使用性能有很多介紹，但尚沒有將熱法熔融的煤液化殘渣與水煤漿一起送入氣流床水煤漿氣化爐內的氣化噴嘴的報道。當氣化原料為熱法熔融的煤液化殘渣時，采用現有的水煤漿氣化噴嘴無法獲得較好的氣化效果。因此，需要開發一種適用于氣化熱法熔融的煤液化殘渣并能夠實現熱法熔融的煤液化殘渣與水煤漿聯合氣化的氣化噴嘴。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種新型的煤液化殘渣與水煤漿聯合氣化噴嘴，采用該噴嘴可直接利用熱法熔融的煤液化殘渣與水煤漿進行聯合氣化，并能獲得良好的氣化效果。

本發明的另一目的是提供所述氣化噴嘴在水煤漿氣化爐中的應用。

本發明所提供的煤液化殘渣與水煤漿聯合氣化噴嘴包括煤液化殘渣管、蒸汽環管、內環氧氣管、水煤漿環管、外環氧氣管、水冷環管以及煤液化殘渣和蒸汽混合室，其中所述煤液化殘渣管、蒸汽環管、內環氧氣管、水煤漿環管、外環氧氣管和水冷環管為由內到外依次同軸設置；所述煤液化殘渣和蒸汽混合室的一端與煤液化殘渣管的末端連通，所述混合室的另一端與煤液化殘渣和蒸汽噴口連通，混合室的室壁上設置有與蒸汽環管相連通的蒸汽噴口；蒸汽環管的末端是封閉的；水煤漿環管的末端與水煤漿噴口連通；內環氧氣管的末端與內環氧氣噴口連通；外環氧氣管的末端與外環氧氣噴口連通。

根據本發明所提供的氣化噴嘴的一個優選實施方式，在煤液化殘渣管的末端與煤液化殘渣和蒸汽混合室之間設有漸擴通道，并且在所述混合室與所述煤液化殘渣和蒸汽噴口之間設有漸縮通道。本發明對于所述漸擴通道和所述漸縮通道的形狀并無特殊要求，一般為圓臺狀，只要能有助于煤液化殘渣的順利流入、為原料的氣化提供足夠的空間，并有利于氣化后的原料經煤液化殘渣和蒸汽噴口注入氣化爐即可。進一步優選地，所述漸擴通道的室壁上設置有與蒸汽環管連通的蒸汽噴口。

在本發明所提供的氣化噴嘴中，對所述煤液化殘渣和蒸汽混合室的形狀沒有特別限制，所述混合室除了可包括上述漸擴通道和漸縮通道外，其主體部分垂直于軸向的截面一般為圓形。

根據本發明氣化噴嘴的一個優選的實施方式，所述煤液化殘渣和蒸汽混合室的最大徑向尺寸與煤液化殘渣管的直徑之比為1.5～8∶1，更優選為2～5∶1。