[發(fā)明專利]含碳材料的氣化

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110385227.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN102533338A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維爾納·西格弗里德·厄恩斯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沙索技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/16
• 分類號(hào): C10J3/16;C10J3/20;C10J3/56;C10J3/54;C10J3/72
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;張耀宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含碳材料的氣化。具體而言，本發(fā)明涉及加壓氣化器的操作方法、使用水蒸汽和氧氣的加壓氣化器的改進(jìn)方法、根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的氣化器的操作方法以及加壓氣化器。

背景技術(shù)

本領(lǐng)域已知多種加壓氣化器，并且認(rèn)識(shí)到對(duì)于加壓氣化器，較高的操作氣化壓力一般會(huì)增加氣化器的產(chǎn)能。加壓氣化器通常使用氣化劑，包括氧氣和高壓水蒸汽(往往是來(lái)自蒸氣匯集器的高壓水蒸汽和氣化器本身的夾套內(nèi)產(chǎn)生的水蒸汽)的混合物。通常，高壓水蒸汽在高于氧氣壓力的水蒸汽壓力下可利用，因此氣化劑壓力的限值是在氣化界區(qū)(battery?limit)可利用的氧氣壓力。對(duì)于某些種類的氣化器如固定床干底氣化器，水蒸汽的質(zhì)量流量顯著高于氣化器的氧氣質(zhì)量流量。

常規(guī)地，通過(guò)控制水蒸汽和氧氣至共同混合處的流動(dòng)來(lái)混合氧氣和水蒸汽。當(dāng)如通常情況那樣水蒸汽在明顯高于氧氣壓力的壓力下可利用時(shí)，必須通過(guò)閥使水蒸汽高壓降下，并且水蒸汽中的多余能量并不用于作功。

在現(xiàn)代空氣分離裝置中，氧氣作為液體在工藝流程的某處產(chǎn)生，在此該液態(tài)氧被泵送以實(shí)現(xiàn)期望的壓力增加。高壓液態(tài)氧與相對(duì)熱的工藝或?qū)嵱盟羝麩峤粨Q，以使液態(tài)氧蒸發(fā)并送至空氣分離裝置的界區(qū)作為高壓氣態(tài)產(chǎn)物。從空氣中分離氧和將高壓氧供應(yīng)到氣化工藝都需要大的壓縮和泵送功率。如果所需的氧氣輸送壓力可以降低，則因此能夠?qū)崿F(xiàn)空氣分離單元或裝置的節(jié)能。

簡(jiǎn)言之，在許多集成的煤至液的設(shè)施中，水蒸汽和氧氣壓力不匹配，其中水蒸汽壓力明顯高于氧氣壓力，導(dǎo)致能效不高的操作。降低或減少這種能效不高令人期望。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種加壓氣化器的操作方法，該方法包括：

將含碳材料進(jìn)料到所述加壓氣化器的加壓氣化容器中，在此氣化容器處于壓力P1；

將水蒸汽作為溫度調(diào)節(jié)和氣化劑通過(guò)水蒸汽噴射器進(jìn)料到氣化容器內(nèi)，水蒸汽在壓力P2下進(jìn)入所述噴射器并充當(dāng)水蒸汽噴射器的推動(dòng)流體；

將氧氣通過(guò)所述水蒸汽噴射器進(jìn)料到氣化容器內(nèi)，氧氣在壓力P3下進(jìn)入所述水蒸汽噴射器，其中P2＞P1≥P3；

在所述水蒸汽和氧氣存在下使含碳材料在所述壓力P1下氣化以產(chǎn)生灰分和至少包括CO和H₂的合成氣；和

從氣化容器移出所述灰分和合成氣。

通常，氣化器是固定床干底氣化器，也稱作移動(dòng)床干灰氣化器，使得從氣化容器移出干灰分。如將認(rèn)識(shí)到的，本發(fā)明的操作方法非常適合具有高水蒸汽要求以調(diào)節(jié)氣化溫度的氣化器如固定床氣化器，并因此不可能應(yīng)用在具有低水蒸汽要求的氣化器如夾帶床氣化器的操作中。但是，本發(fā)明的操作方法可以用在具有中等水蒸汽要求的氣化器如流化床氣化器中。

理論上，含碳材料可以是適用于在加壓氣化器尤其是固定床或流化床氣化器中氣化的任何含碳材料，例如廢料、生物質(zhì)、焦炭(petcoke)或煤。但是，通常含碳材料是煤如褐煤、煙煤或無(wú)煙煤。

優(yōu)選地，P1為至少約20巴(表)，更優(yōu)選約25巴(表)至約100巴(表)，例如約29巴(表)。

優(yōu)選地，P2為至少約35巴(表)，更優(yōu)選約45巴(表)至約170巴(表)，例如約60巴(表)。

P3通常為至少約25巴(表)，更通常約28巴(表)至約110巴(表)，例如約29巴(表)。

通常本發(fā)明的方法包括由通過(guò)在氣化器中將含碳材料氣化提供的熱產(chǎn)生水蒸汽。水蒸汽可以例如在氣化器的氣化容器的夾套中產(chǎn)生。氣化器產(chǎn)生的水蒸汽的壓力可以為P4，并且P4＞P1。通常P4≤P2。

氣化器產(chǎn)生的水蒸汽可以在氣化容器中用作溫度調(diào)節(jié)劑和氣化劑。通常因此將氣化器產(chǎn)生的水蒸汽與來(lái)自水蒸汽噴射器的水蒸汽和氧氣的混合物在進(jìn)料到氣化容器之前混合。

本發(fā)明可以包括允許一些不是由氣化器產(chǎn)生的水蒸汽旁路通過(guò)水蒸汽噴射器。通常將旁路通過(guò)水蒸汽噴射器的水蒸汽與由通過(guò)在氣化器中將含碳材料氣化提供的熱產(chǎn)生的水蒸汽混合，并還與來(lái)自水蒸汽噴射器的水蒸汽和氧氣的混合物在進(jìn)料到氣化容器之前混合。

如果送入噴射器的水蒸汽在高于P2的供應(yīng)壓力下可得，則本方法可以包括例如通過(guò)閥降低水蒸汽壓力以將水蒸汽壓力減少到P2。但是如將認(rèn)識(shí)到的，對(duì)于相同水蒸汽供應(yīng)壓力和相同操作壓力P1，對(duì)于本發(fā)明的方法水蒸汽壓力必須降低的量低于對(duì)于其中沒(méi)有利用水蒸汽噴射器將氧氣進(jìn)料到氣化器的現(xiàn)有技術(shù)的氣化工藝所必須降低的量。