[發明專利]用于碳燃料的包括氣流輸送干燥器的氣化組合設備

在審

• 申請號: 201380073615.0
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN105143411A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 李民會;裴寅權;金奎泰;申宰旭
• 申請（專利權）人: SK新技術株式會社;SK能源株式會社
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C01B3/36;C10J3/72
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 樊曉煥;金小芳

技術領域

本申請要求2012年12月26日提交的韓國申請No.2012-0153791的優先權。

本發明涉及一種用于含碳燃料的、包括閃蒸干燥器的集成氣化裝置。

背景技術

為了產生電能、化學材料和合成燃料，或者為了實現其多種應用，化石燃料(如煤)可被氣化。氣化是指通過烴類燃料和氧氣在非常高的溫度下的不完全燃燒生產合成氣，所述合成氣由一氧化碳和氫氣構成，因此產生的氣體具有比原材料更高的效能，并且可以以造成較少環境污染的材料的形式排放。

通常在氣化之前對含碳燃料進行干燥。這是因為具有低含水量的燃料可以更容易地燃燒，并且可以更有效地氣化。然而，在使用高含水量的燃料(例如劣質煤和生物質)的情況下是有問題的，因為其脫水所需的成本高，并且由于水的存在其難以進行氣化。例如，生物質(如玉米秸稈)具有如此高的含水量以至于其不能用于燃料氣化。當使用具有高含水量的含碳燃料時，燃料中的水可能降低流動性，還可能在燃料的處理和運輸過程中頻繁導致堵塞，并且從燃料中除去水需要高的成本和能量。

為了降低燃料的含水量從而提高氣化效率，需要將大量的熱傳遞至干燥對象，因此應當制造具有適用于此目的的形狀和尺寸的干燥器。目前，在典型的常壓干燥器中，通過熱供應和保留時間降低高含水量燃料的含水量具有限制性，其不期望地降低了氣化裝置的效率。

在氣化工藝過程中通過熱回收所產生的蒸汽被間接地用作干燥器的熱源的情況下，還額外地需要用于熱交換器的成本。另外，在含碳燃料處理之后，從干燥器中排出的氣體可能在僅通過徹底的熱回收和純化設施之后就被排放到大氣中，因此還額外地需要用于其的設施成本。

通過氣化工藝生產的合成氣經過純化工藝和重整工藝從而制備化學制品或合成燃料。純化工藝能夠從合成氣中除去細粉、硫、汞、二氧化碳等物質，重整工藝使合成氣的組成得以調整。由此，認為合成氣中H₂/CO的比值對生產化學制品而言是重要的，并且取決于最終產品，其所需的值也不同。例如，在費-托(F-T)工藝中，H₂/CO的比值應設置為2:1。

通常，調節H₂/CO的比值的示例性工藝是水煤氣變換工藝，其在高壓(例如12-30巴)條件下使用催化劑通過下述方案1進行反應。

[方案1]

CO+H₂O→H₂+CO₂

水煤氣變換工藝可以根據催化劑的使用條件進行分類，其大致分為含硫變換過程(約270-510℃)和低硫變換過程(約177-316℃)，這取決于是否在使用前從合成氣中除去雜質，或是否從合成氣中除去雜質后再使用，所述雜質例如為H₂S。就降低CO的平衡濃度和相對于H₂O的濃度增加成比例地提高反應速率而言，獨立的工藝是有利的。因此，在合成氣中H₂O的濃度不夠的情況下，可以在該工藝中加入蒸汽，以便增加CO的轉化。然而，高壓蒸氣的供給增加了該工藝的成本。

在氣化工藝中，水煤氣變換反應中可能需要額外的高壓蒸汽，從而提高H₂/CO的比值。然而，生產這種高壓蒸汽，需要額外的水資源和水凈化/熱交換設備。

發明內容

技術問題

因此，考慮到相關技術中遇到的問題做出了本發明，并且本發明一個方面提供了一種用于含碳燃料的集成氣化裝置，其中，將在含碳燃料的氣化過程中產生的高壓蒸汽直接用于干燥含碳燃料，并且將由上述干燥工藝得到的蒸汽直接用于水煤氣變換工藝。

技術方案

在本發明的實施方案中，用于含碳燃料的集成氣化裝置可以包括氣化器，以使含碳燃料和氣化劑反應以產生合成氣，其中所述氣化器包括熱交換器；閃蒸干燥器，其使用熱交換器中產生的高壓蒸汽降低供入閃蒸干燥器中的含水的含碳燃料的含水量；以及水煤氣變換反應器，使從閃蒸干燥器中排出的蒸汽與合成氣反應產生氫氣和二氧化碳。

在本發明的實施方案中，含碳燃料可以選自低級煤、生物質和石油焦炭構成的組，并且其實例可以包括煙煤、次煙煤、褐煤、廢木材、棕櫚副產品、玉米秸稈、甘蔗等。

在本發明的實施方案中，供給到閃蒸干燥器中的含碳燃料的含水量可以為含碳燃料總重量的10-60重量％。

在本發明的實施方案中，供給到閃蒸干燥器中的含碳燃料可以具有2mm或更小的顆粒尺寸。

在本發明的實施方案中，供給到閃蒸干燥器中的蒸汽可以具有260-500℃的溫度。