[實用新型]氣化系統

有效

• 申請號: 201720671628.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN207175879U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 劉水剛;全小明
• 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;C10J3/82
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 張豐豪

技術領域

本公開涉及一種通過使含碳進料部分燃燒來生產合成氣的氣化系統。本公開還涉及使用所述系統的氣化方法。

背景技術

含碳進料可(例如)包括煤粉、生物質，石油焦或任何其它類型的固體含碳進料或其混合物。特別地，含碳進料以固體干燥原料的形式提供。

通常，含碳進料與含氧氣流以及(可選地)慢化劑氣體一起提供給氣化反應器的一個或多個燃燒器。在反應器中，進料被部分氧化以便提供合成氣。合成氣隨后在驟冷段中冷卻。冷卻的合成氣通常被處理，以便例如去除灰分和其它污染物。

如本文所用的合成氣或合成氣體是包含氫氣和一氧化碳以及一些二氧化碳的氣體混合物。(經處理的)合成氣可(例如)用作燃料，或用作中間產物，或用作其他化學過程的原料，所述中間產物用于生成合成天然氣(SNG)或用于生產氨、甲醇、氫、蠟、合成的烴燃料或石油產品。

合成氣可以在下游工藝路徑中進一步處理，以便將合成氣轉化成所選的烴產品。下游工藝路徑可以包含費-托合成反應器，以便轉化該合成氣并使得能夠從一系列烴產品(包括但不限于甲醇和蠟)生產所選的產品。

費-托法通常涉及可產生各種烴的一系列化學反應，所述烴理想地具有化學式(C_nH_(2n+2))。在此最重要的是水氣變換反應，其通過消耗一氧化碳而提供氫氣源：

H₂O+CO→H₂+CO₂

費-托法能夠按下式生產例如烷烴：

(2n+1)H₂+nCO→C_nH_(2n+2)+nH₂O

式中n通常在10至20的范圍內。甲烷(n＝1)的形成是不期望的。生產的大多數烷烴傾向于是直鏈，適合作為柴油機燃料。除了烷烴形成之外，競爭反應可以提供烯烴，以及醇和其它含氧烴。

WO-2004/005438公開了描述的氣化裝置，該氣化裝置包括氣化反應器、連接管和合成氣冷卻器。氣化反應器包括豎直取向的細長壓力容器，冷卻通道和驟冷氣體供應單元位于該細長壓力容器中。氣化器單元被供以含碳進料，例如煤粉。驟冷氣體供給單元供給有驟冷氣體。被驟冷的熱產品氣在驟冷氣體供給單元下游的冷卻通道部分中流動。冷卻通道設有冷卻表面。優選地，這些冷卻表面是管束，冷卻水通過管束流動。隨后，合成氣被引導到合成氣冷卻器，該合成氣冷卻器包括三個熱交換器加熱表面，當在熱氣體的流動方向上觀察時，它們一個在另一個上方就位。

在WO-2004/005438的系統中，合成氣冷卻器入口可被燒結的飛灰堵塞，這可能導致在合成氣冷卻器上的壓降和第一熱交換器束的性能不佳。

為了防止合成氣冷卻器(SGC)入口的堵塞，已經采取了硬件改變(例如US9267744中公開的飛灰爆破器)和操作優化。

US4950308公開了一種用于在高壓氣化過程中從細粒度含碳物質生產生成氣的裝置。該裝置包括：豎向的氣化與輻射冷卻裝置；豎向的對流冷卻通道，通過該豎向的對流冷卻通道產生從頂部至底部的流動；以及在對流冷卻裝置的頭部和氣化與輻射冷卻裝置的頭部之間的連接管。氣化與輻射冷卻裝置包括管狀軸、下部爐渣出口和用于連接管的上部錐形連接部。所述管狀軸被構造為等速流動通道，其不裝備用于供給其它冷卻方式，而是被設計成通過輻射冷卻來使得與產品氣一起行進的伴隨爐渣固化。

在實踐中，合成氣中的固體仍然可沉積在合成氣冷卻器單元的入口部分(其包括最上部的第一熱交換器的入口)上。沉積的固體可生長并最終橋接成大塊。一旦這些塊的大小超過一定的閾值，就無法通過反吹(即反向壓力脈沖)來去除它們。這需要關閉系統的操作，以便從第一熱交換器去除這些飛灰塊。

實用新型內容

本公開的一個目的是提供一種改進的氣化系統和方法，以便限制用于清理或維護的系統停機時間。

本申請提供了一種用于氣化固體含碳進料的氣化系統，該氣化系統包括：

-氣化反應器，所述氣化反應器用于在反應溫度下部分地氧化所述含碳進料以便產生合成氣；

-合成氣出口，所述合成氣出口設置在所述氣化反應器的頂端；

-排氣管，所述排氣管從所述合成氣出口基本向上延伸；

-預冷器單元，所述預冷器單元設置在所述排氣管中或連接到排氣管，用于預冷所述合成氣；

-連接管，所述連接管在所述預冷器單元的下游連接到所述排氣管；和