專利名稱:固體燃料氣化方法
本發(fā)明涉及固體燃料氣化的方法，即在反應器中在5～150巴壓力下，用含氧、水蒸汽及/或二氧化碳的氣化劑處理而使固體燃料氣化的方法。在反應器中，固體物質(zhì)構(gòu)成一個緩慢沉降的固體床。氣化劑注入在該床的下部。不燃礦物質(zhì)以液態(tài)渣形式從該床的下面排出。
把固體燃料氣化早己眾所周知，比如在烏爾曼(ULLMAnns)化學技術(shù)百科全書1971年第四版十四卷(383頁-386頁)中就有記述。以液態(tài)排渣為特點的固體燃料氣化方法在英國第1507905號書、第1508671號書、第1512677號書和德國第2920922號公布專利及第2738932號公開的申請書中都作了詳細的描述。
可氣化的燃料通常是煤炭，包括褐煤和焦炭，比如石油焦。但其他炭質(zhì)材料諸如木料、泥炭等也可氣化。在固定床頂部要加粒度大約3毫米至大約60毫米的粒狀燃料，為的是使該床有足夠的透氣性。粒狀燃料中可含有一定量的粉末燃料，但其量不能太大，為的是有足夠的氣流量通過該床，甚至該床的上部也要有足夠的氣流通過。但如果由于開采或其他原因，所需氣化的燃料中含有相當量的細粒燃料和粉末燃料的話，就非得采取措施才能使這部分燃料同樣滿意地氣化。
可把粉末燃料和細粒燃料制成顆粒料或塊料最終的成形的物料應能裝入氣化器。但此類成形措施花銷很大。鑒于這個原因，本發(fā)明的一個目的就是使氣化反應器也能氣化在不大適合于固定床中氣化的粉末燃料和細粒燃料。根據(jù)本發(fā)明要達到這個目的需要在固定床較下的位置插入一個噴咀，隨載體氣流將粉末燃料和細粒燃料噴射進固定床。這樣載體氣流可以使粉末燃料和細粒燃料均勻地分布于床體之中。如果載體氣流富含甲烷，還會與氣化劑反應。吹入反應器的氣流每標準立方米可含大約1至150公斤粉末燃料和細粒燃料，其載料多少有賴于操作壓力。
所載入的粉末燃料和細粒燃料的粒度最大可達大約6毫米，但至少50重量%的燃料顆粒是在3毫米以下。在氣化煤炭時，高甲烷載體氣流通常至少含30體積%的甲烷。
本發(fā)明另一個較好的特點是載體氣流包括高甲烷廢氣。這種高甲烷廢氣可以合成車間得到。如果采用高甲烷廢氣，氣化所產(chǎn)生的產(chǎn)品氣通常要進一步處理而形成合成氣，再將合成氣進行合成，從該合成氣中可以得到高甲烷氣體。這種氣體可作為載體氣流輸入氣化器，其效果尤佳。如果使用這種氣體，通常所需的甲烷分離程序就不再需要了。還可采用合成法，比如來生產(chǎn)甲醇。如果這樣的話。需用已知的方法在合成循環(huán)中和在分離已形成的甲醇的蒸餾中來分離出高甲烷廢氣。合成氨中分離出的含甲烷廢氣也可以用。
高甲烷載體氣流除了用于噴送粉末燃料和細粒燃料外，還可部分用作氣化反應器中的清掃氣流，清掃反應器中需測量的部位。
附圖對本發(fā)明的具體實例做了更詳細的解釋，請參閱。
附圖1是氣化反應器圖;
附圖2是氣化和甲醇合成聯(lián)合流程框圖。
粒度大約為3毫米至60毫米的粒狀燃料(大多數(shù)情況下為煤炭)間歇地從帶有活動閥(2)的密封斗(1)中裝入反應器(3)中。反應器中所需氣化的燃料構(gòu)成一個固定床(4)。該床能足以透過上升的氣態(tài)氣化劑和產(chǎn)品氣。
將通常含有氧、水蒸氣及/或二氧化碳的氣化劑通過若干個噴咀(5)注入反應器下部。在附圖中僅標出一個噴咀。燃料中的不燃礦質(zhì)以液態(tài)渣的形式(6)收集在反應器底部并連續(xù)地或間歇地通過排出孔(7)排入爐渣箱(8)。所得的產(chǎn)品氣從反應器上部通過管道(9)抽出。
粉末燃料和細粒燃料下面統(tǒng)稱為“細粉煤”。細粉煤從供料箱(10)中輸入到高甲烷載體氣流中。載體氣流是通過管道(11)噴射入反應器(3)的下部(也可參見圖2)。載體氣流可以是氮氣或天然氣，但以高甲烷廢氣為好。高甲烷廢氣可從反應器(3)之后的過程中得到。
現(xiàn)在參看附圖2來解釋如果采用從合成中所得到高甲烷廢氣再循環(huán)入反應器的話，怎樣來簡化連接于反應器(3)上的甲醇合成裝置。這樣，粒狀燃料通過管道(1a)裝入氣化反應器(3)中。細粉煤借助高甲烷載體氣流從料箱(10)中通過管道(11)噴射入反應器。管道(9)中的產(chǎn)品氣先送入常規(guī)催化變換爐(12)。在變化爐中H2∶CO的體積比增加至大約2.2。然后送入氣體凈化器(15)中，在凈化器中，產(chǎn)品氣所夾帶的固體物質(zhì)和那些會影響后面合成的組分，象H2S和其他硫化物以及部分CO2，都被分離出來。氣體用已知的凈化方法凈化。經(jīng)凈化的合成氣體流經(jīng)管道(16)在壓縮機(17)中壓縮，然后通過管道(18)送入甲醇合成車間(19)。合成氣主要由氫和一氧化碳構(gòu)成。該合成氣在甲醇合成車間與含銅的催化劑在大約200℃至300℃的溫度和50巴至100巴氣壓下進行反應。德國第1668390號專利、第1930702號專利和第2024301號專利中有關(guān)于甲醇合成的詳細描述。
粗甲醇在甲醇車間(19)濃縮。與此同時由未反應的CO和H2、甲烷及惰性氣體組成的再循環(huán)氣體在管道(24)中得到，并送到分離車間(25)。該車間是一間擁有諸如分子篩之類的適用的吸附劑、并能在變換壓力的情況下操作的車間。借此才能將富含CO和H2的氣體分離出來，使其再循環(huán)入管道(27)，并在管道(16)中與合成氣混合。富含甲烷和惰性氣體的氣流從循環(huán)(LOOP)中抽出，并存于管道(26)中用作載體氣流。甲醇合成車間(19)的產(chǎn)品通過管道(20)輸入蒸餾車間(21)，再從管道(22)抽出甲醇。
將高甲烷廢氣在蒸餾車間(21)中分離，在管道(23)中保持原狀。部分廢氣和來自管道(26)的氣體借助鼓風機(13)經(jīng)管道(11)再循環(huán)入反應器(3)。沒被再循環(huán)的那部分廢氣可以適當?shù)乩?，如用作純?nèi)剂蠚狻７种С鰜淼墓艿?23a)就是為引出那部分氣體而設(shè)計的。
實例一間類似圖1和圖2所示的設(shè)計能力為日產(chǎn)1000公噸甲醇的車間，其運轉(zhuǎn)流程如下(部分數(shù)據(jù)已算出)將粒度在3毫米到60毫米的粒狀煤炭從料封斗(1)中裝入氣化反應器(3)中，處理量為每日1，500公噸。這些煤炭與600公噸的氧氣和500公噸的水蒸氣在25巴壓力下一起氣化。細粉煤以每小時8噸的量，高甲烷載氣以每小時850立方米的量一起輸入反應器。
將粗煤氣以每日106，000立方米的速度通過管道(9)從氣化器中抽出。該煤氣含有下列成分(按干基計)CO 58體積%H229體積%CO23體積%CH47體積%N22體積%硫化物和 惰性氣體 1體積%該氣體經(jīng)變換、凈化再與來自管道(27)的再循環(huán)氣體混合之后，以每小時111，000立方米的量通過管道(18)輸進甲醇合成車間。該車間使用已知的魯奇低壓工藝，即使用管式反應器。合成氣大致含有下列組分CO 25體積%H263體積%CO24體積%CH46體積%N22體積%分離車間(25)是一間吸附車間，該車間有分子篩和能在改變壓力下工作。它通過管道(26)排送含甲烷50體積%的廢氣，其排送量為每小時12，000立方米。蒸餾車間(21)排送含甲烷40體積%的廢氣，其排送量為每小時1，300立方米。這兩股廢氣流相混，之后，部分氣流以每小時850立方米的速度經(jīng)管道(11)，用作載體氣流再輸入反應器(3)。
載體氣流含有CO212體積%CO 8體積%H212體積%N212體積%CH4和高級碳氫化合物 51體積%
權(quán)利要求
1.氣化固體燃料的方法，其過程為用含氧氣、水蒸氣及/或二氧化碳的氣化劑在5至150巴壓力下在反應器中處理固體燃料，在反應器中固體物質(zhì)構(gòu)成一個緩慢沉降的固定床，氣化劑注入床的下部，不燃礦物質(zhì)以液態(tài)渣形式從床下方排出，本方法的特征為粉末燃料和細粒燃料隨載體氣流通過噴咀噴入固定床的下部。
2.根據(jù)權(quán)項1所述的方法，其特征在于粉末燃料和/或細粒燃料的顆?？纱笾?毫米，但至少50%(重量)的粒度在3毫米以下。
3.根據(jù)權(quán)項1或2所述的方法，其特征在于用作載體氣流的高甲烷氣體至少含有30%(體積)的甲烷。
4.根據(jù)權(quán)項1所述之方法，其特征在于來自合成車間的高甲烷廢氣被用作載體氣流。
5.根據(jù)權(quán)項4所述之方法，其特征在于氣化得到的產(chǎn)品氣經(jīng)進一步處理而形成合成氣，再將合成氣進行合成，從中可得到高甲烷廢氣。該高甲烷廢氣作為載體氣流輸入氣化器。
6.根據(jù)權(quán)項4或5所述的方法，其特征在于該合成是甲醇合成氨合成。
專利摘要
用含氧氣、水蒸汽及/或二氧化碳的氣化劑在5至150巴壓力下在固定床中氣化固體燃料。氣化后所剩不燃礦物質(zhì)以液態(tài)渣的形式排出。粉末燃料和細粒燃料與載體氣流一起噴入固定床的下部。粉末燃料和細粒燃料的粒度可大至大約6毫米。至少50％(重量)的燃料粒度在3毫米以下。載體氣流以高甲烷氣為好，高甲烷氣至少要含有30％(體積)的甲烷。載體氣流還包括合成車間的富含甲烷的廢氣，例如合成甲醇或合成氨車間的廢氣。
文檔編號C10J3/08GK85103094SQ85103094
公開日1986年10月22日 申請日期1985年4月23日
發(fā)明者保羅·魯?shù)婪? 卡爾·哈夫克, 赫克穆特·維爾拉特 申請人:金屬股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan