專利名稱：從固體熔渣顆粒和水的混合物中除去固體熔渣顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從急冷段中存在的固體熔渣和水的混合物中除去固體熔渣的方法，所述的急冷段為用含氧氣體部分燃燒細(xì)分散的固體含碳燃料生產(chǎn)合成氣的方法的一部分。
這一方法在EP-A-290087中公開。在這一方法中，水和固體熔渣的混合物被間歇排出加壓的氣化體系。液體熔渣是例如煤氣化或部分燃燒的副產(chǎn)物。液體熔渣通過(guò)位于反應(yīng)器底部的出口排出，并借助重力通過(guò)熔渣排放設(shè)備進(jìn)入水浴或熔渣急冷容器，在那里形成水和固體熔渣顆粒的混合物。用活底漏斗將混合物從加壓的氣化體系間歇排放到較低壓力的排放段。在排放期中，通過(guò)關(guān)閉在熔渣急冷容器和活底漏斗之間的連接管線中的一個(gè)或多個(gè)閥門使活底漏斗與氣化體系分開。
這一排放步驟的一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)活底漏斗和急冷容器之間的閥門關(guān)閉時(shí)，積累在這一閥門上游的熔渣具有剛好在所述的閥門上游窄的空間掛料的傾向?；畹茁┒放c氣化體系再接通以后，很難有熔渣掉到活底漏斗中。這一問(wèn)題通過(guò)EP-A-290087中公開的方法得到解決，其中在活底漏斗中維持恒定的氮?dú)馀莼虻獨(dú)庹?。通過(guò)確保所述的氮?dú)馀莸膲毫Φ陀谌墼崩淙萜髦械膲毫Γ诨畹茁┒泛腿墼崩淙萜髦g的閥門開啟的過(guò)程中，形成水和熔渣的初始向下流。這一方法也使熔渣從急冷容器迅速排放到活底漏斗中。
雖然已證實(shí)上述方法在商業(yè)實(shí)踐中是令人滿意的，但它仍然存在一些缺點(diǎn)。一個(gè)缺點(diǎn)是需要安裝另外的設(shè)備來(lái)提供氮?dú)庖约霸诿恳慌欧牌陂g與氮?dú)庀挠嘘P(guān)的費(fèi)用。另一缺點(diǎn)是，與排放的混合物一起，還排放出一定數(shù)量的含硫化合物(其中硫化氫是最主要的)和其他溶解的組分(例如氨、氯化物和一氧化碳)。硫化氫在反應(yīng)器中由烴類進(jìn)料中存在的含硫化合物生成。一部分硫化氫溶解在熔渣急冷容器中的水中，因此在上述的方法中與熔渣一起被排放。
本發(fā)明的目的是一種從含有所述熔渣顆粒和水的混合物的急冷段迅速分離固體熔渣顆粒的簡(jiǎn)單方法，以致不會(huì)隨熔渣一起從急冷段除去含硫化合物或只除去很少的含硫化合物。
這一目的通過(guò)以下的方法達(dá)到。從急冷段中存在的固體熔渣顆粒和水的混合物中除去固體熔渣顆粒的方法包括以下步驟，所述的急冷段是用含氧氣體部分燃燒細(xì)分散的固體含碳燃料制備合成氣的方法的一部分。
(a)將混合物從急冷段排放到第一容器中；(b)將熔渣顆粒從第一容器排放到第二容器，而將不含熔渣的水從第二容器排放，所述的第二容器位于所述的第一容器的下方并通過(guò)裝有泵送設(shè)備的開式連接導(dǎo)管與所述第一容器流體相連，以及裝有關(guān)閉設(shè)備，以便從它的下端排放沉渣；(c)將第一容器與第二容器流體上關(guān)閉；(d)打開從第二容器排放熔渣的設(shè)備，以便將熔渣從第二容器排放到較低壓力段；以及(e)關(guān)閉從第二容器排放熔渣的設(shè)備，并重復(fù)步驟(a)至(e)。
通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的方法，有可能將固體熔渣顆粒從裝有液體和固體熔渣顆粒的混合物的容器中排放，其中與水一起排放的含硫化合物的數(shù)量低于現(xiàn)有技術(shù)的方法。因此，與熔渣顆粒一起排放較少的硫化氫。通常與熔渣一起排放的硫化氫現(xiàn)在與合成的產(chǎn)物氣體一起排放。因?yàn)楹铣蓺怏w通常含有一定數(shù)量的硫化氫，在現(xiàn)有的下游硫化氫脫除工段中脫除這一新增的硫化氫是沒(méi)有問(wèn)題的。當(dāng)閱讀了本發(fā)明的詳述時(shí)，本發(fā)明的另外一些優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。
本方法涉及從用含氧氣體部分燃燒細(xì)分散的固體含碳燃料生產(chǎn)合成氣的方法中分離熔渣顆粒。含碳燃燒的例子是煤、泥煤、木材、焦炭(例如石油焦)、煙灰、含碳廢物、生物量(biomass)及其混合物。上述原料與含金屬的廢物的混合物也可用作進(jìn)料。
從第二容器中取出的不含熔渣的水的體積和與此同時(shí)通過(guò)從第一容器到第二容器的導(dǎo)管的固體體積的比優(yōu)選為0.7-1.5、更優(yōu)選0.8-1。最優(yōu)選的是，從第二容器取出并送入第一容器的液體體積與由于重力從第一容器到第二容器的固體體積大致相同。然后使在第一容器和第二容器之間的連接管線中的液體接近不流動(dòng)。這一狀態(tài)進(jìn)一步使第二容器取出的和進(jìn)入第二容器的含硫化合物減少。
優(yōu)選的是，熔渣顆粒在第一容器和第二容器之間的連接導(dǎo)管中的質(zhì)量流量為100-150公斤熔渣顆粒/平方米導(dǎo)管或閥門截面積/秒(公斤/米2/秒)。
因?yàn)榈谝蝗萜髟诩崩涠魏偷诙萜骰蚧畹茁┒分g，所以存在含硫化合物的濃度梯度，其中在第一容器中含硫化合物的濃度低于急冷段。當(dāng)?shù)谝蝗萜鞯母叨?直徑比大于3時(shí)，這一濃度梯度很容易達(dá)到。優(yōu)選的是，將從第二容器取出的不含熔渣的水送到第一容器的下端，以便進(jìn)一步提高這一濃度梯度。這一濃度梯度是有利的，因?yàn)樗M(jìn)一步使任何含硫化合物進(jìn)入第二容器的機(jī)會(huì)減少。
第一容器的體積優(yōu)選與第二容器相同或更大。增加的體積用作解決問(wèn)題的緩沖容量，另外還使任何含硫化合物進(jìn)入第二容器的機(jī)會(huì)減少。當(dāng)在步驟(c)中將第一容器與第二容器關(guān)閉時(shí)，優(yōu)選在連接導(dǎo)管中沒(méi)有熔渣顆?；蛴泻苌俚娜墼w粒，從而減少了熔渣顆粒阻塞所述導(dǎo)管中的閥門的機(jī)會(huì)，從而減少了損壞閥門的機(jī)會(huì)，并保持可用于預(yù)期可能產(chǎn)生的問(wèn)題的緩沖容量。第二容器優(yōu)選不是太小，因?yàn)樘?huì)產(chǎn)生太高的排放頻率，使該法的生產(chǎn)能力降低。適宜的是，第一容器的體積為第二容器體積的2-3倍。第二容器的體積由脫除熔渣顆粒所需的能力決定。熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可很容易根據(jù)進(jìn)行步驟(a)-(e)所需的時(shí)間以及希望減小的容器的尺寸來(lái)決定最佳體積。
通過(guò)從第二容器取出相對(duì)清潔的水，達(dá)到這樣的吸引程度，它主要把固定從第一容器吸到第二容器。第二容器必需大到足以使固體在步驟(b)過(guò)程中充分地下沉，以便得到不含固體的區(qū)域和富含固體的下部區(qū)域。
為了進(jìn)一步減少可從第一容器排放到第二容器的含硫化合物的量，在步驟(d)和/或步驟(e)中從第二容器中脫除熔渣顆粒以后和在進(jìn)行步驟(a)以前，優(yōu)選用清潔水或新鮮水裝滿第二容器。當(dāng)熔渣顆粒進(jìn)入第二容器時(shí)，將一部分清潔水(適為進(jìn)入顆粒的體積)排放到第一容器；或排放到另一出口(但不優(yōu)選)。當(dāng)這一清潔水進(jìn)入第一容器時(shí)，在這第一容器中，含硫化合物的濃度進(jìn)一步下降，正如上面討論的。
在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一容器還裝有排放不含熔渣的水的設(shè)備。因?yàn)槿墼w粒然后可更容易從急冷段進(jìn)入第一容器，所以這是有利的。所述的水可優(yōu)選通過(guò)從冷卻水、冷卻空氣或其他介質(zhì)接觸的物流中取熱作為冷卻急冷段的介質(zhì)。使用所述的水來(lái)破壞和/或清潔在急冷段中存在的水層表面上形成的沉淀和在急冷段設(shè)備本身上存在的沉淀可能也是有利的。放出一些這樣的物流以防止雜質(zhì)積累可能是有利的。不含熔渣的水從第一容器中排放的優(yōu)選位置與第二容器討論的相同。
本方法用在這樣一種情況中是很有利的，其中第一容器中的壓力高于分離出的固體從第二容器排放到的環(huán)境壓力。在氣化法中，在本發(fā)明的方法中，急冷段和有關(guān)的第一容器中的壓力通常為20-60巴，而固體通常在大約環(huán)境壓力下從第二容器(有時(shí)稱為活底漏斗容器)排放。
附圖
表示實(shí)施上述的本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案的設(shè)備。所述設(shè)備包括第一容器(1)、第二容器(2)，優(yōu)選位于第一容器下方以及與第一容器和第二容器流體相連的第一導(dǎo)管(3)和第二導(dǎo)管(4)。第一導(dǎo)管(3)優(yōu)選位于這樣的位置，以致在步驟(b)中的熔渣顆?？山柚亓牡谝蝗萜?1)移動(dòng)到第二容器(2)。第二導(dǎo)管(4)裝有泵送設(shè)備(5)，以便將不含熔渣顆粒的水從第二容器輸送到第一容器。適用于泵送液體的設(shè)備例如為齒輪泵、凸輪泵、旋轉(zhuǎn)泵、離心泵或提升管。第二導(dǎo)管(4)的入口位于這樣的位置，以致不含熔渣顆粒的水從第二容器(2)泵送入第一容器(1)。通過(guò)導(dǎo)管(3)進(jìn)入第二容器(2)的熔渣顆粒將在第二容器的下部積累，以致第二容器的上部相對(duì)于下部不含熔渣顆粒。
優(yōu)選的是，導(dǎo)管(4)的入口(6)因此位于第二容器(2)的上部，并遠(yuǎn)離進(jìn)入第二容器(2)的第一導(dǎo)管(3)的出口開口(8)。更優(yōu)選的是，管狀擋板(7)放在導(dǎo)管(3)的出口(8)周圍，它使進(jìn)入第二容器的熔渣顆粒向下運(yùn)動(dòng)，并遠(yuǎn)離第二導(dǎo)管(4)的入口(6)。而且，第二容器裝有出口開口(9)，固體顆?？赏ㄟ^(guò)它排放，而第一容器裝有用來(lái)接收來(lái)自急冷段(14)的混合物的入口開口(10)。開口(10)可任選裝有粉碎器，以便在進(jìn)入第一容器以前將大的熔渣顆粒破碎。如果沒(méi)有熔渣粉碎器，那么開口(10)通常比連接第一容器(1)和第二容器(2)的導(dǎo)管中的開口大，從而能使無(wú)紊流的熔渣顆粒流從急冷段(14)進(jìn)入第一容器。
附圖還示出在導(dǎo)管(3)和(9)中的閥門(11、13)，以便以本發(fā)明的排出方式操作本方法。在步驟(c)中，閥門(11)關(guān)閉和泵(5)停止。在步驟(d)中，閥門(13)處于打開位置，以便使熔渣顆粒從第二容器(2)排放。附圖還示出排放段(12)。
附圖還示出不含熔渣的水可通過(guò)它從第一容器中除去的導(dǎo)管(15)，以及與第二容器中所述的擋板(7)在功能上相同的管狀擋板(16)。
將用以下非限制性實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1在如圖2所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，容器1裝有水和由煤氣化法制得的密度2335公斤/米3的172公斤熔渣的混合物。大部分熔渣顆粒在容器1底部閥門11附近。容器2裝有清潔水。直徑為10厘米的閥門11打開以及泵5開動(dòng)以后，觀測(cè)到通過(guò)閥門的穩(wěn)定排出流。泵的流速為15.5升/分，以及在3.65分鐘內(nèi)有172公斤熔渣排出。通過(guò)導(dǎo)管(4)從第二容器輸送到第一容器的液體與在相同時(shí)期通過(guò)導(dǎo)管(3)的固體的體積比在這一實(shí)施例中因此為0.75。
實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1，不同的是泵的流速為36.3升/分。在2.44分鐘內(nèi)排出相同的172公斤熔渣。通過(guò)導(dǎo)管(4)從第二容器輸送到第一容器的液體與在相同時(shí)期通過(guò)導(dǎo)管(3)的固體的體積比在這一實(shí)施例中為1.18。
對(duì)比例A重復(fù)實(shí)施例1，不同的是不使用泵5。通過(guò)閥門5的流量很不穩(wěn)定，因此實(shí)驗(yàn)重復(fù)15次，以便得到可靠的試驗(yàn)結(jié)果。平均172公斤熔渣5.6分鐘通過(guò)閥門11。
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用本發(fā)明的方法，高流速的熔渣可從上面的容器輸送到下面的容器，同時(shí)減少?gòu)乃龅纳厦嫒萜鬏斔偷剿龅南旅嫒萜鞯乃俊?br> 權(quán)利要求
1.從急冷段中的固體熔渣顆粒和水的混合物中除去固體熔渣顆粒的方法，所述的急冷段為用含氧氣體部分燃燒細(xì)分散的固體含碳燃料制備合成氣的方法的一部分，所述的方法包括(a)將混合物從急冷段排放到第一容器中，(b)將熔渣顆粒從第一容器排放到第二容器，而將不含熔渣的水從第二容器排放，所述的第二容器位于所述的第一容器的下方并通過(guò)裝有泵送設(shè)備的開式連接導(dǎo)管與所述第一容器流體相連，以及裝有關(guān)閉設(shè)備，以便從它的下端排放沉渣，(c)將第一容器與第二容器流體上關(guān)閉，(d)打開從第二容器排放熔渣的設(shè)備，以便將熔渣從第二容器排放到較低壓力段，以及，(e)關(guān)閉從第二容器排放熔渣的設(shè)備，并重復(fù)步驟(a)至(e)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將在步驟(c)中得到的不含熔渣的水送至第一容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中將不含熔渣的水送至第一容器的下端，所述的第一容器的高/直徑比大于3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(d)和/或步驟(e)中，在實(shí)施步驟(a)以前，將新鮮水送入第二容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中不含熔渣的水從第二容器的上部排放，其位置遠(yuǎn)離進(jìn)入第二容器的第一導(dǎo)管的入口開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中從第二容器取出的水與在相同時(shí)期輸送到第二容器的固體熔渣顆粒的體積比為0.7-1.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述的比為0.8-1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(d)和/或(e)過(guò)程中將新鮮水送入第二容器，使得在實(shí)施步驟(b)以前第二容器就含有新鮮水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中不含熔渣的水從第一容器排放。
全文摘要
從急冷段中的固體熔渣顆粒和水的混合物中除去固體熔渣顆粒的方法,所述的急冷段為用含氧氣體部分燃燒細(xì)分散的固體含碳燃料制備合成氣的方法的一部分,所述的方法包括(a)混合物從急冷段排放到第一容器,(b)將熔渣顆粒從第一容器排放到第二容器,而將不含熔渣的水從第二容器排放,所述的第二容器位于所述的第一容器的下方并通過(guò)裝有泵送設(shè)備的開式連接導(dǎo)管與第一容器流體相連,以及裝有關(guān)閉設(shè)備,以便從它的下端排放熔渣,(c)將第一容器與第二容器流體關(guān)閉,(d)打開從第二容器排放熔渣的設(shè)備,以便將熔渣從第二容器排放到較低壓力段和(e)關(guān)閉從第二容器排放熔渣的設(shè)備,并重復(fù)步驟(a)至(e)。
文檔編號(hào)C10J3/52GK1376190SQ00813191
公開日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2000年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者I·C·范登波恩, J·G·M·希爾德 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司