專利名稱：向氣流床氣化反應器供應含碳燃料的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種向氣流床氣化反應器供應含碳燃料以在加壓及高于灰分的熔化溫度的條件下生產(chǎn)含CO、H2及飛灰的氣體的方法，其中將所產(chǎn)生的氣體輸送至進一步的處理階段，尤其是至少一個合成階段。
背景技術(shù)：
在用含二氧化碳、一氧化碳及氧的氣體將微粒狀至粉塵狀的燃料卸料和輸送到處于加壓下的氣流床氣化器內(nèi)的情況下，在氣流床氣化器內(nèi)磨細的或粉塵狀(< 0. 5mm)的燃料(例如煤、石油焦、生物廢棄物)或低粒子負荷< 50kg/m3)的懸浮形式的燃料與含氧的氣化劑于最高達IOMPa的提高的壓力下及高于爐渣熔點的溫度下反應時，應輸入低于化學計量比例的含氧氣體，從而產(chǎn)生含一氧化碳的產(chǎn)物氣體。在此作為實例提及EP 0 333 991 Al 或 DE 10 2007 020 333 Al。由于燃料原本是處于環(huán)境壓力，因此必須先經(jīng)由輸入系統(tǒng)將壓力升高至高于反應器壓力的壓力水平，以便計量配料式輸送至高壓氣化反應器的燃燒器。一種有利的方法設計為，將燃料從儲存容器輸送到鎖斗。這些鎖斗首先被加壓至高于反應器壓力的壓力水平，以便接著經(jīng)由輸送管線將燃料以密流輸送的方式輸送到用于氣化反應器的燃燒器的始終處于加壓的儲存容器中。由該儲存容器連續(xù)地分別將經(jīng)配料的燃料物流供應給燃燒器。密流輸送所需的運輸氣體是在鎖斗的出口處或出口處附近被輸入，或是被輸入輸送管線。然后將排空的鎖斗卸壓，以便能夠在接近大氣壓力的壓力狀態(tài)下接納進一步的燃料進料。將卸壓氣體除塵，并排放到大氣中。通常使用來自空氣分離設備的氮或是利用二氧化碳來進行卸料。如果要生產(chǎn)貧氮的合成氣體或氫和/或C0，則使用二氧化碳?？梢栽跉饣蟮臍怏w處理過程中獲得二氧化碳。通常是將從氣化器流出的氣體進行除塵及凈化，然后進行CO-轉(zhuǎn)化，以根據(jù)合成所需的吐/co比例進行調(diào)整，或是產(chǎn)生純氫。 在此將CO及水蒸氣轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2。接著將氣體冷卻、冷凝出水分、然后在洗滌過程中用循環(huán)溶劑(例如，MDEa, Genosorb,甲醇)將(X)2洗出。接著在解吸器中通過降壓或升溫將(X)2從溶劑中分離出來。以此方式獲得的氣體除了含有CO2外，還含有其他成分，例如H2、C0、N2、甲烷、硫化氫、氬、所使用的溶劑(例如甲醇)的蒸氣等，尤其是，CO的含量為例如0.1%。雖然可能的是，在洗滌過程中進一步降低了有害物質(zhì)的含量，但是耗費(投資成本及操作成本，例如用于蒸氣及電力的消耗)隨著對純度要求的提高而快速攀升。DE 10 2007 020 333 Al描述一種用于操作煤塵加壓氣化的粉塵進給系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括儲料斗、粉塵進給鎖斗及配料容器。由此，向儲料斗中輸入作為惰性稀釋劑 (inertisierungsmittel)及松散劑的經(jīng)加熱的氮，與此相對地，用純二氧化碳對鎖斗施壓并輸送粉塵。來自鎖斗的卸壓氣體被卸壓，然后在過濾器中脫除固體。在此利用重力流將經(jīng)加壓的鎖斗排空至配料容器。
以上提及的已知解決方案的缺點尤其在于，用于卸料及流化的氣體只允許含有低濃度的環(huán)境有害物質(zhì)co』2s、甲醇等，因為這些氣體它們會被排放到大氣中。容器相互疊置的以重力流為基礎的卸料方式，由于構(gòu)造高度高而很耗費，并且由于堆料的壓實而被證實操作不夠穩(wěn)定。盡管有很多不同的方式，但證實非常困難的是，經(jīng)濟地進行使得堆料中的內(nèi)應力保持足夠低的容器加壓過程。為了提供一種確保以經(jīng)濟的方式用于向加壓氣化裝置供應燃料的方法，該方法使得來自煤卸料和運輸?shù)挠泻ξ镔|(zhì)排放最小化或完全避免，在申請人等的未公開的DE 10 2009 006 384中提出，將燃料借助特定氣體混合物從儲存容器輸送到鎖斗。為了在排放到大氣中之前對污染輸送氣體的有害物質(zhì)(例如CO、甲烷、硫化氫、所使用的溶劑(例如甲醇)的蒸氣等)進行相應的處理，在該申請中建議將二氧化碳與氧混合作為卸料運輸氣體，并將其催化氧化。經(jīng)凈化的合成氣體可用于液態(tài)碳氫化合物的合成，例如用于費托合成法或MTG合成法(甲醇至汽油)中，在MTG合成法中，在第一步驟中生產(chǎn)甲醇，在第二步驟將甲醇轉(zhuǎn)變成汽油。這兩種方法中都產(chǎn)生主要由碳氫化合物組成的氣態(tài)副產(chǎn)物。在這兩種方法中，對液態(tài)產(chǎn)物進行處理都需要氫，例如通過在PSA設備(變壓吸附過程)中分離而生產(chǎn)氫，其中產(chǎn)生主要包含CO及壓的殘余氣體?，F(xiàn)有的MTG技術(shù)將一部分氣態(tài)副產(chǎn)物非連續(xù)地用于MTG催化劑的再生，剩余量被輸出。如果MTG反應器的數(shù)量較少，則將氣體收集在一起，以便在再生期間可以產(chǎn)生足夠的熱功率。缺點需要收集容器(除了生產(chǎn)以外的其它要求)，碳將以CO2的形式被排放到大氣中，而不是被構(gòu)入反應產(chǎn)物中。此種方法的基本優(yōu)點(副產(chǎn)物的回輸及液態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)量的提高)是已知的，但是氣態(tài)副產(chǎn)物的壓縮及回輸會造成以下的問題一其量對旋轉(zhuǎn)式徑向或軸向壓縮機而言通常過少，而活塞式壓縮機則具有數(shù)倍的較高的維修需求；一組成及量波動。因為碳氫化合物具有是氫密度多倍的較高密度(CH4是8倍， C5H12是36倍)，并具有較低的等熵系數(shù)，因此混合物的特性及旋轉(zhuǎn)式壓縮機的輸出壓力變化。當氫含量暫時升高并因而氣體密度低時，旋轉(zhuǎn)式壓縮機提供的壓力明顯較低，該壓力對于將氣體進料至氣化器而言可能太低；-一部分碳氫化合物在壓縮過程中冷凝；一在氣化器內(nèi)需要進料通道，在不存在副產(chǎn)物時必須沖洗該進料通道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，成本有利地并以簡單的方式提高液態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)量。根據(jù)本發(fā)明用開篇所述類型的方法如下實現(xiàn)了上述目的，使用由下游處理階段產(chǎn)生的還含有碳氫化合物和/或氫的廢氣將燃料氣動輸送至氣流床氣化反應器。本發(fā)明的其他實施方式由從屬權(quán)利要求提供。在此，特別是設計為進一步的處理階段由以下形成co轉(zhuǎn)化階段、氣體凈化階段及第一合成階段，例如用于甲醇的合成、以及第二合成階段，例如MTG (甲醇至汽油)階段，其中回輸?shù)臍怏w至少含有1體積％的碳氫化合物和/或1體積％的氫。CN 102549116 A
說明書
3/4頁本發(fā)明的優(yōu)點尤其在于，將合成過程(例如甲醇合成及MTG合成)的氣態(tài)或氣化的副產(chǎn)物與二氧化碳(CO2)混合，由此提高氣體量，并使氣體的特性穩(wěn)定化，因此可以使用旋轉(zhuǎn)式壓縮機。這樣選擇二氧化碳的量，使得在壓縮過程中避免碳氫化合物冷凝。在此，可以使用負載有有害物質(zhì)的(X)2級分，由此可以取消常規(guī)情況所必需的(X)2處理。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，以經(jīng)壓縮的氣體混合物取代純的輸送氣體來稀釋輸送入氣化器的固體燃料，其中，另外同樣也可以利用氣體混合物將燃料從鎖斗輸送到儲存容器，其中優(yōu)選用噴射器將卸壓氣體回輸，以避免釋放含H2、Co、及碳氫化合物的氣體。本發(fā)明還設計為，從下游設備回輸?shù)臍怏w在壓縮前與(X)2混合。在實施方式中還設計為，將在氣體處理中獲得的主要包含(X)2并包含至少IOppm 的H2S和/或CO的氣體混入含有碳氫化合物和/或氫的回輸氣體中，其中還可設計為，將回輸氣體至少部分地用于儲存容器內(nèi)的燃料輸送，以在儲存容器內(nèi)形成壓力，和/或用于使儲存容器內(nèi)的燃料流化。實施方式根據(jù)以下描述以及附圖
對本發(fā)明的其他優(yōu)點、細節(jié)及特征做進一步的說明。所述附圖展示了根據(jù)本發(fā)明的氣化方法的示意圖。在整體用1表示的設備中，來自儲存容器2的粉塵狀燃料經(jīng)由連接管線2c被轉(zhuǎn)移至鎖斗3。為了能夠容納燃料，必須首先將鎖斗3卸壓。將從鎖斗流出的氣體!Be除塵，并被排放到大氣中。接著用燃料填充鎖斗，并用氣體3a及北施壓。然后用3c沖洗鎖斗的輸出管線，并將粉塵狀的燃料從鎖斗3經(jīng)由管線4輸送至儲存容器5。在此過程中輸入松散氣體和流化氣體北及運輸氣體4a。儲存容器5始終處于工作壓力，并經(jīng)由多條管線6連續(xù)地向氣化過程7供料。通過吹送松散及流化氣體恥進行從儲存容器到儲存容器的出口區(qū)的輸送，并借助另外的運輸氣體5c進行到燃燒器管線6的輸送。燃料流6經(jīng)由燃燒嘴7a連續(xù)且受控地以氣動方式(優(yōu)選以密流輸送的方式)輸送至氣化過程7。利用噴射器14將來自儲存容器的卸壓氣體5e回輸。氣化過程7包括氣化反應器、氣體冷卻過程和除塵過程、以及爐渣7b及含固體的水的冷卻及卸料。在CO轉(zhuǎn)化過程8中一部分一氧化碳及水蒸氣被轉(zhuǎn)化成二氧化碳及氫。接著在氣體凈化過程9中用溶劑(如甲醇)將氣體凈化，以及將二氧化碳從合成氣體(主要為H2及CO)分離出來。在氣體凈化過程中獲得的含二氧化碳的氣體具有低壓力，而且通常含有少量的有害物質(zhì)(例如一氧化碳< 1%，硫化氫< IOppmv)及痕量的碳氫化合物。所獲得的二氧化碳可以具有一種或多種品級。附圖展示了貧有害物質(zhì)的(X)2流9a及負載有有害物質(zhì)的物流％，它們被分開壓縮。通常被洗出的(X)2量大于固體卸料和輸送所需的(X)2量，因此另外的(X)2流離開氣體凈化過程9。經(jīng)凈化的合成氣體在10中轉(zhuǎn)變成甲醇，以及在MTG合成過程(11)中被轉(zhuǎn)變成汽油lib和LPGllc。對于液態(tài)產(chǎn)物的處理而言氫通常是必需的，氫是在12中通過分離(例如用PSA法)獲得的。副產(chǎn)物11a、卸壓氣體10a、以及殘余氣體1 被送入壓縮機13內(nèi)適當?shù)膲毫?，并且根?jù)本發(fā)明經(jīng)由物流13a或1 回輸。這些物流以附加有小點的直線表示。為了起動整套設備，需要進口氣體，例如CO2或氮。通常優(yōu)選使用氮，為此目的，可以液態(tài)來儲存氮。一旦設備運轉(zhuǎn)到二氧化碳在氣體凈化過程被分離出來時，對于正常運轉(zhuǎn)而言，就切換到含二氧化碳的氣體，在合成過程10及11開始運轉(zhuǎn)后，向含二氧化碳的氣體中混入其他氣體。作為可替代的方法實施方式，考慮如下--氣體10a，11a,12a中的僅一種，或其中的兩種或多種級分具有不同的壓力；—進料^、5aJb的一些含有卸料氣體3d；-回輸?shù)暮珻O、H2、CnHffl的氣體13b用于5c，這樣為了排放原因的噴射器14就沒有必要了 ；-回輸?shù)暮珻0、H2、CnHm的氣體13b也作為卸料氣體3d?？墒褂蔑@著較多的氣體， 但是必須將卸壓氣體凈化或是收集到氣體緩沖器中，并例如用壓縮機13壓縮；-由于卸料氣體3d具有較高的壓力，因此也作為噴射器14用的動力氣體13a。除了上述的實施例外還可以設計為，鎖斗的數(shù)量可以更多，并且可以使用多個壓縮機來進行用不同壓力產(chǎn)生的多級壓縮。
權(quán)利要求
1.一種向氣流床氣化反應器供應含碳燃料以在加壓及高于灰分的熔化溫度的條件下生產(chǎn)含C0、H2及飛灰的氣體的方法，其中將所產(chǎn)生的氣體輸送至進一步的處理階段，尤其是至少一個合成階段，其特征在于，使用由下游處理階段產(chǎn)生的還含有碳氫化合物和/或氫的廢氣將燃料氣動輸送至氣流床氣化反應器。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進一步的處理階段由以下形成C0轉(zhuǎn)化階段、氣體凈化階段及第一合成階段，例如用于甲醇的合成、以及第二合成階段，例如MTG(甲醇至汽油)階段，其中回輸?shù)臍怏w至少含有1體積％的碳氫化合物和/或1體積％的氫。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，從下游設備回輸?shù)臍怏w在壓縮前與(X)2混合。
4.如前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，將在氣體處理中獲得的主要包含CO2 并包含至少IOppm的和/或CO的氣體混入含有碳氫化合物和/或氫的回輸氣體中。
5.如前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，將回輸氣體至少部分地用于儲存容器內(nèi)的燃料輸送，以在儲存容器內(nèi)形成壓力，和/或用于使儲存容器內(nèi)的燃料流化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種向氣流床氣化反應器供應含碳燃料以在加壓及高于灰分的熔化溫度的條件下生產(chǎn)含CO、H2及飛灰的氣體的方法，其中將所產(chǎn)生的氣體輸送至進一步的處理階段，尤其是至少一個合成階段，此種方法應以成本有利及簡單的方式提高液態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)量。這通過如下實現(xiàn)，使用由下游處理階段產(chǎn)生的還含有碳氫化合物和/或氫的廢氣將燃料氣動輸送至氣流床氣化反應器。
文檔編號C10J3/50GK102549116SQ201080035405
公開日2012年7月4日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者J·考沃爾, M·黑恩里茲-埃德里安, S·哈米爾 申請人:蒂森克虜伯伍德有限公司