專利名稱：氣化系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的用于使用含氧流由烴質(zhì)流制備包含一氧化 碳和氫氣的混合物的氣化系統(tǒng)。該氣化系統(tǒng)包括氣化反應(yīng)器和合成氣 冷卻容器。本發(fā)明還涉及一種在本發(fā)明的系統(tǒng)中制備包含一氧化碳和 氫氣的混合物的方法。
背景技術(shù)：
制備合成氣的方法從實(shí)踐中是公知的。制備合成氣的方法的例子
描述于EP-A-400740中。 一般而言，在氣化反應(yīng)器中使用含氧氣體例 如基本純的氧氣或(任選富含氧的)空氣等將烴質(zhì)流例如煤、褐煤、泥 煤、木材、焦炭、煤煙或者其它氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)燃料或其混合物部 分燃燒，由此得到合成氣(CO和H2)、 C02和爐渣。在部分燃燒期間形 成的爐渣落下和通過位于反應(yīng)器底部或附近的出口排出。
EP-A-400740的反應(yīng)器中的熱產(chǎn)品氣體向上流動(dòng)。該熱的產(chǎn)品氣 體即粗合成氣通常含有粘稠的顆粒，這些顆粒當(dāng)冷卻時(shí)喪失了它們的 粘性。粗合成氣中的這些粘稠顆?？赡茉谄渲袑⒋趾铣蓺膺M(jìn)一步處理 的氣化反應(yīng)器的下游造成問題。這是因?yàn)槔缭趽Q熱表面、壁、閥或 出口上的所不希望的粘稠顆粒沉積物可能負(fù)面影響所述方法。此外， 這些沉積物難以除去。
因此，在驟冷區(qū)中將粗合成氣驟冷。在該驟冷區(qū)中，將驟冷氣體 注入向上移動(dòng)的粗合成氣中以使其冷卻。
WO-A-2004/005438描述了一種包括氣化反應(yīng)器和合成氣冷卻容器 的氣化系統(tǒng)。該出版物描述了氣化燃燒室和與所述燃燒室的開口上端 流體連通的管狀部分。燃燒室和管狀部分均位于壓力外殼中，其分別 界定了所述壓力外殼與燃燒室和管狀部分之間的環(huán)形空間。在管狀部分中，將驟冷氣體注入熱的合成氣中。該出版物還描述了裝有三組一 個(gè)位于另一個(gè)之上的換熱加熱表面的單獨(dú)冷卻容器。
US-A-5803937描述了在一個(gè)壓力容器中的氣化反應(yīng)器和合成氣冷 卻器。在該反應(yīng)器中，管狀部分與燃燒室的開口上端流體連通。在管 狀部分的上端，氣體偏轉(zhuǎn)180。而向下流動(dòng)通過管狀部分與壓力外殼 壁之間的環(huán)形空間。在所述環(huán)形空間中存在換熱表面以將熱的氣體冷 卻。
US+4836146描述了一種如同WO-A-2004/005438中那樣的包括 氣化反應(yīng)器和合成氣冷卻容器的用于固體顆粒的氣化系統(tǒng)。在該出版 物中描述了控制敲擊存在于單獨(dú)冷卻容器中的換熱表面的方法和設(shè) 備。需要敲擊以避免沉積物聚集在換熱器的表面上。
上述的氣化反應(yīng)器的共同點(diǎn)是相對于存在于所述反應(yīng)器中的氣化 燃燒器，制得的合成氣基本向上流動(dòng)和爐渣基本向下流動(dòng)。因此，所 有這些反應(yīng)器具有用于爐渣的出口，其與用于合成氣的出口分開。這 與例如描述于EP-A-926441中的其中爐渣和合成氣均向下流動(dòng)和其中
爐渣出口和合成氣出口均位于反應(yīng)器下端的一類氣化反應(yīng)器不同。
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)類型的反應(yīng)器，其中爐渣向下流動(dòng)和在反應(yīng)
器底部排出，和其中合成氣向上流動(dòng)和在所述反應(yīng)器的上端排出。
WO-A-2004/005438和US-A-4836146的合成氣冷卻器以及
US-A-5803937的設(shè)備的問題在于換熱表面將大的復(fù)雜性引入所述設(shè)備 的設(shè)計(jì)中。此外，需要大量的措施比如敲擊以避免沉積物聚集在換熱 器表面上。另一個(gè)問題在于換熱表面甚至更容易損壞而被例如具有高 堿含量的原料結(jié)垢。因此需要處理高堿性原料以及需要提供更簡單的 氣化系統(tǒng)。這些及其它目的用下述的反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
包括氣化反應(yīng)器和合成氣冷卻容器的氣化系統(tǒng)，其中該氣化反應(yīng) 器包括
-用于保持高于大氣壓的壓力的壓力外殼；-位于壓力外殼下部的渣池；
-布置在壓力外殼內(nèi)部的界定氣化室的氣化器壁，在該氣化室中在 操作期間可以形成合成氣，該氣化器壁的下部開口部分與渣池流體連 通，和該氣化器壁的開口上端通過連接管線與合成氣冷卻容器流體連
通；
和其中該合成氣冷卻容器包括用于熱的合成氣的入口、用于冷卻 的合成氣的出口和在使用時(shí)直接使液態(tài)水與在氣化反應(yīng)器中形成的熱 合成氣接觸的裝置。
申請人發(fā)現(xiàn)，通過使用本發(fā)明的反應(yīng)器，可以避免使用復(fù)雜的換 熱表面。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以更容易地處理高堿性原料。其它優(yōu)點(diǎn)和 優(yōu)選的實(shí)施方案將在下文中描述。
本發(fā)明還涉及一種通過在本發(fā)明的氣化系統(tǒng)中固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料的部 分氧化而制備包含一氧化碳和氫氣的混合物的方法。在氣化室中用含 氧氣體將固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料部分氧化以形成具有1200-1800X:、優(yōu)選 1400-1800。C的溫度和20-100巴的壓力的向上移動(dòng)的氣體混合物，在
連接管線中通過注射氣態(tài)或液態(tài)冷卻介質(zhì)將所述氣體混合物冷卻至 500-900。C的溫度，和隨后在合成氣冷卻容器中通過與水接觸將氣體進(jìn) 一步冷卻至500。C以下。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)非常有效地將粗合成氣冷卻，作為其結(jié)果，降低了氣化 反應(yīng)器下游的粘稠顆粒沉積的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1示意性地示出了用于制備包含一氧化碳和氫氣的純化混合物 的系統(tǒng)的方法方案；和
圖2示意性地示出了由反應(yīng)容器和冷卻容器組成的優(yōu)選氣化系統(tǒng)
的縱向橫截面。
圖3示意性地示出了冷卻容器進(jìn)一步可能的實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
通過在本發(fā)明的氣化反應(yīng)器中或者在本發(fā)明的系統(tǒng)中固態(tài)烴質(zhì)進(jìn) 料的部分氧化，本發(fā)明的氣化反應(yīng)器適用于制備包含一氧化碳和氬氣 的混合物。在該方法中，在氣化室中用含氧氣體將固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料部分
氧化以形成具有1200-1800iC、優(yōu)選1400-1800t:的溫度的向上移動(dòng)的
氣體混合物。該混合物優(yōu)選在第一冷卻步驟中被冷卻。在單獨(dú)的冷卻 容器中所述氣體優(yōu)選被進(jìn)一步冷卻至50or以下。
固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料用含氧氣體部分氧化。優(yōu)選的烴質(zhì)進(jìn)料是固態(tài)高含 碳原料，更優(yōu)選其基本(即"owty。)由天然形成的煤或者合成的(石油)
焦炭組成，最優(yōu)選煤。合適的煤包括褐煤(lignite)、瀝青煤、亞瀝青 煤、無煙煤和褐煤(brown coal)。
一般而言，該所謂的氣化通過在高溫下在沒有催化劑存在下用有 限體積的氧氣將烴質(zhì)進(jìn)料部分燃燒來進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)更快速和完全的 氣化，優(yōu)選最初將煤粉碎成細(xì)的煤顆粒。術(shù)語細(xì)粒意在包括至少粉碎 的顆粒，其粒徑分布使得至少約90wty。的材料小于9(Vn和水含量通常 為2-8wt%，和優(yōu)選小于約5wt%。
氣化優(yōu)選在氧氣和任選的一些蒸汽的存在下進(jìn)行，氧氣的純度優(yōu) 選為至少90體積％，氮?dú)?、二氧化碳和氬氣可被允許作為雜質(zhì)。優(yōu)選 例如通過空氣分離裝置(ASU)制備的基本純的氧氣。氧氣可以含有一些 蒸汽。在氣化反應(yīng)器中，蒸汽充當(dāng)緩和劑氣體。氧氣與蒸汽之間的比 例優(yōu)選為0-0. 3體積份蒸汽/每體積份氧氣。在與煤接觸之前，優(yōu)選將 使用的氧氣加熱，優(yōu)選加熱至約200-500C的溫度。
正如當(dāng)使用煤時(shí)可能的情形，如果烴質(zhì)進(jìn)料的水含量過高，則優(yōu) 選在使用之前將進(jìn)料干燥。
部分氧化反應(yīng)優(yōu)選通過在存在于本發(fā)明的反應(yīng)器的氣化室中的合 適燃燒器中用氧氣將烴質(zhì)進(jìn)料細(xì)粒和載氣的干燥混合物燃燒來進(jìn)行。 合適的燃燒器的例子描述于US-A-48887962 、 US-A-4523529和 US-A-4510874中。氣化室優(yōu)選裝有一對或多對部分氧化燃燒器，其中 所述燃燒器裝有用于固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料的供給裝置和用于氧氣的供給裝置。 一對燃燒器在這里是指兩個(gè)燃燒器，其沿水平方向和徑向?qū)霘?化室中。這導(dǎo)致在同一水平位置上， 一對的兩個(gè)燃燒器為基本相對的
方向。所述反應(yīng)器可以裝有1-5對這種燃燒器。燃燒器對數(shù)的上限取 決于所述反應(yīng)器的尺寸。如例如描述于EP-A-400740中那樣，燃燒器 的燃燒方向可以稍微沿切向方向。
將干燥和固態(tài)的進(jìn)料送到燃燒器的合適載氣的例子是蒸汽、氮?dú)狻?合成氣和二氧化碳。當(dāng)將合成氣特別用于發(fā)電和作為制備氨的原料時(shí)， 優(yōu)選使用氮?dú)?。?dāng)合成氣進(jìn)行下游的變換反應(yīng)時(shí)，優(yōu)選使用二氧化碳。 變換的合成氣可以例如用于制備氫氣、甲醇和/或二甲醚或者用作費(fèi)-托合成的進(jìn)料氣體。
從氣化反應(yīng)器中排出的合成氣至少包含H2、 CO和C02。用于特別
是甲醇形成反應(yīng)的合成氣組成的適宜性表達(dá)為合成氣的化學(xué)計(jì)量數(shù) SN, 從而按照摩爾含量[H2] 、 [CO]和[C02]表示， SN= ([H2] - [C02]) / ([CO] + [C02])。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于在曱醇形成反應(yīng)中形成 甲醇而言，通過烴質(zhì)進(jìn)料的氣化制備的合成氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)比所希望 的約2. 05的比例更低。通過進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)和二氧化碳的分離部 分，可以提高SN數(shù)。優(yōu)選地，可以將從曱醇合成廢氣中分離的氫氣加 入合成氣中以提高SN。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，熱的合成氣在進(jìn)入單獨(dú)的冷卻容器 之前首先在第一冷卻步驟中被冷卻至500-900r的溫度。優(yōu)選該第一 冷卻步驟以獲得低于在熱的合成氣中存在的非-氣態(tài)組分的固化溫度 以下的氣體溫度。對于煤類原料而言，熱的合成氣中非-氣態(tài)組分的固 化溫度將取決于烴質(zhì)進(jìn)料和通常為600-1200"C，和更特別為500-1000 °C。該第一冷卻步驟優(yōu)選在流體連通氣化室和冷卻容器的連接管線中 進(jìn)行。冷卻可以通過注射驟冷氣體進(jìn)行。用氣體驟冷的冷卻是公知的 和描述于例如EP-A-416242、 EP-A-662506和WO-A-2004/005438中。 合適的驟冷氣體的例子是再循環(huán)合成氣和蒸汽。
正如將在下面更詳細(xì)描述的那樣，更優(yōu)選地，該笫一冷卻和/或在 冷卻容器中進(jìn)行的冷卻通過將液滴薄霧注入氣體流中來進(jìn)行。與氣體驟冷相比，使用液體薄霧是有利的，這是因?yàn)楸§F具有更大的冷卻能 力。
液體可以是具有合適的粘度以被霧化的任何液體。將被注射的液
體的非限定例子是烴液體、廢流等。優(yōu)選地，液體包含至少5oy。的水。
最優(yōu)選地，液體基本由水組成(即〉95vo150。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中， 將在可能的下游合成氣洗滌器中荻得的也被稱為黑水的廢水用作所述 液體。甚至更優(yōu)選地，將任選的下游水煤氣變換反應(yīng)器的過程冷凝物 用作所述液體。
術(shù)語熱的合成氣是指在氣化室中直接獲得的氣體混合物。 術(shù)語'薄霧，是指液體以小液滴的形式注射。如果水被用作所述 液體，則優(yōu)選超過80%、更優(yōu)選超過90%的水為液態(tài)。
優(yōu)選地，在注射點(diǎn)下主要的壓力條件下，注射的薄霧具有低于泡
點(diǎn)至多50'c、特別地至多15'c、甚至更優(yōu)選低于泡點(diǎn)至多iox:的溫 度。為此，如果注射的液體是水，則其通常具有高于90x:、優(yōu)選高于
150°C、更優(yōu)選200-230X:的溫度。該溫度將顯然取決于氣化反應(yīng)器的
操作壓力，即下面進(jìn)一步說明的粗合成氣的壓力。由此實(shí)現(xiàn)注射的薄 霧的快速汽化，同時(shí)避免冷點(diǎn)。因此，降低了在氣化反應(yīng)器中的氯化 銨沉積和局部吸引灰塵的危險(xiǎn)。
進(jìn)一步地，優(yōu)選的是薄霧包含具有50-20(Vm、優(yōu)選100-15(Vm直 徑的液滴。優(yōu)選地，至少80vol。/。的注射的液體為具有所述尺寸的液滴形式。
為了增強(qiáng)熱合成氣的驟冷，薄霧優(yōu)選用30-90m/s、優(yōu)選40-60m/s 的流速注射。
還優(yōu)選的是用高于在氣化反應(yīng)器中存在的粗合成氣的壓力至少10 巴、優(yōu)選20-60巴、更優(yōu)選高于粗合成氣壓力約40巴的注射壓力注射 薄霧。如果用高于粗合成氣壓力10巴以下的注射壓力注射薄霧，則薄 霧的液滴可能變得過大。后者可以至少部分通過使用霧化氣體抵銷， 所述霧化氣體可以例如是N,、 C02、蒸汽或合成氣，更優(yōu)選蒸汽或合成 氣。使用霧化氣體具有另外的優(yōu)點(diǎn)注射壓力與粗合成氣壓力之間的差值可被降低至5-20巴的壓差。
另外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄霧以遠(yuǎn)離氣化反應(yīng)器的方向注射時(shí)，或者換句 話說當(dāng)薄霧以粗合成氣的流動(dòng)方向、更優(yōu)選地在一定角度下注射時(shí)， 是尤其合適的。由此沒有或較少出現(xiàn)可能導(dǎo)致在連接管線壁上局部沉 積的死區(qū)。優(yōu)選地，在熱的合成氣流動(dòng)方向上和在相對于與連接管線 或冷卻容器的縱軸垂直的平面為30-60° 、更優(yōu)選約45°的角度下， 從連接管線壁或冷卻容器壁中注射薄霧。作為選擇，可以通過以與合 成氣的流動(dòng)路徑相同的方向適宜地向下注射薄霧來進(jìn)行薄霧在冷卻容 器中的注射。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，注射的薄霧至少部分被屏蔽液包圍。 由此降低形成局部沉積的風(fēng)險(xiǎn)。屏蔽液可以是任何合適的流體，但優(yōu) 選選自惰性氣體例如N2和C02、合成氣、蒸汽及它們的組合。
根據(jù)一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案，選擇注射的薄霧的量，使得離開 驟冷區(qū)的粗合成氣包含至少40vol。/。的H20,優(yōu)選40-60vol。/。的H20，更 優(yōu)選45-55vol。/。的H20。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，如果選擇進(jìn)行所謂的過冷驟冷，則相 對于粗合成氣加入的水量甚至比上面的優(yōu)選范圍更高。在過冷驟冷型
方法中加入的水量、優(yōu)選在冷卻容器中加入的水量使得并非全部液態(tài) 水都將蒸發(fā)和一些液態(tài)水將保留在冷卻的粗合成氣中。該方法是有利
的，因?yàn)榭梢允÷韵掠蔚母稍锕腆w除去系統(tǒng)。在該方法中，離開冷卻 容器的粗合成氣被水飽和。粗合成氣與注射水的重量比可以為 1: l-l: 4。
可以通過將大量的水注入合成氣的流動(dòng)路徑、通過使合成氣流動(dòng) 通過位于冷卻容器下端的水浴或者這些措施的組合來實(shí)現(xiàn)過冷驟冷型 工藝條件。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由此可以顯著降低資金成本，因?yàn)樵谌芜x的下游水煤氣 變換轉(zhuǎn)化步驟中不需要進(jìn)一步加入蒸汽或者加入蒸汽顯著更少。資金 成本在這里是指用于被需要產(chǎn)生注入到水煤氣變換轉(zhuǎn)化步驟的進(jìn)料中 所需的蒸汽的蒸汽鍋爐的資金成本。在本發(fā)明的一種優(yōu)選方法中，優(yōu)選將離開驟冷區(qū)的粗合成氣或其
一部分和尤其是用水飽和的合成氣變換轉(zhuǎn)化，其中至少一部分水與CO 反應(yīng)制得C02和H2，由此獲得變換轉(zhuǎn)化的合成氣流。由于本領(lǐng)域技術(shù) 人員將容易地理解什么是變換器，因此不再進(jìn)一步論述。優(yōu)選地，在 將粗合成氣變換轉(zhuǎn)化之前，在換熱器中利用變換轉(zhuǎn)化的合成氣流將粗 合成氣加熱。由此進(jìn)一步降低該方法的能量消耗。在這方面，在本發(fā) 明的方法中還優(yōu)選在使用所述液體將其作為薄霧注射之前將所述液體 加熱。優(yōu)選地，該液體的加熱通過利用變換轉(zhuǎn)化的合成氣流間接換熱 來進(jìn)行。
通過將一部分合成氣進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)得到貧含co的物流，和 用另一部分合成氣旁通過水煤氣變換裝置和將貧含co的物流和旁通
物流組合，可以獲得任何所希望的H2/C0摩爾比。通過選擇旁通和變 換進(jìn)料的比例，可以獲得最希望的用于優(yōu)選的下游方法的比例。
附圖詳述
現(xiàn)在將參照附隨的非限定附圖通過例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明。下 面使用相同的參考標(biāo)記指相似的結(jié)構(gòu)元件。
參考圖1。圖1示意性地示出了用于制備合成氣的系統(tǒng)(l)。在氣 化反應(yīng)器(2)中，烴質(zhì)流和含氧流可以分別通過管道(3)、")送入氣化 室(2)。在氣化室(2)中獲得粗合成氣和爐渣。為此，在氣化室(2)中通 常存在幾個(gè)燃燒器(未示出)。通常，在氣化室(2)中在n00-180(TC、 優(yōu)選1400-1800。C的溫度下和在1-200巴、優(yōu)選20-100巴、更優(yōu)選 40-70巴的壓力下進(jìn)行部分氧化。
制得的粗合成氣通過連接管線(5)送入冷卻容器(9);向連接管線 (5)中注射薄霧形式的水(17)，在其中將合成氣冷卻至500X:以下，優(yōu) 選冷卻至約400X:。
在這些溫度下，在大多數(shù)優(yōu)選進(jìn)料中存在的灰分組分將在氣化室 (2)中形成所謂的液態(tài)爐渣。爐渣將優(yōu)選在氣化室(2)的壁的內(nèi)側(cè)上形 成層，由此生成隔離層。選擇溫度條件，使得爐渣一方面將生成這類保護(hù)層和另一方面仍然能夠流到下部設(shè)置的爐渣出口 (7)用于任選的 進(jìn)一步處理。
如圖1的實(shí)施方案中所示，部分冷卻的合成氣(8)進(jìn)入冷卻容器 (9)。在冷卻容器(9)中，合成氣(8)與一定量的水(6)以過冷驟冷工藝 方式接觸，獲得水飽和的合成氣(IO)。
水飽和的合成氣(10)直接送入濕氣洗滌器(11)和隨后通過管道 (12)送入變換器(13)以使至少一部分水與CO反應(yīng)制得C02和H2，由此 在管道(14)中獲得變換轉(zhuǎn)化的氣流。部分洗滌的氣體(21)可以通過變 換器(13)。該氣體和物流(20)可以任選地在這兩個(gè)物流均經(jīng)過進(jìn)一步 氣體處理(未示出)之后合并。由于濕氣洗滌器(11)和變換器(13)本身 已經(jīng)是已知的，因此在這里不再進(jìn)一步論述它們。來自氣體洗滌器(11) 的廢水通過管道(22)除去和任選地通過管道(23)部分再循環(huán)到氣體洗 滌器(11)中。來自氣體洗滌器(11)的部分廢水-黑水可被優(yōu)選用作通過 管道(17)或(6)注射的液態(tài)水。在非-過冷驟冷模式中，適宜地將合成 氣(10)送入干燥固體除去裝置以至少部分除去干燥的灰塵。優(yōu)選的固 體除去裝置是如例如描述于EP-A-551951和EP-A-1499418中的旋風(fēng)分
離器或過濾器裝置。
當(dāng)在換熱器(15)中將管道(12)中的粗合成氣利用離開變換器(13) 的管道(14)中的變換轉(zhuǎn)化的合成氣加熱時(shí)，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的改進(jìn)。
另外，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是使用在離開換熱器(15)的管道(16)的 物流中包含的能量以在管道(17)中的水在用于第一或第二冷卻步驟之 前將其加熱。為此，可以將管道(16)中的物流送入間接換熱器(19)用 于與管道(17)中的物流間接換熱。
如圖1中的實(shí)施方案中所示，在通過管道(16)進(jìn)入間接換熱器(19) 之前，首先將管道(14)中的物流送入換熱器(15)。然而，本領(lǐng)域技術(shù) 人員將容易地理解，如果需要，可以省略換熱器U5)，或者在換熱器 (15)中換熱之前首先將管道(14)中的物流送入間接換熱器(19)。
如果需要，可以在管道(20)中將離開間接換熱器(19)的貧含CO的 合成氣進(jìn)一步處理用于進(jìn)一步的熱回收和氣體處理。如果需要，管道(17)中的熱的物流也可以部分用作氣體洗滌器(ll) 的進(jìn)料(管道(24))。
圖2示出了氣化系統(tǒng)的縱向橫截面，其可以是圖l的系統(tǒng)l的一 部分。圖2示出了 WO-A-2004/005438的圖1的氣化反應(yīng)器(43)與通過 連接管線即輸送管(45)流體連通的下游冷卻容器或驟冷容器(44)的組 合。圖2中示出了氣化室(47)，其與管狀部分(51)連接，管狀部分(51) 借助于連接管線使氣化室(47)通過上壁部分(52)與冷卻容器(44)的內(nèi) 部連接。在管狀部分(51)的下端，存在用于注射液態(tài)或氣態(tài)冷卻介質(zhì) 的注射裝置(48)。冷卻容器(44)進(jìn)一步裝有用于冷卻的合成氣的出口 (49)。
圖2的系統(tǒng)與WO-A-2004/005438的圖1中公開的系統(tǒng)不同在于 所述圖1的冷卻容器3被省略和被包括加入液態(tài)水的裝置(46)的簡單 容器代替。另 一個(gè)差別是注射裝置(48)可以適用于注射液態(tài)水薄霧。
優(yōu)選地，氣化室(43)的壁和/或連接管線(51)的壁裝有冷卻裝置。 優(yōu)選地，冷卻裝置是水冷卻管的排列，更優(yōu)選為隔膜壁的形式。
圖2還示出了燃燒器(50)。燃燒器結(jié)構(gòu)可以適宜地如同 EP-A-0400740中描述的那樣，該參考文獻(xiàn)在此引入作為參考。氣化反 應(yīng)器(43)和輸送管(45)的各種其它細(xì)節(jié)以及冷卻容器(44)的上部設(shè)計(jì) 優(yōu)選如同WO-A-2004/005438的圖1的i殳備乂/S開的那樣。
當(dāng)通過用冷卻容器(44)代替現(xiàn)有技術(shù)出版物的合成氣冷卻器而改 型現(xiàn)有的氣化反應(yīng)器時(shí)，或者當(dāng)希望采用本發(fā)明的方法同時(shí)保留現(xiàn)有 技術(shù)的實(shí)際氣化反應(yīng)器時(shí)，圖2的實(shí)施方案是優(yōu)選的。
本發(fā)明因此優(yōu)選涉及一種系統(tǒng)，其中冷卻容器的用于接收熱的合 成氣的入口在其上端和用于冷卻的合成氣的出口在其下端，使得在使 用時(shí)將產(chǎn)生基本向下引導(dǎo)的合成氣流動(dòng)路徑，和其中在該流動(dòng)路徑中 存在向下引導(dǎo)的注射裝置，所述注射裝置適合于注射水薄霧。
圖3示出了氣化反應(yīng)器(43)的上端和氣化室(47)的上端。該上端 借助于連接管線(51)與單獨(dú)的冷卻容器(53)流體連通。根據(jù)本發(fā)明的 方法，存在裝置(48)以注射氣態(tài)或液態(tài)驟冷介質(zhì)。在冷卻容器(53)中存在汲取管(54)以產(chǎn)生向下引導(dǎo)的合成氣流動(dòng) 路徑。在汲取管(54)的上端存在注射裝置(46)以將液態(tài)水薄霧注入合 成氣。該汲取管部分浸入水浴(55)中。在使用中，合成氣將流過水浴
(55) 到達(dá)存在于汲取管(54)與冷卻容器(5 3)的壁之間的環(huán)形空間
(56) 。從所述環(huán)形空間(56)中通過管線(57)將水飽和的合成氣從所述 冷卻容器中排出。
圖3還示出了泵(58)以使水(59)再循環(huán)，提供了滲出流(60)和新 鮮水的供給流(61)。
本發(fā)明因此還涉及一種系統(tǒng)，其中合成氣冷卻容器具有在其上端 的用于接收熱的合成氣的開口和用于冷卻的合成氣的出口，合成氣的 流動(dòng)路徑界定在二者之間，和其中在合成氣的流動(dòng)路徑中存在水浴。
更優(yōu)選地，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，其中在連接管線中存在用于將 液態(tài)或氣態(tài)冷卻介質(zhì)注入合成氣的注射裝置。甚至更優(yōu)選地，其中注 射裝置是用于注射水滴薄霧形式的液態(tài)冷卻介質(zhì)的注射裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解本發(fā)明可以各種方式改進(jìn)，只要不 偏離權(quán)利要求中定義的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種包括氣化反應(yīng)器和合成氣冷卻容器的氣化系統(tǒng)，其中該氣化反應(yīng)器包括-用于保持高于大氣壓的壓力的壓力外殼；-位于壓力外殼下部的渣池；-布置在壓力外殼內(nèi)部的界定氣化室的氣化器壁，在該氣化室中在操作期間可以形成合成氣，該氣化器壁的下部開口部分與渣池流體連通，和該氣化器壁的開口上端通過連接管線與合成氣冷卻容器流體連通；和其中該合成氣冷卻容器包括用于熱的合成氣的入口、用于冷卻的合成氣的出口和在使用時(shí)直接使液態(tài)水與在氣化反應(yīng)器中形成的熱合成氣接觸的裝置。
2. 權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中合成氣冷卻容器具有在其上端的用于 接收熱的合成氣的入口和在其下端的用于冷卻的合成氣的出口，使得 在使用時(shí)將產(chǎn)生基本向下引導(dǎo)的合成氣流動(dòng)路徑，和其中在該流動(dòng)路 徑中存在向下引導(dǎo)的注射裝置，所述注射裝置適合于注射水薄霧。
3. 權(quán)利要求1-2的系統(tǒng)，其中合成氣冷卻容器具有在其上端的用 于接收熱的合成氣的開口和用于冷卻的合成氣的出口，合成氣的流動(dòng) 路徑界定在二者之間，和其中在合成氣的流動(dòng)路徑中存在水浴。
4. 權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中在連接管線中存在用于將液 態(tài)或氣態(tài)冷卻介質(zhì)注入合成氣的注射裝置。
5. 權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中注射裝置是用于注射水滴薄霧形式的 液態(tài)冷卻介質(zhì)的注射裝置。
6. 權(quán)利要求l-5任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中燃燒室壁和連接管線壁裝有 冷卻裝置。
7. 權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中冷卻裝置是優(yōu)選為隔膜壁形式的水冷 卻管排列。
8. 權(quán)利要求l-7任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中氣化室裝有一對或多對部分氧化燃燒器，其中所述燃燒器裝有用于固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料的供給裝置和用 于含氧氣體的供給裝置。
9. 權(quán)利要求3-8任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中用于冷卻的合成氣的出口與 濕氣洗涂器的入口流體連通。
10. 權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中濕氣洗滌器的氣體出口與水煤氣變 換器的入口流體連通。
11. 通過在權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)的氣化系統(tǒng)中固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料的部 分氧化而制備包含一氧化碳和氫氣的混合物的方法，其中在氣化室中 用含氧氣體將固態(tài)烴質(zhì)進(jìn)料部分氧化以形成具有1200-1800X:的溫度 和20-100巴的壓力的向上移動(dòng)的氣體混合物，在連接管線中通過注射 氣態(tài)或液態(tài)冷卻介質(zhì)將所述氣體混合物冷卻至500-900。C的溫度，和 隨后在合成氣冷卻容器中通過與水接觸將所述氣體進(jìn)一步冷卻至500 'C以下。
12. 權(quán)利要求ll的方法，其中連接管線和/或合成氣冷卻容器中 的所述冷卻通過將水滴薄霧注入氣流中進(jìn)行。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中注射的水薄霧在熱的合成氣壓力下 具有低于水的泡點(diǎn)至多50X:的溫度。
14. 權(quán)利要求12-13任一項(xiàng)的方法，其中所述薄霧包含直徑為 50-200^im的液滴。
15. 權(quán)利要求12-14任一項(xiàng)的方法，其中采用30-100m/s的流速 注射所述薄霧。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中用40-60m/s的流速注射所述薄霧。
17. 權(quán)利要求12-16任一項(xiàng)的方法，其中用高于粗合成氣壓力5-20 巴的注射壓力使用霧化氣注射所述薄霧。
18. 權(quán)利要求12-17任一項(xiàng)的方法，其中在熱的合成氣流動(dòng)方向 上在相對于與連接管線或冷卻容器的縱軸垂直的平面為30-60°的角 度下，從連接管線或冷卻容器的壁中注射所述薄霧。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣化系統(tǒng)及其應(yīng)用，所述氣化系統(tǒng)包括氣化反應(yīng)器(43)和合成氣冷卻容器(44)，其中該氣化反應(yīng)器(43)包括用于保持高于大氣壓的壓力的壓力外殼；位于壓力外殼下部的渣池；布置在壓力外殼內(nèi)部的界定氣化室(47)的氣化器壁，在該氣化室中在操作期間可以形成合成氣，該氣化器壁的下部開口部分與渣池流體連通，和該氣化器壁的開口上端通過連接管線(51)與合成氣冷卻容器(44)流體連通；和其中該合成氣冷卻容器(44)包括用于熱的合成氣的入口、用于冷卻的合成氣的出口(49)和在使用時(shí)直接使液態(tài)水與在氣化反應(yīng)器中形成的熱合成氣接觸的裝置(46)。
文檔編號C10J3/82GK101432401SQ200780015735
公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日
發(fā)明者F·G·梵東恩, H·J·梵德普萊格, P·L·蘇德維爾德, R·E·梵登伯格, T·P·馮科薩克-格洛夫切夫斯基 申請人:國際殼牌研究有限公司