br>[0046]圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于含碳燃料的集成氣化裝置100。
[0047]參照?qǐng)D1，通過管線I將含碳燃料供給至氣化器10中，并且通過管線2將氣化劑供給至氣化器10中。含碳燃料與氣化劑在氣化器中發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生合成氣。
[0048]沿著管線3將氣化器中所產(chǎn)生的合成氣供給至熱交換器20中，并且沿著管線5將熱交換器20中所產(chǎn)生的高壓蒸汽供給至閃蒸干燥器30的頂部，從而用于干燥含水的含碳燃料，所述含碳燃料通過管線6供給至閃蒸干燥器中。閃蒸干燥器30中所排出的蒸汽通過管線7從閃蒸干燥器的底部供給至水煤氣變換反應(yīng)器40中，由此與通過管線4所供給的合成氣進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)。閃蒸干燥器30中所排出的具有降低的含水量的含碳燃料沿著管線8被用作氣化器10的含碳燃料源。
[0049]圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的用于含碳燃料的集成氣化裝置100。
[0050]參照?qǐng)D2，通過管線I將含碳燃料供給至氣化器10中，并且通過管線2將氣化劑供給至氣化器10中。含碳燃料與氣化劑在氣化器中發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生合成氣。沿著管線3將氣化器中所產(chǎn)生的合成氣供給至熱交換器20中，并且沿著管線5將熱交換器20中所產(chǎn)生的高壓蒸汽供給至閃蒸干燥器30的底部，從而用于干燥含水的含碳燃料，所述含碳燃料通過管線6供給至閃蒸干燥器中。閃蒸干燥器30中所排出的蒸汽通過管線7從閃蒸干燥器的頂部供給至水煤氣變換反應(yīng)器40中，由此與通過管線4所供給的合成氣進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)。閃蒸干燥器30中所排出的具有降低的含水量的含碳燃料沿著管線8被用作氣化器10的含碳燃料源。
[0051]含碳燃料可以包括低級(jí)煤(例如褐煤、次煙煤等)，生物質(zhì)，石油焦炭，木材，農(nóng)業(yè)廢棄物等，而且也可以使用具有非常高含水量的含碳燃料。特別地，通過管線6供給至閃蒸干燥器30的含碳燃料的含水量為所述含碳燃料總重量的10-60重量％，優(yōu)選地為10-40重量％。對(duì)含碳燃料的含水量的限制取決于這樣的燃料是否可以通過高壓供料器供應(yīng)。如果水的含量超過60重量％，則很難通過高壓供料器將這種燃料從儲(chǔ)存罐供給至干燥器。
[0052]可以使用研磨機(jī)(未示出)研磨供給到閃蒸干燥器30的含碳燃料，并且經(jīng)研磨的含碳燃料的顆粒大小可以為約2_或更小。就促進(jìn)氣化器中的氣化反應(yīng)而言，經(jīng)研磨的含碳燃料的顆粒大小可以為約Imm或更小。如果經(jīng)研磨的含碳燃料具有較大的顆粒尺寸，可能會(huì)減少其與合成氣的接觸面積，不希望地劣化合成氣和含碳燃料之間的熱交換。
[0053]供給至熱交換器的合成氣的溫度可以根據(jù)氣化器的形狀和操作條件而改變。例如，在將900°C或更高溫度的合成氣供給至熱交換器的情況下，通過熱交換器將其冷卻至150-300°C以適用于后續(xù)處理。這樣，只有一部分合成氣的熱量被施加至干燥器所使用的蒸汽。例如，可以控制在干燥器中壓力條件下的飽和蒸汽，以使其適于由熱交換器中過熱器加熱的蒸汽的溫度條件。所述飽和蒸汽可以由氣化器的熱交換器產(chǎn)生，或者可以從其他后續(xù)工藝的熱交換器供給。因?yàn)橹挥袩峤粨Q器產(chǎn)生的部分熱量用于干燥器中，所以可以根據(jù)需要通過控制所述熱交換器的情況從而對(duì)蒸汽的溫度進(jìn)行調(diào)整。
[0054]供給至閃蒸干燥器中的蒸汽的溫度可以為約260-500°C，優(yōu)選地為約350_500°C，并且供給至閃蒸干燥器中的蒸汽的壓力可以為約12-44巴，優(yōu)選地為約20-44巴。
[0055]蒸汽的溫度和壓力條件可以根據(jù)含碳燃料的初始含水量以及蒸汽與含碳燃料的重量比而變化。通過控制干燥器入口處蒸汽的溫度，從而調(diào)節(jié)干燥器出口處蒸汽的溫度，使其高于飽和溫度。這是為了防止蒸汽在干燥器中冷凝。
[0056]此外，蒸汽的溫度和壓力條件與含碳燃料的熱解溫度相關(guān)聯(lián)。在蒸汽干燥器中干燥對(duì)象的表面溫度等于蒸汽的飽和溫度，并且為了不超過其熱解溫度，應(yīng)當(dāng)對(duì)蒸汽的溫度和壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0057]供給至閃蒸干燥器的蒸汽為高溫高壓的蒸汽，并且適合用于干燥具有高含水量的含碳燃料。此外，將由氣化器的熱交換器中獲得的蒸汽用于干燥含碳燃料，從而增加熱能的效率。即使在使用具有高含水量的含碳燃料的情況下，也可以抑制由于所含水分的蒸發(fā)或水蒸氣的流出所導(dǎo)致的熱能損失。
[0058]從閃蒸干燥器中排出的含碳燃料的含水量可以為含碳燃料總重量的1-10重量％。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，由于通過閃蒸干燥器供給的含碳燃料的高含水量得到顯著降低，因此可以提尚氣化效率。
[0059]經(jīng)歷氣化過程的合成氣可以被供給至水煤氣變換反應(yīng)器，以獲得高氫產(chǎn)品。水煤氣變換反應(yīng)器中一氧化碳和水蒸汽之間的反應(yīng)可以產(chǎn)生二氧化碳和氫氣。進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)時(shí)，水蒸汽是必需的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，從閃蒸干燥器中排出的蒸汽的溫度可為約198-350°C，并且適合用作水煤氣變換反應(yīng)的水蒸汽。在合成氣中H2O的濃度不足的情況下，由于從閃蒸干燥器中排出的蒸汽被用于水煤氣變換反應(yīng)，因此可以增加CO的轉(zhuǎn)化率，而無需使用額外的蒸汽。
[0060]在本發(fā)明的實(shí)施方案中，閃蒸干燥器可以在其底部具有含碳燃料入口和蒸汽入口，在其頂部具有含碳燃料出口和蒸汽出口。另外，閃蒸干燥器可以在其頂部具有含碳燃料入口和蒸汽入口，在其底部具有含碳燃料出口和蒸汽出口。
[0061]在本發(fā)明的實(shí)施方案中，所述氣化裝置還可以包括凈化器，其用于從閃蒸干燥器所排出的蒸汽中分離出細(xì)顆粒。
[0062]圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的閃蒸干燥器。
[0063]閃蒸干燥器30包括高壓供料器31，用于供給含碳燃料；干燥管32，用于供給蒸汽；旋風(fēng)分離器33，用于分離蒸汽和含碳燃料；過濾器34，用于從由旋風(fēng)分離器分離所得的蒸汽中分離出細(xì)碳顆粒；以及儲(chǔ)存罐35，用于存儲(chǔ)所述含碳燃料。另外，閃蒸干燥器30可以包括與熱交換器20相連的入口，以便允許蒸汽流入閃蒸干燥器；并且閃蒸干燥器可以配置出口，用于從閃蒸干燥器中排出蒸汽。從閃蒸干燥器中排出的蒸汽可被排放到大氣中，或者可以用于水煤氣變換工藝。
[0064]參考圖3，沿管線9將含水的含碳燃料供給至高壓供料器31中，并且沿管線11將由氣化器的熱交換器所產(chǎn)生的高壓蒸汽供給至干燥管32中，從而干燥通過高壓供料器沿管線10供給的所述含碳燃料。沿管線12將干燥的含碳燃料和蒸汽供入旋風(fēng)分離器33，從而沿管線13和14通過過濾器將蒸汽供入水煤氣變換反應(yīng)器。通過旋風(fēng)分離器33分離的含碳燃料以及通過過濾器34分離的含碳燃料分別沿著管線15和管線16存儲(chǔ)至儲(chǔ)存槽35中，并且存儲(chǔ)在儲(chǔ)存罐中的含碳燃料沿著管線17再次用作氣化工藝的原料。
[0065]雖然出于說明的目的公開了本發(fā)明的用于含碳燃料的集成氣化裝置的實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離隨附的權(quán)利要求書所公開的本發(fā)明的范圍和主旨之內(nèi)的各種不同的修改、添加和替換是可能的。
[0066]因此，這些修改、添加和替換應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0067][附圖標(biāo)記]
[0068]10:氣化器
[0069]20:熱交換器
[0070]30:閃蒸干燥器
[0071]40:水煤氣變換反應(yīng)器
[0072]31:高壓供料器
[0073]32:干燥管
[0074]33:旋風(fēng)分離器
[0075]34:過濾器
[0076]35:儲(chǔ)存觸
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于含碳燃料的集成氣化裝置，其包括: 氣化器，使含碳燃料和氣化劑反應(yīng)產(chǎn)生合成氣，其中所述氣化器包括熱交換器； 閃蒸干燥器，采用由所述熱交換器產(chǎn)生的高壓蒸汽降低供給至所述閃蒸干燥器中含水的含碳燃料的含水量；以及 水煤氣變換反應(yīng)器，使閃蒸干燥器所排出的蒸汽和所述合成氣反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和二氧化碳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中所述含碳燃料選自由低級(jí)煤、生物質(zhì)和石油焦炭構(gòu)成的組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中供給到所述閃蒸干燥器中的含碳燃料的含水量為含碳燃料總重量的10-60重量％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中供給到所述閃蒸干燥器中的含碳燃料具有2mm或更小的顆粒尺寸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中供給至所述閃蒸干燥器的蒸汽具有260-500 °C 的溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中供給至所述閃蒸干燥器的蒸汽具有12-44巴的壓力。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中從所述閃蒸干燥器中排出的含碳燃料的含水量為含碳燃料總重量的1-10重量％。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中從所述閃蒸干燥器排出的蒸汽具有198-350 °C 的溫度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中將含碳燃料和蒸汽供給至所述閃蒸干燥器的底部，然后從該閃蒸干燥器的頂部排出。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中將含碳燃料和蒸汽供給至所述閃蒸干燥器的頂部，然后從該閃蒸干燥器的底部排出。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其還包括凈化器，用于從所述閃蒸干燥器所排出的蒸汽中分離出細(xì)顆粒。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成氣化裝置，其中所述閃蒸干燥器包括高壓供料器，用于供給含碳燃料；干燥管，用于供給蒸汽；旋風(fēng)分離器，用于分離蒸汽和含碳燃料；過濾器，用于從所述旋風(fēng)分離器分離所得的蒸汽中分離出細(xì)顆粒；以及儲(chǔ)存罐，用于存儲(chǔ)含碳燃料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于含碳燃料的集成氣化裝置，其中將含碳燃料氣化工藝過程中所產(chǎn)生的高壓蒸汽直接用于干燥所述含碳燃料，并且將由干燥工藝獲得的蒸汽直接用于水煤氣變換工藝。
【IPC分類】C01B3/36, C10J3/72, C10J3/00
【公開號(hào)】CN105143411
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380073615
【發(fā)明人】李民會(huì), 裴寅權(quán), 金奎泰, 申宰旭
【申請(qǐng)人】Sk新技術(shù)株式會(huì)社, Sk能源株式會(huì)社
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2013年12月24日
【公告號(hào)】EP2940105A1, US20150344794, WO2014104712A1