CN102245745A - 用于对用于产生粗合成气体的反应器进行供应的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于给用于产生粗合成气体的反应器(32)供应燃料(3)的方法，利用该方法应该这样设计按照线路的压力气化设备的燃料供应，即最小化或完全避免氮气输入原气体中。这是这样实现的，即为了储存容器(2)中的燃料的惰化和松散化，为了闸斗仓(5)的内容物的松散化和流态化，作为来自闸斗仓(5)的闭锁气体，为了接受容器(29)中的松散化和流态化，以及为了在各设备部件之间进行输送燃料并且从接受容器(25)到气化反应器(32)输送燃料，使用主要由CO2组成的气体(多于按体积95％的CO2，含有掺和物，如H2、CO、N2、碳氢化合物或类似物)。

Description

用于对用于产生粗合成气体的反应器进行供应的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于对用于由从细颗粒到粉尘形式的燃料制造粗合成气体的反应器进行供应的方法以及设备。
背景技术
对这样的气化设备供应相应的燃料是以不同的设计方案中已知的，本申请人的未在先公开的申请DE 10 2008 050 075就涉及一种输送装置，该输送装置确保提高的设备可利用性能，其中这里以输送装置的自身特别的类型，也就是说输送路径和输送技术的特殊的设计方案仅起不重要的作用。
由公开文件10 2007 020 332 A或10 2007 020 333 A已知具有由一种和两种CO2气体(主要由CO2组成的气体)组成的混合物的输送以及借助于纯粹的CO2的输送，其中在一种情况下必须提供第二种气体、即N2，而在另一种纯CO2的情况下缺点在于，即温度必须一直保持在到两相区域的极值之上。借助于CO2气体的输送例如也由WO2008/025556A已知。
已知的解决方案另外的缺点例如在于，在为了使用纯CO2而使用的加热的管路的合理的长度下，此时在闸斗仓和必要的降压装置之间的加热则较小，使得不能可靠地避免CO2的两相状态。在此必须进行多级的降压装置的降压，以便避免在露点之下多变冷却含有灰尘的气体。
比CO2的两相状态问题更大的是，在于由于湿气形成水冰，湿气在闸斗仓中从固体中扩散到闭锁气体(Schleusgas)中。在降压的结束阶段中出现特别低的、例如明显低于0℃的温度，此时可能会形成水冰。
特别成问题的是，在压力作用下基于重力流的隔离，这种隔离已经证明不是足够运行可靠的。尽管存在许多不同的方式，然而已经证明特别困难的是，有保护地进行容器覆盖的过程，使得在散堆物料中的内部应力保持足够低。在很多情况下，局部地压缩散堆物料，使得接下来到达接受容器的重力流没有或仅以不充分的程度调节。此外基于重力流的隔离系统通常构造复杂并以大的结构高度构成，这是因为各容器需要具有上下叠置的构造，在各容器之间应进行输送。
还已知，在气化设备中进行固体运输所必需的松散化和流化、闸斗仓的装载和在压力下利用氮气进行的运输和定量供应，氮气以足够的量由空气分离设备提供。氮气的使用是经过验证的并且在基本上是成熟的。如果气化设备的目的是制造用于以后进行不同的化学合成物的合成气体，则因此氮气成分在合成气体中是非常不希望的并且还在大多数情况下限制在取决于各自的合成的极值上。
发明内容
本发明的目的在于，这样设计管线式的压力气化设备的燃料供给，即，使得原气体(Rohgas)中的氮气输入最小化或完全避免，以便相应地减小与此相关的缺点。
根据本发明该目的利用开头所述类型的方法由此实现，即
-为了实现燃料在储存容器中的惰化和松散化，
-为了实现闸斗仓的内容物的松散化和流化，
-作为来自于闸斗仓的闭锁气体，
-为了实现在接受容器中的松散化和流化以及
-为了在设备部件之间进行燃料的输送并且为了从接受容器向气化反应器输送燃料，使用主要由CO2组成的气体(多于按体积95％的CO2，含有掺和物，如H2、CO、N2、碳氢化合物或类似物)。
为了实现相应的目的，本发明也提出了一种设备，其特征在于，设置主要由CO2组成的气体的输送装置，也就是说
-用于通过CO2气体实现在储存容器中的燃料的惰化和松散化的管路，
-用于输送用于闸斗仓的内容物的松散化和流化以及提供作为闭锁气体的CO2气体的管路，
-用于输送用于接受容器中的松散化和流化的CO2气体的管路，以及
-用于作为从接受容器到气化反应器的运输气体的CO2气体的管路。
本发明的另外的设计方案由从属权利要求中得出。
附图说明
根据本发明的方法或根据本发明的设备的工作原理在下面参照唯一的附图来详细说明，该附图示出了简化的设备示意图。
具体实施方式
在整体上以1表示的设备中，在储存容器2中临时储存粉末状的燃料3，并从那里通过连接管路4将燃料输送至闸斗仓5。为了能够接受来自从储存容器2中的燃料，必须首先将闸斗仓5的压力降低到储存容器的压力水平。从闸斗仓流出的气体6首先被加热7，随后被除尘8，在这之后才被降压(entspannen)。当气闸(Schleuse)降压时，气体由于等熵的或多变的降压而明显被冷却，由此来自碳的剩余湿度的水蒸气的结冰和CO2的冷凝可能会干扰处理过程。此外，闸斗仓周期性地受到低温，由此容器壁受到机械的负荷，这在周期性的过程中导致材料的疲劳。为了避免这种情况，从外面电地或利用介质加热闸斗仓。
反之被加热的气体可以没有困难地除尘并进一步降压。在提高的压力下，热交换非常强，因此较小的热交换器就足够了。利用被加热和除尘的气体9首先在中等/平均的压力水平(MP)上填充MP缓冲容器，在下面降压步骤中在较低的压力水平上填充LP缓冲容器11，剩余的气体被降压12并且通常直接地或者通过过滤器释放到大气中，利用所述过滤器可以进一步降低气体的固体含量。来自LP缓冲容器11的气体用于储存容器的惰化15和流化16。可选地，气体的一部分17也可以用于较低的压力水平上的另外的应用，例如用于磨碎设备的惰化。储存在MP缓冲容器10中的气体这里用于部分地覆盖(Bespannen)闸斗仓20，剩余部分例如可以有利地用于处理从原气体中分离的飞灰，由此还可以更显著地减少惰性气体需求和进入大气中的CO2排放。
当闸斗仓5接收了在低压力水平上的燃料之后，用MP循环气体20进行部分的覆盖。对于过闸(Schleusen)所必需的压力水平通过进一步输送主要由二氧化碳组成的气体22来实现。在这之后才进行粉尘形式的燃料从闸斗仓5向接受容器29中的输送。为此添加松散化和流化气体23，从而燃料通过连接管路26和汇集元件27输送到后输送管路28中，并从这里在另外添加运输气体24的情况下通过密相流输送而输送至接受容器29。各闸斗仓5用于在时间上错开地输送燃料，因此实现近似连续地对接受容器29进行供应。随着燃料被输入到接受容器中的运输气体从接受容器中排出36并例如在过滤器13中被除尘以及随着其他降压气体排出到周围环境。
气体36也可以在处于压力下工作的过滤器中被除尘并输送给缓冲容器。为了保持接受容器29的压力必需的是，例如在闸斗仓5的切换期间或在设备的起动过程期间短时间地添加气体25。
接受容器29持续地处于工作压力并且连续地向气化反应器32的燃烧器31进行供应30。从接受容器中的输送通过向燃烧器管路30中添加松散化和流化气体37以及添加另外的运输气体38来实现。
由于主要由二氧化碳组成的气体21在气化设备中通常从设置在下游的洗气中获得，因此，为了实现整个设备的起动运行，设定使用氮气，氮气为了这个目的例如可以简单地储存。一旦运行进行到在气体净化时分离出二氧化碳的程度，则为了继续正常运行切换到含有二氧化碳的气体。
在气体净化中获得的含有二氧化碳的气体通常包含含量较少的(其他)组分、例如一氧化碳、硫化氢、碳氢化合物等等。由于部分的用于进行隔离的气体被排出到外界环境，因此在图1中的示例性的实施方式中，对于气流33、34，必要时还有36，需要事先对含有二氧化碳的气体的进行净化，从而不超过允许的排放极限值。
在基于溶剂(甲醇、MDEa等等)的气体净化中获得的气体除了主要组成部分CO2之外例如还包含下列的其他组成部分的体积成分：CO＜1％，H2＜1％，N2＜1％和痕量的甲烷、硫化氢、氩气以及所使用的溶剂。如果使用低温(kriogenisch)的液氮洗用于气体净化，则氮的比例明显更高，例如为按体积15％。
高的CO比例对于环境是有害的。为了限制释放出的CO量，有利的是，给气体净化装置扩展另外的分离塔并将被污染的CO2分成两个级份。一个具有较小的CO比例，例如＜100ppmv的级份用于隔离并且随后释放，而具有高CO比例的另外的级份被处理或者回输。
本发明的在图1中有利的实施方式示出用于实现过闸、用于闸斗仓覆盖、用于从闸斗仓到接受容器的固体运输以及用于保持接受容器中的压力的含有二氧化碳的气体21和用于将燃料输送至燃烧器的含二氧化碳的气体25之间的分离。对于气流21，上面所述的在于排放极限值方面的净化是必需的，这是因为所述气体的最大部分排出到周围环境。而对于松散化和流化37以及对于运输气体38也可以采用未净化的气体，这是因为所述气体随着燃料通过燃烧器进入汽化器中并且在那里在高温下参与所进行的反应。
在图1中示例性地示出本发明的一个有利的设计方案。也可以设想其他的有利的变型方案，例如仅使用一个缓冲容器。当另外的消耗装置不需要MP循环气体19时，例如当由于气化反应器的构造而不必设置飞灰处理时，这可以是有利的。
在图1中示出的储存容器2、闸斗仓5和后输送管路28的实施形式是一个示例，其在此用于示出原理性的过程。可以设定，闸斗仓的数量可以更大。也可以设定，闸斗仓通过多个后输送管路对接受容器29进行供应。
附图标记列表
1  设备
2  储存容器
3  燃料
4  连接管路
5  闸斗仓
6  需要降压的气体
7  热交换器
8  过滤器
9  经加热和除尘的、需要降压的气体
10 MP缓冲容器
11 LP缓冲容器
12 降压气体
13 过滤器
14 LP循环气体
15 用于惰化的LP循环气体
16 用于松散化和流化的LP循环气体
17 用于消耗装置的LP循环气体
18 MP循环气体
19 用于消耗装置的MP循环气体
20 用于闸斗仓的MP循环气体
21 气体
22 覆盖气体
23 用于松散化和流化的气体
24 运输气体
25 用于松散化和流化的气体
26 连接管路
27 汇集元件
28 后输送管路
29 接受容器
30 燃烧器管路
31 燃烧器
32 气化反应器
33 到达大气的气体
34 到达大气的气体
35 气体
36 气体
37 用于松散化和流化的气体
38 运输气体

Claims (18)

1.用于从储存容器(2)给用于产生粗合成气体的反应器(32)供应燃料(3)的方法，在储存容器和反应器之间中间连接闸斗仓(5)和至少一个接受容器(29)，其特征在于，
-为了所述燃料在所述储存容器(2)中的惰化和松散化，
-为了所述闸斗仓(5)的内容物的松散化和流化，
-作为来自所述闸斗仓(5)的闭锁气体，
-为了所述接受容器(29)中的松散化和流化，以及
-为了在各设备部件之间输送燃料和为了从所述接受容器(29)向气化反应器(32)输送燃料，使用主要由CO2组成的气体(多于按体积95％的CO2，含有掺合物，如H2、CO、N2、碳氢化合物或类似物)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将相应的闸斗仓(5)的压力水平降低到储存容器(2)的压力水平而排出的气体被引导经过热交换器(7)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，离开热交换器(7)的气体被引导经过过滤器(8)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，将经加热和除尘的CO2气体输送给MP(中等压力)缓冲容器并且在这里达到期望的中等压力水平。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，将经加热和除尘的CO2气体输送给LP(低压)缓冲容器(11)并且在这里达到期望的低压力水平。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，将经加热和除尘的CO2气体通过排气管道(12)降压到环境压力。
7.根据权利要求1或其后的权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，来自MP缓冲容器(10)和/或LP缓冲容器(11)和/或降压管道(12)的气流在降压到环境压力之后被直接输送或通过过滤器(13)输送给大气。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述过滤器(6)和/或所述过滤器(13)借助于所述主要由CO2组成的气体净化。
9.根据权利要求1或其后的权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，离开所述MP缓冲容器(10)的气体的至少一部分用于覆盖闸斗仓(20)。
10.根据权利要求1或其后的权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，离开所述MP缓冲容器(10)的气体的一部分用于处理从原气体中分离出的飞灰。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于密相流导向进行从所述闸斗仓(5)到接受容器的燃料输送。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于运输气体(38)和流化(37)，采用具有比所释放的气体的允许的CO含量高的CO含量的气体。
13.用于经由闸斗仓(5)以及经由接受容器(29)将含碳的燃料(3)从储存容器(2)中输送至气化反应器(32)的设备，特别是用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的设备，其特征在于，具有主要由CO2组成的气体的输送装置(16、23、37、38)，即
-用于通过所述CO2气体对储存容器(2)中的燃料进行惰化和松散化的管路(16)，
-用于输送用于闸斗仓(5)的内容物的松散化和流化的CO2气体以及用于提供用作为闭锁气体的CO2气体的管路(23)，
-用于输送在接受容器(29)中用于松散化和流化的CO2气体的管路(37)，以及
-用于将作为运输气体的CO2气体从接受容器(29)输送至气化反应器(32)的管路(38)。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述或各所述闸斗仓(5)设有加热装置。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，为了加热来自闸斗仓(5)的气体设有热交换器(7)。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，为了对离开所述热交换器(7)的气体进行除尘，设有耐压的灰尘过滤器(8)。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，在所述热交换器(7)和/或所述灰尘过滤器(8)的下游设置MP(中等压力)缓冲容器和/或LP(低压)缓冲容器和/或降压气体管路(12)。
18.根据权利要求13或其后的权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，设有从MP缓冲容器(10)到闸斗仓(5)的用于MP循环气体的输送管路(20)。
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