CN102656115B - 助熔剂作为过滤器调节剂 - Google Patents
助熔剂作为过滤器调节剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102656115B CN102656115B CN201080057513.6A CN201080057513A CN102656115B CN 102656115 B CN102656115 B CN 102656115B CN 201080057513 A CN201080057513 A CN 201080057513A CN 102656115 B CN102656115 B CN 102656115B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fusing assistant
- filter element
- charcoal
- coarse particles
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 title abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 76
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 54
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 50
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 35
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 claims description 33
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 28
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 12
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 8
- 241000283074 Equus asinus Species 0.000 claims description 7
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 6
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 5
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 29
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 26
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 71
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 14
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 8
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 8
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 6
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001293 incoloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UJXVAJQDLVNWPS-UHFFFAOYSA-N [Al].[Al].[Al].[Fe] Chemical compound [Al].[Al].[Al].[Fe] UJXVAJQDLVNWPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011335 coal coke Substances 0.000 description 1
- 239000003250 coal slurry Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910021326 iron aluminide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003476 subbituminous coal Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000011275 tar sand Substances 0.000 description 1
- -1 trichroite Chemical compound 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
- B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/86—Other features combined with waste-heat boilers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/024—Dust removal by filtration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/026—Dust removal by centrifugal forces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0983—Additives
- C10J2300/0993—Inert particles, e.g. as heat exchange medium in a fluidized or moving bed, heat carriers, sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0983—Additives
- C10J2300/0996—Calcium-containing inorganic materials, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/485—Entrained flow gasifiers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
具有改进的能量效率的用于气化含碳材料的气化体系和方法的改进。用于从粗合成气中更加有效除去颗粒的改进的方法和体系同时提供了一种用于向气化反应器中添加助熔剂的新机理。以粗助熔剂颗粒形式的调节剂被添加到颗粒过滤器单元上游的粗合成气。跟随过滤器元件的更换调节剂允许过滤器单元更加迅速的转变，延长了过滤器寿命，促进了滤饼从颗粒过滤器中除去，和与用于循环到过滤器的除去的滤饼结合。经这种路线助熔剂的添加去除了助熔剂和含碳材料的预混的需求，由此使得向气化反应器中原料的添加的速率最大化。
Description
相关申请的交叉参考
本发明是要求2009年12月18日(18/12/2009)提交的美国临时专利申请序列号61/287,812以及2010年2月2日(02/02/2010)提交的美国非临时申请序列号12/698,660的优先权的国际申请，以参考的形式将以上二者全部并入本文。
技术领域
本发明一般性涉及一种固体或液体含碳材料向所需气体产物例如合成气的转变的改进。更具体的说，本发明在向气化反应器添加助熔剂(fluxing agent)的改进外，还涉及在从粗合成气中除去夹带的颗粒物的改进。
背景技术
合成气是用于产生能量的燃料以及用于产生化学物质例如氢气、甲醇、氨、替代天然气或合成运输油的重要的中间原料。已经开发出经含碳材料的气化用于合成气的生产的三种基本类型的系统和方法。它们是：(1)固定床气化，(2)流化床气化，和(3)悬浮气化或者夹带气化。
从气化器中排出的热的粗合成气包含含碳、灰和未转变的含碳材料的夹带的颗粒物。在进一步的合成气处理前该夹带的颗粒物必须被除去，并经颗粒去除系统从粗合成气中分离颗粒物。然后回收的颗粒物经常被循环回到气化反应器的第一阶段以增加总的炭转化效率。
颗粒去除系统通常包含初始分离装置(典型的旋风分离器)和下游的颗粒过滤装置。旋风分离器产生漩涡促进大百分比夹带的颗粒物的去除。经 包含众多过滤器元件的下游颗粒过滤装置从气流中去除任何残留的夹带颗粒。这些元件在保留气流中残留的细小颗粒物同时允许合成气的通过，由此产生无颗粒气流。
然而，这种体系的功能效率可能被过滤器元件孔中的细小炭颗粒的积聚妨碍。在过滤器元件孔中这些细小颗粒经常容易深度进入，这限制了元件对合成气通过的渗透性。细小颗粒在元件上随着时间的积聚导致“滤饼”的形成，其进一步降低了元件对气体的渗透性。为了矫正这种状况，为了除去至少一部分积聚的滤饼，通常采用的已经确认的方法包含引导高压气体周期性脉冲反向通过过滤器元件(称为“反脉冲”)。然而，通过反脉冲常常是没有有效除去在过滤器元件孔中被捕获的小颗粒。这些颗粒的渗透降低了过滤器元件的寿命，并且妨碍了颗粒过滤装置的常规操作。由此，需要开发能够阻碍过于深入到过滤器元件孔中的炭颗粒的渗透的技术，由此，1)减少从过滤器元件中有效除去滤饼所需要的反脉冲气体压力，2)减慢穿过过滤器元件压差的增长率(由此延长过滤器的寿命)，和4)提高颗粒过滤系统的整个操作效率。
必须周期性更换过滤器元件，和由于过滤器元件相对较大的孔径，新的过滤器通常具有增加的炭颗粒的渗透性。因此，紧跟着元件更换的常见做法是减少进入过滤装置的粗合成气流直到过滤器调节发生。该调节过程典型的包含在新的过滤器元件上和内部炭颗粒薄层的沉积。该炭颗粒层有效的降低了过滤器元件对后来的炭颗粒的渗透性，同时维持对气体的渗透性。目前的调节方法需要降低过滤器单元中粗合成气的进入率直到该滤饼的初始薄层积聚，并且这导致降低了颗粒过滤器单元的操作的可获得性。因此，就需要开发能减小实现合适的新安装的过滤器元件的调节所需要的时间量的技术。
向夹带流气化中添加矿物助熔剂是常见的，因为向气化反应器中添加特定的矿物减小了由含碳材料的气化产生的灰的融化温度。灰的融化温度的降低减小了气化期间形成的矿物熔渣的粘度，由此，阻碍了出渣口堵塞 以允许熔融的熔渣从气化器中除去。常见的做法是在向气化器中添加原料前将含碳材料与助熔剂混合。然而，由于需要通过混合步骤，以及通过减少可以被添加到气化器中的含碳材料的最大速率，这降低了整个气化工艺的效率。由此，存在对这样的向气化系统中引入助熔剂的改进的方法的需求，即其在向气化反应器中添加原料之前不需要将助熔剂和含碳材料预混的。
发明概述
本发明涉及增加气化工艺和系统的效率的改进。更具体的，特定实施方式通过阻碍过于深入到过滤器元件孔中炭颗粒的渗透增加了颗粒过滤系统的操作效率。反过来，这减慢了穿过过滤器元件的压差的增长速率，由此延长了过滤器元件的寿命。另外，特定实施方式通过消除预混助熔剂和含碳材料的需要改进了向气化反应器中添加原料的效率。
通过刚好从颗粒过滤装置的上游将选择性尺寸的、粗糙的助熔剂添加到粗合成气流中实现这些改进。所添加的助熔剂颗粒的材料组成和尺寸被调整至合适地调节过滤器元件，其中调节涉及维持过滤器对合成气渗透性的在过滤器上的助熔剂颗粒薄层的沉积。相对粗糙的助熔剂颗粒被用于过滤器调节是因为这些颗粒在调节过滤器元件期间主要积聚在过滤器基体的表面上或者表面的附近，由此抑制了过滤器基体后来被较小的炭颗粒深度渗透。相反，炭颗粒主要在过滤器外部作为滤饼积聚，由此更加容易被周期性反脉冲活动除去。对调节过滤器元件使用这种策略的总优势是它减慢了穿过过滤器元件的压差的增长率，由此延长了过滤器元件的寿命。
随着其在颗粒过滤器单元的过滤器元件的调节中发生作用之后，随着每个反脉冲作用，至少一部分助熔剂与至少一部分积聚的一起，从过滤器单元中除去。助熔剂和被除去的滤饼然后由重力落至位于颗粒过滤器单元的底部的箱体，并且该混合物随后被循环到气化器的第一阶段。该循环步骤增加了含碳材料的整体转化率，并且同时提供了一种用于向气化反应器 中引入助熔剂的新机理。
一种惯例是在向气化器中添加得到的混合物前将助熔剂和含碳材料混合。然而，这稀释了原料，由此减少了可被添加到气化反应器中的含碳材料的最大速率。在本文披露的信息中，助熔剂反而伴随由颗粒除去系统收集的循环的炭和灰进入气化反应器。由此，添加到反应器第一阶段的含碳材料没有被助熔剂稀释，这增加了整个气化工艺的效率。当需要调整在气化器第一阶段的底部熔融的熔渣的熔点和粘度时，被添加的助熔剂的材料组成可以被调整，由此帮助熔渣从气化器中适当的排出。
本发明的特定实施方式包含用于含碳材料的气化的改进方法，包含：a)提供气化反应器，其中所述的反应器将含碳材料转化生产包含第一气体产物流和炭的混合产物，其中所述的气体产物流包含H2和CO，b)使所述混合产物经过初始分离装置，其中大部分所述炭被从所述气体产物流中除去，c)在所述初始分离装置的下游将粗颗粒助熔剂引入气体产物流，d)在所述粗颗粒助熔剂引入点的下游提供包含多个过滤器元件的颗粒过滤器单元，d)在过滤器元件上或孔内部沉积助熔剂的薄层，由此调节所述过滤器元件并降低后来的过滤器元件对夹带的炭颗粒的渗透性，同时使过滤器元件对合成气的渗透性最大化，e)从过滤器元件中经反脉冲周期性除去包含滤饼的混合物，其中所述的滤饼包含粗颗粒助熔剂和炭，f)形成包含步骤b)除去的炭和步骤f)除去的滤饼的混合物，然后向步骤a)的气化反应器传送该混合物。在特定实施方式中，步骤a)的气化反应器包含第一阶段和第二阶段。在特定实施方式中，所述的粗颗粒助熔剂降低了气化反应器中熔融熔渣的熔点和粘度，由此帮助熔融的熔渣从反应器中排出。在特定实施方式中，所述的粗颗粒助熔剂的平均尺寸为约5-35微米。在特定实施方式中，所述的粗颗粒助熔剂可以包含石灰石，氧化镁，粘土，硅酸盐，硼酸盐，飞灰，熔渣，以及它们的混合物。在某些特定实施方式中，该方法可以进一步包含在步骤b)之前将所述步骤a)的混合物产物传送到热回收区的步骤，其中所述的热回收区包含选自由辐射热型锅炉，水管锅炉，火管锅炉以及它们的组合组成的组中的热回收装置。
本发明特定的其他实施方式包含用于含碳材料的气化的改进方法，包含下列步骤：a)提供包含第一阶段和第二阶段的气化反应器，其中所述的反应器将含碳材料转化生产包含第一气体产物流和固体颗粒流的混合产物，其中所述的第一气体产物流包含H2和CO，和其中所述的固体颗粒流包含炭，b)使所述混合产物经过初始分离装置，其中所述炭的大部分被从所述气体产物流中除去，c)在所述初始分离装置的下游将粗颗粒助熔剂引入气体产物流，d)在所述粗颗粒助熔剂引入点的下游提供包含多个过滤器元件的颗粒过滤器单元，e)在过滤器元件上或孔内部沉积助熔剂的薄层，由此调节所述过滤器元件并降低后来的过滤器元件对夹带的炭颗粒的渗透性，同时使对合成气的渗透性最大化，f)从过滤器元件中经反脉冲周期性除去包含滤饼的混合物，其中所述的滤饼包含粗颗粒助熔剂和炭，g)形成包含步骤b)除去的炭和步骤f)除去的滤饼的混合物，然后向步骤a)的气化反应器传送该混合物。在特定实施方式中，该工艺可以进一步包含在步骤b)之前将所述步骤a)的混合物产物加入热回收区的步骤，其中所述热回收区包含选自由辐射热型锅炉，水管锅炉，火管锅炉以及它们的组合组成的组中的热回收装置。在特定实施方式中，所述的粗颗粒助熔剂降低了气化反应器中熔融熔渣的熔点和粘度，由此帮助熔融的熔渣从反应器中排出。在特定实施方式中，所述的粗颗粒助熔剂可以包含石灰石，氧化镁，粘土，硅酸盐，硼酸盐，飞灰，熔渣，以及它们的混合物。
本发明的特定实施方式包含用于含碳材料的气化的系统，包含：a)反应器，用于包含颗粒含碳材料的固体流的气化产生热和包含合成气和炭的混合产物；b)初始分离装置，其用于分离所述的部分a)的混合产物以产生气体产物流和包含碳的第一固体产物流；c)粗颗粒助熔剂；d)入口点，用于在b)部分的初始分离装置的下游添加粗颗粒助熔剂；e)颗粒过滤器单元，用于过滤b)部分的气体产物流和c)部分的粗颗粒助熔剂以便保留残留的炭的颗粒，由此产生第二固体产物流同时允许b)部分的所述气体产物流通过；f)用于引导第一和第二固体流的管道，其具有在b)部分初始分离装置处的第一端点，用于引导b)部分第一固体产物流，在c)部分的颗粒过滤器单元处的第二端点，用于引导第二固体产物流，连接器，用于合并第一和第二固体产物流，和在气化反应器处的第三端点，用于允许包含第一和第二固体流和c)部分的粗颗粒调节剂的混合产物进入反应器。在特定实施方式中，该体系可以进一步包含位于c)部分的初始分离装置的上游的热回收装置，其中所述的热回收装置选自由辐射热型锅炉，水管锅炉，火管锅炉以及它们的组合组成的组。
本发明的特定实施方式包含用于含碳材料的气化系统，包含：a)反应器下段，用于用包含含氧气体的气流部分燃烧包含颗粒含碳材料的固体流以产生热和包含合成器、炭和熔融熔渣的第一混合产物；b)反应器上段，用于热解所述a)部分的混合产物和在液体载体里的包含颗粒含碳材料的第一浆料流以产生包含合成气和炭的第二混合产物；c)初始分离装置，用于分离b)步骤的所述的第二混合产物以产生气体产物流和包含碳的第一固体产物流；d)粗颗粒助熔剂；e)入口，用于向c)部分的初始分离装置的下游添加部分d)的粗颗粒助熔剂；f)颗粒过滤单元，用于过滤所述c)部分的气体产物流，和d)部分的粗颗粒助熔剂以保留残留炭颗粒，由此产生第二固体产物流，同时允许所述气体产物流通过；g)用于引导第一和第二固体流的管道，具有在c)部分初始分离装置处的第一端点，用于引导b)部分第一固体产物流，在f)部分的颗粒过滤器单元处的第二端点，用于引导第二固体产物流，连接器，用于合并第一和第二固体产物流，和在a)部分的气化反应器下段处的第三端点，用于允许包含第一和第二固体流和d)部分的粗颗粒调节剂的混合产物进入反应器。在特定实施方式中，该体系可以进一步包含位于c)部分的初始分离装置的上游的热回收装置，其中所述的热回收装置选自由辐射热型锅炉，水管锅炉，火管锅炉以及它们的组合组成的组。在特定实施方式中，该体系的初始分离装置可以包含旋风分离器，和所述颗粒过滤器单元可以包含烛形过滤器。
附图简要说明
为了更加详细的描述本发明的实施方式，现对附图作出参考：
图1是本发明的一个实施方式的示意图。描述了并入本发明的改进的气化体系。
实施方式的描述
下面本发明的各种实施方式的详细描述参考了附图，其阐明本发明可行的具体实施方式。所述实施方式意在详细描述本发明的方方面面，以足以使本领域专业人员实现本发明。可利用其他实施方式并在并不偏离本发明的范围内做出变化。由此，下面详细的描述不是采取限制的意思。本发明的范围仅由附加的权利要求定义，连同该权利要求所限定的所有等同范围。
特定实施方式可以包含浆料进料气化系统，它的许多细节是在本发明的范围之外的。其他实施方式可以包含两阶段气化方法，它的许多细节也是在本发明的范围之外的，并且已经在美国临时专利申请61/165784、61/138312、61/165784和61/146189，以及美国专利申请12/192471和11/1834751中在先详细描述，这里以参考的方式将它们的全部内容并入到本文。因此，本文将仅按照完全公开对目前的气化方法和系统的改进的要求描述气化方法的细节。可以调整本发明以与使用目前现有技术中已知的任何类型的气化系统(例如，单阶段或双阶段；浆料进料或干料进料)一起使用。因此，这里描述的本发明的具体的实施方式不是意图将本发明的范围限制在两阶段浆料进料气化方法或系统的。
在特定实施方式中，在第一阶段通过含碳材料和空气或者高纯度氧气的部分燃烧产生合成气来实现气化。残留的矿物质含量形成被从气化器中持续除去的熔渣。在特定实施方式中，在第一阶段产生的热合成气使额外的被引入到第二阶段的煤炭浆料蒸发和气化。冷却并清洁从气化器中排出 的合成气，然后在用在产生能量的高级燃气轮机(或者进一步调整用于化学物质例如氢气、甲烷、尿素、Fischer-Tropsch产物的产生等等)之前使其潮湿。
参考图1，本发明的特定实施方式提供了两阶段气化反应器10，其包含反应器下部30和反应器上部40。反应器下部30定义了第一阶段反应区，并且也将会被称为第一阶段反应区。反应器上部40定义第二阶段反应区，并且也将会被称为第二阶段反应区。在图1中描述的实施方式中，反应器10的未燃烧的反应器上部40直接与反应器10的燃烧的反应器下部30的顶部直接相连以便热反应产物被直接从反应器10下部30传输到反应器上部40，由此使在气体反应产物和夹带的固体中的热损失最小化。
在反应器下部30，也就是气化反应器10的第一阶段反应区，含碳材料和包含含氧气体和/或流的气体流混合，并且发生迅速的放热反应，在其中含碳材料被转变为包含蒸气、合成气、中间气体和夹带的副产物(例如灰)的第一混合产物。灰由含碳材料不可燃矿物内容物组成。维持第一阶段的温度高于灰的熔点。因此，形成的灰熔化并团聚形成被称为熔渣的粘性液体。熔渣落到第一阶段30的底部，通过出渣口20流出，随后被水激冷并且被引导到用于最终处理的熔渣处理系统(未示出)。
在第一阶段中主要的燃烧反应是C+1/2O2→CO，其是高度放热的。它将第一阶段中合成气的温度升高至2000-3500°F之间。在反应器下部30中产生的和被气流携带向上的热量被用于发生在未燃烧反应器上部40的热解过程，包括蒸发进料水，碳-蒸气反应和CO和H2O之间的水-气体反应。所述碳-蒸气反应生成CO和H2，由此，增加了那些可用气体的产率。气化工艺中利用的蒸汽可以由热回收单元180产生，反过来它的热量衍生自气化器10的第二阶段40中排出的热合成气。
在图1中示出的实施方式中，在进入到进料系统100(例如但不限于锁斗系统)前将固体原料研磨成粉。将研磨成粉的包含颗粒含碳材料的固体流从进料系统100穿过进料装置80和/或80a注入到气化反应器10上部40。 在特定的替代实施方式中(未描述)可以使用替代的进料装置(例如但不限于浆料进料系统)向气化反应器中添加原料。
控制在反应器上部40中的气化工艺的第二阶段的反应的物理条件以确保迅速的气化反应并在它的塑性范围之上加热原料。一旦被分散到上部，所述原料和由气化反应器的下部30中上升的热合成气接触。含碳材料被干燥并且它的一部分经热解反应被气化(例如碳蒸气反应(C+H2O→CO+H2)，由此产生H2和CO。由于热解反应是吸热反应，当所述混合物穿过反应器的上部40向上传输时含碳材料和合成气的混合物的温度降低，等到粗合成气混合物从气化器10的上部40的顶部排出时，粗合成气混合物温度降至500-2500°F之间，但更优选在700-2000°F之间。
根据图1中示出的实施方式，包含固体颗粒和气体产物流的粗合成气混合物从反应器上部40排出，并任选被输送至热回收装置90以在清洁前降低粗合成气混合物的温度。调整和控制热回收区的操作温度以允许第二阶段混合产物和包含颗粒含碳材料的固体流(二者从干燥单元120中排出)的混合流的最终的温度是在300-1200°F之间，优选是在400-1000°F之间，但更优选在500-600°F之间。
用于本发明的热回收装置是现有技术中已知的，可以是但不限于：辐射热型锅炉，水管锅炉，火管锅炉。在其他实施方式中，热回收区90可以包含冷循环合成气作为激冷气。在排出热回收装置时，第二混合产物的温度是在500-2500°之间。
冷却的粗合成气混合物随后被引导到初始分离装置50中，将混合物分离成固体产物流和第二气体产物流。该初始分离装置50可以包含颗粒去除旋风分离器，其设计和使用是现有技术中已知的。第二气体产物流包含减少的在粗合成气混合物中存在的初始固体颗粒量。固体产物流包含碳，从分离装置50脱离，并穿过分散装置60和/或60a被循环回到气化器10的反应器下部30，其中所述固体产物流和气体氧化剂(和/或高压蒸汽)在反应器10的第一阶段30中混合。
进一步参考图1。从分离装置50中脱离的第二气体产物流包含氢气、一氧化碳、少量甲烷、硫化氢、氨、氮气、二氧化碳和包含较小的固体炭颗粒的残留的固体流。这些较小的固体颗粒通常是经颗粒过滤器单元110被从初始分离装置50的下游除去。所述颗粒过滤器单元可以包含袋式过滤器或烛型过滤器，这些过滤器的使用通常是现有技术中已知的。优选的，过滤器单元包含烛型过滤器，其包含一系列通常是一系列细长管形状的过滤器单元。过滤器单元使用的过滤介质可以包含多种化学组合物，例如但不限于，炭化硅、粘土结合炭化硅、富铝红柱石/氧化铝、堇青石、铝硅酸盐、氮化硅、硅酸钙、或者合金(例如铝化铁、哈氏合金(hastalloy)、耐热铬镍铁合金(incoloy)或不锈钢)。
在一段时间后，较小的固体炭颗粒积聚在过滤装置的过滤器元件上，由此形成的“滤饼”增加了气体穿过过滤器的阻碍。为了维持气体流，惯例是引入高压脉冲气体反向穿过过滤器(被称为：反脉冲)，由此至少除去一部分滤饼，但优选是大部分滤饼。反脉冲也可以除去部部分但优选大部分助熔剂。被除去的滤饼和助熔剂在重力作用下落入在颗粒过滤器单元110底部上的储存箱，和形成混合物，然后其经现有技术中已知的几种机理(举例来说，例如旋转气闸)中任一者除去。所述混合物然后和由初始分离装置50除去的固体颗粒流结合，并被穿过管道气力运输回到气化器10的第一阶段30。气力运输所述混合物所使用的气体可以是冷却的高压粗合成气。
如前所述，周期性反脉冲从过滤器元件除去或者除去至少一部分助熔剂。通过向颗粒过滤器单元110刚好上游添加新的助熔剂来补充被除去的助熔剂。添加可以是连续性的也可以是周期性的。在特定实施方式中，助熔剂的周期性添加可以首先发生在刚好更换颗粒过滤器单元110的过滤器元件之后的调节期间。后来的助熔剂的周期性添加可以同步至反脉冲作用刚好之后，以便帮助通过经由反脉冲替换从过滤器元件中除去的助熔剂迅速再调节过滤器单元。
必须周期性的更换颗粒过滤器单元110的过滤器元件。新更换的过滤 器单元的过滤介质具有允许较小的炭颗粒穿过的孔尺寸。因此，新安装的过滤器元件经常经受“调节”期间，其中减少了穿过颗粒过滤装置的气流，并且允许滤饼的薄层积聚在元件上。该调节期间的目标是降低后来的过滤器对夹杂的炭颗粒的渗透性，同时维持对合成气的渗透性。一旦过滤器元件的调节完成，将颗粒去除装置的气流率增加到正常流量。然而，该方法经常需要过长的时间，并且较小的炭颗粒经常深度渗透到过滤介质的孔中以至于它们过度的限制了过滤器对气体的渗透性。此外，这些深度渗透的炭颗粒经常无法通过过滤器的反脉冲除去。
在特定实施方式中，通过首先从刚好颗粒过滤器单元110的上游150和分离装置50的下游向粗合成气流中添加具有选定尺寸的、粗糙的助熔剂更加迅速的完成新安装的过滤器元件的调节。助熔剂颗粒的材料组成和尺寸被相对于过滤器介质的孔尺寸调整以便主要的颗粒积聚在过滤器介质孔的表面或者表面附近，由此抑制后来的过滤介质孔被较小的炭颗粒深度渗透。优选的，过滤助剂或过滤器调节装置的颗粒尺寸比过滤器的孔开口的尺寸大，但是足够小以便可以很容易夹带在气流中。颗粒尺寸还应当是足以使产生的过滤器饼的孔开口比将要被过滤的颗粒的平均尺寸小。一般，避免亚微米尺寸，优选近似的尺寸范围是5-30微米。一旦过滤器元件的调节完成，后来的滤饼的积聚周期性的发生在由沉积助熔剂形成的滤饼的第一层顶上，由此，更加容易被周期性反脉冲作用除去。
粗糙助熔剂的添加也可以用于俘获和提取特定微量污染或挥发性金属，例如但不限于砷和镓。然而，添加的助熔剂的相对粗糙颗粒尺寸范围(直径优选5-35微米)被主要设计为作为用于颗粒过滤器单元110的过滤器元件的调节剂的功能。
从颗粒过滤器单元110中排出的合成气将是基本上无颗粒的，并且可以很容易通过传统的过滤方法进一步处理，包括但不限于酸性气体除去和硫回收，同时从颗粒过滤器单元110中排出的固体混合物包含固体灰，炭和助熔剂，所述混合物与从初始分离装置50中排出的固体产物流70结合。 然后使用高压气体(可以包含合成气)作为驱动力将结合的固体循环回到反应器的第一阶段。循环的固体可以通过分散装置60和/或60a作为第一阶段反应的原料被添加到燃烧的下部30。这些分散装置可以任选在含氧气体和/或蒸汽中混合以驱动气化工艺的第一阶段，由此产生包括粗合成气的混合产物，和发生在未燃烧的上部40中用于第二阶段工艺的所需要的热量(如上所述)。任何包含至少20％氧气的气体可以被用作加入到反应器下部30的含氧气体。优选的含氧气体包括氧气，空气和富含氧的空气。
控制并维持在反应器下部30中的第一阶段工艺的反应物理条件以确保在超过由炭气化产生的灰的熔点的温度下循环的炭的迅速气化。通过如此操作，熔融的熔渣由具有不超过约250泊、但更优选小于100泊粘度的熔融灰产生。当需要时，经向气化反应器第一阶段的炭循环向气化反应器的下部30添加助熔剂适应降低熔点以及熔渣粘度，由此确保足够的熔渣经在下部30的底部的出渣口的排出。
气化工艺中助熔剂的使用是现有技术中普通的，并且通常大部分用于此目的的矿物包括石灰石(CaCO3)，和生石灰(CaO)，MgO，粘土，硅酸盐，硼酸盐，飞灰，熔渣和它们的混合物。由于最佳数量和所需要的助熔剂的混合物基于原料的组成变化，存在帮助计算需要的助熔剂的合适的量的数学关系。由Benson和Sondreal所著的一本书中的一个章节详细讨论了这个领域。
经其与循环返回到下部30的炭的结合向气化反应器中间接添加助熔剂的优势是这消除了在向气化反应器10的第一阶段30中添加混合物前将助熔剂预混进入含碳材料的需要。由此，原料没有用助熔剂稀释，原料可向气化器中的进料速率被最大化。
本发明中利用的燃料可以是任何适当的细碎的含碳材料，并且可以使用任何减小固体颗粒物颗粒尺寸的已知方法，包括使用球、棒和锤式粉碎机。尽管颗粒尺寸不是关键的，优选细碎的碳颗粒。优选的含碳颗粒材料是煤，其包括但不限于褐煤、烟煤、次烟煤、或它们的任何组合。可以使 用的其他的含碳材料是煤焦炭、煤炭、煤液化残留物、碳颗粒、石油焦、衍生自油页岩的含碳固体、沥青砂、沥青、生物质、浓缩下水道污泥、垃圾小块、橡胶和它们的混合物。前面示例性材料可以是粉碎的固体的形式，并且为了最好的材料处理和反应特征，作为在液体载体中可泵抽的浆料。
如本文所使用的，术语“粗糙的”被定义为大于在颗粒过滤装置中的过滤器元件的孔开口，但是足够的小以便很容易在气流中夹带。粗颗粒流优选具有5-30微米的平均尺寸。
如本文所使用的，术语“调节”指在过滤介质上或者孔的内部沉积薄颗粒层以减小后来的过滤介质对较小的颗粒的渗透性，同时维持对气体的渗透性。
如本文所使用的，术语“合成气”是术语“合成气体”或在气化反应器中由含碳材料产生的包含H2和CO作为主要组成的气体的同义词。
如本文所使用的，术语“炭”指部分反应的含碳材料和仍然在由气化系统产生的粗合成气中夹带的灰颗粒。
如本文所使用的，术语“灰”是“飞灰”的同义词，并且指在下面含碳材料的气化后仍残留的含碳材料的矿物内容物。在灰的熔化温度上，灰熔化产生熔融的熔渣。
专利保护的范围并不意图通过上面展示的说明来限制，而是仅以下面的权利要求限定，并且意图包括该权利要求主旨的等同方案。每一个权利要求作为本发明的实施方式并入到说明书中。由此，该权利要求是本发明公开的实施方式的进一步描述和补充。
假设性实施例1：
下面的实施例不是意图限定本发明的范围，而在于阐述一个实施方式的特定特征。将具有平均颗粒尺寸为15微米的高岭土和石灰石的混合物注入到旋风分离器(初始分离装置)的下游和颗粒过滤器单元的上游的粗合成气流。旋风分离器下游仍然夹带的炭颗粒的尺寸通常为1-2微米。添加剂 的粗颗粒尺寸阻碍了细碎亚微米炭颗粒进入和嵌入过滤器孔，由此导致过滤器的堵塞。高岭土和石灰石颗粒还可以同时俘获和提取特定微量污染物或挥发性金属，例如但不限于砷和镓。在被过滤器从合成气流中分离后，炭、高岭土和石灰石混合物被传输和注入到造渣气化器中。炭被气化过程所消耗，并被转变为有用的合成气，同时高岭土和石灰石与含碳材料(例如但不限于煤或石油焦)中的灰成分反应形成从气化器最下端的出渣口排出的自由流动的熔化的熔渣混合物。在该实施例中，石灰石的添加降低了熔渣的熔点(由此减小了气化温度下的粘度)，然而高岭土提供了玻璃状的硅酸盐网络，使得熔渣相对惰性并且不会滤出。高岭土和石灰石的添加量根据含碳材料中的灰的组成调整。监测熔渣的粘度并且相应的调整颗粒过滤器单元上游的助熔剂的添加。如果熔融的熔渣太粘，添加更多的助熔剂直到粘度减小。优选的在助熔剂添加后熔渣的最终粘度小于250泊，但更优选小于100泊。
参考文献
本文所有的参考文献以参考的方式特别的并入。为了方便再一次将并入的参考文献列出。
1.US4310422(Romey,Pass)Method of Processing and Recirculating Filtration Residues."(1982).
2.US4764355(Romey,Ahland,Pass,Verfuss)"Process for Removal of Solid and Gaseous Noxious Matter From Hot Gasses."(1988).
3.US4973459(Lippert,Ciliberti)"Apparatus and Method for Removing Gaseous Contaminants and Particulate Contaminants from a Hot Gas Stream"(1990).
4.US5114581(Goldsmith,Bishop)"Back-flushable Filtration Device and Method of Forming and Using Same."(1992).
5.US5167676(Nakaiashi,Holcombe,Micheli)"Apparatus and Method for Removing Particulate Deposits from High Temperature Filters."(1992)
6.US5198002(Mei,DeVault,Halow)"Gas Stream Clean-Up Filter and Method for Forming Same."(1993).
7.US2002/0146362 Al(Mcquigg,Scott,MeUot,Stevens)"Method of Filtration and Cleansing of High Temperature Combustible Gases"(2002).
8.US2006/0229212 Al(Willberg,Dismuke)"Self-Distructing Filter Cake"(2006).
9.(Benson and Sondreal)."Ash-related Issues During Combustion and Gasification"Chap.1in Impact of Mineral Impurities in Solid Fuel Combustion,Springer US,1999.
Claims (9)
1.一种用于含碳材料的气化的改进方法，包含：
a)提供气化反应器，其中所述反应器将含碳材料转化以生产包含第一气体产物流和炭的混合产物，其中所述气体产物流包含H2和CO，
b)使所述混合产物经过初始分离装置，其中一些所述炭被从所述气体产物流中除去，
c)在所述初始分离装置的下游将粗颗粒助熔剂引入气体产物流，其中所述粗颗粒助熔剂的平均范围是5-30微米，
d)在所述粗颗粒助熔剂引入点的下游提供包含多个过滤器元件的颗粒过滤器单元，
e)在过滤器元件上或孔内部沉积助熔剂的薄层，由此调节所述过滤器元件并降低后来的过滤器元件对夹带的炭颗粒的渗透性，同时使过滤器元件对合成气的渗透性最大化，
f)从过滤器元件中经反脉冲周期性除去包含滤饼的混合物，其中所述滤饼包含粗颗粒助熔剂和炭，
g)形成包含步骤b)的除去的炭和步骤f)的除去的滤饼的混合物，然后向步骤a)的气化反应器传送该混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述粗颗粒助熔剂降低气化反应器中熔融的熔渣的熔点和粘度，由此帮助熔融的熔渣从反应器中除去。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)的粗颗粒助熔剂包含石灰石、氧化镁、粘土、硅酸盐、硼酸盐、飞灰、熔渣和它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包含在步骤(b)之前将所述步骤(a)的产物传输到热回收区，其中所述热回收区包含选自由辐射热型锅炉，水管锅炉，火管锅炉以及它们的组合组成的组中的热回收装置。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其中步骤(a)的气化反应器包含第一和第二阶段。
6.一种改进的用于含碳材料的气化的方法，包含：
a)提供包含用于部分燃烧含碳材料以产生热和第一混合产物的第一阶段和用于热解混合产物的未燃烧的第二阶段的气化反应器，其中所述反应器将含碳材料转化生产包含第一气体产物流和固体颗粒流，其中所述第一气体产物流包含H2和CO，和其中所述固体颗粒流包含炭，
b)使所述混合产物经过初始分离装置，其中一些所述炭被从所述气体产物流中除去，
c)在所述初始分离装置的下游将粗颗粒助熔剂引入气体产物流，其中所述粗颗粒助熔剂的平均尺寸范围是5-30微米，
d)在所述粗颗粒助熔剂引入点的下游提供包含多个过滤器元件的颗粒过滤器单元，
e)在过滤器元件上或孔内部沉积助熔剂的薄层，由此调节所述过滤器元件并降低后来的过滤器元件对夹带的炭颗粒的渗透性，同时使过滤器元件对合成气的渗透性最大化，
f)从过滤器元件中经反脉冲周期性除去包含滤饼的混合物，其中所述滤饼包含粗颗粒助熔剂和炭，
g)形成包含步骤b)的除去的炭和步骤f)的除去的滤饼的混合物，然后向步骤a)的气化反应器传送该混合物。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述粗颗粒助熔剂降低气化反应器中熔融的熔渣的熔点和粘度，由此帮助熔融的熔渣从反应器中除去。
8.根据权利要求6所述的方法，其中粗颗粒助熔剂包含石灰石、氧化镁、粘土、硅酸盐、硼酸盐、飞灰、熔渣和它们的混合物。
9.根据权利要求6所述的方法，进一步包含在步骤(b)之前将所述步骤(a)的产物传输到热回收区，其中所述热回收区包含选自由辐射热型锅炉，水管锅炉，火管锅炉以及它们的组合组成的组中的热回收装置。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US28781209P | 2009-12-18 | 2009-12-18 | |
| US61/287,812 | 2009-12-18 | ||
| US12/698,660 US8580151B2 (en) | 2009-12-18 | 2010-02-02 | Flux addition as a filter conditioner |
| US12/698,660 | 2010-02-02 | ||
| PCT/US2010/053398 WO2011075213A1 (en) | 2009-12-18 | 2010-10-20 | Flux addition as a filter conditioner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102656115A CN102656115A (zh) | 2012-09-05 |
| CN102656115B true CN102656115B (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=44149761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201080057513.6A Active CN102656115B (zh) | 2009-12-18 | 2010-10-20 | 助熔剂作为过滤器调节剂 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8580151B2 (zh) |
| EP (1) | EP2512986B1 (zh) |
| KR (1) | KR101753435B1 (zh) |
| CN (1) | CN102656115B (zh) |
| CA (1) | CA2779237C (zh) |
| ES (1) | ES2909334T3 (zh) |
| PL (1) | PL2512986T3 (zh) |
| WO (1) | WO2011075213A1 (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010006192A1 (de) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Uhde GmbH, 44141 | Verfahren zur Biomasse-Vergasung in einer Wirbelschicht |
| WO2012031041A2 (en) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | Starlight Energy Holdings LLC | System and process for gasifying biomass products |
| US9101900B2 (en) | 2011-07-27 | 2015-08-11 | Res Usa, Llc | Gasification system and method |
| DE102013008018A1 (de) * | 2013-05-08 | 2014-11-13 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Einstellung von Schlackeeigenschaften |
| CN104312636A (zh) * | 2014-09-12 | 2015-01-28 | 何帅民 | 煤气降温除尘工艺及系统 |
| CN104774652B (zh) * | 2015-03-31 | 2018-07-20 | 成都易态科技有限公司 | 煤炭转化炉炉气净化系统 |
| CN104774653B (zh) * | 2015-03-31 | 2018-08-17 | 成都易态科技有限公司 | 煤炭转化炉炉气净化系统 |
| JP6700773B2 (ja) | 2015-12-18 | 2020-05-27 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | チャー排出装置、これを有するチャー回収装置及びチャー排出方法、ガス化複合発電設備 |
| CN105588119B (zh) * | 2016-02-25 | 2018-06-29 | 四川省宜宾惠美线业有限责任公司 | 一种节能循环流化床锅炉 |
| CN106520254A (zh) * | 2016-11-27 | 2017-03-22 | 山西焦化股份有限公司 | 降低煤灰熔点和改善黏温特性的助熔剂及其应用 |
| CN106694479B (zh) * | 2017-01-09 | 2020-05-26 | 湖南华润电力鲤鱼江有限公司 | 一种混合式液氨蒸发器的清洗方法及装置 |
| EP3438042A1 (de) * | 2017-08-03 | 2019-02-06 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Russabtrennung bei der synthesegaserzeugung |
| CN110923014A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-03-27 | 中国寰球工程有限公司 | 一种调节高硫石油焦气化灰渣熔融特性的助熔剂及其应用 |
| CN111575060B (zh) * | 2020-05-29 | 2021-06-22 | 新奥科技发展有限公司 | 水煤浆气化系统及水煤浆添加剂回收方法 |
| CN112625760A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-09 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉及其工作方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5243922A (en) * | 1992-07-31 | 1993-09-14 | Institute Of Gas Technology | Advanced staged combustion system for power generation from coal |
| US7402188B2 (en) * | 2004-08-31 | 2008-07-22 | Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. | Method and apparatus for coal gasifier |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3746522A (en) * | 1971-09-22 | 1973-07-17 | Interior | Gasification of carbonaceous solids |
| US3976443A (en) * | 1974-12-18 | 1976-08-24 | Texaco Inc. | Synthesis gas from solid carbonaceous fuel |
| DE3005246A1 (de) | 1980-02-13 | 1981-08-20 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zur herstellung eines filterhilfsmittels |
| DE3340204A1 (de) * | 1983-11-07 | 1985-05-15 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | Verfahren und vorrichtung zur reinigung heisser gase mit waermerueckgewinnung |
| DE3529272A1 (de) | 1985-08-16 | 1987-02-19 | Bergwerksverband Gmbh | Verfahren zur abtrennung von festen und gasfoermigen schadstoffen aus heissen gasen |
| DE3700553A1 (de) | 1987-01-10 | 1988-07-21 | Viessmann Hans | Verfahren und reaktionsvorrichtung zur trockenen rauchgasentschwefelung |
| AT388925B (de) * | 1987-01-29 | 1989-09-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum vergasen von brennstoffen mit sauerstoff in einem schachtfoermigen ofen |
| FI873735A0 (fi) * | 1987-08-28 | 1987-08-28 | Ahlstroem Oy | Foerfarande och anordning foer foergasning av fast kolhaltigt material. |
| US4823742A (en) * | 1987-12-11 | 1989-04-25 | Shell Oil Company | Coal gasification process with inhibition of quench zone plugging |
| US4973459A (en) | 1989-05-09 | 1990-11-27 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus and method for removing gaseous contaminants and particulate contaminants from a hot gas stream |
| US5114581A (en) | 1991-01-10 | 1992-05-19 | Ceramem Corporation | Back-flushable filtration device and method of forming and using same |
| US5198002A (en) | 1992-03-12 | 1993-03-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Gas stream clean-up filter and method for forming same |
| US5167676A (en) | 1992-04-08 | 1992-12-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus and method for removing particulate deposits from high temperature filters |
| ES2124011T3 (es) * | 1994-08-23 | 1999-01-16 | Foster Wheeler Energia Oy | Procedimiento de funcionamiento de un sistema reactor de lecho fluidizado y sistema asociado. |
| US5601784A (en) * | 1994-09-09 | 1997-02-11 | Electric Power Research Institute | On-line control and monitoring system for wet lime/limestone flue gas desulfurization process |
| US7033570B2 (en) * | 2000-05-08 | 2006-04-25 | Regents Of The University Of Colorado | Solar-thermal fluid-wall reaction processing |
| EP1217059A1 (fr) | 2000-12-22 | 2002-06-26 | Soboref S.A. | Procédé et installation pour le traitement combine de résidus de broyage et de boues |
| US20020146362A1 (en) * | 2001-04-09 | 2002-10-10 | Mcquigg Kevin | Method of filtration and cleansing of high temperature combustible gases |
| US6863878B2 (en) * | 2001-07-05 | 2005-03-08 | Robert E. Klepper | Method and apparatus for producing synthesis gas from carbonaceous materials |
| WO2003042334A1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-22 | Lloyd Weaver | Pulverized coal pressurized gasifier system |
| FI112952B (fi) * | 2001-12-21 | 2004-02-13 | Foster Wheeler Energia Oy | Menetelmä ja laitteisto hiilipitoisen materiaalin kaasuttamiseksi |
| US7753973B2 (en) * | 2002-06-27 | 2010-07-13 | Galloway Terry R | Process and system for converting carbonaceous feedstocks into energy without greenhouse gas emissions |
| SE523667C2 (sv) * | 2002-09-20 | 2004-05-11 | Alstom Switzerland Ltd | Förfarande och anordning för avskiljning av gasformiga föroreningar från varma gaser medelst partikelformigt absorbentmaterial samt blandare för befuktning av absorbentmaterialet |
| CA2502228C (en) | 2002-10-28 | 2011-04-19 | Schlumberger Canada Limited | Self-destructing filter cake |
| FI20055237L (fi) * | 2005-05-18 | 2006-11-19 | Foster Wheeler Energia Oy | Menetelmä ja laitteisto hiilipitoisen materiaalin kaasuttamiseksi |
| SE529103C2 (sv) | 2005-09-21 | 2007-05-02 | Metso Power Ab | Förfarande för rening av rökgaser och behandling av aska från förbränning av avfall |
| DE102006022265A1 (de) * | 2006-04-26 | 2007-10-31 | Spot Spirit Of Technology Ag | Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wirbelschichtvergasung |
| BRPI0711325A2 (pt) | 2006-05-05 | 2011-08-30 | Plascoenergy Ip Holdings S L Bilbao Schaffhausen Branch | sistema de controle para a conversão de um estoque de alimentação carbonáceo em gás |
| AT504862B1 (de) * | 2007-01-24 | 2012-04-15 | Urbas Maschinenfabrik Gesellschaft M B H | Holzvergasungsanlage |
| US7951350B1 (en) * | 2007-01-26 | 2011-05-31 | West Biofuels, Llc | Fuel-gas reforming systems and methods |
| US8236072B2 (en) * | 2007-02-08 | 2012-08-07 | Arizona Public Service Company | System and method for producing substitute natural gas from coal |
| US8238889B1 (en) * | 2007-04-10 | 2012-08-07 | Marvell International Ltd. | Server for wireless application service system |
| US7879119B2 (en) * | 2007-07-20 | 2011-02-01 | Kellogg Brown & Root Llc | Heat integration and condensate treatment in a shift feed gas saturator |
| US8211191B2 (en) * | 2007-08-07 | 2012-07-03 | Phillips 66 Company | Upright gasifier |
| US8728328B2 (en) * | 2007-10-23 | 2014-05-20 | General Electric Company | Methods for removing suspended solids from a gasification process stream |
| US8845772B2 (en) * | 2008-01-23 | 2014-09-30 | Peter J. Schubert | Process and system for syngas production from biomass materials |
| US7955403B2 (en) * | 2008-07-16 | 2011-06-07 | Kellogg Brown & Root Llc | Systems and methods for producing substitute natural gas |
| CA2741480A1 (en) * | 2008-10-22 | 2010-04-29 | Robert S. Dahlin | Process for decontaminating syngas |
| US20100132257A1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-03 | Kellogg Brown & Root Llc | Systems and Methods for Increasing Carbon Dioxide in Gasification |
| US8241523B2 (en) * | 2009-01-21 | 2012-08-14 | Rentech, Inc. | System and method for dual fluidized bed gasification |
-
2010
- 2010-02-02 US US12/698,660 patent/US8580151B2/en active Active
- 2010-10-20 ES ES10838058T patent/ES2909334T3/es active Active
- 2010-10-20 CA CA2779237A patent/CA2779237C/en active Active
- 2010-10-20 WO PCT/US2010/053398 patent/WO2011075213A1/en active Application Filing
- 2010-10-20 PL PL10838058T patent/PL2512986T3/pl unknown
- 2010-10-20 KR KR1020127014805A patent/KR101753435B1/ko active IP Right Grant
- 2010-10-20 EP EP10838058.5A patent/EP2512986B1/en active Active
- 2010-10-20 CN CN201080057513.6A patent/CN102656115B/zh active Active
-
2013
- 2013-10-25 US US14/062,946 patent/US9089798B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5243922A (en) * | 1992-07-31 | 1993-09-14 | Institute Of Gas Technology | Advanced staged combustion system for power generation from coal |
| US7402188B2 (en) * | 2004-08-31 | 2008-07-22 | Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. | Method and apparatus for coal gasifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8580151B2 (en) | 2013-11-12 |
| US9089798B2 (en) | 2015-07-28 |
| WO2011075213A1 (en) | 2011-06-23 |
| KR101753435B1 (ko) | 2017-07-03 |
| EP2512986A4 (en) | 2017-11-08 |
| EP2512986A1 (en) | 2012-10-24 |
| EP2512986B1 (en) | 2021-12-29 |
| KR20120107956A (ko) | 2012-10-04 |
| CA2779237C (en) | 2018-04-17 |
| ES2909334T3 (es) | 2022-05-06 |
| CN102656115A (zh) | 2012-09-05 |
| US20110147666A1 (en) | 2011-06-23 |
| US20140050632A1 (en) | 2014-02-20 |
| CA2779237A1 (en) | 2011-06-23 |
| PL2512986T3 (pl) | 2022-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102656115B (zh) | 助熔剂作为过滤器调节剂 | |
| AU2009282334B2 (en) | Two stage entrained gasification system and process | |
| CN102257105B (zh) | 具有分段淤浆加料的气化系统和方法 | |
| KR20150093783A (ko) | 단계식 가스화에서의 제 2 단 가스화기 | |
| US8252073B2 (en) | Tar-free gasification system and process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: PHILLIPS 66 COMPANY Free format text: FORMER OWNER: PHILLIPS PETROLEUM CO. Effective date: 20131128 Owner name: LUMMUS TECHNOLOGY INC. Free format text: FORMER OWNER: PHILLIPS 66 COMPANY Effective date: 20131128 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20131128 Address after: New jersey, USA Applicant after: LUMMUS TECHNOLOGY Inc. Address before: Texas, USA Applicant before: CONOCOPHILLIPS CO. Effective date of registration: 20131128 Address after: Texas, USA Applicant after: CONOCOPHILLIPS CO. Address before: Texas, USA Applicant before: CONOCOPHILLIPS Co. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |