CN103502399A - 用于气化固体含碳原料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于气化固体含碳原料的方法，例如泥煤、褐煤和硬煤，通过添加含氧气体和蒸汽将其气化，其中也将洗涤和冷却原料气体的过程中聚集的气体冷凝物通过已知的方法本身净化处理，随后在废热锅炉中蒸发，蒸汽通过热后燃烧或催化后燃烧的方法净化，在处理过程中形成的烟道气中含有的水蒸汽被冷凝出来，该冷凝水在锅炉给水处理系统中处理并借助于热后燃烧产生的热量将其蒸发，蒸汽作为工艺蒸汽提供用于固体原材料的气化。

Description

用于气化固体含碳原料的方法
技术领域
本发明涉及一种几乎不产生废水的用于气化固体含碳原料的方法，例如泥煤、褐煤或硬煤，通过添加含氧气体和蒸汽将其气化为合成气体。这里的术语合成气体意为含有两种气体，一种例如用于合成氨气、甲醇、含氧气体或费托(Fischer-Tropsch)合成，另一种用作燃气轮机燃料或民用燃料或远程煤气。
背景技术
用于气化固体含碳原料的方法是已知的。这些方法包括例如鲁奇(Lurgi)加压气化方法，其在鲁奇手册，2.1章，1970版，鲁奇公司协会，法兰克福(LURGI HANDBUCH，chapter2.1，edition1970，LurgiGesellschaften，Frankfurt am Main)中有大体描述。
这些方法的一个重要部分是处理在冷却和洗涤生成的原料气体的过程中，在碳烃化合物中富集的含水冷凝物。在乌尔曼工业化学百科全书，第4版(1974)，第14卷，第6章(Ullmanns
Figure BPA0000180162480000011
dertechnischen Chemie，4th edition(1974)，Vol.14，chapter6)中，有对这种冷凝物进行处理的大体描述。主要的处理步骤为首先从冷凝物去除悬浮的固体例如煤烟、煤和煤灰以及乳化的焦油和石油。然后，将冷凝物脱酚，随后去除氨和硫。经纯化的冷凝物随之在生物净化厂进一步净化至如下程度，其可按废水处理或像DE102007035301A1中描述的那样，用于冷却塔水。
截至目前为止已知的现有技术中，缺陷在于处理冷凝物总会产生废水，废水必须从气化过程中放出，尽管经过上述净化处理但在排放或使用过程中经常仍含有杂质，从而导致环境损害和／或例如冷却塔运行过程中的损伤。
因此，本发明的目的在于提供一种气化方法可以避免上述缺陷。
发明内容
通过具有权利要求1特征的方法大体解决本发明的目的。
根据本发明的方法，其特征在于，通过将至少部分来自于冷却和洗涤原料气体过程中的冷凝物作为生产气体进料至气化反应器，减少气化过程要排放的大量废水。在极端的情况下，该气化方法的结果是完全没有废水。
根据本发明的方法包括以下方法步骤：
根据已知的方法本身，优选鲁奇加压气化方法，通过添加含氧气体和蒸汽将固体含碳原料例如泥煤、褐煤或硬煤在气化反应器中气化。在至少一个洗涤冷却器中，借助于水并且通过产生冷凝物，冷却并洗涤离开气化反应器的原料气体。随后，在废热锅炉中通过间接热交换将原料气体冷却，其中从原料气体中获得的热量用于产生蒸汽。来自热锅炉的原料气体继续进一步处理，其不限于本发明的范围，其中最终获得含有氧化碳和氢气的净化合成气体。
从在冷却和洗涤原料气体时获得的冷凝物中分离含在其中的悬浮固体以及乳化焦油和石油。在多数情况下，分离受重力或离心力影响，一般而言也可采用筛分或过滤方法。
随后经净化的冷凝物在废热锅炉中通过间接热交换被蒸发。由此得到的蒸汽中包含的有机组分借助于热后燃烧设备或催化后燃烧设备基本上转化为蒸汽和二氧化碳。
后燃烧的烟道气中含有的蒸汽被冷凝出来，冷凝物经处理作为设备的锅炉给水。技术人员可挑选熟知的步骤处理锅炉给水，即例如对水的热脱气和／或化学脱气以及软化和添加其它调节剂。处理中得到的水排放至蒸汽发生器而得到的蒸汽作为工艺蒸汽进入气化反应器。由于气化反应器中添加的水与含碳原料生成合成气组分的净转化受到影响，通常必须为气化反应器提供额外的由新鲜水制备的蒸汽流，从而满足气化反应的蒸汽需要。
在本发明的有利方面中，在固体例如焦油和石油分离出来之后，通过已知的方法从冷凝物中去除有机组分，例如苯酚，以及氨和硫。这样，一方面获得了有用的物质例如苯酚和氨，另一方面这些物质在随后冷凝物在废热锅炉的蒸发过程中不再导致换热器表面的污染。
在本发明的其它有利方面中，在蒸汽的热后燃烧或催化后燃烧过程产生的热量用于生成工艺蒸汽。这样，可以减少用于生成蒸汽的化石燃料的消耗。
附图说明
本发明其它改良、优势和可能的应用可从以下示例性实施例和附图的描述中得出。本发明本身描述和／或图示的所有特征或任何组合，独立于权利要求或其引用权利要求包含的范围。
图1示出了根据本发明的方法的优选方面。
具体实施方式
在气体发生器(1)中，通过添加氧气(3)和作为工艺蒸汽(4)的蒸汽，将固体燃料(2)，例如泥煤、褐煤或硬煤气化。经由管道(5)，生成的原料气体离开气体发生器(1)并被引入洗涤冷却器(6)，在洗涤冷却器(6)中原料气体与含水洗液接触。在处理过程中，气体中的杂质被洗液吸收。经由管道(7)的气体冷凝物和经由管道(9)的气体被转移至废热锅炉(8)。在废热锅炉(8)中，气体通过间接热交换被冷却，并且蒸汽，主要是水蒸汽被冷凝出所谓的气体冷凝物。经由管道(10)，部分气体冷凝物再循环至洗涤冷却器(6)。经由管道(11)，气体离开废热锅炉(8)，通过另一个冷凝器(12)并经由管道(13)被排放用于其它用途。经由管道(14)和(15)，在废热锅炉(8)和冷凝器(12)中形成的每一种气体冷凝物被转送至处理器(16)。在这里开始机械地去除悬浮固体，例如煤烟、煤、煤灰以及乳化焦油和乳化石油。随后，通过萃取或吸附从气体冷凝物中分离溶解的有机物，例如苯酚，继而通过蒸馏分离挥发性组分，例如NH3、CO2、H2S和HCN。物流(17)表示从气体冷凝物中分离的物质。由此经由管道(18)，净化后的气体冷凝物被引入在壳体侧上的废热锅炉中并在那里通过用从气体中获取的热量蒸发该冷凝物。经由管道(19)，由此获得的蒸汽被供给用于热后燃烧和蒸汽产生的设备(20)，其中通过使用燃料和氧气(21)，存在于蒸汽中的有机杂质被氧化。经由管道(22)，从热后燃烧器(20)中获得的烟道气被供给冷凝器(23)，其中烟道气中含有的蒸汽被冷凝出来。烟道气中的剩余组分经由管道(24)被排放至环境中。经由管道(25)，冷凝水进入锅炉给水处理器(26)。如果需要，新鲜水和处理过程所需的聚集体经由流(27)提供给设备。流(28)表示从水中分离的和从处理设备排放出来的物质。从这里经由管道(29)，经过进入用于热后燃烧的设备(20)的管道供给经处理的冷凝水并借助于由热后燃烧获得的热量蒸发该经处理的冷凝水。由此经由管道(4)，产生的蒸汽作为生产蒸汽提供给气体发生器(1)。
工业实用性
由此本发明提供了一种通过气化固体含碳原料生产合成气体的经济方法，通过产生特别少的废水就可执行该方法。
附图标记列表
(1)气体发生器
(2)固体燃料
(3)氧气
(4)工艺蒸汽
(5)原料气体(管道)
(6)洗涤冷却器
(7)气体冷凝物(管道)
(8)废热锅炉
(9)在洗涤冷却器中处理的气体(管道)
(10)再循环气体冷凝物(管道)
(11)气体(管道)
(12)冷凝器
(13)待使用的气体(管道)
(14)气体冷凝物(管道)
(15)气体冷凝物(管道)
(16)气体冷凝物处理器
(17)分离的杂质和副产物
(18)处理后的气体冷凝物(管道)
(19)蒸发的气体冷凝物(管道)
(20)热后燃烧和蒸汽产生的设备
(21)燃料和氧气
(22)烟道气(管道)
(23)冷凝器
(24)排放至环境中的烟道气(管道)
(25)冷凝水(管道)
(26)锅炉给水处理器
(27)新鲜水和聚集体
(28)排放的物质
(29)处理后的冷凝水(管道)

Claims (3)

1.一种用于通过将固体含碳原料气化来生产合成气体的方法，所述合成气体含有氧化碳和氢气，通过添加含氧气体和蒸汽作为气化介质来将固体含碳原料气化，所述方法包括以下方法步骤：
a)在气化反应器中气化所述原料，其中获得合成气体的原料气体流，
b)在至少一个洗涤冷却器中借助于通过生成第一冷凝物导致的水来冷却和洗涤离开所述气化反应器的所述合成气体的原料气体，
c)与在至少一个废热锅炉中生成蒸汽相协作地通过间接热交换来冷却所述合成气体的原料气体，并将所述合成气体的原料气体运送至进一步的处理，
d)从在方法步骤b)中获得的所述第一冷凝物中分离悬浮固体和乳化焦油以及石油，其中获得了净化的第二冷凝物，
e)蒸发从方法步骤d)中获得的所述第二冷凝物并将得到的蒸汽提供给热后燃烧或催化后燃烧，
f)从所述后燃烧的烟道气中将蒸汽冷凝出来，其中获得从有机杂质释放的第三冷凝物，
g)将所述第三冷凝物处理成锅炉给水，
h)通过获得蒸汽来蒸发所述锅炉给水，
i)将所述蒸汽进给至步骤a)提到的所述气化反应器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在方法步骤d)中的处理之后，在将所述冷凝物提供给步骤e)之前，从所述冷凝物中分离溶解的副产物，例如苯酚，其他有机组分和／或氨。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述后燃烧期间产生的热用于方法步骤h)中的蒸汽生成。
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