CN104342210A - 粗制合成气的处理 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于在进入到连接在粗制气转换器之前的热交换器之前处理来自燃料的气流床气化器的、水蒸气饱和的粗制气的方法。为了避免热交换器的入口区域中的固体沉积物，为此通过输入热气将该粗制气从饱和状态转变为过热状态。作为热气能够考虑过热的高压蒸汽或者回引的、过热的、经过转换的粗制气。

Description

粗制合成气的处理
技术领域
本发明涉及一种为了粗制气转换而用于处理来自气化设备、尤其气流床气化器的粗制合成气的方法，所述气化设备在温度高达1900℃并且压力高达10MPa的情况下部分氧化形成燃烧粉尘的燃料。
背景技术
本发明尤其适用的情况是，对含灰的液态燃料或者粉尘状的固态燃料的作为部分氧化的气化优选在高达10MPa的提高了的压力下进行。液态燃料在此能够是由提炼石油而来的含灰的重油、也能够是燃烧粉尘与水或者液态的碳氢化合物的悬浮物、所谓的浆。粉尘状的燃料能够必要时在热预处理之后由不同煤化度的煤、有机的余料或者生物质制成。作为反应器能够使用具有耐火的衬壁或者经过冷却的反应器衬壁的反应器，如专利文件DE4446803和EP 0677567所示出的那样。这种技术的说明可参见J.Carl、P.Fritz，″Noell-KONVERSIONSVERFAHREN″(“诺尔转换方法”)，EF出版社，1994年，章节2.2和2.3以及″Die Veredlung und umwandlung von Kohle″(“煤的净化和转化”)，DGKM，2008年12月，M.Schingnitz，章节″GSP-Verfahren″(“GSP方法”)。不受干扰地并且连续地分离炭黑(Russ)和由熔渣构成的细小粉尘是可靠地运行用于将气化粗制气处理成符合要求的合成气的、催化运行的方法的前提条件。
现有技术例如在DE 10 2005 041 930中说明。据此来自气化室的、导引熔渣和粉尘的热粗制气被转运到急冷室(Quenchraum)中并且通过喷入水被冷却到取决于压力的饱和温度。在例如4MPa(40bar)的运行压力下这大约为190-220℃。水蒸汽饱和的粗制气和成颗粒的熔渣从急冷室分隔地导出。粗制气中有随着煤带入的由炭黑、由细小熔渣、由液化盐构成的颗粒以及颗粒大小范围从几百到小于1μm的粉尘。它们通过洗涤方法被去除到余值小于1mg/Nm3。为此，所述粗制气要经受不同系统中的密集的水洗涤。因此，例如使用吹洗涤器、喷洗涤器和文杜利洗涤器，尤其还以这个顺序使用这些洗涤器。为了去除同样干扰地影响下面的催化过程的细小的盐雾，最细小地喷洒高压水或者通过少量冷却粗制气产生水雾(在这两种情况下都利用大的表面)，从而将即使是最细小的微粒也粘住。经过这样净化过的粗制气能够接下来在热交换器中被继续加热并且例如被输入给催化的粗制气转换器以设定期望的H2/CO比例。
经验证明，尽管以不同的作用原理布置多个洗涤阶段还是不能完全做到尤其将最细小的粉尘微粒或者由喷洒洗涤水而来的最细小的微滴分离。尤其涉及热交换的可用性，所述热交换连接在粗制气转换器之前，用于借助热的转换气在逆流中将所述粗制气从190到220℃的范围内的洗涤温度预热到270-300℃的转换温度上。由于热的热交换管上的水的蒸发，灰尘微粒形成固态硬皮(Kruste)，所述硬皮阻碍了热传导并且提高了压力损失。此外还发现，溶解在水中的碳酸氢钙转化为碳酸钙、粘合其他细小的微粒并且造成所提到的硬皮的形成。对此适用下列反应式：
Ca(HCO3)2→热量CaCO3+H2O+CO2。
发明内容
基于这些现有技术，本发明的任务在于提供一种方法，其允许持久地并且不受干扰地运行连接在粗制气洗涤器之后的粗制气转换设备，而沉积物和硬皮形成不会阻碍连接在前面的热交换器的运行方式。
该任务通过按照第一项权利要求的特征的方法解决，同时从属权利要求给出了用于解决所述提出任务的有利的实施方式。
根据本发明，携带有水蒸汽饱和的小水滴和细小粉尘颗粒的粗制气在进入到粗制气转换设备的热交换器中之前通过输入热气和/或水蒸汽从饱和状态转变为过热状态，由此使得所携带的小水滴蒸发。令人惊讶地发现，通过在气相下将碳酸氢盐转化为碳酸盐使得固体微粒失去其形成固态硬皮的能力、随着热的粗制气经过热交换器并且在进入到粗制气转换器的催化床之前能够在机械的分离装置中被隔开。
附图说明
下面借助附图在为了理解所需要的范围内对本发明以两个实施例进行阐述。在此：
图1示出了通过煤在气流床中的气化产生合成气或者氢气的技术链的原理图。
附图标记列表：
1 带有急冷设备的气化设备
2 粗洗涤器
3 文杜利洗涤器
4 细小净化设备
5 热交换器
6 粗制气转换器
7 带有冷却设备的酸性气体洗涤器
8 合成净化气
9 高压蒸汽输入设备
10 静态混合器
11 热气循环
12 热气鼓风机。
具体实施方式
实施例1：
在具有三个气化反应器的气流床气化设备中，石煤的240t/h在4.1MPa(41bar)的压力下气化并且由此产生650000m3i.N./h的水蒸汽饱和的合成粗制气，所述合成粗制气在与气化反应器1连接的急冷室中通过喷入水从1650℃被冷却到188℃的饱和温度。喷入的急冷水的一部分蒸发并且此时粗制气饱和，剩余急冷水与成颗粒的熔渣一起从急冷室中排出。粗制气的水蒸汽含量为36.9％。同样离开急冷室的粗制气每立方米携带有几克粉尘，其颗粒大小范围从几毫米达到一微米的一小部分(Bruchteilen eines μm)。为了保证合成气产生的连续运行，在热交换器5与粗制气转换器6的组合之前要尽可能完全去除粉尘。为此使用一系列由现有技术获取的洗涤系统。首先在粗洗涤器2中去除大粉尘，以避免在后续连接的阶段中出现沉积和磨损。在此能够使用旋风分离器、吹洗涤器或者喷洗涤器。随后要使用固定设定的或者可调节的文杜利洗涤器，所述文杜利洗涤器将直到大约5μm的颗粒大小的粉尘颗粒从粗制气中分离出去。为了进一步隔开细小以及最细小粉尘使用细小净化技术4，该细小净化技术能够以高压喷入冷凝物或者部分冷凝粗制气的形式借助除雾器中的微滴分离实现。还会携有最细小的小水滴，其中溶解了碳酸氢钙。在这种情况下这总共是5600kg/h。为了使得小水滴蒸发并且由此使得粗制气以大于5℃的程度过热，向热交换器5之前的粗制气输入温度为430℃并且5MPa(50bar)的、量值为37000kg/h的高压蒸汽9并且借助静态混合器10使其与粗制气紧密混合，该粗制气具有205℃的温度以17℃过热。在热交换器5中在相对于420℃热的、经过转换的粗制气的逆流中将粗制气加热到粗制气转换器6的280℃的进入温度。转换度根据之后的净化气中的期望的CO/H2比例调整。在随后连接的酸性气体洗涤器7中，粗制气被清除了H2S、CO2以及其他有害气体并且作为合成净化气8用于甲醇、推进剂、化学中间产物的合成又或者用作氢气。
实施例2：
在与上面的实施例相同的前提条件下，饱和的粗制气的过热利用热的经过转换的粗制气11实现。在用于设定期望的CO/H2比例的转换设备中，将粗制气从280℃的进入温度通过放热的反应加热到480℃的输出温度。所述经过转换的粗制气的一部分通过热气循环11被回引并且为了将热交换器5之前的粗制气从188℃加热到205℃通过静态混合器10被输送给所述粗制气。为了克服经过热交换器5的压力损失以及粗制气转换器6的催化床的压力损失使用热气鼓风机12。为了将粗制气加热到所提到的205℃并且为了蒸发所述携带的5600kg的水回引69200m3i.N./h，这相当于粗制气量的约11％。
本发明还涉及一种用于处理来自用于在气流床气化器中部分氧化燃料的设备的粗制合成气的方法，其中水蒸汽饱和的粗制气在水洗涤器的喷流(Kaskade)之后被输送给粗制气转换器并且该饱和的粗制气在进入到粗制气转换器之前在热交换器中逆着热的、离开粗制气转换器的粗制气被加热到粗制气转换器的进入温度，其中该粗制气在进入到热交换器中之前从水蒸气饱和的状态转变为过热状态。

Claims (13)

1.为了粗制气转换而用于处理来自用于部分氧化燃料的气化设备、尤其气流床气化器的粗制合成气的方法，因此，
-通过喷入水使得所述气化设备(1)的反应器中产生的粗制合成气在多个洗涤等级(2、3和4)中尽可能地清除所携带的颗粒、冷却并且水蒸汽饱和，
-将水蒸汽饱和的粗制合成气转化为过热状态，
-在热交换器(5)中将过热的粗制合成气加热到粗制气转换器(6)的进入温度。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，水蒸气饱和状态与过热状态之间的温度差为至少5℃。
3.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽饱和的粗制合成气通过直接输入热气转化为所述过热状态。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热气通过高压蒸汽(9)提供。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽饱和的粗制合成气通过直接输入在放热的粗制气转换器中获得的粗制合成气(11)的一小部分来转化为所述过热状态。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述在放热的粗制气转换器中获得的粗制合成气(11)的一小部分通过热气鼓风机(12)输入给所述水蒸汽饱和的粗制合成气。
7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在构造为对流热交换器的热交换器中将所述过热的粗制合成气加热到所述粗制气转换器的所述进入温度。
8.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述热交换器中逆着更热的、离开所述粗制气转换器的粗制气(8)将所述过热的粗制合成气加热到所述粗制气转换器的进入温度。
9.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述热交换器中逆着经过转换的粗制合成气(8)将所述过热的粗制合成气加热到所述粗制气转换器的进入温度。
10.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述在反应器中产生的粗制合成气作为分别的洗涤等级穿过所述气化设备的急冷室(1)。
11.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述在反应器中产生的粗制合成气作为分别的洗涤等级穿过用于去除大粉尘的粗洗涤器(2)。
12.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述在反应器中产生的粗制合成气作为分别的洗涤等级穿过至少一个文杜利洗涤器(3)。
13.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述在反应器中产生的粗制合成气作为分别的洗涤等级穿过用于分离细小粉尘及最细小粉尘的洗涤器(4)。
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