CN1104991A - 合成气的冷却和洗涤水的节能过滤 - Google Patents

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Abstract

一种用来制备基本上不含所夹带的颗粒状物质 和炉渣的、冷却和清洗过的合成气流、还原气流或燃 料气流的部分氧化方法。

Description

本发明涉及通过液体烃燃料或固体含碳燃料水淤浆的部分氧化制备冷却和清洗的包括H2、CO、CO2和H2O的气体混合物的方法。更具体的说，它关于用水冷却和清洗合成气以除去所夹带的颗粒状物质的方法，该方法包括闪蒸、脱气和气体冷却和洗涤水的节能过滤。
部分氧化方法是将液体烃燃料转化成合成气、还原气和燃料气的众所周知的方法。例如参见已共同授让的US专利3，988，609;4，251，288;4，436，500;4，468，376和4，704，137，（它们引入本文作为参考）。离开反应区的粗排气体处在约1100℃～1540℃范围内的温度下并包括H2，CO、CO2和H2O，附带少量其它气体。在该气流中还包括所夹带的颗粒状物质，其含量在约1.5～500gr/m3。为了防止污染和/或堵塞位于下游的催化剂床或防止堵塞燃烧器喷嘴，需要让它与水接触以清洗粗气流。在预冷槽中所容纳的水中骤冷该热的粗气流的工艺已在共同授让的US4，801，347中有图示和叙述，该专利引入这里作为参考。借助于洗涤喷嘴或锐孔洗涤器来洗涤热的粗气流的工艺在已共同授让的US3，524，630和3，749，377中有图示和叙述，它们引入这里作为参考。在用于气体骤冷和洗涤的水中固体浓度是在约0.1～6.0wt%范围内。这种水被称作黑水。它是可泵抽的并一般含有约2.0wt%的颗粒炭。颗粒炭从黑水中除去通常是通过在一或二阶段倾析洗涤器中经溶剂萃取而进行的，如在已共同授让的US4，014，786中的图示和叙述的那样。炭萃取系统是复杂的和高资金花费的，因为众多的设备，溶剂费用，以及高能耗。蒸汽消耗量大，而且因为该黑水/灰水交换器的频繁污染，使热交换效率偏低。因此，最常用的但成本高的溶剂萃取炭系统被本主题方法排除了。这种装置不需要萃取石脑油，而且能量消耗小。
本主题方法以节能方式从气体冷却和洗涤水流中除去颗粒状物质和一部分酸气，能够最大限度地提高该脱气灰水的质量和增大水量，该灰水产生后再返回到粗气骤冷和洗涤工段中。
本主题方法涉及用来制备冷却了的和清洗过的气流的部分氧化方法，这种基本上不含颗粒状物质的气体用作合成气、还原气或燃料气，该方法包括：
（1）液体烃燃料或固体含碳燃料的水淤浆与含有游离氧的气体在温度调节剂的存在下进行部分氧化反应，制得了热的粗气流，该气流包括H2、CO、CO2、H2O;该气流所夹带的包括颗粒炭和灰分的颗粒状物质和至少一种选自N2、Ar、H2S、COS、CH4、NH3、HCN、HCOOH的物质和炉渣;
（2）通过（a）在气体骤冷区中与骤冷水直接进行接触，制得可泵抽的黑色骤冷水流，或通过（b）在气体冷却区中与水间接热交换，而将来自（1）的热的粗气流冷却;
（3）在气体洗涤区中用脱气的灰水洗涤来自（2）的冷却了的热粗气流，基本上除去所有在该粗气流中仍然夹带的颗粒状物质，并产生了黑色的洗涤水;
（4）将来自（2）的该黑色骤冷水（a）和来自（3）的该黑色洗涤水导入压力能被闪降的闪蒸区，制得包括汽化的灰色水和酸气的闪蒸汽;和单独的闪蒸黑水的底流，它的固含比（3）中的该黑色洗涤水的固含高一些;
（5）让第一部分来自（4）的该闪蒸汽通过热交换区与脱气了的灰色水流进行间接热交换，以此同时加热该脱气了的灰色水和将冷却了的闪蒸汽凝结下来，并从该冷凝灰色水中分离出酸气;
（6）将第二部分来自（4）的该闪蒸汽和来自（5）的冷凝灰色水导入脱气区，让该凝结的的灰色水脱气，然后借助于（5）中的热交换区将至少一部分脱气灰色水循环到（2）中的气体骤冷区（a）和（3）中的气体洗涤区，以便进行（2）中的气体骤冷方式（a），或循环到（3）中的气体洗涤区，以便进行（2）中的气体冷却方式（b）;
（7）在澄清区中将来自（4）的闪蒸过的黑水澄清，得到灰色水和浓缩黑水的底流;
（8）将来自（7）的浓缩黑水流进行过滤，得到滤饼和灰色水滤液;和
（9）在该脱气区中将在（7）和（8）中得到的灰色水滤液进行脱气，然后借助于（5）中的热交换区将至少一部分脱气灰色水循环到（2）中的该气体骤冷区（a）和（3）中的气体洗涤区，以便进行（2）中的气体骤冷方式（a），或循环到（3）中的气体洗涤区，以进行（2）中的气体冷却方式（b）。
参考说明本发明优选实施方案的附图，可以对本发明有更完全的理解。并不打算将本主题发明限定到所述特殊的工艺方法和原料。
在本主题方法中，基本上包括H2、CO、CO2、H2O夹带的颗粒状物质（包括颗粒炭和灰分）和至少一种选自N2、Ar、H2、COS、CH4、NH3、HCN、HCOOH的物质和炉渣的粗气流是通过一般在温度调节剂的存在下，在一个未包装的（unpacked），竖立的、自由流动式非催化部分氧化气体发生器中让液体烃燃料或固体含碳燃料的水淤浆与含有游离氧的气体进行部分氧化反应而制得的。当蒸汽用作温度调节剂时，反应区中的蒸汽/燃料重量比在约0.1～5范围内，优选为约0.2～0.7。在燃料中游离氧与碳的原子比（O/C比）是在约0.6～1.6范围内，优选为0.8～1.4。反应时间是在约0.1～50秒范围内，如约2-6秒。
该合成气体发生器包括竖立式圆柱形的、耐火材料衬里的压力钢罐，如在共同授让的US2，809，104中所示的，它引入本文作为参才。在该专利中也示出了典型的骤冷鼓。燃烧器，如在共同授让的US2，928，460中所示出的，该专利文献引入本文作为参考，可用来将原料流导入反应区中。
大范围的可燃烧的液体烃燃料或固体含碳燃料的水淤浆可以在温度调节气的存在下，在气体发生器中与含游离氧气体进行反应而制得合成气。
这里用来描述各种适宜的原料的术语液体烃燃料是想要包括可泵抽的液体烃原料和可泵抽的固体含碳原料的液体淤浆及其混合物。例如固体含碳燃料的可泵抽水淤浆是合适的原料。事实上，基本上任何可燃烧的含碳液体有机原料或其淤浆可被包括在术语“液体烃”的定义中。例如，有：
（1）可泵抽的固体含碳燃料的水淤浆，如在可汽化的液体载体中的煤、颗粒炭、石油焦炭、浓缩的污水沟淤渣及其混合物，这些载体例如是水、液体CO2、液体烃燃料及其混合物。
（2）加入到气化器中的适宜液体烃燃料原料是想要包括各种原料，例如液化石油气，石油馏出液和残渣，汽油，石脑油，煤油，原油，沥青，瓦斯油，渣油，焦油砂油和页岩油，煤馏油，芳香烃（如苯、甲苯、二甲苯级分），煤焦油，来自流体-催化-裂解操作的循环瓦斯油，焦化瓦斯油的糖醛抽提物及其混合物。
（3）还包括在术语液体烃的定义中的是氧化烃有机原料，包括碳水化合物类，纤维素质，醛类，有机酸类，醇类，酮类，氧化燃油，来自化学工艺的含有氧化烃有机原料的废液和副产物，以及它们的混合物。
该液体烃原料可处在室温，或被预热至不超过约340℃～650℃的温度，但优选在其裂解温度以下。该液体烃原料可以以液相形式或以与温度调节剂的汽化混合物形式被导入至气体发生燃烧器中。
为控制气体发生器的反应区中的温度，温度调节剂的需要一般取决于原料的碳/氢化和氧化剂流的氧含量。温度调节剂与液体烃燃料和大致纯净的氧一起使用。水和蒸汽是优选的温度调节剂。蒸汽可以与反应流中的一种或两种混合后作为温度调节剂导入。此外，温度调节剂可以借助于燃烧器中的独立管道被导入气体发生器的反应区。其它温度调节剂包括富CO2气，氮气和循环合成气。
本文使用的术语含游离氧气体意指空气、富氧空气（即高于21摩尔%O2）和大致上纯净的氧气即高于95%（摩尔）氧气（剩下的常常包括N2和稀有气体）。含游离氧气体可以在约环境温度～260℃范围内的温度下经过部分氧化燃烧器导入。
粗气流离开反应区时，其温度在约925℃～1926℃范围内，优选1100℃～1540℃，压力在约5～300大气压范围内，优选15～150大气压。该热的粗排出气流的组成大约如下（以mol%表示）：H210～70，CO 15～57，CO20.1-25，H20.1-20，CH40-60，NH30-5，H2S0-5，COS0-0.1，N20-60，Ar0-2.0，HCN和HCOOH0-100ppm（重量计）。颗粒炭的存在范围是约0.2-20重量%（初始原料中的基准碳含量）。在灰分和/或熔渣可以分别以相当于初始液体烃或固体含碳燃料原料的约0.5-5.0和0-60重量%的含量存在。根据下述方式除去颗粒炭和任何灰分和/或炉渣和经过或不经过脱水之后，该气流可用作合成气、还原气或燃料气。
在本主题方法的优选实施方案中，所有的热粗排出气流在离开部分氧化气体发生器的耐火材料衬里的反应区时基本上处在与反应区中相同的温度和压力，管道中较少的正常液滴被直接导入在骤冷鼓或槽的底部所具有的水池，如在共同授让的US2，896，927中所描述的那样，该文献在这里引入作为参考。
骤冷鼓位于气体发生器的反应区的下方，它所接收到的粗气流携带基本上所有的灰分和/或炉渣和颗粒炭烟灰离开气体发生器的反应区。由大体积量的气体通过水鼓泡而引起的骤冷鼓中湍流条件有利于水将基本上所有的固体物从排出气中洗涤下来。在骤冷器中产生了大量的蒸汽并使气流饱和。粗气流在骤冷鼓中被冷却并在约150℃～315℃范围内的温度下离开。理想地是，在本主题发明所使用的新鲜骤冷水是脱气的灰色水或随后在本方法中产生的冷凝水。这种水基本上不含溶解的氧。在循环水中溶解的氧会引起各种器件和管道的严重腐蚀。溶解的氧也还参与了氯化物应力腐蚀破裂。这里使用的术语“和/或”是其一般的意思。例如，A和/或B意指A或B或A+B。
在本主题方法的另一个实施方案中，来自气体发生器的热气流通过辐射式和/或对流式冷却器，气流可被冷却至约250℃～600℃范围内的温度。合适的气体冷却器在已共同授让的US3，709，669;3，868，817;4，436，530;4，377，132和4，328，008中有图示和描述，这些文献引入这里作为参考。
为了防止堵塞下游的催化剂床和/或污染可能在后面的气体纯化步骤中使用的液体-溶剂吸收剂，离开骤冷鼓的冷却和清洗过的气流或离开辐射式和/或对流式冷却器的冷却气体是通过与在另一个气体清洗区中的洗涤流体进行接触而被进一步清洗。这种气体清洗区要以包括普通的锐孔（如在已共同授让的US3，524，630中所图示和描述的那种，该文献引入这里作为参考）和普通的文丘里洗涤器和喷嘴，一起还有气体洗涤室，如在已共同授让的US3，232，727中所图示和描述的，该文献引入这里作为参考。在气体洗涤室中，粗气流用这里所述的热的返回冷凝水和脱气灰色水进行洗涤。例如，离开与气化器联接的骤冷槽的气流在文丘里洗涤器中被洗涤和与洗涤流体例如脱气灰色水紧密接触。接着，气体与洗涤水的混合物进入和向上通过在气体洗涤室底部所具有的气体洗涤水池。洗涤过的气体然后向上通过在洗涤室的上部分中的一种经过包装的部件或一些盘，在该室中气体与向下流动的冷凝水进行接触。在气体洗涤室底部的洗涤水被循环至文丘里洗涤器中和/或与气化器联接的骤冷槽中。选择性地，为保持固体浓度，一部分洗涤，水可以与从骤冷槽的底部离开的黑水进行混合。
脱气灰色洗涤水含有超过的约100ppm（wt）（ppm w）固体。这里它是通过从黑水中除去颗粒状固体得到的，如在联接在气化器上的骤冷槽中形成的。在约150℃～315℃范围内的温度下离开气体洗涤室的干净饱和气流被冷却至低于露点的温度和被导入气-液分离器中。冷凝水从分离器底部排出并返回到气体洗涤室中作为气体洗涤剂。从分离器顶部排出干净的粗合成气。如果需要，该粗合成气可以送至普通的气体纯化装置例如雷克蒂索（Rectisol）装置中除去任何有利的杂质例如含硫气体。该干净纯化的合成气可用于有机化合物例如醇的催化合成。经过在主题方法中使用的气体清洗步骤，气流中固体颗粒物的量被降低至不起过3ppm，优选不超过1ppm。此外，离开气体洗涤室的气流可用水饱和并被直接导入燃气轮机中作为燃料，当想要降低尾气中NOx含量。另外，用水饱和的这种干净冷却的产品气可被直接导入普通的催化水-气变换转化器中，提高合成气流的H2/CO摩尔比或产生富H2气体。
在骤冷槽中制得的可泵抽水分散体基本上包括骤冷水和约0.1～4.0wt%，如约0.5～2.5wt%的含颗粒炭固体。这种炭-水分散体在这里指“黑色”。取决于燃料的组成，在该分散体中可存在较少量的灰分。此外，任何没有燃烧的无机固体物如粗灰和/或来自固体燃料的炉渣和任何来自气化器的耐火材料都会骤集在骤冷槽的底部。这些物质可借助于活底料斗定期地除掉。从灰分和/或炉渣分离出，灰-水分散液流。
称作“黑水”的炭-水分散体是通过在将要进一步描述的炭回收区中的闪蒸、沉降和过滤步骤而被解析的。在这种方式中，炭可以被回收和循环至气体发生器中作为一部分燃料，而水（称作脱气“灰色水”）可以被循环至气体骤冷和洗涤区中。
被导入炭回收区的黑水中的颗粒炭是以游离碳黑或烟灰形式的。炭烟灰的吸油值，由ASTM方法D-281测得，是高于1并通常在2-4cc油/克碳之内变化。在这些分散体中来自油的无机灰分包括金属类和硫化物类。例如，对于从石油得来的燃料，这些组分可从Ca、Ni、V和Fe及其混合物中选择。此外，对于这类燃料，黑水中水可溶的杂质的量包括如下（以ppm表示）：氨0～10000;甲酸（盐）0～10000;氯化钠0～5000;镍0～25;铁0～150;硫化物0～500;和氰化物0～100。
离开骤冷槽底的黑水流，选择性与离开将要进一步描述的第二级气体洗涤区的洗涤水流进行混合，按照下述方式进行处理制得脱气灰色水和固体颗粒炭。所有的黑水在约150～315℃范围内的温度下和在约1500～18000KPa范围内的压力下被导入闪蒸区，该闪蒸区包括与中压闪蒸鼓（MPFD）串联的高压闪蒸鼓（HPFD）。在另一个实施方案中，称作减压蒸馏鼓（VFD）的第三闪蒸鼓是与MPFD串联。用这种方法，将黑水逐步进行多步闪蒸和浓缩。逐步闪蒸的优点如下：
逐步闪蒸能够将黑水冷却而不需要让脏黑水与灰色水进行直接的热交换。通过依靠脱气灰色水将较干净的高压闪蒸汽冷凝而回收热量。通过将HPFD中的压力降至中等压力而不是常压，从而在较高温度下制得闪蒸过的气体，再与脱气灰色水进行间接热交换。灰色水因此而被加热至较高的温度。另外一些较低水平的热量是通过让冷灰色水在脱气器中与中等压力闪蒸汽发生接触，进行间接热交换而被回收。
在高压闪蒸鼓（HPFD）中，在约1500～18000KPa范围内的入口压力突然被释放并降至约300～2000KPa范围内的压力值。黑水的温度降低至约137℃～215℃。黑水的约28～13重量%（wt%）被汽化形成汽化灰色水，一起还有约0.05-0.5wt%水可溶气态杂质例如选自CO2、NH3、CO、H2S、HCN、COS、HCOOH及其混合物的气体，称作酸气。来自HPFD的汽化灰色水流和酸气与离开脱气器底部的、温度在约100℃～150℃范围内的脱气液体灰色水流以非接触的方式进行间接热交换。脱气灰色水因而被加热至约120℃～185℃范围内的温度。然后将受热脱气灰色水导入合成气发生器骤冷槽中作为气体骤冷介质，和导入气体洗涤区作为洗涤介质。例如，约1～50wt%脱气灰色水被导入骤冷槽中，剩余的被导入文丘里洗涤器中。一部分例如30-90wt%的汽化灰色水从酸气中冷凝和分离下来。然后将酸气送至普通的气体处理装置。冷凝的灰色水被送至脱气器中。如果辐射式和/或对流式冷却器用来冷却热粗合成气，那么所有的脱气灰色水将被导入气体洗涤区例如文丘里洗涤器。
固含在约0.6-5.0wt%范围内的黑水底流离开HPFD并被导入中等压力闪蒸鼓（MPFD），在这里，在约300-2000KPa范围内的入口压力突然降至约100-1950KPa范围内的出口压力。中等压力闪蒸鼓中的黑水有约27-6wt%，因此被汽化并在约100℃～138℃范围内的温度下从顶部离开。离开MPFD底部的浓缩可泵抽的黑水具有在约100-138℃范围内的温度和在约1.5-5.5wt%范围内的固含。这一液流被导入普通的澄清器中。澄清器的主要目的是确保溢出水（灰色水）具有较低的悬浮固体例如不超过约100ppm（wt）固体。该澄清器还为液固分离装置例如过滤器提供缓冲容量。因此，澄清器下方的泵将烟灰-水流在约43℃～138℃范围内的温度下送至过滤器中。从澄清器中溢流出的水流进入灰色水贮槽中。该灰色水被送到脱气器中最后返回气化器部件中。在大多数情况下，充足的灰色水为该系统留下滤饼，以控制所溶解的氯化物在可接受的水平。如果需要，可从灰色水的槽中放出另外的灰色水以控制所溶解的物质。
来自MPFD顶部的、包括汽化灰色水和酸气的闪蒸汽被导入脱气器中。来自MPFD的闪蒸汽和选择性的补充蒸汽是用来自从被导入到脱气器中的循环类色水流和补充水流之中脱除氧气和酸气的主要手段。酸气和水汽从脱气器顶部排出并被送至普通的气体处理设施中。
在一个实施方案中，来自MPFD的浓缩可泵抽的黑水底流被导入到减压闪蒸鼓（VFD）中。当需要保护过滤器时，VFD用来不经过直接热交换控制黑水的温度在40℃～100℃范围内。在操作过程中，在约100～1950KPa范围内的入口压力突然在VFD降至在95-5.0KPa范围内的压力。来自VFD的在约100℃-40℃范围内的温度下的、固含在约2-6wt%范围内的浓缩可泵抽黑水底流被导入到澄清器中。
被导入VFD中的黑水的约0.5-9wt%被汽化并在约100℃-40℃范围内的温度下从顶部离开。VFD顶部蒸汽被冷却至露点以下的温度并在约60℃-30℃范围内的温度下分离成灰色水和酸气。该灰色水被直接或借助于气-液分离器导入脱气器中。酸气通过普通的真空泵提出，从泵排出液流中分离出来，并送至普通的气体提纯装置中。从泵中分离出的冷凝水被循环利用和与来自减压闪蒸鼓的顶部蒸汽合并。
来自澄清器的、包括具有颗粒粒炭固含量在约2.0-25%（重量）和在约100℃-40℃范围内的温度下的黑水的可泵抽底流可以在普通的液-固分离器如过滤器、施风干燥器或离心机中解析。例如，借助压滤机，可产生固含为10-60wt%的滤饼以及灰色水滤液。该滤饼可作为燃料燃烧可用来回收金属物质。该滤液以及来自澄清器的溢出液流可以贮存在灰色水槽中。将灰色水流从灰色水槽抽至脱气器中。补充水流和单独的蒸汽流也可导入脱气器中。
通过脱气器，从灰色水中除去氧气。离开脱气器的灰色水温是在约100℃-150℃范围内。通过脱气器，灰色水再生并基本上不含有溶解的氧。在被循环至气化骤冷槽和气体洗涤器之前，该脱气灰色水通过与来自MPFD的闪蒸汽进行间接热交换而被加热至约120℃-185℃范围内的温度。理想地，通过让灰色水脱气，溶解的氧从循环水系统中除去，从而降低对高级冶金学工艺的要求。此外，可回收低水准的热量，因此改善了总的能量效率。脱气器按如下进行操作：将来自MPFD的闪蒸汽和选择性的蒸汽导入脱气器中，接着从进入的补充水、灰色水冷凝液和循环滤液中脱除溶解的氧气。
本发明主题方法的优点总结如下：
·省去了含固体的水的供给工程中的热交换器。
·通过将所有的氧化水流送至脱气器中，阻止了氧气进入氧化水系统中。
·高压水流中的热量用来完成脱气和再加热灰色水。
通过结合脱气器，灰色水的再利用量达到了最大程度并消除了大的排出液流的产生。
·设备的件数和装置的装置费用尽可能地减少了。
·制得了一种适合加入到烧煤蒸汽锅炉中或适合于金属回收的滤饼料。
·排除了需要萃取溶剂的高能耗的普通滗析器系统。
·可以使用较低质量的补充水，如酸水、置换冷凝液和/或氨冷凝液。
现参见图1，一种无阻碍自由流动非催化下流式部分氧化气体发生器1被描绘成：有耐火材料衬里，和具有处在轴向直线上的入口3，环型燃烧器4，没有夹套的（unpacked）反应区5，和出口6（导入骤冷室11）。含碳燃料，优选液体石油产品或悬浮在液体如水中的磨细的固体含碳原料，被泵抽出并通过环形燃烧器4的入口7。包括含游离氧气体的氧化剂也被允许通过入口进入环形燃烧器中。温度调节剂如水或水蒸汽既可以通过环形燃烧器4的一个入口又可以通过它的两个入口导入并与在其中通过的物料混合。
有用的气体发生器在已共同授让的U.S.P2，809，104（授权于D.M.Strasser等人）中有叙述，该专利引入本文作为参考。有用的环型燃烧器4在已共同授让的U.S.P.2，928，460（授权于Du Bois Eastman等人）中有更详细的叙述，该专利引入本文作为参考。具有其它设计方式的燃烧器也可用在图1中所示的工艺方法中。
环型燃烧器4将氧化剂与含碳燃料和选择性的温度调节剂进行混合。以心地控制好含碳燃料、氧化剂和调节剂的各种用量，以使基本上所有的含碳燃料转化为气体并使反应区5内保持在所需要的温度范围。粗合成气通过底部轴向出口6离开反应区5并排入部分装有水的骤冷室11。水通过管道9导入骤冷室11中并进入浸入式管导（tube-draft）管道组10中。在这里水接触和骤冷该热、粗合成气。通过底管14将一部分水从骤冷室11中排出。当离开发生器1的热粗合成气与在骤冷罐11的浸入式管导管道10中的水进行混合时，一些水转变为蒸汽。因此而将该合成气饱和。任何存在的熔化炉渣，例如当含灰分燃料如煤用作燃料时，凝固下来并能够通过水封的活底料斗定期地从骤冷室11中排出，该料斗装有隔离阀16和17和出料管18。细灰分和包括未完全气化的含碳燃料颗粒的颗粒炭被悬浮在骤冷室11内的水中，并在约150℃-315℃范围内的温度下通过管道14与水一道排出。管道14中的水悬浮液（称作黑水）含有颗粒物和至少一种选自CO2、NH3、CO、H2S、HCN、CO、HCOOH的水可溶气体杂质及其混合物（这里称作酸气）。
由CO+H2O反应，和当热粗合成气在骤冷室11中被骤冷和/或在包括文丘里洗涤器19和洗涤器20的气体洗涤区中用水洗涤时，可以产生痕量的甲酸。一部分管道21内黑水中水和水可溶的气体杂质可以从该水悬浮液中除去，其途径是突然降低其压力并在包括两个加压闪蒸鼓22和34的闪蒸区中或者在包括加压闪蒸鼓22和34和减压闪蒸鼓66的闪蒸区中将其闪蒸。
从闪蒸鼓22中的黑水中分离出的蒸汽和酸气通过管道23并在热交换器24中冷却至底于露点的温度。水冷凝液和酸气的混合物通过管道25和26并收集在挡板式气液分离器27中。在排掉之前，冷却了的酸气通过管道30从该系统中排出，以便在常规的气体纯化装置（未画出）中进行处以除去有害的组分。来自挡板式气液分离器27的冷凝液通过管道31进入脱气器32中。
来自高压闪蒸鼓22的液体底流通过管道33进入中压闪蒸鼓34，在这里压力突然降低。闪蒸汽通过管道35进入脱气器32中。当管道37中的阀门36关闭和管道39中的阀门38开通时，来自中压闪蒸鼓34的液体底流通过管道40、39，阀门38和管道41、42进入澄清器45。增稠的黑水通过管道46从澄清器45的底部离开。借助泵47将增稠黑水抽出，通过管道48进入常规液固分离装置49（例如压滤机）中。滤饼通过管道50排出，并可用作燃料。灰色水滤液通过管道51进入灰色水贮存槽52中。来自澄清器45的溢液通过管道53进入贮存槽52中。借助泵54，将灰色水抽出，通过管道55、56和57进入脱气器32。
小部分，一般为约1-15%的澄清过的灰色水可以定期地从该系统中排出并送至普通的废水处理装置（未画出）中。该水通过管62、阀门64和管63，作为废水流来保持循环水中所溶固体的浓度在可接受的水平，为的是最大限度地减少能由可溶性物质引起的、该水系统中的腐蚀和操作不便问题。例如，卤化物盐是主要考虑的物质。该废水流的大小取决于在气化器的进料中可溶物质的量。这种水必须在处理装置（未画出）中进一步处理，以在它被排放之前除去环境保护方面所关注的成分。补充水和选择性的汽提（stripping）用蒸汽分别通过管道58和59导入脱气器32中。蒸汽和含游离氧气体通过管60离开脱气器32。
在另一个实施方案中，当管道39中的阀门38关闭和管道37中的阀门36开通时，管道40中的浓缩了的闪蒸黑水通过管道37、阀门36和管道65进入减压闪蒸鼓66，在这里让黑水进行附加的闪蒸和浓缩。借助于泵67，浓缩的黑水被抽出通过管68、69和42进入澄清器45。来自减压闪蒸鼓66的顶部蒸汽通过管道70和71，在冷却器72中被冷却至露点以下，并通过管道73进入气-液分离器74。借助泵75，管道76中的灰色水被泵抽通过管道77并在管道26中与来自管道25的气-液流混合。在气/液分离器74的顶部管道78中的未冷凝的气体被导入真空泵79中。密封水通过管道80进入泵79。在一个未画出的实施方案中，管道77中一部分灰色水被用作管道80中一部分用于真空泵79的密封水。真空泵的出料通过管道81进入气-液分离器82。酸气通过上部管道83离开并被送至常规的气体纯化处理装置（未画出）。来自分离器82的冷凝液通过管道84，被循环利用和在管道71中与来自减压闪蒸鼓66的顶部气流70混合。
含有一部分细灰分和炭颗粒的合成气在约150℃至315℃范围内的温度下通过出口12和管道87离开骤冷室11。管道87中骤冷了的合成气流通过普通的文丘里型洗涤器19，在这里合成气流经脱气了的灰色水和洗涤器底部水洗涤后除去残留的颗粒物。例如，借助泵89，来自脱气器32的脱气灰色水可通过管道88，90，加热器24，管道91，并分别经过管道121、阀门122、管道123、124进入骤冷槽11和经过管道125、阀门126和管道127进入文丘里洗涤器19。
合成气中另外的氰化氢以及其它气体和无机原料可以在气体洗涤步骤中溶于水。合成气和来自文丘里型洗涤器19的灰色水的混合物通过管道92被导入位于气体洗涤和分离器20的底部的灰色水池93。用于洗涤操作的另外的冷凝液通过管道86导入分离器20中。在气体洗涤和分离器20中，进行合成气的最后清洗，合成气和灰色水彼此分离。合成气通过管道95从分离器20的顶部排出。灰色水通过底部管道97进入泵98，由该泵分别经过管道99，100，阀门101和管道102送至文丘里型洗涤器19和经过管道103，阀门104，管道105和124送至骤冷室11中。选择性地，管道99中一部分灰色水可通过管道110、阀门111和管道112进入管道21。
来自分离器20和管道95的顶部气流，已基本上不含夹带的颗粒状物，可以用作合成气，当在所产生的粗排出合成气中H2/CO比达到要求时。例如，当管道104中的阀门103关闭和管道106中的阀门105开通时，这种合成气流通过管道95、106、107并在气体冷却器113中被冷却至露点温度或以下。例如，管道115中的气体可处在约室温至65℃范围内的温度下。冷凝液和合成气的混合物通过管道115进入气-液分离器116。在冷却步骤形成的冷凝液在分离器116中被排出并经过管道86循环至洗涤-分离器20中，用来洗涤合成气。管道114中所得冷却和洗涤了的合成气然后能进一步地处理，例如通过普通方法提纯以除去含硫气体并用来合成有机化合物或用作还原气或燃料气。合成气、还原气和燃料气的组成是相关的并含有H2和CO。控制好合成气的H2/CO摩尔比，以用来合成有机化合物。还原气富含H2和/或CO并用于化学还原反应。燃料气还含有CH4并作为燃料燃烧。另外，当阀门105关闭和阀门103开通，来自分离器20和管道95的顶部气流可通过管道104和108，并且在调节H2/CO比之后可用于化合物制备。
尽管在不脱离本发明的精神和范围的前提下可对本发明作一些改进和变化，应该强调的此类限制还是在所附权利要求中指明了。

Claims (9)

1、一种将液体烃燃料或固体含碳燃料的水淤浆的部分氧化方法，该方法包括：
(1)液体烃燃料或固体含碳燃料的水淤浆与含有游离氧的气体在温度调节剂的存在下进行部分氧化反应，制得了热的粗气流，该气流包括H2、CO、CO2、H2O；所夹带的包括颗粒炭和灰分的颗粒状物质；和至少一种选自N2、Ar、H2S、COS、CH4、NH3、HCN、HCOOH和炉渣的物质；
(2)通过(a)在气体骤冷区中与骤冷水直接进行接触，制得可泵抽的黑色骤冷水流，或通过(b)在气体冷却区中与水间接热交换，而将来自(1)的热粗气流冷却；
(3)在气体洗涤区中用脱气的灰色水洗涤来自(2)的冷却了的热粗气流，基本上除去了所有在该粗气流中仍然夹带的颗粒状物质，并产生了黑色的洗涤水；
(4)将来自(2)的该黑色骤冷水(a)和来自(3)的该黑色洗涤水导入压力能被闪降的闪蒸区，制得包括汽化的黑色水和酸气的闪蒸汽；和单独的闪蒸黑水的底流，它的固含比(3)中的该黑色洗涤水的固含高一些；
(5)让第一部分来自(4)的该闪蒸汽通过热交换区与脱气了的灰色水流进行间接热交换，然后同时加热该脱气了的灰色水和将冷却了的闪蒸汽凝结下来，并从该冷凝灰色水中分离出酸气；
(6)将第二部分来自(4)的该闪蒸汽和来自(5)的该冷凝灰色水导入脱气区，让该凝结的灰色水脱气，然后借助于(5)中的热交换区将至少一部分脱气灰色水循环到(2)中的气体骤冷区(a)和(3)中的气体洗涤区，以便进行(2)中的气体骤冷方式(a)，或循环到(3)中的气体洗涤区，以便进行(2)中的气体冷却方式(b)；
(7)在澄清区中将来自(4)的闪蒸过的黑水澄清，得到灰色水和浓缩黑水的底流；
(8)将来自(7)的浓缩黑水流进行过滤，得到滤饼和灰色水滤液；和
(9)在该脱气区中将在(7)和(8)中得到的灰色水滤液进行脱气，然后借助于(5)中的热交换区将至少一部分脱气灰色水循环到(2)中的该气体骤冷区(a)和(3)中的气体洗涤区，以便进行(2)中的气体骤冷方式(a)，或循环到(3)中的气体洗涤区，以进行(2)中的气体冷却方式(b)。
2、根据权利要求1的方法，其中步骤（4）包括：将来自（2）（a）的该黑色骤冷水和来自（3）的该黑色洗涤水导入包括第一和第二闪蒸阶段的闪蒸区的第一闪蒸阶段，这里，第一闪蒸阶段中的压力通过闪降使在约1500～18000KPa范围内的入口压力降至在约300～2000KPa范围内的出口压力，产生了第一部分该闪蒸汽
和将来自该闪蒸区第一阶段的闪蒸黑水和底流导入该第二闪蒸阶段，这里，压力通过闪降使在约300～2000KPa范围内的入口压力降至在约100～1950KPa范围内的出口压力，产生了第二部分该闪蒸汽和闪蒸黑水的单独的底流。
3、根据权利要求1的方法，其中步骤（4）包括：将来自（2）（a）的该黑色骤冷水和来自（3）的该黑色洗涤水导入包括三个串联的闪蒸阶段的闪蒸区的第一闪蒸阶段，这里，该第一闪蒸阶段中的压力通过闪降使在约1500～18000KPa范围内的入口压力降至在约300～2000KPa范围内的出口压力，产生了第一部分该闪蒸汽;
将来自该闪蒸区的第一阶段的闪蒸黑水的底流导入第二闪蒸阶段，这里，压力通过闪降使在约300～2000KPa范围内的入口压力降至在约100～1950KPa范围内的出口压力，产生了第二部分该闪蒸汽;和
将来自该第二闪蒸阶段的闪蒸黑水的底流导入该第三闪蒸阶段，这里，压力通过闪降使在约100～1950KPa范围内的入口压力降至在约95～5.0KPa范围内的出口压力，产生了：包括汽化灰色水和酸气的闪蒸汽流，它被冷却后凝结出灰色水，以导入该脱气区;和闪蒸黑水的底流。
4、根据权利要求1-3中任一项的方法，其中在（1）中该部分氧化反应是在以下条件下进行的：温度在约925℃～1926℃范围内，压力在约5～300大气压范围内，蒸汽/燃料的重量比约在0.1～5.0范围内，和进料中游离氧/碳的原子比在约0.8-1.4范围内。
5、根据权利要求1-4中任一项的方法，其中在（2）（a）中的黑色骤冷水具有约0.1～4.0wt%的固含。
6、根据权利要求1-5中任一项的方法，其中在（2）（b）中的该气体冷却区包括辐射和/或对流冷却器。
7、根据权利要求1-6中任一项的方法，其中在（3）中的该气体洗涤区包括一种锐孔或文丘里洗涤器，后面跟着一种气-液洗涤柱。
8、根据权利要求1-7中任一项的方法，其中在冷凝了的灰色水是在约100℃至150℃范围内的温度下和在约100～400KPa范围内的压力下，在（b）中通过汽提进行脱气的。
9、根据权利要求1-8中任一项的方法，其中在（4）中的酸气是选自CO2、NH3、CO、H2S、HCN、COS、HCOOH及其混合物。
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