CN205590631U - 用于冷却产品气体的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于冷却产品气体的系统，所述系统包括用于使循环固体与产品气体接触以便冷却高温产品气体的气固接触器，设置有循环固体进料口、高温产品气体进料口和固气混合物出料口；用于将离开所述气固接触器的所述循环固体和所述产品气体分离的气固分离器，设置有与所述气固接触器的所述出料口耦连的进料口，循环固体出口和产品气体出口；用于使用冷却剂冷却来自所述气固分离器的循环固体的循环固体冷却器，设置有与所述气固分离器的循环固体出口耦连的循环固体入口、与所述气固接触器的循环固体进料口耦连的循环固体出口、分布气气体入口、分布气气体出口、冷却剂入口和冷却剂出口。

Description

用于冷却产品气体的系统

技术领域

本文描述的实施方案一般涉及流化催化裂化或煤的气化。更具体地，这些实施方案涉及用于来自流化催化裂化或气化工艺的产品冷却的系统。

背景技术

流体催化裂化(FCC)是生产运输燃料、气态烃产品和包括来自低值原料的焦炭的副产品的技术。气化是生产气态混合物的技术，所述气态混合物包括一氧化碳、二氧化碳、氢气和来自含碳原料的甲烷。来自这两种工艺的产品由于工艺要求都处于高温中并且必须冷却到低温以便进一步的产品处理。

目前冷却热产品气体的方法是使用传统的管壳式换热器。通过与管中的冷却剂换热，热产品气体冷却到设计温度并流向下游工艺。

由于分离设备例如旋风分离器的效率，热产品气体中存在痕量固体(催化剂或煤灰分)。取决于工艺的类型，一些副产品以不同浓度存在于热产品气体中，诸如二烯烃、烟灰分和焦油而。在用于高轻烯烃生产的FCC相关工艺的热产品气体中的高含量二烯烃将在传统的管壳式换热器中形成焦炭并沉积。这将导致换热器堵塞并在严重情况下导致单元关闭。由于烟尘和焦油副产品，可在煤的气化工艺观察到相似的现象。在管壳式换热器中的高气体速度会减少堵塞问题，但由于气流中存在的固体，管腐蚀将显著增加。

冷却热产品气体的另一种方法是使用流化床冷却器。产品的热气体进入流化床冷却器的底部并且与冷却器中的流化固体交换热量。流化固体之后将热量传给管内的液体并完成传热过程。冷却后的产品气体离开流化床冷却器的上部并向下游流动。

流化床冷却器是小规模例如中试工厂冷却产品气体的有效装置。对于大型单位或商业单元，这种方法由于冷却器中所需表观气体速度导致散热器尺寸巨大，由此在经济上是不适用的。

因此有对用于冷却从FCC或煤的气化工艺回收的产品气体的新的设备、系统和方法的需要。

实用新型内容

如上所述，在现有技术的基础上，本实用新型的目的在于提供冷却热的气体产品的新型循环系统和设备，所述系统和设备主要用于1)使用重质原料和/或轻质/中质原料的FCC。适合的FCC原料的实例包括但不限于任何碳氢化合物或碳氢化合物的组合，诸如C3/C4LPG，直馏轻质石脑油、直馏重质石脑油、焦化石脑油、FCC轻质石脑油、FCC重质石脑油、瓦斯油、真空瓦斯油、焦化瓦斯油、加氢处理的真空瓦斯油、常压渣油、常压塔釜残液、真空塔釜残液或其任意混合物；2)采用含碳材料的气化器。适合的含碳材料的实例包括但不限于，生物质(即，植物和/或动物物质或植物和/或动物来源的物质)；煤(例如，高钠和低钠褐煤、褐煤、次烟煤和/或无烟煤)；油页岩；焦炭；焦油；沥青质；低灰分或无灰分聚合物；碳氢化合物、碳氢化合物基聚合材料；生物质衍生材料；或来自制造作业的副产品。

在本实用新型中，提供了一种用于冷却产品气体的系统，包括：

气固接触器，用于使循环固体与产品气体接触以便冷却高温产品气体，所述气固接触器设置有循环固体进料口、高温产品气体进料口和固气混合物出料口；

气固分离器，用于将离开所述气固接触器的所述循环固体和所述产品气体分离，所述气固分离器设置有进料口，循环固体出口和产品气体出口，所述气固分离器的进料口与所述气固接触器的所述出料口耦连；

循环固体冷却器，用于使用冷却剂冷却来自所述气固分离器的循环固体，所述循环固体冷却器设置有循环固体入口、循环固体出口、分布气气体入口、分布气气体出口、冷却剂入口和冷却剂出口，所述循环固体冷却器的循环固体入口与所述气固分离器的循环固体出口耦连，所述循环固体冷却器的循环固体出口与所述气固接触器的循环固体进料口耦连。

可选地，根据本实用新型的上述实施方案，所述气固接触器是向下/向上接触器，所述向下/向上接触器顺次包括：

具有第一端和第二端的第一管道，所述第一管道与垂直方向成小于45°的夹角，并且所述所述第一管道的第一端设置有所述循环固体进料口和所述高温产品气体进料口；和

具有第一端和第二端的第二管道，所述第二管道与水平方向成小于 45°的夹角，并且所述所述第二管道的第二端设置有所述固气混合物出料口；

所述第一管道的第二端与所述第二管道的第一端流体连通。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述气固分离器为旋风分离器、过滤分离器或固体沉降器。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述循环固体冷却器是流化床冷却器或移动床冷却器。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，在所述循环固体冷却器中，所述循环固体流经所述循环固体冷却器的壳程，所述冷却剂流经所述循环固体冷却器的管程。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，在所述循环固体冷却器中，所述循环固体的至少一部分与所述循环固体冷却器的管束接触。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述循环固体冷却器是一个或多个循环固体冷却器。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述固气分离器是一个或多个旋风分离器。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述产品气体是来自石油化工工艺、煤化工工艺、精细化工工艺、有机化工工艺或制药工艺的产品气体。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述石油化工工艺是催化裂化工艺或气化工艺。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述产品气体在进入所述固气接触器前处于约400℃至约1,400℃的温度范围。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述产品气体在离开所述固气分离器时处于约250℃至约550℃的温度范围。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述循环固体冷却器的循环固体出口处设置有控制阀。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述循环固体冷却器上还设置有循环固体补充入口和循环固体卸载出口。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述循环固体冷却器和所述向下/向上接触器之间设置有固体传输管道。

可选地，根据本实用新型的上述任一实施方案，所述循环固体为砂、二氧化硅颗粒、催化剂颗粒、粉煤灰分，炉渣、金属颗粒或其任何组合。

有益效果：

(1)本实用新型的冷却系统将高温气体冷却过程与循环固体的冷却过程分离，从而使得高温气体的冷却可以通过管线等方式实现，避免了对大体积散热器的需要；

(2)便于装置的改造升级，由于能够运用循环固体返回温度和循环量两个变量控制冷却效果，所以可调节范围大；

(3)可以与传统的管-壳式换热器串联使用：高温反应气先通过本实用新型的冷却系统，然后再通过传统的管-壳式换热器，而作为冷却剂的水先过传统的管-壳式换热器，再经过本实用新型的冷却系统，由此同时得到高温高压蒸汽，和冷却的反应气，并且由于能够将大部分易结焦的物质及携带颗粒去除，因此使得串联使用的管-壳式换热器也能长期运行。

附图说明

图1描绘了根据所描述的一个或多个实施方案的带有向下固气接触器的循环固体冷却系统的具体示意图。

图2描绘了根据所描述的一个或多个实施方案的带有向上固气接触器的循环固体冷却系统的具体示意图。

图3描绘了根据所描述的一个或多个实施方案结合图1/图2中描绘的循环固体冷却系统的示意性FCC系统的示意视图。

图4描绘了根据所描述的一个或多个实施方案结合图1/图2中描绘的循环固体冷却系统的示意性气化系统的示意视图。

具体实施方式

提供了用于冷却热产品气体的系统和设备。用于冷却热产品气体的系统和设备，其特征在于，冷却来自将重质原料催化裂解为轻质碳氢化合物的FCC工艺，或者将含碳原料转化为包括一氧化碳、二氧化碳、氢气和甲烷等的气态 混合物的煤的气化工艺的热产品气体。

图1描绘了根据所描述的一个或多个实施方案的带有向下固气接触器的循环固体冷却系统100的具体示意图。循环固体冷却系统100可以包括向下固气接触器101、一个/多个旋风分离器102、流化床冷却器104、固体转移管道106。

本实用新型的冷却系统中所用的循环固体可以是不与冷却系统中其他物质(例如有待冷却的热产品气体、分布气气体等)发生反应的任何固体。优选地，循环固体为颗粒状固体，包括但不限于砂、二氧化硅颗粒、催化剂颗粒、粉煤灰分，炉渣、金属颗粒或其任何组合。因此，颗粒可以是从任意多个碳氢化合物工艺中生产、使用或者回收而来。例如颗粒可以从气化工艺、催化裂化工艺诸如流化催化裂化器或类似工艺中生产、使用或者回收而来。

如本文所使用的，循环固体冷却系统中所用的固体是指具有从大于约30μm、约40μm、约50μm、约75μm或约100μm至小于约500μm、约750μm、约5,000μm(0.5cm)或约10,000μm(1.0cm)的平均粒径范围的颗粒。例如固体颗粒可以具有约50μm至约1,000μm、约100μm至约750μm、约125μm至约500μm或约150μm至约250μm的平均粒径。

热产品气体在反应器(图中未显示)中产生并且反应器(诸如FCC提升管(riser)或煤气化器)的操作温度可以在约100℃、约300℃或约600℃至约900℃或约1,300℃的范围。例如产品气体温度可以在从约600℃至约1,300℃、从约700℃至约1,200℃、从800或约℃至约1,100℃的范围。反应器操作压力可以在从约0kPa至约5,000kPa的范围。例如反应器可以在约100kPa至约5,000kPa、从约500kPa至约4,000kPa、或从约1,000kPa至约3,000kP a的压力下操作。

向下接触器101可以包括向热产品气体和冷却循环固体提供足够停留时间以便热传递的第一管道101A和第二管道101B。第一管道101A可以耦连至反应器产品出口管线，而第二管道101B可以耦连至第一管道101A和一个/多个旋风分离器102。第一和第二管道101A、101B之间的交叉部通常可以是急转弯，如图所示，或者交叉部可以是弯曲的。

在离开反应器出口之后，热产品气体流入向下接触器第一管道101A并接触冷却循环固体。产品气体和循环固体之后通过第二管道101B流入一个/多个旋风分离器102。

通过第一管道101A的中心线Y1可以以相对于通过第二管道101B的中心 线X1的角度α定向，所述角度可以在约10°、约20°或约30°和约130°、约150°或约170°之间。例如，第一管道101A可以以相对于第二管道101B的角度α定向，所述角度可以在约10°和约170°之间、约20°和约150°之间、约30°和约130°之间。90°(直角)的角α如图1所示。第一和第二管道101A、101B的交叉部通常可以是急转弯，如图所示，或着交叉部可以是弯曲的。

经由管道101B的产品气体和循环固体可以引入一个/多个旋风分离器102。一个/多个旋风分离器102可以配置成分离大部分循环固体。通常使用单级旋风分离器并且可以加入第二级旋风分离器以获得满足不同工艺要求的更高分离效率。冷却的产品气体可以流入旋风分离器出口管道110至下游工艺。所分离的固体可以经由旋风分离器料腿103引入流化床冷却器104。

流化床冷却器104是传统的工业装备，诸如FCC工艺中所用的催化剂冷却器。本实用新型的方法和单元可以包括不同类型的结构，包括向上模式或向下模式。本领域技术人员可以容易地理解不限于任何具体的实施结构、连接、操作和控制工艺。

流化床冷却器104主要用于去除循环固体在向下接触器201中从反应器流出物吸收的热量。113是流化介质，诸如空气、蒸汽、回收合成气、各炼厂干气等。115是冷却介质，包括水、蒸汽、空气和各种油，且116是返回冷却介质，包括水、蒸汽、空气和各种油。

流化介质移动通过管道109流出流化床冷却器。

可选地，管道109可以通往旋风分离器出口管道110，由此流化介质可以通过旋风分离器出口管道110离开系统。

流化床冷却器104具有固体补充管道107以便保持冷却器中的固体水平并且这通常根据需要定期使用。有另一管道108用于固体卸载，其定期使用以保持冷却器中的固体水平。

冷却至100到850℃，冷却的循环固体可以通过流化床冷却器出口管道105进入固体转移管道106。固体循环流量由控制阀111控制。

控制阀111可以是机械阀诸如催化剂控制阀，或非机械阀诸如密封罐或L阀等。

根据工艺的要求，流化冷却器主要用于调节循环固体的温度。循环固体的温度可以通过调节循环固体的流量来控制。

也有其他控制装备和控制方法，诸如调节流化介质113的流速，包括空气、 蒸汽、回收合成气等的流速，其未限制本实用新型的任何具体实施。

冷循环固体在固体转移管道106中由提升介质114运送，诸如空气、蒸汽、回收合成气等，并进入向下接触器101和完成工艺周期。

固体转移管道106可以包括垂直提升管道和短卸料腿。垂直提升管道可以与流化床冷却器出口管道105耦连并且从流化床冷却器出口管道105延伸，而卸料腿可以与垂直提升管道和向下接触器101之间耦连并且在垂直提升管道和向下接触器101之间延伸。垂直提升和卸料腿之间的交叉部通常可以是急转弯，如图所示，或着交叉部可以是弯曲的。

通过垂直提升管道的中心线Y2可以以相对于通过卸料腿的中心线X2的角度β定向，角度β可以在约10°、约20°或约30°和约130°、约150°或约170°之间。例如垂直提升管道可以以相对于卸料腿的角度β定向，角度β可以在约10°和约170°之间、约20°和约150°之间、约30°和约130°之间。90°(直角)的角β如图1所示。垂直提升和卸料腿的交叉部通常可以是急转弯，如图所示，或着交叉部可以是弯曲的。

图2描绘了根据所描述的一个或多个实施方案的带有向上固气接触器的循环固体冷却系统200的具体示意图。循环固体冷却系统200可以包括向上固气接触器201、一个/多个旋风分离器202和流化床冷却器204。

循环固体冷却系统中所用的固体可以包括但不限于砂、二氧化硅颗粒、催化剂颗粒、粉煤灰分，炉渣或其任何组合。因此，颗粒可以是从任意多个碳氢化合物工艺中生产、使用或者回收而来。例如颗粒可以从气化工艺、催化裂化工艺诸如流化催化裂化器或类似工艺中生产、使用或者回收而来。

如本文所使用的，循环固体冷却系统中所用的固体是指具有从高于约30μm、约40μm、约50μm、约75μm或约100μm至低于约500μm、约750μm、约5,000μm(0.5cm)或约10,000μm(1.0cm)的平均粒径范围的颗粒。例如固体颗粒可以具有约50μm至约1,000μm、约100μm至约750μm、约125μm至约500μm或约150μm至约250μm的平均粒径。

热产品气体在反应器(图中未显示)中产生并且反应器(诸如FCC提升管或煤气化器)的操作温度可以在约100℃、约300℃或约600℃至约900℃或约1,300℃的范围。例如产品气体温度可以在从约600℃至约1300℃、从约700℃至约1,200℃、从约800℃至约1,100℃的范围。反应器操作压力可以在从约0kPa至约5,000kPa的范围。例如反应器可以在约100kPa至约5,000kPa、从约500kPa至约4,000kPa、或从约1,000kPa至约3,000kPa的压力下操作。

向上接触器201可以包括向热产品气体和冷却循环固体提供足够停留时间以便热传递的第一管道201A和第二管道201B。第一管道201A可以耦连至反应器产品出口管线，而第二管道201B可以耦连至第一管道201A和一个/多个旋风分离器202。第一和第二管道201A、201B之间的交叉部通常可以是急转弯，如图所示，或者交叉部可以是弯曲的。

在离开反应器出口之后，热产品气体流入向上接触器第一管道201A并接触冷却循环固体。产品气体和循环固体之后通过第二管道201B流入一个/多个旋风分离器202。

通过第一管道201A的中心线Y2可以以相对于通过第二管道201B的中心线X2的角度α定向，角度α可以在约10°、约20°或约30°和约130°、约150°或约170°之间。例如第一管道201A可以以相对于第二管道201B的角度α定向，角度α可以在约10°和约170°之间、约20°和约150°之间、约30°和约130°之间。90°(直角)的角α如图1所示。第一和第二管道201A、201B的交叉部通常可以是急转弯，如图所示，或着交叉部可以是弯曲的。

经由管道201B的产品气体和循环固体可以引入一个/多个旋风分离器202。一个/多个旋风分离器202可以配置成分离大部分循环固体。通常使用单级旋风分离器并且可以加入第二级旋风分离器以获得满足不同工艺要求的更高分离效率。冷却的产品气体可以流入旋风分离器出口管道210至下游工艺。所分离的固体可以经由旋风分离器料腿203引入流化床冷却器204。

流化床冷却器204是传统的工业装备，诸如FCC工艺中所用的催化剂冷却器。本实用新型的方法和单元可以包括不同类型的结构，包括向上模式或向下模式。本领域技术人员可以容易地理解不限于任何具体的实施结构、连接、操作和控制工艺。

流化床冷却器204主要用于去除循环固体在向下接触器201中从反应器流出物吸收的热量。213是流化介质，诸如空气、蒸汽、回收合成气、各炼厂干气等。215是冷却剂，包括水、蒸汽、空气和各种油，且216是返回冷却剂，包括水、蒸汽、空气和各种油。

流化介质移动通过管道209流出流化床冷却器。

可选地，管道209可以通往旋风分离器出口管道210，由此流化介质可以通过旋风分离器出口管道210离开系统。

流化床冷却器204具有固体补充管道207以便保持冷却器中的固体水平并 且这通常按需要定期使用。有另一管道208用于固体卸载，其定期使用以保持冷却器中的固体水平。

冷却至100到850℃，冷却的循环固体可以通过流化床冷却器出口管道205进入向上接触器206。循环固体流速由控制阀211控制。

控制阀211可以是机械阀诸如催化剂控制阀，或非机械阀诸如密封罐或L阀等。

根据工艺的要求，流化冷却器主要用于调节循环固体的温度。循环固体的温度可以通过调节循环固体的流速来控制。

也有其他控制装备和控制方法，诸如调节流化介质213的流速，包括空气、蒸汽、回收合成气等的流速，其未限制本实用新型的任何具体实施。

图3描绘了根据所描述的一个或多个实施方案结合图1或图2中描绘的循环固体冷却系统100或200的示例性FCC系统的示意视图。

FCC系统300可以包括转化器301、循环固体冷却系统302、主分馏器303、和废气处理单元304。经由管道311的原料可以引入转化器301以生产经由管道312的目标产品以便下游处理。

经由管道311的原料可以是或包括任何碳氢化合物烃或碳氢化合物的组合，诸如C3/C4LPG、FCC轻质石脑油、直馏轻质石脑油、直馏重质石脑油、焦化石脑油、FCC中质石脑油、FCC重质石脑油、瓦斯油、真空瓦斯油、焦化瓦斯油、加氢处理的真空瓦斯油，常压渣油，常压塔釜残液，真空塔釜残液或其任何混合物。

在管道311中的碳氢化合物可以是或包括石蜡族或具有三个或更多个碳原子的其他碳氢化合物。存在于管道311中的碳氢化合物中示例性的碳氢化合物可以包括但不限于石蜡族、环烷烃(cycloparaffinic)、单烯烃、二烯烃、环烯烃、环烷烃(naphthenic)、芳香族碳氢化合物，含氧碳氢化合物或其任何混合物或组合。

取决于工艺要求，原料预热单元(未显示)可以是本领域中已知的任何制备单元，诸如炉或换热网络。

转化器301可以包括一个或两个提升管(反应器)、沉降器(disengage)、汽提器、一个或两个再生器。那些一个/两个提升管、沉降器、汽提器、一个/两个再生器如图所示。催化剂在一个/两个提升管、沉降器、汽提器、一个/两个再生器中循环，以将原料裂化为最终产品成分和副产品。此外，催化剂上的 焦炭在再生器中燃烧以产生提升管中裂化反应需要的热并且使得整个转化器处于热平衡。

转化器301可以产生经由管道312的反应器流出物，同时来自转化器301的废气(其是再生器中来自焦炭和空气的燃烧气(未示出))可经由管道317去除。

经由管道317的废气可引入下游处理单元304以便进一步处理。

经由管道312的反应器流出物可以以约400℃至约700℃的温度范围离开转化器301。例如经由管道312的反应器流出物可以有具有低约425℃至约675℃、约500℃至约600℃、约510℃至约590℃，或约515℃至约580℃的温度范围。

经由管道312的反应器流出物可以引入循环固体冷却系统302以提供经由管道313的冷却的产品气体。经由管道312的反应器流出物可以在循环固体冷却系统302中利用经由管道321引入的热传递介质来冷却。例如经由管道312的反应器流出物可以通过约350℃至约500℃的间接热交换来冷却。虽然没有显示，经由管道321的热传递介质可以包括来自系统中或其他炼油厂的工艺蒸汽或冷凝水。经由管道321的传热介质可以是工艺水、锅炉给水、过热低压蒸汽、过热中压蒸汽、过热高压蒸汽、饱和低压蒸汽、饱和中压蒸汽、饱和高压蒸汽和类似物。来自经由管道312引入至循环固体冷却系统302的反应器流出物的热量间接传递给经由管道321引入的热传递介质。例如来自经由管道312引入至循环固体冷却系统302的反应器流出物的热量可以间接传递至经由管道321引入的锅炉给水以提供经由管道322引入的过热高压蒸汽。

经由管道322来自循环固体冷却系统302的过热或高压过热蒸汽可以在高于约200℃、约225℃、约250℃、约270℃、约290℃、约315℃、约325℃或约335℃至低于约340℃、约345℃、约350℃、约355℃、约360℃、约370℃或约400℃的温度范围。例如经由管道322的过热或高压过热蒸汽可以在约320℃至约350℃、约315℃至约340℃、约330℃至约360℃或约345℃至约385℃的温度范围。经由管道322的过热或高压过热蒸汽可以在高于约2,000kPa、about 3,000kPa、约4,000kPa或约4,500kPa至低于约4,800kPa、约5,000kPa、约5,300kPa、约5,500kPa、约6,000kPa或约6,500kPa的压力范围。例如经由管道322的过热或高压过热蒸汽可以在2,500kPa至约5,600kPa、约3,200kPa至约4,500kPa、约4,200kPa至约5,800kPa,或约3,500kPa至约5,300的压力范围。

经由管道313的冷却反应器流出物可以引入主分馏器303以便分离或蒸馏。冷却反应器流出物可以在分馏器303中分离或分馏以提供经由管道314的含燃气、汽油和LPG的第一塔顶，经由管道315的含轻质循环油(LCO)的第一侧取排料和经由管道316的含有油浆的塔底排料。

图4描绘了根据所描述的一个或多个实施方案结合图1/图2中描绘的循环固体冷却系统100或200的示例性气化系统的示意视图。

气化系统400可以包括一个或多个碳氢化合物制备单元404、气化器401、循环固体冷却系统402和颗粒控制装置403。经由管道410的原料可以被引入碳氢化合物制备单元404以产生经由管道411的气化器进料。

经由管道411的原料可以包括一种或多种的碳质材料，不论是固体、液体、气体或其组合。碳质材料可以包括但不限于生物质(即，植物和/或动物物质或植物和/或动物来源的物质)；煤(高钠和低钠褐煤、褐煤、次烟煤和/或无烟煤，例如)；油页岩；焦炭；焦油；沥青质；低灰分或无灰分聚合物；碳氢化合物、碳氢化合物基聚合材料；生物质衍生材料；或来自制造作业的副产品。

经由管道410的原料包括一种或更多种的碳质材料的混合物或组合。例如经由管道410的原料可以包括一种或更多种中灰分或无灰分聚合物、生物质材料或来自制造作业的副产品的混合物或组合。在另一个实施例中，经由管道410的原料可以包括与一种或多种废弃消费产品(诸如地毯和/或塑料汽车零/部件，包括保险杠和仪表板)组合的一种或多种碳质材料。

取决于经由管道410的原料和管道414中所期望的合成产品，碳氢化合物制备单元404可以是本领域中已知的任何制备单元。例如碳氢化合物制备单元404可以通过洗去污垢或其他不需要的部分从经由管道410的原料去除污染物。经由管道410的原料可以是干燥的进料或可以作为浆体或悬浮液被送到碳氢化合物制备单元404。原料经由管道410可以被干燥并且之后在引入到碳氢化合物制备单元404之前被一个或多个粉碎单位(未显示)粉末化。例如经由管道410的原料可以从约38％水分干燥至约15％水分。例如，流化床干燥器(未显示)可以用来干燥经由管道410的原料。经由管道410的原料可以具有从约30微米、100微米或约300微米至约500微米或约800微米或更大的平均粒径。经由管道410的气化器进料，经由管道409的一种或更多种氧化剂和/或经由管道407的蒸汽可以引入气化器401以产生经由管道412的粗合成气和经由管道417的废物，例如粗灰分。

经由管道409的氧化剂可以通过空气分离单元405供给气化器401。空气 分离装置405可以经由管道409提供纯净的氧气、几乎纯的氧、基本上纯的氧气或富氧空气至气化器401。空气分离装置405可以经由管道409提供少氮富氧的进料至气化器401，从而最大限度地减少经由管道412提供至循环固体冷却系统402的粗制合成气的氮浓度。纯的或几乎纯的氧气进料的使用使得气化器401可以生产基本上不含氮的合成气，例如，含有小于约1.0摩尔％的氮/氩。空气分离单元405可以是高压、低温型分离器。空气可以经由管道408引入空气分离装置405。虽然没有显示，但来自空气分离装置405分离的氮气可引入到燃烧涡轮机。空气分离单元405可以提供从约10％、约30％、50％约、70％、约90％或约100％的总氧化剂引入到气化器401。

气化器401可以产生经由管道412的粗制合成气，同时来自气化器401的废物诸如灰分或粗灰分，可以经由管道417去除。经由管道417去除的废物或灰分可以在尺寸上大于经由管道416的细灰分。经由管道417的废物或灰分可以处理或可以在其他应用中使用。

气化器401中生产的经由管道412的合成气可以包括一氧化碳、氢气、氧气、甲烷、二氧化碳、碳氢化合物、硫、固体、其混合物、其衍生物或其组合。经由管道412的粗制合成气可含有85％或更多的一氧化碳和氢气，余量为二氧化碳和甲烷。气化器401可以将来自经由管道411的气化器进料的约85％、约90％、约95％、约98％或约99％的碳转化为合成气。

经由管道412的粗制合成气可以以约550℃至约2,100℃的温度范围离开气化器401。经由管道412的粗制合成气可以具有高于约700℃、约800℃、约900℃或约1,000℃至低于约1,200℃、约1,300℃、约1,400℃或约1,500℃的温度范围。

经由管道412的粗制合成气可以引入至循环固体冷却系统402，以提供经由管道413的冷却的合成气。经由管道412的粗制合成气可以在循环固体冷却系统402使用经由管道421引入的传热介质冷却。例如经由管道412的粗制合成气可以通过约260℃至约430℃的间接热交换来冷却。虽然没有显示，经由管道421的传热介质可以包括来自合成气净化系统工艺蒸汽或凝析气。经由管道421的传热介质可以是工艺水、锅炉给水、过热低压蒸汽、过热中压蒸汽、过热高压蒸汽、饱和的低压蒸汽、饱和中压蒸汽、饱和高压蒸汽和类似物。来自经由管道412引入固体循环冷却系统402的粗制合成气的热量间接传递给经由管道421引入的传热介质。例如来自经由管道412引入固体循环冷却系统402的粗制合成气的热量可以间接传递给经由管道421引入的锅炉给水，以提供经 由管道422的高温高压蒸汽。经由管道422的过热或高压过热蒸汽可用于给一个或多个蒸汽涡轮机(未显示)提供动力，所述蒸汽涡轮机可以驱动直接耦连的发电机(未显示)。从蒸汽涡轮机回收的凝结水(未显示)可以作为经由管道421的传热介质，例如锅炉给水，回收至循环固体冷却系统402。

来自循环固体冷却系统402经由管道422的过热或高压过热蒸汽可以处于高于约300℃、约325℃、约350℃、约370℃、约390℃、约415℃、约425℃或约435℃到低于约440℃、约445℃、约450℃、约455℃、约460℃、约470℃、约500℃、约550℃、约600℃或约650℃的温度范围。例如，经由管道422的过热或高压过热蒸汽可以处于约427℃至约454℃、约415℃至约433℃、约430℃至约460℃,或约420℃至约455℃的温度。经由管道422的过热或高压过热蒸汽可处于高于约2,000kPa、约3,000kPa、约4,000kPa或约4,500kPa至低于约4,800kPa、约5,000kPa、约5,300kPa、约5,500kPa、约6,000kPa或约6,500kPa的压力范围。例如经由管道422的过热或高压过热蒸汽可处于约2,500kPa至约5,600kPa、约3,200kPa至约4,500kPa、约4,200kPa至约5,800kPa或约3,500kPa至约5,300的压力。

经由管道413的冷却的合成气可以引入到一个或多个颗粒去除系统403以从经由管道413的冷却的合成气部分或完全去除颗粒，以提供经由管道414的分离的或“少颗粒的”合成气，经由管道416的分离的颗粒和经由管道415的凝结水。

虽然没有显示，一个或多个颗粒去除系统403可用于在冷却前从经由管道412的粗制合成气部分或原料完全去除颗粒。例如经由管道412的粗制合成气可以直接引入颗粒去除系统的403，进行热气体微粒去除(例如从约550℃至约1,050℃)。虽然没有显示，可以使用两个颗粒去除系统403。例如一个颗粒去除系统403可以在循环固体冷却系统402的上游而一个颗粒去除系统403可以在循环固体冷却系统402的下游。

一个或多个颗粒去除系统403可以包括一个或多个分离装置诸如常规沉降器和/或旋风分离器(未显示)。颗粒物控制装置(“PCD”)能够提供低于约0.1ppmw的可检出限度的出口颗粒物浓度。示例性的PCD包括但不限于，烧结金属过滤器、金属滤烛和/或陶瓷滤烛(例如铁铝过滤材料)。少量的高压回收合成气可用于当过滤器累积来自未过滤合成器的颗粒时脉冲清洗过滤器。

虽然没有显示，管道416中的灰分能够与管道416中细灰分一起引入换热器或流化床冷却器。

已使用一组数值上限和一组数值下限来描述某些实施方案和功能。应当理解的是除非另有说明，从任一下限至任一上限的范围都是可以设想到的。某些下限、上限和范围出现在下文一个或多个权利要求中。所有的数值都是“约”、“大约”所指示的值并且考虑本领域一般技术人员应当预计的实验误差和变化。

上文已定义不同术语。对于在权利要求中使用的未在上述进行定义的术语，其应给予由相关领域的人员在这个术语体现在至少一个出版或发行的专利中所给予的最宽泛的定义。此外，本申请引用的所有专利、测试程序和其他文献通过引用完全结合在此，其程度是当这些披露内容不会与本申请不一致并且对于其中允许此种并入的所有司法管辖权。

虽然前述内容是针对本公开的实施方案，但可以设计本公开的其他和另外的实施方案而不偏离其基本范围，并且其范围由下文权利要求所确定。

Claims (10)

1.一种用于冷却产品气体的系统，包括：

气固接触器，用于使循环固体与产品气体接触以便冷却高温产品气体，所述气固接触器设置有循环固体进料口、高温产品气体进料口和固气混合物出料口；

气固分离器，用于将离开所述气固接触器的所述循环固体和所述产品气体分离，所述气固分离器设置有进料口，循环固体出口和产品气体出口，所述气固分离器的进料口与所述气固接触器的所述出料口耦连；

循环固体冷却器，用于使用冷却剂冷却来自所述气固分离器的循环固体，所述循环固体冷却器设置有循环固体入口、循环固体出口、分布气气体入口、分布气气体出口、冷却剂入口和冷却剂出口，所述循环固体冷却器的循环固体入口与所述气固分离器的循环固体出口耦连，所述循环固体冷却器的循环固体出口与所述气固接触器的循环固体进料口耦连。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述气固接触器是向下/向上接触器，所述向下/向上接触器顺次包括：

具有第一端和第二端的第一管道，所述第一管道与垂直方向成小于45°的夹角，并且所述所述第一管道的第一端设置有所述循环固体进料口和所述高温产品气体进料口；和

具有第一端和第二端的第二管道，所述第二管道与水平方向成小于45°的夹角，并且所述所述第二管道的第二端设置有所述固气混合物出料口；

所述第一管道的第二端与所述第二管道的第一端流体连通。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述气固分离器为旋风分离器、过滤分离器或固体沉降器。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述循环固体冷却器是流化床冷却器或移动床冷却器。

5.如权利要求1所述的系统，其中在所述循环固体冷却器中，所述循环固体流经所述循环固体冷却器的壳程，所述冷却剂流经所述循环固体冷却器的管程。

6.如权利要求1所述的系统，其中在所述循环固体冷却器中，所述循环固体的至少一部分与所述循环固体冷却器的管束接触。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述循环固体冷却器是一个或多个循环固体冷却器。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述固气分离器是一个或多个旋风分离器。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述产品气体是来自石油化工工艺、煤化工工艺、精细化工工艺、有机化工工艺或制药工艺的产品气体。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述石油化工工艺是催化裂化工艺或气化工艺。