CN85109363A - 制气 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法和装置,由细块含碳原料 出发,生产主要含CO及H2的煤气。块状含碳原料,如 泥煤团块,经焦化炉(21)转化为活性焦炭。此活性焦 炭又进入增碳炉(2)内,供给由细块含碳原料在气化 室(1)中发生的煤气混合物增碳之用。含碳原料中的 挥发成分被引至上述气化室(1)中进行裂化与重整。 活性焦炭的生成与它在增碳过程中的消耗速率相 同,生焦过程无此副产物形成。
Description
本发明涉及一种由含碳原料制造主要含CO及H2,的气体的方法。此法包括有细块含碳原料的气化及部份燃烧,和由此发生的气体混合物在充填焦碳的炉内增碳等过程。本发明还涉及为实施本发明方法的一种装置。
已知的过去制造本发明类型的还原气及合成气的工艺有若干不同的种类,由这些不同工艺产生的气体中CO及H2的内部比例各不相同。此外,由于不断要求减少生成气中CO2及H2O的含量,已有方法均受到限制。
众所周知,若将已发生的气体再通过充填焦碳的炉子,能使之增碳,但是这种方法的缺点是,这样用去的焦碳约相当于所消耗的总载碳量的10%。
为了在预定低温下有效增碳,需要使用活性焦碳,自然已知在低温下是可以生产活性焦碳的、但随之又要抽出煤焦油。与市场供应的焦碳相比,采用活性焦碳有许多优点,诸如燃烧时不冒烟,无臭味,还可在低温下,如600℃左右点燃。
由于活性焦碳市场供应有限,人们被迫使用工业冶金焦,但是冶金焦的反应活性较低,必须在较高的温度下进行增碳,其结果又使增碳反应在还没有达到预定的CO及H2的含量时就终止了。
本发明之目的就是要获得一种用于制造主要含CO及H2的气体的工艺,此工艺可用任意一种含碳原料,而不论其挥发成份有多少。含碳原料中含有的挥发部分也能加以利用,转之转化为CO及H2;挥发部分及部份焦碳的物理热容也能在工艺中回收。
本发明的另一目的是要制取活性焦碳,用于本发明的方法使过程中产生的气体完全增碳。
本发明之另一目的是要取得一种用于实现本发明工艺方法的装置。
采用本发明的方法达到了上述目的。本发明方法的主要特征为一块状含碳原料的焦化在一台炉子内进行,此炉从外部供热及供氧化剂;焦化炉内产生的活性焦碳通过气密封栓系统进入增碳炉,以补充经气化及部份燃烧后得到的气体混合物增碳时所消耗的活性焦碳;焦化发生的热气体及含碳原料中挥发成份进入气化段进行裂化与重整,同时它们的物理热含量也得到利用。
在产生的成品气体中,CO2及H2O的含量最好控制在0~10%之间,CO及H2的含量最好控制在100~90%之间。
按照本发明的一种具体实施方案,含碳原料被在温度600至800℃之间进行焦化,由此得到的焦碳活性甚高;由于将此焦碳通过一个气密封栓系统加到与之相连的增碳炉内,焦碳永远不会暴露于大气氧之中。
按照本发明的另一具体实施方案,块状含碳原料为无烟煤、烟煤、褐煤及/或泥煤。
按照本发明的另一具体实施方案,焦化炉的运转通过增碳炉中的料位探棒控制。由于所用原料为任意含碳原料,如泥煤等,为了使煤气中实际含100%的CO及H2,必要时允许增碳炉有较高的焦碳耗量,而不论是否用了活性焦碳。
含碳原料在焦化炉中部份氧化及焦化时,还同时从外部供入能量及氧化剂。
按照本发明另一具体实施方案,所加的氧化剂是含O2、H2O及/或CO2的气体。在把它加到焦化炉之前,可以使之全部或一部分预热,这样做,可以利用离开系统的热产品气体。
按照本发明的另一具体实施方案,在氧化剂进入焦化炉之前,可使之通过火室,火室内装有烧油或烧气的火咀。若火咀烧煤气,则使用经过冷却和压缩的成品气体,这种气体在进入火咀之前也可能用热成品气体进行过热交换。
按照本发明的另一具体实施方案,焦化炉内产生的焦碳在离开焦化炉之前,是经过冷却的。可以把经过冷却和压缩的成品气体引入到焦化炉卸料室,来达到冷却的目的。此外,还可以通过冷却卸料台来冷却焦碳。
这样就使得气密封栓中的焦碳易于输送,封栓系统材质的选择也不致要求太高。
本发明还包括有实现本发明方法的一种装置,如前言所述,它包括一个气体发生段,附有气化室、增碳炉及输送载碳块的气密输送单元;其主要特征是,通过此载碳块输送单元与所述之增碳炉相连的焦化炉、氧化剂及能量供给单元、炉底部活性焦碳卸料单元以及焦化时产生的焦炉气的上部出口。
按照本发明装置的一个具体实施方案,它备有冷却煤气的输送单元,与焦化炉卸料装置的卸料室相通,焦化炉也包含卸料装置。
按照本发明的另一具体实施方案,此装置包括一条气体管路,从焦化炉气体出口通向气化室,将块状含碳原料的挥发成份直接送至气化室进行裂化及重整。
按照本发明装置的另一具体实施方案,它还有若干管路,将氧化剂输送至焦化炉,还有压缩机及用热成品气体进行换热的热交换器。
按照本发明装置的另一具体实施方案,在氧化剂输送管路中备有一火室。
按照本发明的另一具体实施方案,燃烧油或气体的火咀置于燃烧室。
按照本发明装置另一具体实施方案,它备有成品气体循环管路,有冷却单元及后面的压缩机,最后与火咀相通。循环管路还另配置热交换器,供热成品气体与经冷却及压缩过的成品气体热交换用。这里所述的管路最好设有旁通管路,以便成品气体既可全部、亦可部分甚至完全不进行热量交换。
现用附图及其标号详细描述本发明。此图为实现本发明方法的装置的最佳实施方案。
此装置的气体发生段包括有:气化单元,其中有供含碳细块原料气化与部分燃烧的气化室(1),有充填焦碳(3)的增碳炉(2)。
气化室最好制作成圆筒形,其室壁为(4,5),气化室可有几个,都与增碳炉相连。为了卸出增碳炉及气化室的炉渣,可设置一个或几个炉渣出口(6)。发生的气体通过增碳炉上部的气体出口(7)引出。
载碳块经气密封栓系统(8)被送至增碳炉内的上部。气化室(1)与增碳炉下部相通,气体可由此往上穿过增碳炉内的焦碳层,再从炉体上部的气体出口流出。
至少有一个火咀与气化室相连接,图中所示的火咀是由等离子发生器(9)构成,此等离子发生器通过阀门机构(10)与气化室相通。用输送管路(11)将氧化剂送至等离子发生器内。氧化剂可以用作载气,穿过等离子发生器,或者采用专门的载气。在等离子发生器内产生的炽热紊流气体经等离子发生器口(12)进入气化室。最好采用粉状燃料,通过输送管路(13),加到同心环形管(14)里,此环形管环绕等离子发生器口,及/或加到喷管(15),它们还可以用来输送任何其它所需用的添加剂。
增碳炉上安置有若干喷管(16,17),可用于输入任何另外的氧化剂,如H2O、CO2,以便利用气体中过剩的物理热,从而又提供了一种可以调节温度及气体组成的手段。
在气化室靠近焦碳入口处,设有第一检测器(18),在增碳炉气体出口处(7),设有第二检测器(19),用以测量温度及/或分析气体,并借助此两检测器控制过程的进行。
气化室(1)内设有若干喷管(20),以便加入炉渣成型组份。
此装置还设有焦化炉(21),炉上备有块状含碳原料(23)的输送单元(22),氧化剂及外部能量可利用连通炉体的带有风阻(25)的促动管(24)输入炉内。
焦化炉底设置有卸料单元,其中包括管路(27)及旋转台(26),卸料单元直接与往增碳炉添加块状焦碳的气密封栓系统(8)相连接。
氧化剂为含有O2、H2O及/或CO2的气体,氧化剂经管路(28)及压缩机(29),促动管(24)及风咀(25)进入焦化炉,氧化剂可以用通过管路(31)的热成品气体在热交换器(30)中全部或部份预热。管路(31)直接与成品气体出口管(32)相连。
借助烧油或烧气向系统提供能量。
如用油,则在与燃烧室(34)相通的火咀(33)处烧油,经管路(35)把全部或者一部份氧化剂送到燃烧室。在热交换器(30)中预热全部或部份氧化剂。
如果用烧气来提供能量,则可通过管路(36),取出一部份成品气体,使之经过冷却单元(37)、冷却后,再经压缩机(38)压缩至预定压力,再在热交换器(39)中全部或部份预热,使冷成品气体与离开系统的热成品气体进行热交换,热成品气体由管路(40)输入,这样成品气体就先后经过冷却、压缩,必要时再预热,然后通过火咀(33)送至燃烧室(34)。
焦化炉中产生的焦碳,在被卸出炉之前,需加以冷却,以便于气密封系统的操作。按照本发明的一种具体实施方案,可以将一部份经过冷却及压缩的成品气体通过从压缩机(38)过来的分支管路42引到焦化炉卸料室(41)来实现。
焦化炉产生的焦炉气,通过炉顶出口(43),经管路(44),进入气化室(1),此刻气体温度在500~700℃之间,此焦炉气中还含有含碳原料中的挥发成份。用这种方法,不仅焦炉气中的这些组份在气化室中可以直接裂化及重整,它们的能量也同时得以利用。
因此,按照本发明方法,既可使增碳炉获得所需数量的活性焦碳,又可同时将生产活性焦碳时的副产物转化为有价值的气体。
通常,加到气化室的细块载碳体大约构成成品气体的85%,循环焦炉气大约构成5%,增碳炉中的活性焦碳大约构成10%。
此外,成品气体中一般含有约20%的H2及约80%的CO。这个比例,如利用蒸汽做为燃烧室的氧化剂时,还可加以改变。
Claims (21)
1、一种由含碳原料出发生产主要含CO及H2的气体的方法,包括由细块含碳原料的气化和部份燃烧,得到的气体混合物在充填焦碳的炉内增碳等过程组成,其特征在于,含碳原料为块状在-炉内进行焦化,同时还从外部供给能量及氧化剂;在焦化炉内生成的活性焦碳,按其消耗通过气密封系统加到增碳炉内,供气化及部分燃烧过程发生的煤气混合物增碳用,焦化发生的热气及含碳原料中的挥发成份一起被引入到气化段,进行裂化与重整,同时它们的物理热含量也得到利用。
2、按照权利要求1,一种方法其特征是,在制造的成品气中CO2及H2O含量控制在0~10%之间,CO及H2含量控制在100~90%之间。
3、按照权利要求1的方法,其特征是,含碳原料的焦化过程在600至800℃之间进行。
4、按照权利要求1的方法,其特征是,含碳原料有块状无烟煤、烟煤、褐煤及/或泥煤团块。
5、按照权利要求1的方法,其特征是,用增碳炉内的料位探棒控制焦化段内过程的进行。
6、按照权利要求1的方法,其特征是,加入到焦化炉中的氧化剂为含有O2、H2O及/或CO2的气体。
7、按照权利要求6的方法,其特征是,用热的成品气体进行热交换,预热部分或全部的氧化剂。
8、按照权利要求6或7的方法,其特征是,在氧化剂进入焦化炉之前,要使部分或全部氧化剂通过装有烧油或烧气火咀的燃烧室。
9、按照权利要求8的方法,其特征是,用经过冷却及压缩的成品气体作为火咀的燃料气体。
10、按照权利要求9的方法,其特征是,所述经过冷却及压缩的成品气体在进入火咀前,要用热的成品气体进行热交换。
11、按照权利要求1的方法,其特征是,焦化炉内生成的焦碳在从炉内卸出之前要经过冷却。
12、按照权利要求11的方法,其特征是,增碳炉内发生的气体的一部分经过冷却与压缩用于冷却焦碳。
13、按照权利要求11的方法,其特征是,用水冷式焦碳卸出单元来冷却焦碳。
14、按照权利要求1的一种用于由细块含碳原料生产主要含CO及H2的气体的装置,在其中进行细块含碳原料的气化及部份燃烧,以及所得煤气混合物在充填焦碳的炉内增碳。其中气体发生段中有气化室、增碳炉及气密封式载碳块的进料输送单元(8),该装置的特征在于,通过上述气密封式载碳块的输送单元(8)与上述增碳炉(2)相连的焦化炉(21)、氧化剂和能量输入单元(24,25)、焦化炉底活性焦碳卸出单元(26)以及增碳进程产生的焦炉气上部出口(43)。
15、按照权利要求14的装置,其特征在于,冷却气体管路(26,42)与焦化炉的卸焦室(41)相通,其中包括卸料单元(26)。
16、按照权利要求14的装置,其特征是,焦化炉煤气出口(43),经管路(44)与气化室(1)相通。
17、按照权利要求14的装置,其特征是,通过管路(28,35),将氧化剂引入至焦化炉,其中包括有压缩机(29)及热交换器(30),此热交换器用热的成品气体进行热交换。
18、按照权利要求17的装置,其特征是,在氧化剂进料管路(35)中设置有燃烧室(34)。
19、按照权利要求17的装置,其特征是,在燃烧室(34)内配置有烧油或烧气的火咀(33)。
20、按照权利要求18的装置,其特征是,在循环成品气体管路(36)中有一个冷却单元(37),后接压缩机(38),其管线与火咀(33)相连。
21、按照权利要求20的装置,其特征是,循环管路(36)内包括有热交换器(39),用热成品气体进行热交换,和一个旁通管路(36a),绕开此热交换器(39)。
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