JP2012512318A - 段階的なスラリー添加によるガス化系および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記反応器下部区分からの合成ガスを反応器上部区分の中に上向きに通し、その中で液体キャリア中の粒子状炭素質材料のスラリーを含む第1のスラリー流と共に熱分解し、それにより合成ガスとチャーを含むガス状生成物流を含む混合物生成物を形成する段階;c)段階(b)の混合物生成物を熱回収域に通す段階;d)液体キャリア中に粒子状炭素質材料を含む第2のスラリーと、前記熱回収域を出る混合物生成物を乾燥ユニットの中に導入し、そこで、第2のスラリー流中の水を蒸発させ、粒子状炭素質材料を含む固体流を形成させる段階;e)前記混合物生成物および段階(d)の固体流を分離装置に通し、それにより、前記チャーおよび固体流を前記ガス状生成物流から分離する段階;場合によってはf)段階(e)の前記ガス状生成物流を粒子濾過装置に通し、それにより、残存固体微粉および粒子状物質を前記ガス状生成物流から分離する段階;およびg)段階(e)からのチャーおよび乾燥した粒子状炭素質材料を含む前記乾燥原料、および段階f)からの残存固体微粉および粒子状物質を前記反応器下部区分に再循環により戻す段階を含む、炭素質材料をガス化するための方法に関する。このような工程の間、前記段階(a)で発生する熱は、段階(b)の粒子状炭素質材料およびキャリア液体を含む第1のスラリー流を段階(b)のガス状生成物流に変換することにより回収される。この方法は、熱回収域に入る前に第2段階反応の混合物生成物をタール除去滞留容器の中に導入する段階を更に含み得る。
階の混合物生成物および乾燥した粒子状炭素質材料の温度は、第2のスラリー流の添加後、および分離装置の前で300゜Fと900゜Fとの間、好ましくは400゜Fと700゜Fとの間、最も好ましくは450゜Fと550゜Fとの間にある。
は、COおよびH2を形成し、それによってこれらの使用可能なガスの収率を増加させる。燃焼反応器下部区分30(または反応器10の第1段階の反応域)は、主として燃焼反応器である一方で、反応器上部区分40は、主として急冷反応器であり、これもガスの発熱量を増加させる。このようにして、非燃焼反応器上部区分40中で起こる反応は、部分燃焼の燃焼反応器下部区分30から発生するガスを富化して、高品位の合成ガスを生じ、このようにすることにおいて、熱を反応器下部区分30から回収し、この工程時に同伴されるスラグをアッシュ溶融の初期変形温度以下に冷却するのに充分なようにガスを冷却する。アッシュの初期変形温度以下まで冷却することにより、同伴のスラグ液滴は、伝熱表面に達する前にスラグ液滴または同伴の粒子状炭素質材料と凝集し、それゆえ伝熱表面に付着しない。反応器上部区分40における反応条件は、後からより詳細に開示される。
、第2段階の混合物生成物および粒子状炭素質材料を含む固体流の合体流の最終温度が300と900゜Fとの間、好ましくは400と700゜Fとの間、および最も好ましくは500゜F近傍となるように、熱回収工程を運転する温度は、調整および制御されなければならない。このような温度においては、重い分子量のタール種は、通常、排出されない。結果として、分離装置50および粒子濾過装置110を出る合成ガスは、タールおよび粒子を含まず、更に酸ガス除去およびイオウ回収などを含む慣用の精製法により容易に処理可能である。
しくは、この液体は水であるが、例えば、燃料油、残存油、石油、および液体CO2などの炭化水素であってもよい。液体キャリアが炭化水素である場合には、更なる水または水蒸気を添加して、反応の効率化および反応器温度の調整に充分な水を提供し得る。
Claims (25)
- a)再循環チャーと、粒子状炭素質材料を含む固体流を含む乾燥フィード原料を反応器下部区分の中に導入し、酸素含有ガス、水蒸気、およびそれらの混合物からなる群から選択される酸素供給体を含むガス流と共にその中で部分燃焼させて、それにより熱を発生させ、合成ガスと溶融スラグを含む生成物を形成する段階;
b)前記反応器下部区分からの前記合成ガスを上向きに反応器上部区分に通し、その中で液体キャリア中に粒子状炭素質材料のスラリーを含む第1のスラリー流と共に熱分解し、それにより合成ガスとチャーを含むガス状生成物流を含む混合物生成物を形成する段階;c)段階(b)の前記混合物生成物を熱回収域に通す段階;
d)液体キャリア中に粒子状炭素質材料を含む第2のスラリーと、前記熱回収域を出る前記混合物生成物を乾燥ユニットの中に導入し、そこで、前記第2のスラリー流中の水を蒸発させ、粒子状炭素質材料を含む前記固体流を形成させる段階;
e)前記混合物生成物および段階(d)の前記固体流を分離装置に通し、それにより、前記チャーおよび前記固体流を前記ガス状生成物流から分離する段階;
f)段階(e)の前記ガス状生成物流を粒子濾過装置に通し、それにより、残存固体微粉および粒子状物質を前記ガス状生成物流から分離する段階;および
g)前記チャーおよび段階(e)からの前記乾燥した粒子状炭素質材料を含む前記乾燥原料、および段階(f)からの残存固体微粉および粒子状物質を前記反応器下部区分に再循環により戻す段階
を含み、それによって、段階(b)の前記キャリア液体中に粒子状炭素質材料を含む前記第1のスラリー流を段階(b)の前記ガス状生成物流に転換することにより、前記段階(a)で発生する前記熱を回収する、炭素質材料をガス化する方法。 - 段階(a)が1500゜Fおよび3500゜Fの範囲の温度と、14.7psig〜2000psigの範囲の圧力で行われる、請求項1に記載の方法。
- 段階(a)が2000゜Fおよび3200゜Fの範囲の温度と、50psig〜1500psigの範囲の圧力で行われる、請求項1に記載の方法。
- 段階(b)が1200゜Fおよび2200゜Fの範囲の温度と、14.7psig〜2000psigの範囲の圧力で行われる、請求項1に記載の方法。
- 段階(b)が1500゜Fおよび2000゜Fの範囲の温度と、50psig〜1500psigの範囲の圧力で行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記液体キャリア中に粒子状炭素質材料を含むスラリーの前記第1の液体流が1つ以上のフィード装置により前記反応器上部区分に導入される、請求項1に記載の方法。
- 前記ガス流および前記固体流が1つ以上の分散装置により前記反応器下部区分に導入される、請求項1に記載の方法。
- 前記ガス流および前記固体流が毎秒20〜120フィートの範囲のフィード速度で前記反応器下部区分に導入され、前記反応器下部区分中の前記チャーの滞留時間が2〜10秒の範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記ガス流および前記固体流が毎秒20〜90フィートの範囲のフィード速度で前記反応器下部区分に導入され、前記反応器下部区分中の前記乾燥フィード原料の滞留時間が4〜6秒の範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のスラリー流および前記固体流が毎秒10〜80フィートの範囲のフィード速度で前記反応器上部区分に導入され、前記反応器上部区分中の前記第1のスラリーの滞留時間が5〜40秒の範囲にある、請求項1に記載の方法。
- 前記キャリア液体が水、液体CO2、石油液体およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子状炭素質材料が石炭、リグナイト、石油コークおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のスラリー流または第2のスラリー流が前記第1のスラリー流または第2のスラリー流の全重量基準で30%〜75重量%の固体濃度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のスラリー流または第2のスラリー流が前記第1のスラリー流または第2のスラリー流の全重量基準で45%〜70重量%の固体濃度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記酸素含有ガスが空気、酸素富化空気、酸素およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記熱回収域に入る前に前記第2段階反応の前記混合物生成物をタール除去滞留容器の中に導入する段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記熱回収域が輻射熱型ボイラー、水管ボイラー、火管ボイラーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される熱回収装置を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分離装置前の前記第2段階の混合物生成物および前記固体流の温度が300゜Fと900゜Fの間にある、請求項1に記載の方法。
- 前記分離装置前の前記第2段階の混合物生成物および前記固体流の温度が400゜Fと700゜Fの間にある、請求項1に記載の方法。
- 前記分離装置前の前記第2段階の混合物生成物および前記固体流の温度が450゜Fと550゜Fの間にある、請求項1に記載の方法。
- 前記反応器上部区分の中に導入されるべき第1のスラリー流の量が所定のガス化工程全体の0%および50%の間にあり、前記乾燥ユニットの中に導入されるべき第2のスラリー流の量が所定のガス化工程全体の50%および100%の間にある、請求項1に記載の方法。
- 前記反応器上部区分の中に導入されるべき第1のスラリー流の量が所定のガス化工程全体の10%および40%の間にあり、前記乾燥ユニットの中に導入されるべき第2のスラリー流の量が所定のガス化工程全体の60%および90%の間にある、請求項1に記載の方法。
- 前記反応器上部区分の中に導入されるべき第1のスラリー流の量が所定のガス化工程全体の20%および35%の間にあり、前記全体乾燥ユニットの中に導入されるべき第2のスラリー流の量が所定のガス化工程全体の65%および80%の間にある、請求項1に記載の方法。
- a)前記ガス流および前記乾燥フィード原料を導入するための1つ以上の分散装置を含み、粒子状炭素質材料を含む固体流を酸素含有ガス、水蒸気、およびこれらの混合物からなる群から選択される酸素供給体を含むガス流と共に部分燃焼させて、それにより熱を発生させ、合成ガスと溶融スラグを含む生成物を形成するための反応器下方区分;
b)液体キャリア中に粒子状炭素質材料を含む第1のスラリー流と共に前記反応器下方区分からの前記合成ガスを熱分解して、合成ガスおよびチャーを含むガス状生成物流を含む混合物生成物を生成させるための反応器上方区分;
c)前記混合物生成物を冷却するための熱回収域;
d)液体キャリア中に粒子状炭素質材料を含む第2のスラリー流が前記熱回収域を出る前記混合物生成物と接触して、それによって前記第2のスラリー流中の水を蒸発させ、粒子状炭素質材料を含む固体流を形成させるための乾燥ユニット;
e)前記チャーおよび前記固体流を前記混合物生成物中の前記ガス状生成物流から分離するための分離装置;
f)残存固体微粉および粒子を前記ガス状生成物流から分離するための粒子濾過装置
を含み、それによって前記反応器上方区分で前記キャリア液体中に粒子状炭素質材料を含む前記第1のスラリー流を前記反応器上方区分中で前記ガス状生成物流に転換することにより、前記反応器下方区分で生じる前記熱を回収する炭素質材料をガス化するための系。 - 前記熱回収域の上流でタール除去滞留容器を更に含む、炭素質材料をガス化するための請求項24に記載の系。
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