RU2490314C2 - Удаление жидкого шлака и щелочей из синтез-газа - Google Patents

Удаление жидкого шлака и щелочей из синтез-газа Download PDF

Info

Publication number
RU2490314C2
RU2490314C2 RU2010130668/05A RU2010130668A RU2490314C2 RU 2490314 C2 RU2490314 C2 RU 2490314C2 RU 2010130668/05 A RU2010130668/05 A RU 2010130668/05A RU 2010130668 A RU2010130668 A RU 2010130668A RU 2490314 C2 RU2490314 C2 RU 2490314C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
synthesis gas
slag
gasification
oxygen
Prior art date
Application number
RU2010130668/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010130668A (ru
Inventor
Доменико ПАВОНЕ
Михель РИГЕР
Ральф АБРАХАМ
Original Assignee
Тиссенкрупп Уде Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тиссенкрупп Уде Гмбх filed Critical Тиссенкрупп Уде Гмбх
Publication of RU2010130668A publication Critical patent/RU2010130668A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2490314C2 publication Critical patent/RU2490314C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • C10K1/026—Dust removal by centrifugal forces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/20—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by treating with solids; Regenerating spent purifying masses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/84—Energy production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983—Additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0983—Additives
    • C10J2300/0993—Inert particles, e.g. as heat exchange medium in a fluidized or moving bed, heat carriers, sand

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области химии. Топливо 1 подают в газогенератор 2 и там с помощью сжатого, обогащенного кислородом воздуха 3 и водяного пара 4 превращают в нагруженный капельками шлака и щелочью синтез-газ. Газогенератор 2 можно снабдить устройством для вывода шлака. Синтез-газ направляют в циклон 6, где он освобождается от капелек шлака и от щелочей. Шлак 7 отводится в жидком виде. Освобожденный таким образом от шлака синтез-газ 8 попадает в резервуар 9 с насыпкой 10 из газопоглотительного керамического материала. Там он освобождается от содержащихся в нем щелочных паров. Очищенный таким образом горячий газ 11 попадает в газовую турбину 12, приводимую горячим газом, и там расширяется. Расширенный и благодаря этому охлажденный синтез-газ 13 отводится. Вал газовой турбины 12 соединен с компрессором 14 и генератором 15. Компрессор 14 используют для сжатия обогащенного кислородом воздуха. Последний направляют в газогенератор 2. Изобретение позволяет получать чистый синтез-газ без предварительного охлаждения. 5 н. и 23 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способу получения синтез-газа из углеродсодержащего топлива, как, например, всех видов углей, кокса, нефтяного кокса, биомассы, а также эмульсий, водно-битумной эмульсии и т.д. С помощью способа согласно изобретению синтез-газ можно легко очистить непосредственно после получения без дальнейшего охлаждения. Благодаря этому можно лучше использовать тепловую энергию газа. Изобретение относится также к устройству, с помощью которого можно осуществить этот способ, а также к применениям используемых газопоглотительных керамических материалов.
При получении синтез-газа из углеродсодержащего топлива топливо с газом, содержащим водяной пар или водяной пар и кислород, подвергают реакции в соответствующем реакторе. При этом процессе наряду с синтез-газом получаются также минеральные жидкие золы и шлаки, которые, как правило, состоят из аэрозолей или капелек. Некоторые из этих жидких зол отчасти испаряются и образуют щелочные пары. Для дальнейшего применения эти компоненты большей частью очень вредны, так как они могут повредить или оказать негативное воздействие на части установок дальнейших технологических устройств.
Часто синтез-газ применяют для получения важных химикатов, как, например, аммиака или метанола. Содержащиеся в синтез-газе вредные или оказывающие негативное действие составляющие части должны быть удалены из синтез-газа для проведения необходимых этапов способа. Для этого синтез-газ для отдачи высокой внутренней энергии часто смешивают с охлаждающей посторонней средой. Этот процесс называется также процессом быстрого охлаждения (Quenchprozess). В качестве посторонней среды, как правило, находит применение вода. Но можно использовать также другие вещества, как, например, азот или двуокись углерода. В процессе этого этапа способа синтез-газ заметно охлаждается. За процессом быстрого охлаждения часто следуют дальнейшие этапы способа, которые требуют еще большего охлаждения синтез-газа. Это, например, процессы промывки для удаления кислых газов.
При этих этапах способа большая часть работоспособности, определяемой тепловой энергией, которая содержится в синтез-газе, бесполезно теряется. Для дальнейшего применения часто нужны, однако, высокие температуры. Необходимый синтез-газ нужно затем снова нагревать, для чего требуется много энергии. Более благоприятным было бы, если бы полученный синтез-газ можно было бы использовать дальше без последующего этапа процесса охлаждения. Так как газ непосредственно после получения также находится под высоким давлением, также возможно применение турбины для получения кинетической энергии вращения. Кинетическая энергия вращения турбины опять же может использоваться для получения тока или для привода агрегатов установки. Это делает процесс получения синтез-газа экономически благоприятным. Такой процесс можно использовать для комбинированного получения синтез-газа и электрического тока.
Предпосылкой для этого является, разумеется, то, что полученный синтез-газ может использоваться для привода турбины без дополнительного этапа охлаждения. Для этого было бы предпочтительным, если бы вредные жидкие и газообразные составляющие части синтез-газа можно было бы удалить без охлаждения и без изменения агрегатного состояния. Ибо капельки жидкости и вызывающие коррозию пары привели бы к повреждению турбинных лопаток вследствие эрозии и коррозии.
US 4482358 A описывает процесс получения синтез-газа, который направляет синтез-газ через выполненный по типу циклона напорный резервуар, в котором циркулирует слой твердого вещества с различным распределением зерен по величине. При протекании через слой твердого вещества введенные вместе части твердого вещества и шлака упрочняются и выбрасываются из системы. Благодаря применению размельчителя шлака твердые вещества могут размельчаться и использоваться снова. Как газ, так и размельченный шлак могут направляться через теплообменники, которые могут использоваться для привода турбины в целях получения тока. Перед проведением через напорный резервуар синтез-газ подвергается процессу охлаждения с помощью воды. Недостатком этой системы является то, что для охлаждения синтез-газа должна применяться вода. Недостатком, кроме того, является то, что для привода турбины должен производиться пар. Удаление соединений металлов из синтез-газа не описывается.
EP 412591B1 описывает процесс выделения соединений щелочных и тяжелых металлов из горячих газов. Горячие газы получаются в качестве газообразных продуктов сгорания при сжигании ископаемых топлив и используются для привода газовой турбины с целью получения тока. Для предотвращения коррозии газовой турбины, вызываемой содержащимися в газообразных продуктах сгорания солями металлов, газообразные продукты сгорания перед поступлением в газовую турбину подвергаются обработке сорбентом. Он суспендируется в потоке горячих газов. Состояние суспензии описывается как состояние облака летучей пыли или расширенного вихревого слоя сорбента. Сорбент может состоять из двуокиси кремния, окиси алюминия, алюминатов магния или алюмосиликатов кальция. Комбинация осаждения щелочей с получением синтез-газа не описывается. Также не описывается удаление из горячего газа летучей золы или сжиженного шлака.
Задачей изобретения является, поэтому, предоставление в распоряжение способа и устройств, которые освобождают синтез-газ, полученный в процессе газификации, от накопленных жидких шлаков и щелочей, без вынужденного охлаждения или разрежения газа. При использовании турбины для производства энергии вращения в ней не должны наращиваться никакие отложения, и она не должна подвергаться коррозии или эрозии материалов из-за воздействия горячего синтез-газа.
Задача решается с помощью способа получения синтез-газа путем газификации воздухом или кислородом, или воздухом, обогащенным кислородом, а также водяным паром, при котором
• твердое или жидкое, содержащее углерод топливо подается в реактор, в котором топливо с помощью воздуха или кислорода, или воздуха, обогащенного кислородом, а также водяного пара при повышенной температуре превращается в синтез-газ, который в значительной части состоит из водорода, двуокиси углерода и окиси углерода, и
• при реакции получаются капельки минерального шлака, которые выводятся из реактора отдельно от полученного синтез-газа,
• полученный синтез-газ выводится из реактора в любом направлении,
• содержащиеся в синтез-газе парообразные щелочи удаляются из синтаз-газа благодаря приведению в контакт с газопоглотительным керамическим материалом, и
• синтез-газ без предварительного охлаждения направляется в шлакоотделительное устройство, в котором капельки шлака отводятся в виде жидкого шлака.
Предпочтительно эти топлива перед применением направляются в соответствующее устройство для измельчения. Таким устройством может быть, например, шаровая мельница или вертикальная мельница. Это, однако, может быть также измельчитель или фрезерное устройство. Благодаря этому устанавливается необходимый для процесса газификации диаметр частиц. В качестве газа для сжигания топлива применяется, в частности, воздух, содержащий пары воды, который с углеродом топлива реагирует преимущественно с образованием окиси углерода и водорода. Газ для сжигания может быть также обогащен кислородом. Газ для сжигания подается, в частности, под повышенным давлением. Топливо направляется в реактор для газификации предпочтительно пневматически. Однако также можно транспортировать топливо в реактор для газификации с помощью шнека или ленточного транспортера. Если топливо подается в реактор в форме взвеси или эмульсии, то его можно также подавать в реактор насосом.
Синтез-газ выводится из реактора в другом месте. Это осуществляется предпочтительно с боковых сторон. Также выведение синтез-газа может осуществляться на реакторе в любом месте. Непосредственно вслед за этим процессом должно осуществляться отделение жидких составляющих частей. В вариантах выполнения изобретения предусмотрено, поэтому, что шлакоотделительное устройство является устройством типа циклона, в котором горячий газ выполняет круговое движение, так что большая часть содержащегося в газе шлака осаждается на стенках под действием центробежных сил. Альтернативно или дополнительно предусматривается, что шлакоотделительное устройство содержит насыпной слой, в котором осаждается шлак из газа. Засыпка может быть интегрирована в циклоне, соответствующее устройство описывается в DE 43 36 100 C1.
Дальнейшие варианты выполнения изобретения относятся к отделению парообразных щелочей. Для этого можно предусмотреть, что к топливу примешивается газопоглотительный керамический материал в виде порошка, этот газопоглотительный керамический материал в пространстве для газификации входит в контакт с возникшим синтез-газом, и в пространстве для газификации осуществляется удаление щелочей из синтез-газа. Альтернативно или в дополнение к этому можно также предусмотреть, что газопоглотительный керамический материал в виде засыпки в подключенном к шлакоотделительному устройству устройстве входит в контакт с синтез-газом, и удаление щелочей осуществляется в этом подключенном устройстве. Далее, добавление газопоглотительных материалов может также осуществляться после газификации. Подача газопоглотительных материалов может проводиться путем впрыскивания или т.п.
Другие варианты выполнения изобретения относятся к параметрам способа газификации. В качестве топлива могут использоваться все материалы, которые содержат твердые углеродсодержащие материалы, которые пригодны для газификации и превращения с помощью газа, содержащего пары воды и кислород. Таким материалом является, в частности, тонко размолотый уголь с типичным диаметром частиц. Пригодны здесь все виды угля. Так, например, могут применяться измельченный каменный уголь или бурый уголь. Могут использоваться также измельченные пластмассы, нефтяной кокс, биологические топлива, как, например, измельченная древесина или битумы или прочие биомассы. Топливо может подаваться также в жидкой форме. Это могут быть, например, взвеси или эмульсии состоящих из тонких частиц субстанций, также водно-битумная эмульсия. В принципе, пригодны также вязкие топлива. Пригодны, наконец, все вещества, которые при повышенной температуре могут превращаться в синтез-газ, состоящий по существу, из окиси углерода и водорода. Температура газификации должна составлять 800-1800°С, давление 0,1-10 МПа.
Дальнейшие варианты выполнения относятся к другим возможностям обработки полученного синтез-газа. Так, например, можно предусмотреть, что полученный путем газификации синтез-газ после отделения шлака и щелочей подвергается промывке газа для удаления кислых газов, например, для удаления составляющих частей, содержащих серу, с помощью хемисорбционного средства.
Дальнейшие варианты выполнения относятся к другим возможностям обработки полученного синтез-газа. Так, например, можно предусмотреть, что полученный путем газификации синтез-газ после отделения шлака и щелочей направляется в газовую турбину, приводимую горячим газом. К газовой турбине, приводимой горячим газом, может быть подключен генератор для получения тока, с помощью которого производится электрический ток, или компрессор для уплотнения воздуха для сжигания топлива для газификации. Благодаря тому, что горячий газ производит работу, он охлаждается. После дальнейшей отдаче энергии, например, для производства пара, полученный синтез-газ может использоваться для синтеза химических продуктов, для получения металлов путем непосредственного восстановления или для производства энергии в газовой турбине.
Изобретение включает в себя также устройство для получения синтез-газа путем газификации в соответствии с описанным выше способом, которое содержит реактор, пригодный для газификации углеродсодержащих топлив при высоких температурах, и этот реактор имеет устройство для подачи воздуха или кислорода, или обогащенного кислородом воздуха, а также водяного пара, и реакционное пространство для превращения углеродсодержащих топлив, причем непосредственно за реактором расположен, по меньшей мере, одноступенчатый циклон для горячего газа, который имеет отводящее устройство для жидкого шлака, или расположено устройство с засыпкой, которое имеет отводное устройство для жидкого шлака, или оба этих устройств, причем последовательность может выбираться.
В вариантах выполнения устройства согласно изобретению можно непосредственно за шлакоотделительным устройством предусмотреть устройство с засыпкой газопоглотительного керамического материала, а за ним установить газовую турбину, приводимую горячим газом.
Изобретение включает в себя также применения газопоглотительного керамического материала. В отношении используемого материала для этого предусмотрено, что газопоглотительный керамический материал содержит либо двуокись кремния или силикаты, или алюминаты, или окись алюминия, или соединения, или смеси из них, или любые соединения из оксидов и неоксидной керамики. Далее, они могут содержать соединения, содержащие переходные металлы. В предпочтительном варианте выполнения газопоглотительный керамический материал образуется из алюмосиликатов, причем особенно предпочтительны каолин, эматлиты, бентониты и монтмориллониты.
Другие, применения касаются формы газопоглотительного керамического материала. Если газопоглотительный керамический материал добавляется к топливу, то он имеет форму порошка, в остальных случаях он вводится в отделитель щелочей в форме обладающих высокой пористостью частиц твердого вещества в виде насыпного слоя. В случае высокопористых частиц речь может идти о шариках, седлообразных каскадах, кольцах Рашига, кольцах Паля или цилиндрических телах, или также о любых других формах. Диаметры частиц составляют обычно 2-100 мм и предпочтительно 20-40 мм, лучше всего 30 мм.
Устройство согласно изобретению поясняется более подробно на основе чертежа, причем форма выполнения не ограничена этим чертежом.
Фиг.1 показывает упрощенно протекание процесса при предлагаемом способе газификации и подготовки синтез-газа, при котором внутренняя энергия синтез-газа используется для получения электричества. Топливо 1 направляется в реактор 2 для газификации и там с помощью сжатого, обогащенного кислородом воздуха 3 и водяного пара 4 превращается в нагруженный капельками шлака и щелочью синтез-газ 5. Газогенератор можно снабдить устройством для вывода шлака. Добавки могут вводиться после газогенератора. Синтез-газ 5 направляется в циклон, где он освобождается от капелек шлака и от щелочей, если они присутствуют. Шлак 7 отводится в жидком виде. Освобожденный таким образом от шлака синтез-газ 8 попадает в резервуар 9 с насыпкой 10 из газопоглотительного керамического материала. Там он освобождается от содержащихся в нем щелочных паров. Очищенный таким образом горячий газ 11 попадает в газовую турбину 12, приводимую горячим газом, и там расширяется. Расширенный и благодаря этому охлажденный синтез-газ 13 отводится для дальнейшего применения. Мощность на валу газовой турбины 12, приводимой горячим газом, служит для привода компрессора 14 и генератора 15. Компрессор 14 используется для сжатия обогащенного кислородом воздуха 16. Последний направляется в реактор 2 для газификации.
Следующий числовой пример служит для того, чтобы представить эффект изобретения. При газификации угля 8-40 г/м3 (рассчитано в нормальном состоянии) частиц жидкой золы и до 200 мг/м3 (рассчитано в нормальном состоянии) щелочных паров высвобождается в сырой газ. При входе в циклон 6 в синтез-газе еще содержится 4-20 г/м3 (рассчитано в нормальном состоянии) частиц жидкой золы и до 90 мг/м3 (рассчитано в нормальном состоянии) щелочных паров. При входе в приводимую горячим газом турбину 12 в горячем газе 11 находится менее 5 мг/м3 (рассчитано в нормальном состоянии) частиц жидкой золы и менее 0,013 мг/м3 (рассчитано в нормальном состоянии) щелочных паров.
Перечень ссылочных обозначений
1 топливо
2 реактор для газификации
3 сжатый, обогащенный кислородом воздух
4 водяной пар
5 синтез-газ
6 циклон
7 отвод шлака
8 освобожденный от шлака синтез-газ
9 резервуар
10 засыпка из газопоглотительного керамического материала
11 горячий газ
12 газовая турбина, приводимая горячим газом
13 охлажденный синтез-газ
14 компрессор
15 генератор
16 воздух, обогащенный кислородом
17 устройство для введения добавок
18 устройство для вывода шлака
Альтернативно под обозначением 1 можно понимать также топливо с добавкой для удаления щелочей, а под обозначением 6-засыпку или циклон с засыпкой.

Claims (28)

1. Способ получения синтез-газа путем газификации воздухом, или кислородом, или воздухом, обогащенным кислородом, а также водяным паром, при котором твердое или жидкое, содержащее углерод топливо подается в реактор, в котором топливо с помощью воздуха, или кислорода, или воздуха, обогащенного кислородом, а также водяного пара при повышенной температуре превращается в синтез-газ, который в значительной части состоит из водорода, двуокиси углерода и окиси углерода, и при реакции получаются капельки минерального шлака, которые выводятся из реактора отдельно от полученного синтез-газа, и полученный синтез-газ выводится из реактора в любом направлении,
отличающийся тем, что
- содержащиеся в синтез-газе парообразные щелочи удаляются из синтез-газа путем приведения в контакт с газопоглотительным керамическим материалом, и
- синтез-газ без предварительного охлаждения направляется в шлакоотделительное устройство, в котором капельки шлака отводятся в виде жидкого шлака, причем
- горячий синтез-газ после очистки от шлака, щелочей и при необходимости от содержащих серу субстанций направляется в газовую турбину, приводимую горячим газом, причем
- газификацию проводят при температуре 800-1800°C и при давлении 0,1-10 МПа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлакоотделительное устройство является устройством типа циклона, которое также содержит засыпку, в котором горячий газ выполняет круговое движение, так что большая часть содержащегося в газе шлака осаждается на стенках под действием центробежных сил.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлакоотделительное устройство содержит насыпной слой, в котором шлак выделяется из газа.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что к топливу добавляется газопоглотительный керамический материал в виде порошка или добавки, газопоглотительный керамический материал в пространстве для газификации входит в контакт с возникающим синтез-газом, и в пространстве для газификации осуществляется удаление щелочей из синтез-газа.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что к топливу добавляется газопоглотительный керамический материал в виде порошка или добавки, газопоглотительный керамический материал в пространстве для газификации входит в контакт с возникающим синтез-газом, и в пространстве для газификации осуществляется удаление щелочей из синтез-газа.
6. Способ по п.3, отличающийся тем, что к топливу добавляется газопоглотительный керамический материал в виде порошка или добавки, газопоглотительный керамический материал в пространстве для газификации входит в контакт с возникающим синтез-газом, и в пространстве для газификации осуществляется удаление щелочей из синтез-газа.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что газопоглотительный материал в виде насыпного слоя в подключенном за отделительным устройством устройстве входит в контакт с синтез-газом, и в этом подключенном устройстве осуществляется удаление щелочей из синтез-газа.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что газопоглотительный материал в виде насыпного слоя в подключенном за отделительным устройством устройстве входит в контакт с синтез-газом, и в этом подключенном устройстве осуществляется удаление щелочей из синтез-газа.
9. Способ по п.3, отличающийся тем, что газопоглотительный материал в виде насыпного слоя в подключенном за отделительным устройством устройстве входит в контакт с синтез-газом, и в этом подключенном устройстве осуществляется удаление щелочей из синтез-газа.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве топлива используют угли, угольные эмульсии, взвеси угля, нефтяной кокс, биологические топлива или пластмассы в измельченной форме.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что к полученному путем газификации синтез-газу после удаления шлака и щелочей добавляется хемисорбционное средство для удаления составляющих частей, содержащих серу.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что к газовой турбине, приводимой горячим газом, подключен генератор для производства тока, с помощью которого производится электрический ток.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью газовой турбины, приводимой горячим газом, приводится в действие компрессор для сжатия воздуха для сжигания для газификации.
14. Способ по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что полученный синтез-газ используют для синтеза химических продуктов, для получения металлов путем прямого восстановления или для производства энергии.
15. Устройство для получения синтез-газа путем газификации способом по п.2, которое имеет реактор, пригодный для газификации углеродсодержащих топлив при высоких температурах, и этот реактор содержит устройство для подачи воздуха, или кислорода, или воздуха, обогащенного кислородом, а также водяного пара, и реакционное пространство для превращения углеродсодержащих топлив с помощью содержащего водяной пар или водяной пар и кислород газа, отличающееся тем, что непосредственно за реактором расположен, по меньшей мере, одноступенчатый циклон для горячего газа, который имеет устройство для отвода жидкого шлака.
16. Устройство для получения синтез-газа путем газификации способом по п.2, которое имеет реактор, пригодный для газификации углеродсодержащих топлив при высоких температурах, и этот реактор содержит устройство для подачи воздуха, или кислорода, или воздуха, обогащенного кислородом, а также водяного пара, и реакционное пространство для превращения углеродсодержащих топлив с помощью содержащего водяной пар или водяной пар и кислород газа, отличающееся тем, что непосредственно за реактором расположен, по меньшей мере, одноступенчатый циклон для горячего газа, в котором содержится насыпной слой и который имеет устройство для отвода жидкого шлака.
17. Устройство для получения синтез-газа путем газификации способом по п.2, которое имеет реактор, пригодный для газификации углеродсодержащих топлив при высоких температурах, и этот реактор содержит устройство для подачи воздуха, или кислорода, или воздуха, обогащенного кислородом, а также водяного пара, и реакционное пространство для превращения углеродсодержащих топлив с помощью содержащего водяной пар или водяной пар и кислород газа, отличающееся тем, что непосредственно за реактором расположено устройство с насыпным слоем, которое имеет устройство для отвода жидкого шлака.
18. Устройство по одному из пп.15-17, отличающееся тем, что непосредственно за реактором расположены как, по меньшей мере, одноступенчатый циклон для горячего газа, так и устройство с насыпным слоем, каждое из которых имеет устройство для отвода жидкого шлака.
19. Устройство по одному из пп.15-17 для осуществления способа по п.5, отличающееся тем, что непосредственно за шлакоотделительным устройством предусмотрено устройство с насыпным слоем из газопоглотительного керамического материала.
20. Устройство по одному из пп.15-17, отличающееся тем, что за устройством для очистки потока синтетического газа от шлаков и щелочей находится газовая турбина, приводимая горячим газом.
21. Применение газопоглотительных керамических материалов для осуществления способа по п.1, причем газопоглотительный керамический материал содержит либо двуокись кремния, или силикаты, или алюминаты, или оксид алюминия, или соединения, или смеси из них, или любые соединения из оксида и неоксидной керамики.
22. Применение по п.21, отличающееся тем, что в газопоглотительном керамическом материале имеются соединения, содержащие переходные металлы.
23. Применение по п.21, отличающееся тем, что газопоглотительный керамический материал образован из алюмосиликатов, причем предпочтительными являются каолин, эматлиты, бентониты и монтмориллониты.
24. Применение по п.21, отличающееся тем, что газопоглотительный керамический материал в виде обладающих высокой пористостью частиц твердого вещества размещен в отделителе щелочей в форме насыпного слоя.
25. Применение по п.24, отличающееся тем, что в случае высокопористых частиц твердого вещества речь идет о шариках, седлообразных каскадах, кольцах Рашига, кольцах Паля или цилиндрических телах.
26. Применение по п.24, отличающееся тем, что газопоглотительный керамический материал в виде обладающих высокой пористостью керамических фасонных тел размещен или подвешен в отделителе щелочей.
27. Применение по п.25, отличающееся тем, что газопоглотительный керамический материал имеет диаметр частиц 2-100 мм.
28. Применение по п.27, отличающееся тем, что газопоглотительный керамический материал имеет диаметр частиц 20-40 мм.
RU2010130668/05A 2007-12-22 2008-12-22 Удаление жидкого шлака и щелочей из синтез-газа RU2490314C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007063118 2007-12-22
DE102007063118.0 2007-12-22
DE102008013179.2 2008-03-07
DE102008013179A DE102008013179A1 (de) 2007-12-22 2008-03-07 Entfernung von Flüssigasche und Alkalien aus einem Synthesegas
PCT/EP2008/010995 WO2009080334A2 (de) 2007-12-22 2008-12-22 Entfernung von flüssigasche und alkalien aus einem synthesegas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010130668A RU2010130668A (ru) 2012-01-27
RU2490314C2 true RU2490314C2 (ru) 2013-08-20

Family

ID=40690047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010130668/05A RU2490314C2 (ru) 2007-12-22 2008-12-22 Удаление жидкого шлака и щелочей из синтез-газа

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20110036013A1 (ru)
EP (1) EP2229429A2 (ru)
CN (1) CN101910376B (ru)
AU (1) AU2008340600B2 (ru)
BR (1) BRPI0821736A2 (ru)
CA (1) CA2709963A1 (ru)
DE (1) DE102008013179A1 (ru)
RU (1) RU2490314C2 (ru)
TW (1) TW200940700A (ru)
UA (1) UA106349C2 (ru)
WO (1) WO2009080334A2 (ru)
ZA (1) ZA201004354B (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010006192A1 (de) * 2010-01-29 2011-08-04 Uhde GmbH, 44141 Verfahren zur Biomasse-Vergasung in einer Wirbelschicht
FR2958181B1 (fr) * 2010-04-06 2014-09-05 Inst Francais Du Petrole Procede permettant l'elimination des oxydes alcalins en phase gazeuse
US8691115B2 (en) * 2010-04-29 2014-04-08 Indiana University Research And Technology Corporation System and method for controlling char in biomass reactors
DE102010045537A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-15 Uhde Gmbh Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas
DE102011114171A1 (de) * 2011-09-19 2013-03-21 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung einer Biomasse in einer Wirbelschicht
DE102017219786A1 (de) * 2017-11-07 2019-05-09 Thyssenkrupp Ag Verfahrenstechnische Anordnung und Verfahren zum Bereitstellen von Alkali-reduziertem Synthesegas sowie Steuerungseinrichtung und Verwendung
DE202022001185U1 (de) 2022-05-18 2022-06-17 Ralf Abraham Vorrichtung zur Alkaliabscheidung bei der Biomassevergasung in Wirbelschichtvergasern
CN115232652A (zh) * 2022-05-30 2022-10-25 浙江石油化工有限公司 一种用燃烧处理碱渣的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1068019A3 (ru) * 1977-09-14 1984-01-15 Ф.Л.Смидт И Ко А/С (Фирма) Устройство дл очистки от щелочи отход щих газов печи производства цемента
EP0115094A2 (en) * 1982-12-29 1984-08-08 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process and apparatus for the production of synthesis gas
DE3907457A1 (de) * 1989-03-08 1990-09-13 Metallgesellschaft Ag Verfahren und vorrichtung zur abscheidung fluessiger asche
EP0412591A1 (de) * 1989-08-11 1991-02-13 METALLGESELLSCHAFT Aktiengesellschaft Verfahren zur Abscheidung von Alkali- und Schwermetallverbindungen aus heissen Gasen
DE4336100C1 (de) * 1993-10-22 1994-11-24 Metallgesellschaft Ag Vorrichtung zur Abscheidung flüssiger Asche
RU2152246C1 (ru) * 1995-01-17 2000-07-10 Груп Данис Способ и устройство для очистки газов
WO2004094023A2 (en) * 2003-04-21 2004-11-04 Manufacturing And Technology Conversion, Inc. Process for the treatment of waste or gaseous streams

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4482358A (en) 1983-03-17 1984-11-13 General Electric Company Granular bed filtering device
US7500997B2 (en) * 2002-02-05 2009-03-10 The Regents Of The University Of California Steam pyrolysis as a process to enhance the hydro-gasification of carbonaceous materials
WO2003099965A2 (en) * 2002-05-22 2003-12-04 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Pulse gasification and hot gas cleanup apparatus and process
US20060108721A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-25 Lew Holdings, Llc Single vessel blast furnace and steel making/gasifying apparatus and process
FI20055237L (fi) * 2005-05-18 2006-11-19 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laitteisto hiilipitoisen materiaalin kaasuttamiseksi
DE202005021661U1 (de) * 2005-09-09 2009-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegasen durch Partialoxidation von aus aschehaltigen Brennstoffen hergestellten Slurries und Vollquenchung des Rohgases

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1068019A3 (ru) * 1977-09-14 1984-01-15 Ф.Л.Смидт И Ко А/С (Фирма) Устройство дл очистки от щелочи отход щих газов печи производства цемента
EP0115094A2 (en) * 1982-12-29 1984-08-08 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process and apparatus for the production of synthesis gas
DE3907457A1 (de) * 1989-03-08 1990-09-13 Metallgesellschaft Ag Verfahren und vorrichtung zur abscheidung fluessiger asche
EP0412591A1 (de) * 1989-08-11 1991-02-13 METALLGESELLSCHAFT Aktiengesellschaft Verfahren zur Abscheidung von Alkali- und Schwermetallverbindungen aus heissen Gasen
DE4336100C1 (de) * 1993-10-22 1994-11-24 Metallgesellschaft Ag Vorrichtung zur Abscheidung flüssiger Asche
RU2152246C1 (ru) * 1995-01-17 2000-07-10 Груп Данис Способ и устройство для очистки газов
WO2004094023A2 (en) * 2003-04-21 2004-11-04 Manufacturing And Technology Conversion, Inc. Process for the treatment of waste or gaseous streams

Also Published As

Publication number Publication date
AU2008340600B2 (en) 2013-07-04
RU2010130668A (ru) 2012-01-27
TW200940700A (en) 2009-10-01
DE102008013179A1 (de) 2009-06-25
UA106349C2 (ru) 2014-08-26
WO2009080334A3 (de) 2010-02-25
ZA201004354B (en) 2011-04-28
CA2709963A1 (en) 2009-07-02
CN101910376A (zh) 2010-12-08
EP2229429A2 (de) 2010-09-22
WO2009080334A2 (de) 2009-07-02
AU2008340600A1 (en) 2009-07-02
BRPI0821736A2 (pt) 2015-06-16
US20110036013A1 (en) 2011-02-17
CN101910376B (zh) 2017-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2490314C2 (ru) Удаление жидкого шлака и щелочей из синтез-газа
KR101704597B1 (ko) 가스화 가스로 탄소-함유 피드스톡을 처리하기 위한 방법 및 장치
CN203002174U (zh) 用于从生铁制造设备的废气中去除co2的装置
US10919052B2 (en) Slag cyclone, gasification equipment, gasification-combined power generation equipment, method for operating slag cyclone, and method for maintaining slag cyclone
KR101566335B1 (ko) 고형물 가스화로부터의 미정제 가스의 정제방법
RU2528998C2 (ru) Модифицированный процесс с использованием газовой и паровой турбины с интегрированной газификацией угля под давлением
WO2010040763A2 (en) Process to prepare a gas mixture of hydrogen and carbon monoxide
AU2012248415B2 (en) Fluidized bed drying apparatus and integrated coal gasification combined cycle system
JP2010023032A (ja) 旋回型サイクロン
JP2017180881A (ja) 微粉炭供給システム及びその運転方法並びに石炭ガス化発電設備
AU2006211317B2 (en) Apparatus and method for gasifying solid fuel
JPH11253742A (ja) 脱硫剤及びその製造方法
US20110197510A1 (en) Method and apparatus to reactivate carbon solids
JP2009045542A (ja) ごみ処理方法
CN116390892A (zh) 将固体废物转化为合成气和氢气
JP5578988B2 (ja) チャー回収装置
KR20160071573A (ko) 코크스 오븐 가스 내에 포함된 황화수소 제거 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171223