TW201033350A - Process and facility for supplying a reactor to produce raw synthesis gas - Google Patents

Description

201033350 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種供應細粒至粉狀之燃料至反應器生 產粗合成氣體之方法及設施。 【先前技術】 已知多種將適當的燃料供應給這種汽化設施的不同配

置，例如參見本案申請人所提出之未早期公開的申請案DE ▲ 10 2008 050 075中之輸送方式，其確實的提高了設施的效 〇 率，其在該申請案中之特定技藝中的改進，即輸送裝置及 輸送技術之具體實施例，僅扮演次要角色。 公開專利申請案DE 10 2007 020 332 A或DE 10 2007 020 333 A所提出之輸送方式係利用一兩種C02氣體之混合 氣體、或利用純C02進行輸送的方法，其中一種情況必須 準備第二種氣體，即N2，而再另一種只需準備純C02情況 具有溫度必須持續高於2相區域之缺點。利用C〇2氣體輸 G 送的方法亦見於例如WO 200 8/025556 A。 已知的解決方案的其他缺點，例如在適當長度之輸送 純c〇2的加熱管路內，在閘槽及必要的減壓之間的加熱程 度很小，因而無法保證能夠避免出現C 0 2的雙相狀態。爲 此減壓必須以多段式減壓裝置進行，以避免在露點下含粉 麈氣體的多變冷卻。 比C〇2的雙相狀態更大的問題爲濕氣所生成的水冰 (water ice)，該溼氣係由閘槽內之固體擴散到鬧槽氣。特別 201033350 是低溫，例如比ot低很多的溫度，會在減壓的最終階段 出現，因此形成水冰。 特別有問題的是，以重力流爲基礎在壓力下進行的閘 門在壓力下，未證實其可穩定的操作。雖然已嘗試許多之 方案，但在小心的實施容器加壓之過程中，要鬆散材料內 的內應力保持在足夠低係非常困難的。在許多情況下，鬆 散材料會在局部被壓縮，使得它無法出現在接下來通往接 收槽的重力流或僅出現不充分之材料。此外，以重力流爲 Φ 基礎的閘系統的構造通常很昂貴，且要建造很高的構造高 度，其需要一種將容器彼此疊在一起的結構，以便在其間 進行輸送。 亦己知，在汽化設施內輸送固體物時所需的鬆散化及 流體化、閘槽及輸送的加壓、以及加壓下的配料係以氮氣 進行，所使用的充分量的氮氣係出自空氣分離機。使用氮 氣是經過實驗證實，而且是很成熟的技術。汽化設施的目 φ 的是製造合成氣體供後續進行各種不同化學合成，故合成 氣體中的氮氣成分是很不利的，因此大多將其限制在一上 限値，該上限値是由該各種合成決定。 【發明內容】 前述發明之課題在於，燃料的供應係使用設計相似管 路之加壓汽化設施，而在粗合成氣體混入的氮氣係被減少 或完全避免，以減少其隨之而來衍生出的害處。 此課題係藉由如本發明所述之方法而解決，即： 201033350 利用一種主要由C02構成的氣體（大於95Vol.%以上之 C〇2，帶有雜質，如H2、CO、N2、碳氫化合物等等） -惰化及鬆散化儲槽內的燃料； -鬆散化及流體化閘槽的內容物； -作爲排出閘槽的閘槽氣； -鬆散化及流體化接收槽的內容物：以及 -在設施的各組成部分之間輸送燃料，並將燃料從接 I 收槽送至汽化反應器》 爲解決相同之課題，本發明還提出一種設施，其特徵 爲輸送一種主要由C〇2所組成的氣體，即： -藉由該C〇2氣體，惰化並鬆散化儲槽內的燃料之管 路； -飼入co2氣體之管路，將閘槽的內容物鬆散化並流 體化並製備成閘槽氣； -飼入C〇2氣體之管路，將接收槽的內容物鬆散化並 Φ 流體化； -飼入C〇2氣體之管路，作爲從接收槽到汽化反應器 之載運氣體。 本發明之其他特徵記載於附屬專利申請項目中。 本發明之方法或本發明之設施的運作方式於下面藉由 以簡化方式繪出之設施圖式作進一步說明。 【實施方式】 通常標示爲（1)之設施係將粉狀燃料（3)暫存在儲槽（2) 201033350 中，並從該處經由連接管（4)輸送到閘槽（5)。爲了能夠將燃 料從儲槽（2)取出，必須先將閘槽（5)的壓力降低到與儲槽相 同的壓力水平。從閘槽流出的氣體（6)先被加熱（7)，接著除 塵（8)，然後減壓。在閘槽減壓時，氣體會因爲等熵或多變 減壓而明顯降溫，因而源自煤的剩餘濕氣的水蒸氣形成 冰，而C〇2的凝聚可能會對製程造成干擾。此外，閘槽會 循環性的處於低溫狀態，因此容器壁會承受機械應力的作 用，而由於循環的進行導致材料疲乏。爲了避免這種情況， 擊 應從外面以電力或介質對閘槽進行外部加熱。 相對於此，經加熱的氣體可以毫無困難的被除塵及進 一步減壓。在提高的壓力下，熱交換非常密集，因此只需 要相當小的熱交換。經加熱及除塵的氣體（9)會先進入MP 緩衝槽（10)，並被降至中等壓力（MP)，下一個減壓步驟則 是進入LP緩衝槽（11)，並被降至低壓，剩餘的氣體（12)則 被減壓然後通常被排放到大氣中，或是先經過過濾器以進 G 一步減少氣體中的固體物含量，然後再排放到大氣中。從 低壓緩衝槽（11)流出的氣體是用於儲槽的惰化（15)及流體 化（16)。也可以選擇性的將氣體（17)的一部分降至較低的壓 力用於其他用途，例如惰化硏磨設備。儲存在MP緩衝槽（1〇) 中的氣體被用來作爲對閘槽進行部分加壓（20)，剩餘的氣 體則可例如較佳用於處理從粗合成氣體分離出的飛灰，藉 此可以更大幅的減少惰性氣體的需求量及排放到大氣中的 co2 量。 201033350 在閘槽（5)接收已降至較低壓力水平的燃料後，接著以 MP回收氣體（20)進行部分加壓。接著輸入主要由二氧化碳 構成的氣體（22)以達到操作閘所需的壓力水平。之後，才 開始從閘槽（5)將粉狀燃料輸送到接收槽（29)。此時會輸入 鬆散化及流體化的氣體（23)，使燃料流過連接管（26)及匯合 單元（27)進入後輸送管（2 8)，在該處伴隨著進一步的載運氣 體（24)，藉由密流輸送進入接收槽（29)。各閘槽（5)係設定爲 在時間上彼此錯開輪流來供應燃料，如此形成對接收槽（29) 之準連續供應。將燃料帶入接收槽的載運氣體會從燃料槽 被排出（36)，並例如在過濾器（13)除塵，接著與其他減壓氣 體一起被排放到環境中。 另外一種可能係氣體（36)於加壓作業之過濾器除塵， 然後再回流到緩衝槽。爲了保持接收槽（29)的壓力，可能 需要例如在閘槽（5)之切換的同時或在設施起動的同時短 期的輸入氣體（25)。 〇 接收槽（29)的壓力始終保持在工作壓力，並持續供應 (30)給汽化反應器（32)的燃燒器（31)。這個使燃料從儲槽流 出的輸送過程伴隨著鬆散化及流體化氣體（3 7)，以及伴隨 著燃燒器管路（30)中的其他載運氣體（38)。 由於汽化設施中主要由二氧化碳構成的氣體（21)通常 是來自於氣體淨化的下游，於整個設施開始作業時會使用 到氮氣’爲此目的例如可以簡單的將其儲備起來。當設施 運轉到氣體淨化中二氧化碳被分離出來，接下來的正常運 201033350 轉就會切換到使用含二氧化碳氣體》 從氣體淨化獲得的含二氧化碳氣體通常含有少量的化 合物成分，例如一氧化碳、硫化氫、碳氫化合物等。由於 部分操作閛門用的氣體會被排放到環境中，因此第1圖的 實施例中，氣流（33)、（34)及（36)係需預先進行淨化之含二 氧化碳氣體，這樣就不會超過容許的排放上限値。 從利用溶劑（甲醇、MDEa等）之氣體淨化獲得的氣體除 _ 了主要成分C02外，還含有佔下列比例（體積百分比）的其他 ❹ 成分：C0<1%、H2<1%、N2<1%、以及微量的甲烷、硫化氫' 氬、及所使用的溶劑。如果將低溫氮清洗程序用於氣體淨 化，則氮氣的含量會明顯升高，例如15V01.%。 高CO含量係有害於環境。爲了限制排放至大氣中的 氣體的CO含量，較佳將精餾柱加到氣體淨化的過程中， 並將受污染的C02分離成兩部分。其中一部分的CO含量 低，例如<100ppmv，此部分係用於操作閘，然後再排放到 〇 大氣中，另外一部分的co含量較高，此部分係進一步處 理或回流至設施內。 第1圖之本發明的一種較佳實施例將使用於操作閛、 將閘槽加壓、將固體物從閘槽輸送到接收槽、以及保持燃 料槽內的壓力的含二氧化碳氣體（21)，與用於將燃料輸送 到燃燒器之含二氧化碳的氣體（25)區隔開。對氣流（21)而 言，由於有排放上限値的限制，因此有必要採取前面提及 的淨化措施，因爲這些氣體大部分會被排放到大氣中。但 是對鬆散化及流體化（37)及載運氣體（3 8)而言，也可使用未 201033350 淨化氣體，這些氣體會與燃料一起經過燃料器然後進行汽 化反應器，並在高溫下參與汽化反應器內的反應。 第1圖係例示的繪製本發明的一種較佳實施方式。其 他較佳變體爲可見的，利如僅設置一個緩衝槽。其在其他 設施不需要用到ΜΡ循環氣體（19)時是有好處的，例如因爲 汽化反應器的構造關係而不需處理飛灰。 第1圖中的儲槽（2)、閘槽（5)、以及後輸送管（28)之規 格僅是舉例，係用以說明燃料原則上的輸送過程。實際上 閘槽的數量可多於圖式中繪出的數量，同時閘槽也可以是 經由更多條後輸送管將燃料輸送至接收槽（29)。 【簡單圖式說明】 第1圖爲實施例設施之簡化圖示 【主要元件符號說明】 1 設施 2 儲槽 3 燃料

4 連接管 5 閘槽 6 待減壓的氣體 7 熱交換器 8 過濾器 9 經加熱及除塵的待減壓的氣體 10 ΜΡ緩衝槽 11 LP緩衝槽 12 減壓氣體 13 過濾器 -10- 201033350 14 LP循環氣體 15 惰化用的LP循環氣體 16 鬆散化及流體化用的LP循環氣體 17 送至其他設施的LP循環氣體 18 MP循環氣體 19 送至其他設施的MP循環氣體 20 送至閘槽的MP循環氣體 21 氣體

22 加壓氣體 23 鬆散化及流體化用的氣體 24 載運氣.體 25 鬆散化及流體化用的氣體 26 連接管 27 匯合單元 28 後輸送管 29 接收槽 30 燃燒器管路 3 1 燃燒器 32 汽化反應器 33 排放至大氣中的氣體 34 排放至大氣中的氣體 35 氣體 36 氣體 37 鬆散化及流體化用的氣體 38 載運氣體 -11-

Claims (1)

1. 201033350 七、申請專利範圍： 1. 一種供應燃料（3)給反應器（32)生產粗合成氣體之方法， 其中來自儲槽（2)的燃料會流經閘槽（5)到至少一個接收 槽（29)再進入反應器，其特徵爲： 利用一種主要由 C02構成的氣體（大於95Vol.%以上之 C〇2，帶有雜質，如H2、CO、N2、碳氫化合物等等） -惰化及鬆散化儲槽（2)內的燃料； •鬆散化及流體化閘槽（5)的內容物； ❹ -作爲排出閫槽（5)的閘槽氣； -鬆散化及流體化接收槽（29)的內容物；以及 •在設施的各組成部分之間輸送燃料，並將燃料從接收 槽（29)送至汽化反應器（32) » 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其特徵爲：經由將各閘 槽（5)的壓力水平降低到儲槽（2)的壓力水平，將排出的氣 體導引經過熱交換器（7)。 3. 如申請專利範圍第2項的方法，其特徵爲：該熱交換器（7) 排出的氣體係流經過濾器（8)。 4. 如申請專利範圍第2或3項的方法，其特徵爲：經加熱 及除塵的C02氣體被送至MP(中壓）緩衝槽，並在該處被 減壓至需要的中等壓力。 5. 如申請專利範圍第2或3項的方法，其特徵爲：經加熱 及除塵的CO 2氣體被送至LP(低壓）緩衝槽（π),並在該處 被減壓至需要的低壓。 6. 如申請專利範圍第2或3項的方法，其特徵爲：經加熱 -12- 201033350 及除塵的（：02氣體經由減壓管（12)減壓至環境壓力。 7. 如申請專利範圍第丨項或其後任一項的方法，其特徵爲： '從MP緩衝槽（1〇)及/或LP緩衝槽（11)及/或減壓管（12)流 出的氣流在降至大氣壓力後，直接或是經由過濾器（13) 被排放到大氣中。 8. 如前述申請專利範圍中任一項的方法，其特徵爲：過濾 器（8)及/或過濾器（13)係利用主要由C〇2構成的氣體清潔。 赢 9.如申請專利範圍第1項或其後任一項的方法，其特徵爲： ❹ MP緩衝槽（1〇)排放的氣體至少有一部分係用於閘槽之加 壓（20)。 10. 如申請專利範圍第1項或其後任一項的方法，其特徵 爲：MP緩衝槽（10)排放的氣體有一部分被用來處理從粗 合成氣體分離出的飛灰。 11. 如前述申請專利範圍中任一項的方法，其特徵爲：自閘 槽（5)到接收槽之燃料飼入係以稠密流實施。 Φ 12.如前述申請專利範圍中任一項的方法，其特徵爲：其中 載運氣體（38)及流體化（37)係使用CO含量高於排放氣體 的容許CO含量之氣體。 13. —種讓含碳燃料（3)自儲槽（2)流經閘槽（5)及接收槽（29) 輸送至汽化反應器（3 2)之設施，尤其是用於執行如前述 申請專利範圍中任一項之方法的設施，其特徵爲：飼入 (16、23、37、38)以C02爲最主要成分的氣體，即·· -管路（16)，藉由該C〇2氣體，惰化並鬆散化儲槽（2)內 -13- 201033350 的燃料； -管路（23)，飼入C〇2氣體，將閘槽（5)的內容物鬆散化 並流體化並製備成閘槽氣； -管路（37)，飼入C〇2氣體，將接收槽（29)的內容物鬆散 化並流體化； -管路（38)，飼入C〇2氣體，作爲從接收槽（29)到汽化反 應器（32)之載運氣體。 14. 如申請專利範圍第13項的設施’其特徵爲：一或多個 響 閘槽（5)配備有加熱裝置。 15. 如申請專利範圍第14項的設施’其特徵爲：具有一個 將從閘槽（5)流出的氣體加熱的熱交換器（7)。 16. 如申請專利範圍第15項的設施，其特徵爲：具有至少 一個耐壓的灰塵過濾器（8)用於替離開熱交換器（7)的氣 體除塵。 17. 如申請專利範圍第16項的設施，其特徵爲：熱交換器（7) Q 及/或灰塵過濾器（8)連接一個MP(中壓）緩衝槽及/或一 個LP(低壓）緩衝槽及/或一個減壓氣體管（12)。 18. 如申請專利範圍第13項或之後任一項的設施，其特徵 爲：具有一條將MP循環氣體從MP緩衝槽（10)送至閘槽 (5)的飼入管路（20)。 -14-