[发明专利]生产合成气的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用含氧物流由含碳物流生产包含CO、CO₂和H₂的合成气的方法。本发明还涉及实施该方法的改进气化反应器。本发明还涉及实施该方法的气化系统。

背景技术

生产合成气的方法从实施来看是公知的。生产合成气的方法的例子在EP-A-0400740中有描述。通常使用含氧气体如基本纯氧或(任选富氧的)空气等使含碳物流如煤、褐煤、泥炭、木材、焦炭、烟灰或其它气体、液体或固体燃料或其混合物在气化反应器中部分燃烧，因此获得a.o.合成气(CO和H₂)、CO₂和熔渣。在部分燃烧期间形成的熔渣向下滴落和通过在或靠近反应器底部设置的出口排出。

热产品气体即粗合成气通常包含在冷却时失去其粘性的粘性颗粒。粗合成气中的这些粘性颗粒可能在其中进一步处理粗合成气的气化反应器下游产生问题，这是由于粘性颗粒在例如壁、阀门或出口上不希望的沉积可能不利地影响工艺过程。另外这种沉积物难以脱除。

因此使粗合成气在气化反应器下游设置的急冷段中急冷。在急冷段中将合适的急冷介质如水蒸汽引入粗合成气以将其冷却。

生产合成气的问题在于它是非常耗能的工艺。因此一直需要改进所述工艺的效率，同时最小化所需的资本投资。

发明内容

本发明的目的是至少最小化以上问题。

进一步的目的是提供生产合成气的替代方法。

可以根据本发明通过提供一种使用含氧物流由含碳物流生产包含CO、CO₂和H₂的合成气的方法而达到以上一个或多个或其它目的，所述方法包括至少如下步骤：

(a)将含碳物流和含氧物流注入气化反应器；

(b)在所述气化反应器中至少部分氧化所述含碳物流，因此获得粗合成气；

(c)将步骤(b)中获得的所述粗合成气从所述气化反应器移入急冷段；和

(d)以雾状物的形式向所述急冷段中注入液体。

已经令人惊奇地发现，通过以雾状物的形式注入液体、优选水，可以更有效地实施整个方法。

此外已经发现，非常有效率地冷却粗合成气，这是由于该冷却而在气化反应器的下游出现较少的粘性颗粒沉积物。

液体可以是具有合适粘度以被雾化的任何液体。要注入液体的非限制性例子是烃液体、废物流等。优选液体包含至少50％水。最优选液体基本由水组成(即＞95vol％)。在优选的实施方案中，在可能的下游合成气洗涤器中获得的也称为黑水的废水用作所述液体。

本领域技术人员容易理解术语“含碳物流”、“含氧物流”、“气化反应器”和“急冷段”的含义。因此不再进一步讨论这些术语。根据本发明，优选将固体、高含碳原料用作含碳物流；更优选它基本(即＞90wt％)由天然煤或合成焦炭组成。

术语“粗合成气”表示使此产品物流可能-和通常地-如在干燥固体脱除器、湿气体洗涤器、变换器等中进一步处理。

术语“雾状物”表示以小的微滴形式注入液体。液体可包含少量蒸气。如果水要用作液体，则优选大于80％、更优选大于90％的水为液态。

优选注入的雾状物的温度低于在注入点的通常压力下的泡点至多50℃，特别地低于泡点至多15℃、甚至更优选至多10℃。为此目的，如果注入的液体是水，它的温度通常大于90℃，优选大于150℃，更优选为200-230℃。该温度明显依赖于气化反应器的操作压力，即以下进一步规定的粗合成气的压力。由此使注入的雾状物快速蒸发，同时避免冷点。结果是降低在气化反应器中氯化铵沉积物和灰分局部吸引的危险。

此外，优选雾状物包含直径为50-200μm、优选100-150μm的微滴。优选，至少80vol％的注入液体的形式为具有所示尺寸的微滴。

为强化粗合成气的急冷，优选采用30-90m/s、优选40-60m/s的速度注入雾状物。

也优选采用大于粗合成气压力至少10bar、优选大于粗合成气压力20-60bar、更优选大于粗合成气压力约40bar的注入压力注入雾状物。如果采用大于粗合成气压力10bar以下的注入压力注入雾状物，雾状物的微滴可能变得太大。可以通过使用可以是如N₂、CO₂、蒸汽或合成气的雾化气体至少部分抵消后者。使用雾化气体具有的附加优点是可能降低在注入压力和粗合成气压力之间的差异。