[发明专利]气化反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的用于使用含氧流由烃质流制备包含CO、CO₂和H₂的合成气的气化反应器。本发明还涉及一种用于制备这类合成气 的系统和可以在所述反应器和所述系统中进行的方法。

背景技术

制备合成气的方法从实践中是公知的。制备合成气的方法的例子 描述于EP-A-400740中。一般而言，在气化反应器中使用含氧气体例 如基本纯的氧气或(任选富含氧的)空气等将烃质流例如煤、褐煤、泥 煤、木材、焦炭、煤烟或者其它气态、液态或固态燃料或其混合物部 分燃烧，由此得到合成气(CO和H₂)、CO₂和炉渣。在部分燃烧期间形 成的炉渣落下和通过位于反应器底部或附近的出口排出。

EP-A-400740的反应器中的热产品气体向上流动。该热的产品气 体即粗合成气通常含有粘稠的颗粒，这些颗粒当冷却时丧失了它们的 粘性。粗合成气中的这些粘稠颗粒可能在其中将粗合成气进一步处理 的气化反应器的下游造成问题。这是因为例如在壁、阀或出口上的所 不希望的粘稠颗粒沉积物可能负面影响所述方法。此外，这些沉积物 难以除去。

因此，在骤冷区中将粗合成气骤冷。在该骤冷区中，将骤冷气体 注入向上移动的粗合成气中以使其冷却。

EP-A-662506描述了通过在燃烧室和与燃烧室顶部流体连通的管 状部分的界面上将冷却气体向下注入所述热的合成气中将合成气冷却 的方法。

与EP-A-400740中类似的反应器描述于同一申请人的 WO-A-2004/005438中。该出版物描述了气化燃烧室和与所述燃烧室的 开口上端流体连通的管状部分。燃烧室和管状部分均位于压力外壳中， 其分别界定了所述压力外壳与燃烧室和管状部分之间的环形空间。根 据该出版物，需要一些措施来避免在燃烧室中制备的载有灰尘的粗合 成气进入环形空间。该出版物还描述了存在于单独压力容器中的具有 一个位于另一个之上的三个换热表面的合成气冷却器。

US-A-5803937描述了在一个压力容器中的气化反应器和合成气 冷却器。在该反应器中，管状部分与燃烧室的开口上端流体连通，该 管状部分和燃烧室均位于压力外壳内。在管状部分的上端，气体偏转 180°而向下流动通过管状部分与压力外壳壁之间的环形空间。在所述 环形空间中存在换热表面以将热的气体冷却。

上述的气化反应器的共同点是相对于存在于所述反应器中的气化 燃烧器，制得的合成气基本向上流动和炉渣基本向下流动。因此，所 有这些反应器具有用于炉渣的出口，其与用于合成气的出口分开。这 与例如描述于EP-A-926441中的其中炉渣和合成气均向下流动和其中 炉渣出口和合成气出口均位于反应器下端的一类气化反应器不同。

本发明涉及一种如例如WO-A-2004/005438和US-A-5803937中的 其中炉渣和合成气从所述反应器中单独排放的类型的改进的反应器。 WO-A-2004/005438的合成气冷却器以及US-A-5803937的设备的问题 在于换热表面将大的复杂性引入所述设备的设计中。 WO-A-2004/005438的合成气冷却器以及US-A-5803937的设备的另一 个问题在于换热表面更容易被例如具有高碱性含量的原料结垢。因此 需要处理高碱性原料以及需要提供更简单的气化反应器。这些及其它 目的用下述的反应器实现。

发明内容

气化反应器，其包括：

-用于保持高于大气压的压力的压力外壳；

-位于压力外壳下部的渣池；

-布置在压力外壳内部的界定气化室的气化器壁，在该气化室中在 操作期间可以形成合成气，该气化器壁的下部开口部分与渣池流体连 通，和该气化器壁的开口上端与骤冷区流体连通；

-包括管状成型部分的骤冷区，该管状成型部分位于压力外壳内、 其下端和上端开口和具有比压力外壳更小的直径，由此界定该管状部 分周围的环形空间，其中该管状成型部分的下部开口端与气化器壁的 上端流体连通和该管状成型部分的上部开口端与环形空间流体连通；

-其中在管状部分的下端存在用于注射液态或气态冷却介质的注 射装置，和其中在环形空间中存在用于注射薄雾形式的液体的注射装 置，及其中在压力外壳壁中存在与所述环形空间流体连通的合成气出 口。