[发明专利]两阶段携带气化系统和方法

说明书

背景技术

本发明大体上涉及用于气化如含碳材料等进料的气化系统和方法。已开发出三种基本类型的系统和方法来气化含碳材料。它们是：(1)固定床气化，(2)流化床气化，和(3)悬浮或携带气化。本发明涉及第三种类型的系统和方法-悬浮或携带气化。更具体地，本发明涉及用于气化含碳材料的两阶段携带气化系统和方法。

气化系统和方法用于将通常为固体的进料如含碳材料转化为所需的气态产物如合成气。气化系统和方法的设计必须简单，但达到最大转化效率。

发明内容

本发明的一方面涉及用于气化含碳材料的方法，包括以下步骤：a)将再循环炭引入反应器下部，并使所述反应器下部中的所述再循环炭与包括含氧气体和/或蒸汽的流部分燃烧，以此产生热并形成包括合成气和熔渣的混合产物；b)将来自所述反应器下部的所述合成气向上送入反应器上部，并在所述反应器上部与包括液体载体中的粒状含碳材料的浆料的流热解，以此形成混合产物，所述混合产物包括i)包括合成气和残余焦油的气态产物流、ii)炭和iii)蒸气；c)使来自所述反应器上部的所述混合产物通过分离装置，在此所述炭被从来自所述反应器上部的所述混合产物中分离，并作为进料被再循环引入所述反应器下部；和d)将来自所述反应器上部，包括合成气和残余焦油的所述气态产物引入反应器，在此所述残余焦油被去除。步骤(a)中产生的热通过将所述粒状含碳材料的浆料和所述载体液体转化为步骤(b)中的气态产物流来回收。在本发明的一个实施方式中，将来自所述反应器上部，包括合成气和残余焦油的所述气态产物流送入反应区，所述反应区包括包括一种或多种焦油破坏催化剂的一个或多个催化床。在本发明的另一个实施方式中，将来自所述反应器上部，包括合成气和残余焦油的所述气态产物流送入反应区，所述反应区包括包括一种或多种焦油吸收吸附剂的一个或多个吸附剂床。

本发明的另一方面涉及用于气化含碳材料的系统，包括：a)反应器下部，所述反应器下部用于将再循环炭与包括含氧气体和/或蒸汽的流部分燃烧，以产生热和包括合成气和熔炉渣的混合产物；b)反应器上部，所述反应器上部用于将来自所述反应器下部的所述合成气与包括液体载体中的粒状含碳材料的浆料的流热解，以产生混合产物，所述混合产物包括i)包括合成气和残余焦油的气态产物流、ii)炭和iii)蒸气；c)分离装置，所述分离装置用于将所述炭从来自所述反应器上部的所述混合产物中分离；和d)反应区，所述反应区用于从来自所述反应器上部，包括合成气和残余焦油的所述气态产物中去除残余焦油。产生自反应器下部的热通过在反应器上部将所述粒状含碳材料的浆料和所述载体液体转化为反应器上部中的气态产物流来回收。所述反应器下部进一步包括用于将包括所述含氧气体和蒸汽的所述流以及所述再循环炭引入所述反应器下部的一个或多个分散装置。所述反应器上部进一步包括用于将液体载体中的粒状含碳材料的浆料加入到所述反应器上部的一个或多个进料装置。所述反应器上部可以，但不限于布置在所述反应器下部的上方。在本发明的一个实施方式中，所述反应区包括包括一种或多种焦油破坏催化剂的一个或多个催化床，所述反应区用于从来自所述反应器上部，包括合成气和残余焦油的所述气态产物中去除残余焦油。在本发明的另一个实施方式中，所述反应区包括包括一种或多种焦油吸收吸附剂的一个或多个吸附剂床，所述反应区用于从来自所述反应器上部，包括合成气和残余焦油的所述气态产物中去除残余焦油。

反应器下部的温度保持在1500°F至3500°F。反应器下部和反应器上部的压力为约14.7psig至约2000psig。通过所述反应器下部的分散装置的气体和炭的速率为每秒20至120英尺。所述反应器下部中炭的停留时间为2至10秒。通过所述反应器上部的进料装置的所述浆料流的速率为每秒5至100英尺。所述反应器上部中所述粒状含碳材料的浆料的停留时间为5至40秒。

附图说明

为了更详细地描述本发明的实施方式，现将参照以下附图进行描述，其中：

图1为用于本发明实施方式的系统的示意图和图示方法的流程图。

图2为用于本发明另一实施方式的系统的示意图和图示方法的流程图。

具体实施方式

以下对本发明各个实施方式的详细描述参考附图，所述附图图示出其中可以实施本发明的具体实施方式。所述实施方式意在以足以使本领域技术人员能够实施本发明的细节描述本发明的方面。可以使用其它实施方式，并且可进行改变，而不偏离本发明的范围。因此，以下详细描述并非是限制性的。本发明仅由所附权利要求书，以及此权利要求书给予的等价形式的范围所限定。