[发明专利]处理气化炉渣产物的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为要求2009年1月21日提交、序列号为61/146189，标题为“ASYSTEM AND A PROCESS FOR IMPROVED GASIFICATION SLAG PRODUCT QUALITY”的美国临时申请的优先权的国际申请，在此将其全部内容通过引用并入本发明。

发明领域

本发明通常涉及一种改进气化炉渣产物的质量的系统和方法。更特别地，本发明涉及用于改进通过将含碳原料转化成理想气态产物如合成气的气化方法生产的炉渣产物的质量的系统和方法。

发明背景

气化产物为主要包含一氧化碳和氢气的反应性气体。该气体可用作燃料气，或它可化学转化成其它产物如合成油。在气化期间，煤的无机部分形成玻璃质的炉渣副产物，其包含熔融的或部分熔融的粒子，该粒子与炉壁接触，向下流向炉的底部开口或放液口，然后从炉中流出。炉渣然后降落至水浴中，在其中将它淬火，固化，并分裂成粒状聚集体材料。通常，将炉渣作为浆料从水浴中取出。

通常，主要由于高残余碳含量，作为气化方法副产物产生的炉渣不能满足市场预期。炉渣的碳含量通常为20-30％，有时高达70％，而对于要商业销售的炉渣通常要求小于5％。具有低碳含量的炉渣可作为聚集体用于道路或建筑填料、混凝土混合料、屋顶瓦，作为喷砂用的砂或用于其它应用。

已建立各种加工方法以改进炉渣质量和提高它的可销售性，例如美国专利No.7328805(通过引用并入本发明)公开的筛分技术。然而，一些炉渣产物可能不呈现出显示碳含量为主要的某一粒度分级，上述筛分方法对于这种炉渣而言不是有利的。

因此，需要可改进含碳原料气化期间产生的炉渣产物的质量，使得所得炉渣产物可销售的新方法。

发明概述

本发明公开了改进得自气化方法的炉渣产物的质量的新方法和系统。为实现该目的，使用具有任选脱水和水再循环装置的受阻床沉降器。受阻床沉降器使用逆流水洗涤塔以使较轻的固体粒子如碳“漂浮”，从而将这些较轻粒子与较密实的粒子如灰分离。该装置的操作需要大量洗涤水流以产生向上的推力。具有高固体含量的干固体进料或浆料进料料流是优选的，使得粒子更紧密地一起装进受阻床沉降器床中以产生粒子之间较高的向上流动速度，从而降低耗水量。通常需要收集、清洁和再使用洗涤水的系统以使净耗水量和排水量最小。

受阻床沉降器已广泛用于采砂和采矿工业中，以及用于从页岩中分离粉煤、从砂中分离煤等。受阻床沉降器是市售的且对于购买而言较便宜。然而，这种设备不与气化方法或气化炉渣产物的质量提高联合使用。重要的是注意本发明不仅包括与气化系统联合使用受阻床沉降器。本发明的另一有益效果包括通过分离出含高碳含量的炉渣粒子，然后使这些炉渣粒子作为燃料返回气化反应器中而提高气化方法的总碳转化效率。另外，本发明通过使用于受阻床沉降器中的水再循环而降低成本和环境影响。

本发明某些实施方案提供一种用于改进气化器炉渣产物质量的系统。该系统通常包括用于使炉渣产物流化并分离成包含碳粒子的溢流料流和底流料流的受阻床沉降器；用于将溢流料流分离成碳料流和洗涤水的重力沉降器；和用于使洗涤水再循环的循环水槽。循环水槽中的洗涤水再循环回至受阻床沉降器中，且碳料流再循环回至气化器中。受阻床沉降器还包括垂直部分；圆锥部分；存在于其之间的分配器；和在圆锥部分底部的开口。在该设计中，将炉渣产物在垂直部分中通过使通过分配器分配的洗涤水上升而流化，因此分离成(1)在垂直部分顶部的溢流料流和(2)在圆锥部分底部的底流料流。重质固体从底流中沉降并经由出口孔从受阻床沉降器中取出。在该系统中，底流料流中的炉渣粒子具有比溢流料流中的粒子更低的碳含量，优选小于5％的碳含量。因此，底流料流中的炉渣粒子代表商业可行的产物。受阻床沉降器还包括在圆锥部分底部的放液口。重力沉降器可以为，但不限于市售斜板式薄板沉降器或增稠器/澄清器。