[实用新型]气化系统

说明书

技术领域

本公开涉及一种通过使含碳进料部分燃烧来生产合成气的气化系统。本公开还涉及使用所述系统的气化方法。

背景技术

含碳进料可(例如)包括煤粉、生物质，石油焦或任何其它类型的固体含碳进料或其混合物。特别地，含碳进料以固体干燥原料的形式提供。

通常，含碳进料与含氧气流以及(可选地)慢化剂气体一起提供给气化反应器的一个或多个燃烧器。在反应器中，进料被部分氧化以便提供合成气。合成气随后在骤冷段中冷却。冷却的合成气通常被处理，以便例如去除灰分和其它污染物。

如本文所用的合成气或合成气体是包含氢气和一氧化碳以及一些二氧化碳的气体混合物。(经处理的)合成气可(例如)用作燃料，或用作中间产物，或用作其他化学过程的原料，所述中间产物用于生成合成天然气(SNG)或用于生产氨、甲醇、氢、蜡、合成的烃燃料或石油产品。

合成气可以在下游工艺路径中进一步处理，以便将合成气转化成所选的烃产品。下游工艺路径可以包含费-托合成反应器，以便转化该合成气并使得能够从一系列烃产品(包括但不限于甲醇和蜡)生产所选的产品。

费-托法通常涉及可产生各种烃的一系列化学反应，所述烃理想地具有化学式(C_nH_(2n+2))。在此最重要的是水气变换反应，其通过消耗一氧化碳而提供氢气源：

H₂O+CO→H₂+CO₂

费-托法能够按下式生产例如烷烃：

(2n+1)H₂+nCO→C_nH_(2n+2)+nH₂O

式中n通常在10至20的范围内。甲烷(n＝1)的形成是不期望的。生产的大多数烷烃倾向于是直链，适合作为柴油机燃料。除了烷烃形成之外，竞争反应可以提供烯烃，以及醇和其它含氧烃。

WO-2004/005438公开了描述的气化装置，该气化装置包括气化反应器、连接管和合成气冷却器。气化反应器包括竖直取向的细长压力容器，冷却通道和骤冷气体供应单元位于该细长压力容器中。气化器单元被供以含碳进料，例如煤粉。骤冷气体供给单元供给有骤冷气体。被骤冷的热产品气在骤冷气体供给单元下游的冷却通道部分中流动。冷却通道设有冷却表面。优选地，这些冷却表面是管束，冷却水通过管束流动。随后，合成气被引导到合成气冷却器，该合成气冷却器包括三个热交换器加热表面，当在热气体的流动方向上观察时，它们一个在另一个上方就位。

在WO-2004/005438的系统中，合成气冷却器入口可被烧结的飞灰堵塞，这可能导致在合成气冷却器上的压降和第一热交换器束的性能不佳。

为了防止合成气冷却器(SGC)入口的堵塞，已经采取了硬件改变(例如US9267744中公开的飞灰爆破器)和操作优化。

US4950308公开了一种用于在高压气化过程中从细粒度含碳物质生产生成气的装置。该装置包括：竖向的气化与辐射冷却装置；竖向的对流冷却通道，通过该竖向的对流冷却通道产生从顶部至底部的流动；以及在对流冷却装置的头部和气化与辐射冷却装置的头部之间的连接管。气化与辐射冷却装置包括管状轴、下部炉渣出口和用于连接管的上部锥形连接部。所述管状轴被构造为等速流动通道，其不装备用于供给其它冷却方式，而是被设计成通过辐射冷却来使得与产品气一起行进的伴随炉渣固化。

在实践中，合成气中的固体仍然可沉积在合成气冷却器单元的入口部分(其包括最上部的第一热交换器的入口)上。沉积的固体可生长并最终桥接成大块。一旦这些块的大小超过一定的阈值，就无法通过反吹(即反向压力脉冲)来去除它们。这需要关闭系统的操作，以便从第一热交换器去除这些飞灰块。

实用新型内容

本公开的一个目的是提供一种改进的气化系统和方法，以便限制用于清理或维护的系统停机时间。

本申请提供了一种用于气化固体含碳进料的气化系统，该气化系统包括：

-气化反应器，所述气化反应器用于在反应温度下部分地氧化所述含碳进料以便产生合成气；

-合成气出口，所述合成气出口设置在所述气化反应器的顶端；

-排气管，所述排气管从所述合成气出口基本向上延伸；

-预冷器单元，所述预冷器单元设置在所述排气管中或连接到排气管，用于预冷所述合成气；

-连接管，所述连接管在所述预冷器单元的下游连接到所述排气管；和