Способ получения синтез-газа и система для его осуществления



Способ получения синтез-газа и система для его осуществления
Способ получения синтез-газа и система для его осуществления
Способ получения синтез-газа и система для его осуществления
Способ получения синтез-газа и система для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2402596:

ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL)

Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа, содержащего СО, СО2 и Н2 из углеродсодержащего потока (3) с применением кислородсодержащего потока (4), который включает, по меньшей мере, стадии; (а) впрыск углеродсодержащего потока (3) и кислородсодержащего потока (4) в реактор (2) газификации; (b) по меньшей мере, частичное окисление углеродсодержащего потока (3) в реакторе (2) газификации при температуре 1200-1800°С и давлении между 20 и 100 бар, с получением, таким образом, сырого синтез газа; (с) удаление сырого синтез газа, полученного на стадии (b), из реактора (2) газификации в секцию (6) охлаждения, расположенную выше реактора газификации, по трубопроводу, расположенному наверху реактора газификации; и (d) впрыск в секцию охлаждения (2) воды (17) в направлении от реактора газификации в форме тумана, содержащего капли диаметром от 50 до 200 мкм, при температуре выше 150°С, причем количество впрыскиваемого тумана выбирают так, чтобы сырой синтез-газ, выходящий из секции охлаждения, содержал от 40 до 60 об.% воды. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу получения синтез-газа, содержащего СО, СО2 и Н2 из углеродсодержащего потока с применением кислородсодержащего потока. Также изобретение направлено на усовершенствование реактора газификации для осуществления указанного способа. Также изобретение направлено на систему газификации для осуществления указанного способа.

Способы получения синтез-газа хорошо известны из практики. Пример способа получения синтез-газа описан в ЕР-А-0400740. Обычно углеродсодержащий поток, например уголь, бурый уголь, торф, древесину, кокс, сажу или другое газообразное, жидкое или твердое топливо или их смесь, частично сжигают в реакторе газификации с применением кислородсодержащего газа, например, по существу чистого кислорода или (необязательно обогащенного по кислороду) воздуха или тому подобных, за счет чего получается синтез-газ (СО и Н2), СО2 и шлак. Шлак, образующийся при частичном сжигании падает вниз и удаляется через вывод, расположенный внизу или вблизи нижней части реактора.

Горячий получаемый газ, т.е. сырой синтез-газ, обычно содержит липкие частицы, которые утрачивают свои адгезивные свойства при охлаждении. Указанные липкие частицы в сыром синтез-газе могут создавать проблемы после реактора газификации, где образуется сырой синтез-газ, так как нежелательные отложения липких частиц на, например, стенках, обвязке или выводах могут неблагоприятно влиять на процесс. Кроме того, указанные отложения трудно удалять.

В связи с этим сырой синтез-газ охлаждают в секции охлаждения, которая расположена после реактора газификации. В секции охлаждения подходящая охлаждающая среда, например водяной пар, вводится в сырой синтез-газ для его охлаждения.

Проблема получения синтез-газа состоит в том, что это процесс с высоким потреблением энергии. Поэтому имеется постоянная необходимость в улучшении эффективности процесса, хотя в то же время необходимо минимизировать капитальные затраты.

Целью настоящего изобретения является, по меньшей мере, минимизирование указанной проблемы.

Другой целью является обеспечение альтернативного способа получения синтез газа.

Одна или несколько из вышеуказанных или других целей могут быть достигнуты в соответствии с настоящим изобретением созданием способа получения синтез-газа, содержащего СО, СО2 и Н2 из углеродсодержащего потока с применением кислородсодержащего потока, способа, включающего, по меньшей мере, стадии:

(a) впрыск углеродсодержащего потока и кислородсодержащего потока в реактор газификации;

(b) по меньшей мере, частичное окисление углеродсодержащего потока в реакторе газификации, с получением тем самым сырого синтез-газа;

(c) удаление сырого синтез-газа, полученного на стадии (b), из реактора газификации в секцию охлаждения; и

(d) впрыск жидкости в секцию охлаждения в форме тумана.

Неожиданно было обнаружено, что впрыск жидкости, предпочтительно воды в форме тумана, делает процесс в целом более эффективным.

Кроме того, было обнаружено, что сырой синтез газ охлаждается более эффективно, в результате чего уменьшается отложение липких частиц после реактора газификации.

Жидкость может быть любой жидкостью с подходящей для распыления вязкостью. Неограничивающими примерами впрыскиваемой жидкости являются жидкие углеводороды, потоки отходов и т.д. Предпочтительно жидкость содержит, по меньшей мере, 50% воды. Наиболее предпочтительно жидкость главным образом является водой (т.е. >95 об.%). В предпочтительном выполнении сточные воды, также называемые черной водой, получаемые в возможном скруббере синтез-газа, применяют в качестве жидкости.

Специалист в данной области техники легко поймет значение терминов «углеродсодержащий поток», «кислородсодержащий поток», «реактор газификации» «секция охлаждения». Поэтому указанные термины далее обсуждаться не будут. В соответствии с настоящим изобретением, поскольку углеродсодержащий поток является твердым, применяют сырье с высоким содержанием углерода; более предпочтительно оно главным образом (т.е. >90 мас.%) состоит из природного угля или синтетического кокса.

Термин «сырой синтез-газ» означает, что указанный поток продукта может быть переработан и обычно будет перерабатываться, например, в аппарате сухого удаления твердых частиц, мокром скруббере, конвертере и т.п.

Термин «туман» означает, что жидкость впрыскивают в форме мелких капель. Жидкость может содержать небольшие количества пара. В случае применения воды предпочтительно, чтобы более 80%, более предпочтительно 90% воды было в жидком состоянии.

Предпочтительно впрыскиваемый туман имеет температуру не более чем на 50°С ниже точки начала кипения при существующем давлении в точке впрыска, в частности не более чем на 15°С, даже еще более предпочтительно не более чем на 10°С ниже точки начала кипения. С этой целью, если впрыскиваемой жидкостью является вода, обычно она имеет температуру около 90°С, предпочтительно более 150°С, более предпочтительно от 200°С до 230°С. Температура, несомненно, будет зависеть от рабочего давления реактора газификации, т.е. давления сырого синтез-газа, как определено ниже. Таким образом достигается быстрое испарение тумана, тогда как холодные точки исключены. В результате снижается риск отложения хлорида аммония и локального накопления золы в реакторе газификации. Кроме того, предпочтительно, чтобы туман содержал капли с диаметром от 50 до 200 мкм, предпочтительно от 100 до 150 мкм. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, 80% впрыскиваемой жидкости находилось в форме капель с указанными размерами.

Для увеличения охлаждения сырого синтез газа туман предпочтительно впрыскивают со скоростью 30-90 м/с, предпочтительно 40-60 м/с.

Также предпочтительно, чтобы туман впрыскивался под давлением, по меньшей мере, на 10 бар больше давления сырого синтез-газа предпочтительно на 20-60 бар, более предпочтительно на около 40 бар выше давления сырого синтез-газа. Если туман впрыскивается под давлением, меньшим, чем на 10 бар выше давления сырого синтез-газа, капли тумана могут стать слишком большими. Это увеличение может быть частично компенсировано применением распыляющего газа, которым может быть, например, N2, СО2, пар или синтез-газ. Применение распыляющего газа имеет дополнительное преимущество в том, что может быть снижена разница в давлении впрыска и давлении синтез-газа.

В соответствии с особо предпочтительным выполнением количество впрыскиваемого тумана выбирают так, чтобы сырой синтез-газ, выходящий из секции охлаждения, содержал, по меньше мере, 40 об.% Н2О, предпочтительно от 40 до 60 об.% Н2О, более предпочтительно от 45 до 55 об.% Н2О.

В другом предпочтительном выполнении количество добавляемой воды относительно сырого синтез-газа даже выше, чем в вышеуказанных предпочтительных диапазонах, если будет выбрано так называемое переохлаждение. В процессе типа переохлаждения количество добавляемой воды таково, что не только вся жидкая вода будет испарена, но и часть жидкой воды останется в охлажденном синтез-газе. Такой процесс обладает преимуществом, поскольку последующая система сухого удаления твердых частиц может быть исключена. В указанном процессе сырой синтез-газ, выходящий из реактора газификации, насыщен водой. Отношение сырого синтез газа к впрыскиваемой воде может составлять от 1:1 до 1:4.

Было найдено, что посредством этого капитальные затраты могут быть существенно снижены, так как не требуется дальнейшего добавления воды после реактора газификации.

Кроме того, найдено, что особенно подходящим является впрыскивание тумана в направлении выхода из реактора газификации или, иначе говоря, когда туман впрыскивают в направлении движения потока сырого синтез-газа. Таким образом, застойные зоны, которые могут приводить к местным отложениям на стенках секции охлаждения, исключаются вовсе или их становится меньше. Предпочтительно туман впрыскивают под углом между 30-60°, более предпочтительно около 45° по отношению к плоскости, перпендикулярной продольной оси секции охлаждения.

В соответствии с дальнейшим предпочтительным выполнением впрыскиваемый туман, по меньшей мере, частично окружен защитной текучей средой. Таким образом, риск образования локальных отложений снижается. Защитной текучей средой может быть любая подходящая текучая среда, но предпочтительно ее выбирают из группы, состоящей из инертного газа, такого, как N2 и СО2, синтез газа, пара и их комбинации.

В способе настоящего изобретения синтез газ, выходящий из секции охлаждения, обычно конвертируют за счет чего, по меньшей мере, часть воды реагирует с СО, давая СО2 и Н2, таким образом, получается конвертированный поток синтез-газа. Специалист в данной области техники легко поймет, что значит конвертируемый, поэтому далее это не обсуждается. Предпочтительно перед конвертированием сырого синтез газа, сырой синтез-газ нагревают в теплообменнике с потоком конвертированного синтез-газа. Посредством этого потребление энергии в способе дополнительно снижается. В этом отношении также предпочтительно, чтобы туман нагревался перед впрыском на стадии (d) непрямым теплообменом с потоком конвертированного синтез-газа.

В другом аспекте настоящее изобретение предлагает систему, подходящую для осуществления способа настоящего изобретения, включающую, по меньшей мере:

- реактор газификации с вводом кислородсодержащего потока, вводом углеродсодержащего потока и выводом для сырого синтез газа, получаемого в реакторе газификации на выходе из реактора газификации;

- секцию охлаждения, соединенную с выводом реактора газификации для сырого синтез газа,

в которой секция охлаждения содержит, по меньшей мере, один первый инжектор, приспособленный для впрыска жидкости, предпочтительно воды, в форме тумана в секцию охлаждения.

Специалист в данной области техники легко поймет, как выбрать первый инжектор для получения необходимого тумана. Также может присутствовать более чем один первый инжектор.

Предпочтительно первый применяемый инжектор впрыскивает туман в направлении выхода из реактора газификации, обычно в направлении несколько вверх. С этой целью центральная линия тумана, впрыскиваемого первым инжектором, образует угол между 30-60°, предпочтительно около 45° по отношению к плоскости, перпендикулярной к продольной оси секции охлаждения.

Кроме того, предпочтительно чтобы секция охлаждения включала второй инжектор для впрыска защитной текучей среды, по меньшей мере, частично окружающей туман, впрыскиваемый, по меньшей мере, одним первым инжектором. Также в указанном случае специалист в данной области техники легко сможет применить второй инжектор для достижения желаемого эффекта. Например, штуцер первого инжектора может быть частично окружен штуцером второго инжектора.

Секция охлаждения, в которую впрыскивается жидкостной туман, расположена выше, ниже или рядом с реактором газификации, при условии, что она находится после реактора газификации, поскольку сырой синтез газ, получаемый в реакторе газификации, охлаждается в секции охлаждении. Предпочтительно секция охлаждения находится выше реактора газификации; с этой целью выход реактора газификации расположен наверху реактора газификации.

В предпочтительном выполнении сырой синтез-газ охлаждают до температуры, ниже температуры отверждения негазообразных компонентов перед впрыском жидкости в форме тумана в соответствии с настоящим изобретением. Температура отверждения негазообразных компонентов в сыром синтез-газе будет зависеть от углеродсодержащего сырья и обычно находится между 600 и 1200°С и, в частности, между 500 и 1000°С для сырья типа угля. Указанное начальное охлаждение может быть проведено впрыском синтез газа, диоксида углерода или пара с температурой ниже, чем температура сырого синтез газа, или впрыском жидкости в форме тумана в соответствии с настоящим изобретением. В таком двухстадийном способе охлаждения стадия (b) может быть выполнена после реактора в отдельном аппарате или более предпочтительно в том же самом аппарате, в котором происходит газификация. Фигура 3 иллюстрирует предпочтительный реактор газификации, в котором первый и второй впрыск может быть осуществлен в одном и том же аппарате под давлением. Фигура 4 иллюстрирует предпочтительное выполнение, в котором второй впрыск осуществляют в отдельном аппарате охлаждения.

Изобретение также направлено на создание нового реактора газификации, пригодного для осуществления способа настоящего изобретения, как описано далее. Реактор газификации включает:

- аппарат, работающий под давлением, для поддержания давления более высокого, чем атмосферное;

- шлаковую ванну, расположенную в нижней части аппарата, работающего под давлением;

- стенку газификатора, помещенного внутрь аппарата, работающего под давлением, определяющую камеру газификации, в которой при работе может образовываться синтез-газ, нижнюю открытую часть стенки газификатора, которая имеет жидкостное соединение со шлаковой ванной и верхнюю открытую часть стенки газификатора, которая имеет жидкостное соединение с зоной охлаждения;

- зону охлаждения, включающую цилиндрическую часть, расположенную внутри аппарата, работающего под давлением, открытую с нижнего и верхнего конца и меньшего диаметра, чем аппарат, работающий под давлением, определяя, таким образом, кольцевой зазор вокруг цилиндрической части, в которой нижняя открытая часть имеет жидкостное соединение с верхней частью стенки газификатора и верхняя открытая часть имеет жидкостное соединение с кольцевым зазором;

- в котором в нижней части цилиндрической части расположены средства впрыска жидкой или газообразной охлаждающей среды и в котором в кольцевом зазоре расположены средства впрыска жидкости в форме тумана и в котором вывод синтез-газа находится в стенке аппарата, работающего под давлением, которая имеет жидкостную связь с указанным кольцевым зазором.

Изобретение также направлено на создание новой системы газификации, пригодной для осуществления способа настоящего изобретения, включающей реактор газификации и аппарат охлаждения, в которой реактор газификации включает:

- аппарат, работающий под давлением, для поддержания давления более высокого, чем атмосферное;

- шлаковую ванну, расположенную в нижней части аппарата, работающего под давлением;

- стенку газификатора, помещенного внутрь аппарата, работающего под давлением, определяющую камеру газификации, в которой при работе может образовываться синтез-газ, нижнюю открытую часть стенки газификатора, которая находится в жидкостном соединении со шламовой ванной и верхней открытой частью стенки газификатора, которая находится в жидкостном соединении с вертикально вытянутой цилиндрической частью, которая открыта с нижнего и верхнего концов, верхний конец находится в жидкостном соединении с выводом синтез газа аппарата охлаждения и в котором цилиндрическая часть снабжена средством для введения жидкой или газообразной охлаждающей среды с ее нижнего конца,

- в которой аппарат охлаждения снабжен в своем верхнем конце вводом синтез газа, средствами впрыска жидкости в виде тумана в синтез-газ и выводом синтез-газа.

Далее изобретение будет описано более детально с помощью примера со ссылкой на сопровождающие, не ограничивающие чертежи, в которых:

фиг.1 схематически представляет схему процесса осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 схематически представляет продольное сечение реактора газификации, применяемого в системе в соответствии с настоящим изобретением.

фиг.3 схематически представляет продольное сечение предпочтительного реактора газификации, который может быть применен в системе в соответствии с настоящим изобретением.

фиг.4 представляет систему реактора газификации для осуществления двухстадийного способа охлаждения с применением отдельного аппарата, распложенного далее по потоку.

Одинаковые применяемые ссылочные номера, далее относятся к одинаковым структурным элементам.

Фиг.1 схематически представляет систему 1 для получения синтез-газа. В реакторе газификации 2 углеродсодержащий и кислородсодержащий потоки могут подаваться по линиям 3, 4 соответственно.

Углеродсодержащий поток, по меньшей мере, частично окисляется в реакторе газификации 2, в результате чего образуется сырой синтез-газ и шлак. Для этого обычно в реакторе газификации 2 находится несколько горелок (не показаны). Обычно частичное окисление при газификации осуществляют при температуре в интервале от 1200°С до 1800°С и давлении в интервале между 1 и 200 бар предпочтительно между 20 и 100 бар.

Полученный сырой синтез-газ подается по линии 5 в секцию охлаждения 6; при этом сырой синтез-газ обычно охлаждается до около 400°С. Шлак падает вниз и удаляется по линии 7 для дополнительной дальнейшей переработки.

Секция охлаждения 6 может иметь любые подходящие формы, но обычно имеет цилиндрическую форму. В секцию охлаждения 6 жидкая вода впрыскивается по линии 17 в форме тумана, как будет представлено на фиг.2 далее.

Количество тумана, впрыскиваемого в секцию 6, зависит от различных условий, включая необходимую температуру сырого синтез-газа, выходящего из секции охлаждения 6. В соответствии с предпочтительным выполнением настоящего изобретения, количество впрыскиваемого тумана выбирают так, чтобы сырой синтез-газ, выходящий из секции охлаждения 6, содержал H2O от 45 до 55 об.%.

В выполнении, как показано на фиг.1, сырой синтез газ, выходящий из секции охлаждения 6, далее подвергается переработке. С этой целью он направляется по линии 8 в установку удаления твердых частиц 9 для, по меньшей мере, частичного удаления сухой золы из сырого синтез-газа. Поскольку установка удаления твердых частиц 9 известна как таковая, она далее в описании не обсуждается. Сухая зола удаляется из установки удаления твердых частиц по линии 18.

После установки удаления твердых частиц сырой синтез-газ может быть направлен по линии 10 в мокрый скруббер 11 и затем по линии 12 в конвертер 13 для реакции, по меньшей мере, части воды с СО для получения СО2 и Н2, получая, таким образом, поток конверсионного газа в линии 14. Поскольку мокрый скруббер и конвертор как таковые известны, они не будут далее детально рассматриваться. Сточные воды скруббера 11 удаляются по линии 22 и необязательно частично возвращаются в скруббер 11 по линии 23.

Неожиданно было обнаружено, что в соответствии с настоящим изобретением объемное содержание воды в потоке, выходящем из секции охлаждения 6 по линии 8, уже таково, что емкость скруббера 11 может быть существенно уменьшена, что приводит к значительному снижению капитальных затрат.

Дальнейшие улучшения достигаются, когда сырой синтез-газ в линии 12 нагревается в теплообменнике 15 за счет конвертированного синтез-газа в линии 14, который выходит из конвертера 13.

Кроме того, предпочтительно, чтобы в соответствии с настоящим изобретением энергия потока линии 16, выходящего из теплообменника 15, применялась для нагрева в линии 17 воды, впрыскиваемой в секцию охлаждения 6. С этой целью поток в линии 16 может направляться в косвенный теплообменник 19, для косвенного теплообмена с потоком в линии 17.

В выполнении, как показано на фиг.1, поток в линии 14 сначала направляется в теплообменник 15 перед вхождением в косвенный теплообменник 19 по линии 16. Однако специалист в данной области техники легко поймет, что теплообменник 15 может быть исключен или что поток в линии 14 сначала может направляться в косвенный теплообменник до теплообменника 15.

Поток, выходящий из косвенного теплообменника 19 в линии 20, может быть далее направлен при необходимости на дальнейшее использование тепла и обработку газа.

При необходимости нагретый поток в линии 17 также может быть частично применен в качестве сырья (линия 21) для скруббера 11.

Фиг.2 представляет продольное сечение реактора газификации 2, примененного в системе 1 фиг.1.

Реактор газификации 2 снабжен вводом 3 углеродсодержащего потока и вводом 4 для кислородсодержащего газа.

Обычно несколько горелок (схематически обозначенных 26) присутствуют в реакторе газификации 2 для осуществления реакции частичного окисления. Однако для простоты на чертеже показаны только две горелки.

Кроме того, реактор газификации 2 включает вывод 25 для удаления шлака, образующегося в ходе реакции частичного окисления по линии 7.

Также реактор газификации 2 включает вывод 27 для получаемого сырого синтез-газа, который связан с секцией охлаждения 6. Специалист в данной области техники легко поймет, что между выводом 27 и секцией охлаждения 6 может находиться некоторая труба (как схематически определено линией 5 на фиг.1). Однако обычно секция охлаждения 6 напрямую соединена с реактором газификации 2, как показано на фиг.2.

Секция охлаждения 6 включает первый инжектор 28 (соединенный с линией 17), который приспособлен для впрыска потока, содержащего воду в форме тумана в секцию охлаждения.

Как показано на фиг.2, первый инжектор при работе впрыскивает туман в направлении от вывода 27 реактора газификации 2. С этой целью центральная линия тумана, впрыскиваемого первым инжектором 28, образует угол α между 30-60°, предпочтительно около 45°, по отношению к плоскости А-А, перпендикулярной продольной оси В-В секции охлаждения 6.

Предпочтительно секция охлаждения также включает второй инжектор 29, (соединенный линией 30 с источником защитного газа) приспособленный для впрыска защитной текучей среды, по меньшей мере, частично окружающей туман впрыскиваемый, по меньшей мере, одним первым инжектором 28. В выполнении, как показано на фиг.2, первый инжектор 28 с этой целью частично окружен вторым инжектором 29.

Как было рассмотрено выше относительно фиг.1, сырой синтез газ, выходящий из секции охлаждения 6 по линии 8, может быть далее переработан.

Фиг.3 иллюстрирует предпочтительный реактор газификации, включающий следующие элементы:

- аппарат (31), работающий под давлением, для поддержания давления более высокого, чем атмосферное;

- вывод 25 для удаления шлака, предпочтительно посредством так называемой шлаковой ванны, расположенной в верхней части аппарата (31), работающего под давлением;

- стенку газификатора (32), расположенную внутри аппарата (31), работающего под давлением, определяющую камеру (33) газификации, в которой в ходе работы может образовываться синтез-газ, нижнюю открытую часть стенки (32) газификации, которая имеет жидкостное соединение с выводом (25) для удаления шлака. Открытый верхний конец (34) стенки (32) газификатора находится в жидкостном соединении с зоной (35) охлаждения;

- зона (35) охлаждения, включающая цилиндрическую часть (36), расположенную внутри аппарата (31), работающего под давлением, открытую с верхнего и нижнего концов, с меньшим диаметром, чем аппарат (31), работающий под давлением, определяющая, таким образом, кольцевой зазор (37) вокруг цилиндрической части (36). Нижний открытый конец цилиндрической части (36) находится в жидкостном соединении с верхним концом стенки (32) газификатора. Верхний открытый конец цилиндрической части (36) находится в жидкостном соединении с кольцевым зазором (37) через зазор дефлектора (38).

В нижнем конце цилиндрической части (36) находятся средства впрыска для впрыска жидкой или газообразной охлаждающей среды. Предпочтительно направление указанного впрыска в соответствии с фиг.2 в случае впрыска жидкости. В кольцевом зазоре (37) расположены средства (40) для впрыска жидкости в форме тумана предпочтительно в нисходящем направлении в синтез-газ при его прохождении через указанный кольцевой зазор (37). Фиг.3 далее представляет вывод (41) синтез-газа, расположенный в стенке аппарата (31), работающего под давлением, находящийся в жидкостном соединении с нижним концом указанного кольцевого зазора (37). Предпочтительно зона охлаждения снабжена средствами (42) и/или (43) очистки, которые являются предпочтительно механическими средствами, которые при помощи вибрации предотвращают и/или удаляют накопления твердых частиц на поверхностях цилиндрической части и/или кольцевого зазора соответственно.

Преимуществами реактора в соответствии с фиг.3 являются его компактность в комбинации с простотой его конструкции. За счет охлаждения жидкостью в форме тумана в кольцевом зазоре дополнительные средства охлаждения в указанной части могут быть исключены, что делает реактор более простым. Предпочтительно через оба инжектора (39) и (40) жидкость, предпочтительно вода, впрыскивается в форме тумана в соответствии со способом настоящего изобретения.

Фиг.4 иллюстрирует выполнение для осуществления двухстадийного способа охлаждения с применением отдельного аппарата. Фиг.4 представляет реактор (43) газификации, показанный на фиг.1 WO-A-2004/005438 в комбинации с последующим аппаратом (44) охлаждения, находящимся в жидкостной связи с трубопроводом (45). Система фиг.4 отличается от системы, раскрытой на фиг.1 WO-A-2004/005438, тем, что холодильник 3 сингаза указанной фиг.1 исключен и замещен простым аппаратом, включающим средства (46) для добавления жидкой охлаждающей среды. На фиг.4 представлена стенка (47) газификатора, соединенная с цилиндрической частью (51), которая в свою очередь соединена с верхней частью стенки (52), находящейся в аппарате (44) охлаждения. У нижнего конца цилиндрической части (51) расположены средства впрыска для впрыска жидкой или газообразной защитной среды. Аппарат (44) охлаждения, кроме того, снабжен выводом (49) для охлажденного синтез-газа. На фиг.4 также представлена горелка (50). Подходящей конструкцией горелки может быть такая, как описана в ЕР-А-0400740, который включен в описание в качестве ссылки. Различные другие детали реактора (43) газификации и трубопровода (45), так же, как вид сверху аппарата (44) охлаждения, предпочтительно являются такими, как описано для аппарата фиг.1 WO-A-2004/005438.

Выполнение в соответствии с фиг.4 предпочтительно при модернизации существующих реакторов газификации замещением холодильника синтез-газа предшествующего уровня техники аппаратом (44) охлаждения или при необходимости внедрения способа настоящего изобретения с сохранением действующего реактора газификации известного уровня техники.

Специалист в данной области техники легко поймет, что настоящее изобретение может быть модифицировано различным образом без выхода за рамки притязаний, определенных формулой изобретения.

1. Способ получения синтез-газа, содержащего СО, СО2 и Н2 из углеродсодержащего потока с применением кислородсодержащего потока, включающий по меньшей мере следующие стадии:
(a) впрыск углеродсодержащего потока и кислородсодержащего потока в реактор газификации;
(b) по меньшей мере частичное окисление углеродсодержащего потока в реакторе газификации при температуре 1200-1800°С и давлении между 20 и 100 бар с получением сырого синтез-газа;
(c) удаление сырого синтез-газа, полученного на стадии (b), из реактора газификации в секцию охлаждения, расположенную выше реактора газификации, по трубопроводу, расположенному наверху реактора газификации; и
(d) впрыск в секцию охлаждения воды в направлении от реактора газификации в форме тумана, содержащего капли диаметром от 50 до 200 мкм, при температуре выше 150°С, причем количество впрыскиваемого тумана выбирают так, чтобы сырой синтез-газ, выходящий из секции охлаждения, содержал от 40 до 60 об.% воды.

2. Способ по п.1, в котором впрыскиваемая вода имеет температуру не больше, чем на 50°С ниже температуры начала кипения жидкости при давлении сырого синтез-газа.

3. Способ по п.1 или 2, в котором туман впрыскивают со скоростью 30-100 м/с.

4. Способ по п.3, в котором туман впрыскивают со скоростью 40-60 м/с.

5. Способ по п.1 или 2, в котором туман впрыскивают под давлением на 20-60 бар выше давления сырого синтез-газа.

6. Способ по п.1, в котором сырой синтез-газ, выходящий из секции охлаждения, содержит 45-55 об.% Н2О.

7. Способ по п,1, в котором туман впрыскивают под углом 30-60° по отношению к плоскости, перпендикулярной к продольной оси секции охлаждения.

8. Способ по п.1, в котором впрыскиваемый туман по меньшей мере частично окружен защитной текучей средой.

9. Способ по п.8, в котором защитную текучую среду выбирают из группы, состоящей из инертного газа, например N2, СО2, синтез-газа, пара и их комбинации.

10. Способ по п.1, в котором сырой синтез-газ, выходящий из секции охлаждения, конвертируют, в результате чего по меньшей мере часть воды реагирует с СО, давая СО2 и Н2, образуя таким образом поток конвертированного синтез-газа.

11. Способ по п.10, в котором перед конверсией сырой синтез-газ нагревают в теплообменнике потоком конвертированного синтез-газа.

12. Способ по п.10 или 11, в котором туман нагревают перед впрыском на стадии (d) косвенным теплообменом потоком конвертированного синтез-газа.

13. Способ по п.1, в котором углеродсодержащий поток является твердым потоком с высоким содержанием углерода, содержащим более 90 мас.% природного угля или синтетического кокса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для сжигания твердых отходов и, в частности, для сжигания отходов в деревообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к устройствам, позволяющим мобильно осуществлять утилизацию цельных изношенных шин с одновременным получением вторичных углеводородных энергоносителей.

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к устройствам для химико-термической обработки в солевом расплаве без доступа воздуха. .

Изобретение относится к способам и устройствам для термической переработки твердых органических отходов, преимущественно резинотехнических изделий в жидкие, газообразные и твердые топливные компоненты.

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к способам и устройствам для пиролиза и газификации твердых продуктов. .

Изобретение относится к обработке органических отходов промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения. .

Изобретение относится к способу и соответствующему устройству для сжигания материалов, содержащих благородные металлы. .

Изобретение относится к области химии и теплоэнергетики

Изобретение относится к процессу и устройству для удаления шлака, полученного при газификации угля или при производстве синтетического газа. В способе удаления горячего шлака поддерживают поток шлака и жидкости из шлаковой ванны в шлюзовой контейнер через клапан. Затем полностью заполняют контейнер жидкостью и шлаком. Протекающую вниз суспензию шлака-жидкости отклоняют в шлюзовом контейнере. Отклоненный поток протекает полностью или частично в промежуточное пространство, предпочтительно кольцевое пространство, образованное стенкой шлюзового контейнера и отклоняющим средством. Отклоненный поток гомогенизируют внутренними устройствами или перфорированными дисками на всем поперечном сечении промежуточного пространства или на его части. Осуществляют частичное или полное сепарирование частиц в соответствии с размером и плотностью за счет отклонения суспензии шлака-жидкости и за счет гомогенизированного потока в промежуточном пространстве. Более крупные частицы осаждают в шлюзовом контейнере. Мелкие частицы выводят из шлюзового контейнера с отклоненным потоком. Отклоненный поток, текущий полностью или частично в промежуточное пространство, предпочтительно в кольцевое пространство, течет вверх. Разгружают контейнер через клапан. В устройстве для удаления горячего шлака шлюзовой контейнер содержит верхнюю и нижнюю цилиндрические части. Верхняя цилиндрическая часть имеет диаметр меньший, чем диаметр нижней цилиндрической части. Верхняя и нижняя цилиндрические части соединены друг с другом фитингом, имеющим форму усеченного конуса. Фитинг в форме усеченного конуса имеет угол, равный углу естественного откоса шлака, т.е. угол, находящийся в диапазоне от 30 до 60° к горизонтали. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности минимизации накопления бесполезного шлака в транспортном контейнере шлюзового типа и достижение высокой точности сепарирования мелких и крупных частиц. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Синтез-газ, произведенный процессом газификации и содержащий СО и Н2, а также частицы золы и пыли, направляют через соединительную трубу (1) в основной пылеотделитель (3), в котором основная часть пыли отделяется. После отделения пыли поток (4) твердых частиц направляют при том же самом уровне давления в емкость (5), в которой давление уменьшается, так что образуется поток (19) отходящего газа и твердые частицы, содержащие меньшие количества газа, остающееся в пустотах. Поток (7) твердых частиц направляют из емкости (5) в газообменное устройство (21) пневматически посредством транспортирующего газа (8). Внутри газообменного устройства (21) создают циркуляционный поток твердых частиц посредством замещающего газа (11). Высвобожденный отходящий газ (18) выпускают через пылеотделитель (13). Пыль, полученную в газообменом устройстве (21), подают в накопитель для пыли (17) через выпускную систему. Предложенное изобретение позволяет уменьшить время, требуемое для дегазификации зольной пыли. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ шлюзования скапливающейся пыли из процесса газификации под давлением с использованием пылеуловителя с соотнесенным шлюзовым бункером должен быть выполнен таким образом, что попадание азота в неочищенный газ минимизируется или же полностью предотвращается. При этом последующие химические синтезы по возможности с самого начала следует освободить от примеси азота. В способе это достигнуто тем, что в пылеуловителе размещены фильтрующие элементы, которые подвергают обратной продувке посредством отличающегося от воздуха, содержащего диоксид углерода газа или чистого CO2 газа. Содержащий CO2 газ для обратной продувки используют в шлюзовом бункере для повышения давления и разрыхления пыли. Технический результат, достигаемый при использовании способа по изобретению, заключается в минимизации попадания азота в неочищенный газ. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх