专利名称:固体燃料气化方法
本发明涉及固体燃料气化的方法，即在反应器中在5～150巴压力下，用含氧、水蒸汽及/或二氧化碳的气化剂处理而使固体燃料气化的方法。在反应器中，固体物质构成一个缓慢沉降的固体床。气化剂注入在该床的下部。不燃矿物质以液态渣形式从该床的下面排出。
把固体燃料气化早己众所周知，比如在乌尔曼(ULLMAnns)化学技术百科全书1971年第四版十四卷(383页-386页)中就有记述。以液态排渣为特点的固体燃料气化方法在英国第1507905号书、第1508671号书、第1512677号书和德国第2920922号公布专利及第2738932号公开的申请书中都作了详细的描述。
可气化的燃料通常是煤炭，包括褐煤和焦炭，比如石油焦。但其他炭质材料诸如木料、泥炭等也可气化。在固定床顶部要加粒度大约3毫米至大约60毫米的粒状燃料，为的是使该床有足够的透气性。粒状燃料中可含有一定量的粉末燃料，但其量不能太大，为的是有足够的气流量通过该床，甚至该床的上部也要有足够的气流通过。但如果由于开采或其他原因，所需气化的燃料中含有相当量的细粒燃料和粉末燃料的话，就非得采取措施才能使这部分燃料同样满意地气化。
可把粉末燃料和细粒燃料制成颗粒料或块料最终的成形的物料应能装入气化器。但此类成形措施花销很大。鉴于这个原因，本发明的一个目的就是使气化反应器也能气化在不大适合于固定床中气化的粉末燃料和细粒燃料。根据本发明要达到这个目的需要在固定床较下的位置插入一个喷咀，随载体气流将粉末燃料和细粒燃料喷射进固定床。这样载体气流可以使粉末燃料和细粒燃料均匀地分布于床体之中。如果载体气流富含甲烷，还会与气化剂反应。吹入反应器的气流每标准立方米可含大约1至150公斤粉末燃料和细粒燃料，其载料多少有赖于操作压力。
所载入的粉末燃料和细粒燃料的粒度最大可达大约6毫米，但至少50重量%的燃料颗粒是在3毫米以下。在气化煤炭时，高甲烷载体气流通常至少含30体积%的甲烷。
本发明另一个较好的特点是载体气流包括高甲烷废气。这种高甲烷废气可以合成车间得到。如果采用高甲烷废气，气化所产生的产品气通常要进一步处理而形成合成气，再将合成气进行合成，从该合成气中可以得到高甲烷气体。这种气体可作为载体气流输入气化器，其效果尤佳。如果使用这种气体，通常所需的甲烷分离程序就不再需要了。还可采用合成法，比如来生产甲醇。如果这样的话。需用已知的方法在合成循环中和在分离已形成的甲醇的蒸馏中来分离出高甲烷废气。合成氨中分离出的含甲烷废气也可以用。
高甲烷载体气流除了用于喷送粉末燃料和细粒燃料外，还可部分用作气化反应器中的清扫气流，清扫反应器中需测量的部位。
附图对本发明的具体实例做了更详细的解释，请参阅。
附图1是气化反应器图;
附图2是气化和甲醇合成联合流程框图。
粒度大约为3毫米至60毫米的粒状燃料(大多数情况下为煤炭)间歇地从带有活动阀(2)的密封斗(1)中装入反应器(3)中。反应器中所需气化的燃料构成一个固定床(4)。该床能足以透过上升的气态气化剂和产品气。
将通常含有氧、水蒸气及/或二氧化碳的气化剂通过若干个喷咀(5)注入反应器下部。在附图中仅标出一个喷咀。燃料中的不燃矿质以液态渣的形式(6)收集在反应器底部并连续地或间歇地通过排出孔(7)排入炉渣箱(8)。所得的产品气从反应器上部通过管道(9)抽出。
粉末燃料和细粒燃料下面统称为“细粉煤”。细粉煤从供料箱(10)中输入到高甲烷载体气流中。载体气流是通过管道(11)喷射入反应器(3)的下部(也可参见图2)。载体气流可以是氮气或天然气，但以高甲烷废气为好。高甲烷废气可从反应器(3)之后的过程中得到。
现在参看附图2来解释如果采用从合成中所得到高甲烷废气再循环入反应器的话，怎样来简化连接于反应器(3)上的甲醇合成装置。这样，粒状燃料通过管道(1a)装入气化反应器(3)中。细粉煤借助高甲烷载体气流从料箱(10)中通过管道(11)喷射入反应器。管道(9)中的产品气先送入常规催化变换炉(12)。在变化炉中H2∶CO的体积比增加至大约2.2。然后送入气体净化器(15)中，在净化器中，产品气所夹带的固体物质和那些会影响后面合成的组分，象H2S和其他硫化物以及部分CO2，都被分离出来。气体用已知的净化方法净化。经净化的合成气体流经管道(16)在压缩机(17)中压缩，然后通过管道(18)送入甲醇合成车间(19)。合成气主要由氢和一氧化碳构成。该合成气在甲醇合成车间与含铜的催化剂在大约200℃至300℃的温度和50巴至100巴气压下进行反应。德国第1668390号专利、第1930702号专利和第2024301号专利中有关于甲醇合成的详细描述。
粗甲醇在甲醇车间(19)浓缩。与此同时由未反应的CO和H2、甲烷及惰性气体组成的再循环气体在管道(24)中得到，并送到分离车间(25)。该车间是一间拥有诸如分子筛之类的适用的吸附剂、并能在变换压力的情况下操作的车间。借此才能将富含CO和H2的气体分离出来，使其再循环入管道(27)，并在管道(16)中与合成气混合。富含甲烷和惰性气体的气流从循环(LOOP)中抽出，并存于管道(26)中用作载体气流。甲醇合成车间(19)的产品通过管道(20)输入蒸馏车间(21)，再从管道(22)抽出甲醇。
将高甲烷废气在蒸馏车间(21)中分离，在管道(23)中保持原状。部分废气和来自管道(26)的气体借助鼓风机(13)经管道(11)再循环入反应器(3)。没被再循环的那部分废气可以适当地利用，如用作纯燃料气。分支出来的管道(23a)就是为引出那部分气体而设计的。
实例一间类似图1和图2所示的设计能力为日产1000公吨甲醇的车间，其运转流程如下(部分数据已算出)将粒度在3毫米到60毫米的粒状煤炭从料封斗(1)中装入气化反应器(3)中，处理量为每日1，500公吨。这些煤炭与600公吨的氧气和500公吨的水蒸气在25巴压力下一起气化。细粉煤以每小时8吨的量，高甲烷载气以每小时850立方米的量一起输入反应器。
将粗煤气以每日106，000立方米的速度通过管道(9)从气化器中抽出。该煤气含有下列成分(按干基计)CO 58体积%H229体积%CO23体积%CH47体积%N22体积%硫化物和 惰性气体 1体积%该气体经变换、净化再与来自管道(27)的再循环气体混合之后，以每小时111，000立方米的量通过管道(18)输进甲醇合成车间。该车间使用已知的鲁奇低压工艺，即使用管式反应器。合成气大致含有下列组分CO 25体积%H263体积%CO24体积%CH46体积%N22体积%分离车间(25)是一间吸附车间，该车间有分子筛和能在改变压力下工作。它通过管道(26)排送含甲烷50体积%的废气，其排送量为每小时12，000立方米。蒸馏车间(21)排送含甲烷40体积%的废气，其排送量为每小时1，300立方米。这两股废气流相混，之后，部分气流以每小时850立方米的速度经管道(11)，用作载体气流再输入反应器(3)。
载体气流含有CO212体积%CO 8体积%H212体积%N212体积%CH4和高级碳氢化合物 51体积%
权利要求
1.气化固体燃料的方法，其过程为用含氧气、水蒸气及/或二氧化碳的气化剂在5至150巴压力下在反应器中处理固体燃料，在反应器中固体物质构成一个缓慢沉降的固定床，气化剂注入床的下部，不燃矿物质以液态渣形式从床下方排出，本方法的特征为粉末燃料和细粒燃料随载体气流通过喷咀喷入固定床的下部。
2.根据权项1所述的方法，其特征在于粉末燃料和/或细粒燃料的颗粒可大至6毫米，但至少50%(重量)的粒度在3毫米以下。
3.根据权项1或2所述的方法，其特征在于用作载体气流的高甲烷气体至少含有30%(体积)的甲烷。
4.根据权项1所述之方法，其特征在于来自合成车间的高甲烷废气被用作载体气流。
5.根据权项4所述之方法，其特征在于气化得到的产品气经进一步处理而形成合成气，再将合成气进行合成，从中可得到高甲烷废气。该高甲烷废气作为载体气流输入气化器。
6.根据权项4或5所述的方法，其特征在于该合成是甲醇合成氨合成。
专利摘要
用含氧气、水蒸汽及/或二氧化碳的气化剂在5至150巴压力下在固定床中气化固体燃料。气化后所剩不燃矿物质以液态渣的形式排出。粉末燃料和细粒燃料与载体气流一起喷入固定床的下部。粉末燃料和细粒燃料的粒度可大至大约6毫米。至少50％(重量)的燃料粒度在3毫米以下。载体气流以高甲烷气为好，高甲烷气至少要含有30％(体积)的甲烷。载体气流还包括合成车间的富含甲烷的废气，例如合成甲醇或合成氨车间的废气。
文档编号C10J3/08GK85103094SQ85103094
公开日1986年10月22日 申请日期1985年4月23日
发明者保罗·鲁道夫, 卡尔·哈夫克, 赫克穆特·维尔拉特 申请人:金属股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan