CN204125431U - 用于处理原始合成气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型描述了用于处理原始合成气的装置，该原始合成气来自在气流床气化器中部分氧化燃料的设备，该装置包括：-水洗涤器，其中将来自气流床气化器的水蒸汽饱和的原始合成气输入到用于净化粉尘微粒的水洗涤器的喷流中，-混合器，其具有第一和第二入口，其中将净化过的原始合成气输入到第一入口中，并且第二入口用于输入热气，-热交换器，其具有第一和第二气体通道，其中将来自混合器的出口的过热的不饱和的原始合成气输入到第一气体通道中，-原始气转换器，其中将来自第一气体通道的原始合成气输入到原始气转换器中，并且将来自原始气转换器的原始合成气输入到第二气体通道中，并且第二气体通道的出口用于转换过的原始合成气的出口。

Description

用于处理原始合成气的装置

技术领域

本实用新型涉及一种为了原始气转换用于处理来自气化设备、尤其气流床气化器的原始合成气的装置，所述气化设备在温度高达1900℃并且压力高达10MPa的情况下部分氧化形成燃烧粉尘的燃料。 

背景技术

本实用新型尤其适用的情况是，对含灰的液态燃料或者粉尘状的固态燃料的作为部分氧化的气化优选在高达10MPa的提高了的压力下进行。液态燃料在此能够是由提炼石油而来的含灰的重油、也能够是燃烧粉尘与水或者液态的碳氢化合物的悬浮物、所谓的浆。粉尘状的燃料能够必要时在热预处理之后由不同煤化度的煤、有机的余料或者生物质制成。作为反应器能够使用具有耐火的衬壁或者经过冷却的反应器衬壁的反应器，如专利文件DE 4446803和EP 0677567所示出的那样。这种技术的说明可参见J.Carl、P.Fritz ，"Noell-KONVERSIONSVERFAHREN"（“诺尔转换方法”）, EF出版社，1994年，章节2.2和2.3以及"Die Veredlung und umwandlung von Kohle"（“煤的净化和转化”），DGKM，2008年12月，M.Schingnitz，章节''GSP-Verfahren"（“GSP方法”）。不受干扰地并且连续地分离炭黑（Russ）和由熔渣构成的细小粉尘是可靠地运行用于将气化原始气处理成符合要求的合成气的、催化运行的方法的前提条件。 

现有技术例如在DE 10 2005 041 930中说明。据此来自气化室的、导引熔渣和粉尘的热原始气被转运到急冷室（Quenchraum）中并且通过喷入水被冷却到取决于压力的饱和温度。在例如4MPa（40bar）的运行压力下这大约为190-220℃。水蒸汽饱和的原始气和成颗粒的熔渣从急冷室分隔地导出。原始气中有随着煤带入的由炭黑、由细小熔渣、由液化盐构成的颗粒以及颗粒大小范围从几百到小于1μｍ的粉尘。它们通过洗涤方法被去除到余值小于1mg/Nm³。为此，所述原始气要经受不同系统中的密集的水洗涤。因此，例如使用吹洗涤器、喷洗涤器和文杜利洗涤器，尤其还以这个顺序使用这些洗涤器。为了去除同样干扰地影响下面的催化过程的细小的盐雾，最细小地喷洒高压水或者通过少量冷却原始气产生水雾（在这两种情况下都利用大的表面），从而将即使是最细小的微粒也粘住。经过这样净化过的原始气能够接下来在热交换器中被继续加热并且例如被输入给催化的原始气转换器以设定期望的H₂/CO比例。 

经验证明，尽管以不同的作用原理布置多个洗涤阶段还是不能完全做到尤其将最细小的粉尘微粒或者由喷洒洗涤水而来的最细小的微滴分离。尤其涉及热交换的可用性，所述热交换连接在原始气转换器之前，用于借助热的转换气在逆流中将所述原始气从190到220℃的范围内的洗涤温度预热到270-300℃的转换温度上。由于热的热交换管上的水的蒸发，灰尘微粒形成固态硬皮（Kruste），所述硬皮阻碍了热传导并且提高了压力损失。此外还发现，溶解在水中的碳酸氢钙转化为碳酸钙、粘合其他细小的微粒并且造成所提到的硬皮的形成。对此适用下列反应式： 

Ca(HCO₃)₂      热量   CaCO₃ + H₂O + CO₂。

实用新型内容

基于这些现有技术，本实用新型的任务在于提供一种装置，其允许持久地并且不受干扰地运行连接在原始气洗涤器之后的原始气转换设备，而沉积物和硬皮形成不会阻碍连接在前面的热交换器的运行方式。 

该任务通过一种用于处理原始合成气的装置来解决，所述原始合成气来自用于在气流床气化器中部分氧化燃料的设备，所述装置包括： 

- 水洗涤器（2、3和4），其中将来自所述气流床气化器（1）的、水蒸汽饱和的原始合成气输入到用于净化粉尘微粒的水洗涤器（2、3和4）的喷流中，

- 混合器（10），所述混合器具有第一入口（10.1）和第二入口（10.2），其中将经过净化的原始合成气由所述水洗涤器输入到混合器（10）的第一入口（10.1）中，并且其中所述第二入口（10.2）用于输入热气（9、11），

- 热交换器（5），所述热交换器具有第一气体通道（5.1）和第二气体通道（5.2），其中将来自所述混合器（10）的出口的、过热的、不饱和的原始合成气输入到热交换器（5）的第一气体通道中，

- 原始气转换器（6），其中将来自所述热交换器（5）的第一气体通道（5.1）的原始合成气输入到原始气转换器（6）中，并且其中将来自所述原始气转换器（6）的原始合成气（8）输入到所述热交换器（5）的第二气体通道（5.2）中，并且其中所述热交换器（5）的第二气体通道（5.2）的出口形成用于所述经过转换的原始合成气（8）的出口；

同时下述说明还给出了用于解决所述提出任务的有利的实施方式。

根据本实用新型，在携带有水蒸汽饱和的小水滴和细小粉尘颗粒的原始气进入到原始气转换设备的热交换器中之前设置有一种装置，该装置通过输入热气或者过热的水蒸汽将原始气从饱和状态转变为过热状态，由此使得所携带的小水滴蒸发。令人惊讶地发现，通过在气相下将碳酸氢盐转化为碳酸盐使得固体微粒失去其形成固态硬皮的能力、随着热的原始气经过热交换器并且在进入到原始气转换器的催化床之前能够在机械的分离装置中被隔开。 

附图说明

下面借助附图在为了理解所需要的范围内对本实用新型以两个实施例进行阐述。在此： 

图1示出了通过煤在气流床中的气化产生合成气或者氢气的装置的原理图。

附图标记列表： 

1   带有急冷设备的气化设备

2   粗洗涤器

3   文杜利洗涤器

4   细小净化设备

5   热交换器

5.1  热交换器5的第一气体通道

5.2  热交换器5的第二气体通道

6   原始气转换器

7   带有冷却设备的酸性气体洗涤器

8   合成净化气

9   高压蒸汽输入设备

10  静态混合器

10.1 混合器10的第一入口

10.2 混合器10的第二入口

11  热气循环

12  热气鼓风机。

具体实施方式

实施例1： 

在具有三个气化反应器的气流床气化设备中，石煤的240t/h在4.1MPa（41bar）的压力下气化并且由此产生650000m³i.N./h的水蒸汽饱和的合成原始气，所述合成原始气在与气化反应器1连接的急冷室中通过喷入水从1650℃被冷却到188℃的饱和温度。喷入的急冷水的一部分蒸发并且此时原始气饱和，剩余急冷水与成颗粒的熔渣一起从急冷室中排出。原始气的水蒸汽含量为36.9%。同样离开急冷室的原始气每立方米携带有几克粉尘，其颗粒大小范围从几毫米达到一微米的一小部分（Bruchteilen eines μm）。为了保证合成气产生的连续运行，在热交换器5与原始气转换器6的组合之前要尽可能完全去除粉尘。为此使用一系列由现有技术获取的洗涤系统。首先在粗洗涤器2中去除大粉尘，以避免在后续连接的阶段中出现沉积和磨损。在此能够使用旋风分离器、吹洗涤器或者喷洗涤器。随后要使用固定设定的或者可调节的文杜利洗涤器3，所述文杜利洗涤器将直到大约5μm的颗粒大小的粉尘颗粒从原始气中分离出去。为了进一步隔开细小以及最细小粉尘使用细小净化技术4，该细小净化技术能够以高压喷入冷凝物或者部分冷凝原始气的形式借助除雾器中的微滴分离实现。还会携有最细小的小水滴，其中溶解了碳酸氢钙。在这种情况下这总共是5600kg/h。为了使得小水滴蒸发并且由此使得原始气以大于5℃的程度过热，向热交换器5之前的原始气输入温度为430℃并且5MPa（50bar）的、量值为37000kg/h的高压蒸汽9并且借助静态混合器10使其与原始气紧密混合，该原始气具有205℃的温度以17℃过热。在热交换器5中在相对于420℃热的、经过转换的原始气的逆流中将原始气加热到原始气转换器6的280℃的进入温度。转换度根据之后的净化气中的期望的CO/H₂比例调整。在随后连接的酸性气体洗涤器7中，原始气被清除了H₂S、CO₂以及其他有害气体并且作为合成净化气8用于甲醇、推进剂、化学中间产物的合成又或者用作氢气。

实施例2： 

在与上面的实施例相同的前提条件下，饱和的原始气的过热利用热的经过转换的原始气11实现。在用于设定期望的CO/H₂比例的转换设备中，将原始气从280℃的进入温度通过放热的反应加热到480℃的输出温度。所述经过转换的原始气的一部分通过热气循环11被回引并且为了将热交换器5之前的原始气从188℃加热到205℃通过静态混合器10被输送给所述原始气。为了克服经过热交换器5的压力损失以及原始气转换器6的催化床的压力损失使用热气鼓风机12。为了将原始气加热到所提到的205℃并且为了蒸发所述携带的5600kg的水回引69200m³i.N./h，这相当于原始气量的约11%。

本实用新型涉及一种用于处理原始合成气的装置，所述原始合成气来自用于在气流床气化器中部分氧化燃料的设备，所述装置包括： 

- 水洗涤器2、3、4，其中将来自所述气流床气化器1的、水蒸汽饱和的原始合成气输入到用于净化粉尘微粒的水洗涤器2、3、4的喷流中，

- 混合器10，所述混合器具有第一入口10.1和第二入口10.2，其中将经过净化的原始合成气由所述水洗涤器输入到混合器10的第一入口10.1中，并且其中所述第二入口10.2用于输入热气9、11，

- 热交换器5，所述热交换器具有第一气体通道5.1和第二气体通道5.2，其中将来自所述混合器10的出口的、过热的、不饱和的原始合成气输入到热交换器5的第一气体通道中，

- 原始气转换器6，其中将来自所述热交换器5的第一气体通道5.1的原始合成气输入到原始气转换器6中，并且其中将来自所述原始气转换器6的原始合成气8输入到所述热交换器5的第二气体通道5.2中，并且其中所述热交换器5的第二气体通道5.2的出口形成用于所述经过转换的原始合成气8的出口。本实用新型还涉及一种用于处理来自用于在气流床气化器中部分氧化燃料的设备的原始合成气的方法，其中水蒸汽饱和的原始气在水洗涤器的喷流（Kaskade）之后被输送给原始气转换器并且该饱和的原始气在进入到原始气转换器之前在热交换器中逆着热的、离开原始气转换器的原始气被加热到原始气转换器的进入温度，其中该原始气在进入到热交换器中之前从水蒸气饱和的状态转变为过热状态。

Claims (6)

1.用于处理原始合成气的装置，所述原始合成气来自用于在气流床气化器（1）中部分氧化燃料的设备，所述装置包括：

- 水洗涤器（2、3和4），其中将来自所述气流床气化器（1）的、水蒸汽饱和的原始合成气输入到用于净化粉尘微粒的水洗涤器（2、3和4）的喷流中，

- 混合器（10），所述混合器具有第一入口（10.1）和第二入口（10.2），其中将经过净化的原始合成气由所述水洗涤器输入到混合器（10）的第一入口（10.1）中，并且其中所述第二入口（10.2）用于输入热气（9、11），

- 热交换器（5），所述热交换器具有第一气体通道（5.1）和第二气体通道（5.2），其中将来自所述混合器（10）的出口的、过热的、不饱和的原始合成气输入到热交换器（5）的第一气体通道中，

- 原始气转换器（6），其中将来自所述热交换器（5）的第一气体通道（5.1）的原始合成气输入到原始气转换器（6）中，并且其中将来自所述原始气转换器（6）的原始合成气（8）输入到所述热交换器（5）的第二气体通道（5.2）中，并且其中所述热交换器（5）的第二气体通道（5.2）的出口形成用于所述经过转换的原始合成气（8）的出口。

2.按权利要求1所述的用于处理原始合成气的装置，其特征在于，所述混合器（10）由静态混合器提供。

3.按权利要求1或2所述的用于处理原始合成气的装置，其特征在于，所述热气由过热的高压蒸汽（9）提供。

4.按权利要求1或2所述的用于处理原始合成气的装置，其特征在于，所述热气由来自所述原始气转换器（6）的、过热的、经过转换的原始合成气（11）的一小部分提供。

5.按权利要求4所述的用于处理原始合成气的装置，其特征在于，布置热气鼓风机（12）用于将所述来自原始气转换器（6）的、过热的、经过转换的原始合成气（11）的一小部分输入到所述混合器（10）的第二入口中。

6.按权利要求1或2所述的用于处理原始合成气的装置，其特征在于，所述过热的、不饱和的原始合成气的温度高于饱和温度2到10℃。