改善的氣化工藝制造技術

一種用于通過煤氣化生產合成氣的方法。在氣化器中，于存在空氣和蒸汽時氧化煤。將純氧注入空氣加料或蒸汽加料中，并有助于煤的氧化來改善合成氣的生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及改善的氣化工藝。
技術介紹
在小規模化學制造工業中，能氣化無煙煤的間歇煤氣化器的應用是相當廣泛的。特別是在中國，數以千計的間歇煤氣化器投入煤轉氨工業。但是，因為它們的低效率、低生產能力和釋放的較大量的污染物，常規的間歇氣化器作為化工原料的生產裝置開始不受歡迎。此外，這些類型的煤氣化器具有低的熱效率，這使得操作起來更加昂貴。還可使用間歇煤氣化器來生產合成煤氣或合成氣，以用于液體燃料、氫氣、氣體燃料和冶金操作。這些低效率導致更高的操作成本和更低的碳轉化率。這導致在用轉化工藝產生的原料合成氣中所需的氫氣和一氧化碳氣體濃度低。這些低效率意味著通過高度脫碳將大量污染物釋放到大氣。在氣化工藝中，使氣化器中的煤床相繼與空氣和蒸汽接觸。在氧化階段中，升高煤床中的溫度，產生氣體混合物，其包括二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氫氣、甲烷和其它烴類，將其稱為吹掃氣體。然后，將蒸汽注入氣化器，產生主要包括一氧化碳和氫氣的原料合成氣。所需的終端產品通常是合成氣，但還可使所生產的氣體進一步反應來生產額外數量的氫氣。通過使合成氣進行費-托(Fischer-Tropsch)反應，可進一步生產烷烴。或者，可對煤氣進行水煤氣變換反應來生產更多的氫氣。在吹氣式氣化器(air-blowngasifier)中，通常在氣化器的底部有高度的脫碳。這反過來導致低的有效合成氣產量，結果生產能力也同樣是低下的。因為這些低效率，產生的吹掃氣體多，可能導致嚴重的環境問題。本專利技術將氧氣與蒸汽混合用于吹氣式間歇煤氣化器。新的混合系統和工藝解決了上述問題，并提供更高的碳轉化率和更大的有效合成氣產量和總體生產能力。類似地，減少了產生的吹掃氣體的量，得到更加環境友好的氣化器操作。
技術實現思路
在本專利技術的一個實施方式中，公開了在氣化器中生產合成氣的方法，所述方法包括以下步驟：a)將煤加入氣化器；b)將空氣加入氣化器；c)將蒸汽加入氣化器；和d)將純氧加入氣化器。在本專利技術的另一種實施方式中，批露了用于煤氣化的方法，所述方法包括下述步驟：a)將煤加入氣化器；b)將空氣加入氣化器；c)將蒸汽加入氣化器；d)將純氧加入氣化器；e)于空氣、蒸汽和氧氣存在下燃燒煤；和f)回收合成氣。于空氣、蒸汽和氧氣存在下，對煤進行氧化。所述煤選自下組：無煙煤。可在本專利技術的方法中使用純氧，且可從任意可用的方便的來源來獲得純氧。氧氣可以燃燒煤所需的任意量加入氣化器中，且將根據具體情況確定，取決于操作參數如煤的選擇、蒸汽的質量和空氣的質量。通過空氣的加料和/或蒸汽的加料，將氧氣加入氣化器中，具體取決于特定氣化單元的需要。通過氧氣注入器來加入氧氣，且通常加40-45秒的時間。基于氣化器所顯示的溫度來開始氧氣加料。一旦開始了氧氣的初始加料，操作者可基于在所生產的原料合成氣中所測的二氧化碳含量、來自氣化器底部灰分的碳含量來手動調節氧氣的流速。附圖說明圖1是間歇煤氣化器的示意圖，顯示了根據本專利技術的氧氣與蒸汽的混合。具體實施方式氣化器的常規操作是間歇性工藝。操作周期的時長約為150秒，且包括5個階段。在第一階段中，從底部將空氣引入氣化器，并且與煤床發生燃燒，以產生吹掃氣體/熱解氣體。該步驟之后，從氣化器底部注入蒸汽，來產生原料合成氣。該原料合成氣主要包括一氧化碳、氫氣、二氧化碳和氮氣。在階段三和階段四中，分別從頂部和底部同時將蒸汽加入氣化器。在最后的第五階段，從底部將空氣注入氣化器，這就完成了一個操作周期。參考附圖，下面更詳細地描述本專利技術。顯示了氣吹式間歇氣化器10。將煤塊或煤球形式的無煙煤通過管線1加入氣化器10。煤將停留在網格或其它擱架A上，在氣化器10的操作中，它將處于該位置。吹入氧氣和水蒸氣，使之穿過煤，同時進行加熱。圖中沒有顯示熱源，但它通常是內部熱源(自熱)或外部熱源。煤將燃燒或被氧氣分子和水分子氧化，產生二氧化碳、一氧化碳、水和氫氣的混合物。還形成一些副產物，例如焦油或苯酚。所需的終端產物是合成氣，其可用合適的分離工藝從該混合物分離。通過管線2加入蒸汽，蒸汽從管線2分入管線3，在煤床A以上的位點進入氣化器。分線還將蒸汽導向管線4，其中蒸汽將通過分配器B進入氣化器。分配器B可以是任意合適的裝置，該裝置將蒸汽和水蒸氣散開，使之與煤床A中的煤接觸。還通過管線7將空氣加入氣化器10。從該管線分出一路管線，從而空氣可通過管線8在煤床A以上的位點進入氣化器10。在煤、水蒸氣和氧氣之間的氧化反應之后，二氧化碳、一氧化碳、氮氣和氫氣的氣體產物將通過管線11排出氣化器10。分離器(未顯示)將管線11中的合成氣與熱解/吹掃氣體分離，該熱解/吹掃氣體通過管線12離開氣化器，并回收用于進一步處理。所述分離器可以是壓力轉換吸附過程(PSA)分離器。可通過管線11將合成氣加入儲存單元，或導向適當的工業操作。此外，在氣化器10的底部收集底部碳，即來自煤的氧化反應的殘留物，并通過管線9回收。在本專利技術的操作中，將純氧而不是空氣加入氣化器10。氧氣可自管線6經管線5隨空氣加料一起加入，或者通過管線6隨蒸汽一起加入管線4。操作者可選擇上述的任一種或兩種，使純氧通過分配器B進入氣化器10。通常在氣化工藝的第二階段添加純氧，持續40-45秒。在將空氣和蒸汽混合物加入分配器B之后，可將純氧遞送到蒸汽管線4或空氣管線5。通過適當的流動控制系統和氧氣注入器，將純氧加入空氣流或蒸汽流。基于氣化器10中測量的溫度，純氧的流動將自動啟動。這個溫度通常由操作者基于氣化器中的其它操作條件來設定。一旦純氧的流動已經啟動，氣化器的操作者將根據原料合成氣反應產物中的二氧化碳濃度和氣化器底部灰分的碳含量的測量結果，手動控制這種流動和調節這種流動。吹氣式氣化器通常使用較高評級的煤，因為它們相對具有高效率。本專利技術使氣化器能使用較低評級的煤來操作，取得相同的合成氣生產能力，由此通過這種改善的效率來提高經濟回報。由此，本專利技術通過燃燒留在氣化器底部灰分的殘留碳，使碳轉化率升高，改善了現有工藝。在原料合成氣中產生的有效合成氣的百分比將進一步升高。通過延長合成氣生產階段或縮短氣化器一個操作周期的時間，來增加單一氣化單元的生產能力。最后，降低了吹掃氣體的產生。雖然已通過本專利技術的具體實施方式描述了本專利技術，但顯然本專利技術的許本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于在氣化器中生產合成氣的方法，所述方法包括下述步驟：a)將煤加入氣化器；b)將空氣加入氣化器；c)將蒸汽加入氣化器；和d)將純氧加入氣化器。

【技術特征摘要】
1.一種用于在氣化器中生產合成氣的方法，所述方法包括下述步驟：
a)將煤加入氣化器；
b)將空氣加入氣化器；
c)將蒸汽加入氣化器；和
d)將純氧加入氣化器。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，于空氣、蒸汽和氧氣存在
下對所述煤進行氧化。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤選自下組：無煙煤。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧氣通過所述空氣加
入所述氣化器。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧氣通過所述蒸汽加
入所述氣化器。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧氣通過氧氣注入器
來加入。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述氧氣加40-45秒的
時間。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述氣化器所示的溫
度來啟動所述氧氣的加入。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述合成氣中二氧化
碳含量以及來自氣化器底部灰分的碳含量的測量結果，來調節氧氣的加入。

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳龍，張辰東，鄧云輝，肖劍，
申請(專利權)人：琳德股份公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE