用于固定床加压气化器的粉煤进料制造技术

提出了一种用于固定床加压气化器的粉煤进料以及还有用于从与伴生岩石共生的原煤生产此种粉煤进料的方法和设备，该粉煤进料在气化条件下形成具有非常良好的支撑和气体通路特性的灰分或渣块层。根据本发明专利技术，将用于此目的的粉碎的原煤进料到两个连续的密度分离阶段并且将所获得的第二轻质材料至少部分地与来自该第一密度分离阶段的重质材料混合。尤其当与FBDB类型的固定床加压气化器组合采用时，根据本发明专利技术获得的粉煤进料在气化条件下由于该旋转栅格的粉碎和混合作用而产生具有支撑和气体通路特性的灰分床，与从根据现有技术的粉煤进料获得的灰分床相比，这些特性得到改善。

【技术实现步骤摘要】
用于固定床加压气化器的粉煤进料
本专利技术涉及一种用于FBDB类型的固定床加压气化器的粉煤进料、用于从与伴生岩石共生的原煤生产作为用于固定床加压气化器的进料材料的此种粉煤进料的方法和设备、以及这种粉煤进料用于生产包含氢气和碳氧化物的合成气的用途。现有技术术语合成气用于指的是包含氢气和碳氧化物并且在各种合成反应中使用的气体混合物。实例是通过哈伯-博施法(Haber-Boschprocess)或费托合成(Fischer-Tropschsynthesis)来合成甲醇、制备氨。用于生产合成气的惯用方法是通过固定床加压气化反应器使用蒸汽和氧气或空气作为气化剂在轴式反应器(shaftreactor)中在超大气压下气化煤以形成含有一氧化碳和氢气的合成气，其中固体灰分或液态渣作为副产物获得(取决于进行气化过程的方式)。由于作为进料材料引入的煤在气化操作期间被连续消耗，其结果是在重力的作用下煤的固定床连续向下下降而同时新鲜的进料材料在顶部加入，该方法就固体床而言不如说是移动床方法，因为固体床与在气化反应器的底端引入的气态气化剂逆流地移动。在移动床气化器的情况下，气化介质相应地移动穿过颗粒或块状燃料或进料材料的床。这种类型的气化器具有优异的热效率，因为排放的灰分加热进入的气体并且流出的产物气体加热引入的固体进料材料。移动穿过床的固体颗粒的长停留时间(典型地从1至2小时)连同逆流体系的典型温度特征曲线使得高的碳转化效率是可能的。在逆流移动床气化器中，进料材料行进穿过四个没有严格分开的具有不同温度和气体组成的区，其中随着固体的温度升高，可能发生以下化学反应：干燥和热解区。原始的进料材料与热产物气体接触并且驱除水分。热解含碳材料以便形成气态产物随后发生。气化区。来自该热解区的经热解的进料材料与来自紧接在下方的区的热燃烧产物和蒸汽接触。煤的反应主要与蒸汽、二氧化碳发生并且在较小程度上与氢气发生，使得总反应是吸热的。燃烧区。该燃烧区为直接布置在其上方的气化区供应热能。关键反应是在气化后剩余的煤中的碳与氧气的反应，产生热量和碳氧化物。在此，温度升至最大值并且在具有干灰分床的非成渣气化的情况下，因此必须保持低于该灰分的熔点，这是通过引入过量的蒸汽(其量远超过化学计量所需的量)实现的。灰分区。在具有干灰分床的非成渣气化过程的情况下，位于反应室的下面的灰分床(该灰分床搁置在栅格或旋转的栅格上)通过直接热交换来加热流入的气化介质并且另外充当气体分配器和位于其上方的燃料或进料材料床的支撑体。移动床气化器的普及的型式是具有干灰分床的鲁奇(Lurgi)加压气化器(鲁奇FBDB(固定床干底)气化器)，其自20世纪30年代已经在商业上使用。该气化器被用于冷却的水套包围，在其中产生工艺蒸汽。用于引入用作进料材料的煤(典型地具有从3至50mm的尺寸的颗粒)的原料容器和闭锁系统安装在该气化器的顶部。使用电机驱动的分配器以便将进入反应室的煤均匀地分配在煤床上。在一些实施例中，存在机械搅拌器以便允许使用结块的煤。使用在气化器的底部处的电机驱动的旋转栅格以便带走形成的灰分，其中该灰分经由适当的闭锁系统排出并且进料到原料容器。将蒸汽和氧气或空气作为气化剂在气化器的底部引入并且经由该旋转栅格分配到煤床中。该栅格支撑煤床并且连续地旋转以便确保灰分的恒定的均匀的排出。作为产物气体的粗合成气以在从400℃至600℃的范围内的典型温度在该气化器的上端排出并且流过洗涤-冷却器，在该洗涤-冷却器中其被冷却和洗涤。该气体的进一步冷却、净化和调节根据预期用途来进行。提供用于气化过程如FBDB过程的很多类型的煤含有大体上高比例的矿物作为伴生岩石或在采矿术语中脉石。在此类型的煤可以用于FBDB气化过程之前，灰分的比例通常通过洗涤过程(称为洗煤)降低。降低比例的灰分的主要优点是降低的运输成本和与其相关联的降低的由运输引起的排放，以及还有降低的对设备的磨损以及与其相关联的较低的维护成本和该过程的较大的热效率。灰分比例的降低通过密度分离方法如洗煤实现，其中原煤被分离成具有高比例的灰分和高相对密度的部分以及具有低比例的灰分和相对低密度的部分。FBDB煤气化器的稳定操作还需要灰分床，其首先足够稳定以支撑煤床的重量并且其次使得流过固定床的气体的均匀且均质分布是可能的。为了实现这一点，有必要通过适当地设置气化剂中蒸汽与氧气比率来优化气化反应器中的最热区中的液态渣和固体矿物的比率。此外，希望的是提高引入FBDB反应器中的煤的灰分熔点。这允许以气化剂中相对低的蒸汽与氧气比率实现稳定的灰分床并且因此导致总体更好的气体分布和气化性能以及还有降低的蒸汽消耗。为了提高灰分熔点，提议将煤分离成具有不同的灰分含量的不同部分(其然后也具有不同的灰分熔化特性)或引入影响一般的灰分熔化特性并且特别地提高灰分熔点的添加剂。煤的灰分含量的降低也是所考虑的以便降低该气化反应器的磨损和维护成本。这可以在气化之前通过本身已知的密度分离(其还被称为洗煤)来实现。美国专利文件US8906122B2传授了用于生产用于煤气化的煤进料的方法，其中使所使用的原煤经受洗煤以便产生具有不同密度和矿物含量的煤部分。将所获得的轻质部分进料到气流床气化，并且将重质部分进料到固定床加压气化。在此的缺点是必须使用两种不同的气化技术。另一个缺点是形成至少部分地液态渣或在气化反应器中的条件下在其表面上软化的煤的那些矿物成分在洗煤中被不希望地去除。该部分地液化或软化的材料充当粘结剂或粘合剂，当其在该气化反应器的下部区域中在较低温度下再次凝固时。较大的灰分颗粒或渣块颗粒因此通过借助该(部分地)液态渣接合固体较小灰分颗粒而形成。特定煤的液态渣与固体灰分颗粒的比率取决于最高温度，其可以通过调节气化剂中的蒸汽与氧气比率而受到影响。液态渣与固体颗粒的比率不仅限定了所形成的渣块颗粒的尺寸而且还限定了其稳定性。总体上，较高比例的液态渣导致不仅较大而且还更强的渣块颗粒的形成。渣块颗粒必须是足够稳定的以便能够承受搁置在其上的煤床的重量，并且同时这些颗粒的粒度分布必须是使得其确保气化剂在气化反应器的截面上的均质且均匀分布。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种用于固定床加压气化器的粉煤进料以及一种用于其生产的方法以及还有设备，其不具有从现有技术已知的方法的上述缺点。该目的通过具有如权利要求1所述的特征的方法得以实现。本专利技术的方法的另外的实施例可以衍生自从属权利要求2至9。本专利技术还提供了一种根据权利要求12所述的用于进行本专利技术的方法的设备，以及还有根据权利要求13至15所述的本专利技术的设备的另外的实施例。本专利技术进一步提供了一种根据权利要求10所述的用于FBDB类型的固定床加压气化器的粉煤进料以及根据权利要求11所述的这种粉煤进料用于生产包含氢气和碳氧化物的合成气的用途。本专利技术的方法：一种用于从与伴生岩石共生的原煤生产作为用于固定床加压气化器的进料材料的粉煤进料的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供粉碎的原煤，(b)将该粉碎的原煤引入第一密度分离阶段，该第一密度分离阶段适合用于将固体颗粒分离成具有小于和大于第一固定界定密度的密度的部分，(c)将具有小于该第一固定界定密度的密度的固体部分作为富含碳的第一轻质材料排出并且将具有大于该第一固定界定密度的密度的固体部分作为富含伴生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从与伴生岩石共生的原煤生产作为用于固定床加压气化器的进料材料的粉煤进料的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供粉碎的原煤，(b)将该粉碎的原煤引入第一密度分离阶段，该第一密度分离阶段适合用于将固体颗粒分离成具有小于和大于第一固定界定密度的密度的部分，(c)将具有小于该第一固定界定密度的密度的固体部分作为富含碳的第一轻质材料排出并且将具有大于该第一固定界定密度的密度的固体部分作为富含伴生岩石的重质材料排出，(d)将该第一轻质材料引入第二密度分离阶段，该第二密度分离阶段适合用于将固体颗粒分离成具有小于和大于第二固定界定密度的密度的部分，(e)将具有小于该第二固定界定密度的密度的固体部分作为进一步富含碳的第二轻质材料排出并且将具有大于该第二固定界定密度的密度的固体部分作为中间材料排出，(f)将该重质材料引入重质材料后处理，该后处理包括至少一个选自下组的处理步骤：暂时储存、粉碎、均化、分类；将经处理的重质材料从该重质材料后处理中排出，(g)将该经处理的重质材料的至少一部分与该第二轻质材料混合以产生该粉煤进料。

【技术特征摘要】
2017.06.08 EP 17400030.71.一种用于从与伴生岩石共生的原煤生产作为用于固定床加压气化器的进料材料的粉煤进料的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供粉碎的原煤，(b)将该粉碎的原煤引入第一密度分离阶段，该第一密度分离阶段适合用于将固体颗粒分离成具有小于和大于第一固定界定密度的密度的部分，(c)将具有小于该第一固定界定密度的密度的固体部分作为富含碳的第一轻质材料排出并且将具有大于该第一固定界定密度的密度的固体部分作为富含伴生岩石的重质材料排出，(d)将该第一轻质材料引入第二密度分离阶段，该第二密度分离阶段适合用于将固体颗粒分离成具有小于和大于第二固定界定密度的密度的部分，(e)将具有小于该第二固定界定密度的密度的固体部分作为进一步富含碳的第二轻质材料排出并且将具有大于该第二固定界定密度的密度的固体部分作为中间材料排出，(f)将该重质材料引入重质材料后处理，该后处理包括至少一个选自下组的处理步骤：暂时储存、粉碎、均化、分类；将经处理的重质材料从该重质材料后处理中排出，(g)将该经处理的重质材料的至少一部分与该第二轻质材料混合以产生该粉煤进料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该原煤与伴生岩石共生，该岩石含有至少两种不同类型的矿物，其中该第一种类型的矿物在该固定床加压气化的反应条件下至少部分地熔化或软化，并且该第二种类型的矿物在相同的反应条件下保持固体并且该第二种类型的矿物更强地粘附到该煤上或更密切地与后者共生。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该第二种类型的矿物由黏土矿物、特别是高岭石形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该第一固定界定密度是在从1.8g/cm3至2.1g/cm3的范围内、优选1.9g/cm3。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该第二固定界定密度是在从1.4g/cm3至1.8g/cm3的范围内、优选1.6g/cm3。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个密度分离阶段、优选两个密度分离阶段被配置为重质液体分离装置并且相应的重质液体密度对应于该第一和/或第二固定界定密度。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该第一轻质材料在引入该第二密度分离阶段之前被进一步粉碎。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该重质材料后处理包括暂时储存、均化和分类，并且在于，所获得的重质材料细粉被从...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·施皮格尔，弗雷德里克·茹达斯，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR