CO发生器制造技术

一种发生器，包括一种包括两个砌有陶瓷或塑料的锥形室或竖室的双室闸作为一种进料装置，至少一个包括水冷却双层钢壳套的管式竖炉，一种双壁的、用于气化混合物的水冷却铜入口喷嘴安置在该管式竖炉底部正上方中心，一种干式除尘装置，非必要的脱硫装置。该双室闸具有一种机制，在进料／卸料操作后，当双室闸的下室被惰性气体吹扫时，该机制使得其中的一个室开放，该入口喷嘴构成用于混合气化混合物组分的构件，入口喷嘴的圆柱形部分的表面曲率半径到出口处连续变小，并且离开入口喷嘴的气体的流动方向垂直向上。

【技术实现步骤摘要】
CO发生器
本专利技术涉及一种用于含碳原料反应的新型发生器以及一种使用这种发生器生产具有高纯度一氧化碳气体(CO气体)的改进方法。
技术介绍
在本领域中，往往通过连续过程生产一氧化碳气体，其中含碳原料与氧气和二氧化碳在较高温度利用Boudouard平衡进行反应。用于此类热过程的竖炉的原理在冶金领域中早已众所周知，并且该原理在例如“Lueger，Lexikon der Technik第16卷(1970年)，Verfahrenstechnik和第5卷(1970年)，Hüttentechnik”中得到描述。然而，在许多方面，它不满足有效连续的CO气体生产装置的要求。因此，过去，人们在各方面反复做出努力以改进煤的气化。美国专利US3,635,672作为最接近的现有技术，描述一种在有隔板的垂直反应器中进行的煤气化法，该隔板对气体和固体是可渗透的，并且该隔板将反应室分隔成固体区和气室。依次将CO2气体和CO气体从下方引入流化焦炭床层并且将O2从侧面引入气室，通过CO燃烧成CO2，以产生固定床中CO2与C形成CO的吸热反应所需的热能。这种方法存在缺点：构成该反应器的部件非常复杂，并且对固体物料的流动性有高的要求以避免阻塞并因此损害燃烧过程。此外，建造和维修该装置的成本高，并且该反应器的时空产率降低至不能不考虑的程度。德国专利DE3426912描述了一种作为该反应器的特定的竖炉和一种气化焦炭的方法。在这一说明书中，使用氧气和二氧化碳由焦炭生产纯度超过90体积％的CO气体。在炉的顶端装入焦炭，所产生的CO气体同样在此处逆流排放。将一种燃烧喷嘴水平安置在竖炉底部的炉渣出口孔处，并且将燃烧气体输送到焦炭床层，将所产生的CO气体在进入喷嘴以前作为燃料与氧气和二氧化碳混合。用这样的方式，在喷嘴处形成火焰，这可以保证炉渣顺畅地流出。这种方法的缺点是在燃烧器处形成火焰并且主要以水平方向处于焦炭床层-->下，结果有可能仅仅是不足以控制煤气化过程。这本身表明，例如产生的CO气体的纯度仅为92.5体积％并且含氢和二氧化碳各3.0体积％。这种方法的另一缺点是添加助熔剂，并且燃烧残渣以液体炉渣形式排放。欧洲专利EP142097描述了一种此类CO气体发生器的类似方法，用于气化剂O2和CO2的喷嘴横向穿过管式竖炉的炉体并且头朝下，这样有助于炉渣的排放。根据我们自己的测试显示，此类喷嘴的安置方式具有缺点：炉内产生的燃烧区是不对称的，这导致管式竖炉的炉体相对侧过热，而这在无额外热绝缘衬里的钢制壳体情况下无论如何必须避免的。英国专利GB1453787描述了在一种竖炉中的煤气化，该竖炉同样是从上部装入焦炭，CO2从下部注入并且O2横向穿过多孔砖注入，以便在竖炉中部产生燃烧区并且CO气体在顶部排放。这种方法的缺点是：该竖炉的容积整体利用不充分，因为是在炉的底部清除那些没有燃烧的焦炭并且从顶部反馈到系统内，直至灰分含量达到临界极限。该专利未公开有关CO气体纯度的信息。美国专利US4,007,015描述了在一种具有热交换器的双室炉中生产CO气体的方法，除了产生CO2之外以一种辅助的方法获得CO。该方法无需补充氧气来提供用于CO2与碳反应所需的额外能量就可以获得CO，该CO2气体进入装有由普通热交换器单独加热的焦炭的CO-生产室。这种方法的缺点是要生产一种高质量高纯的CO气体，对工艺的控制能力是不够的。NL8303992被认为是比较遥远的现有技术，其中描述了一种具有耐火壁衬里的立轴式炉，其中碳尘以湍流气流的方式燃烧，并形成一种所谓的“燃烧空窝(raceway)”，在其中发生煤的气化。其它的方法借助于催化剂例如Cs2CO3(美国专利US3,758,673)或氧化钴(美国专利US3,801,288)进行。在煤的气化过程中，人们一直努力改进从竖炉中排放主要以液体炉渣形式存在的残余物的困难方法。在英国专利GB1098552、GB1512677和德国专利DE2738932的专利说明书中公开了这样的实例。这些方法的主要缺点是：燃烧残渣不是以细碎的固态形式随烟道灰一起排放，而必须以液体炉渣的形式排-->放，这难以处理。从环境保护、运行安全性和经济效率的观点看，所有这些现有技术引用的实例存在的缺点是，难以用于现代生产模式。因此，本专利技术的一个目的是研制一种新型的竖炉(下文称为一种发生器)，在该炉的整个运行期间，产生并且维持稳定的燃烧区，并且因此确保均匀的燃烧过程。这种均匀的燃烧过程对于获得CO气体的高纯度标准是重要的。而且特别是在管式竖炉进行进料的过程中将避免CO排放。本专利技术更进一步的目的是在任何后续处理步骤以前，例如催化脱硫和环保地处理固体烟道灰以前，从所产生的CO气体中除去足够的灰尘(超过95％，优选超过99％)。本专利技术更进一步的目的是提供一种使用本专利技术的发生器通过煤的气化生产CO气体的连续生产方法，该方法不存在如上所述的缺点。这特别是指避免液体炉渣的形成和从该设备中排放出来。本专利技术更进一步的目的是生产一种具有纯度大于96体积％的CO气体，优选的是从97体积％到98体积％。该CO气体尤其应该含有不超过1.5体积％的氢(优选的是＜1.2体积％，特别优选的是＜0.7体积％)，不超过0.15体积％的氧气(优选的是＜0.10体积％，特别优选的是＜0.08体积％)并且不超过50ppm的甲烷(优选的是＜35ppm，特别优选的是＜25ppm)。根据所用碳原料中的残硫量，该残硫量取决于该原料的来源，由此所产生的CO气体还含有高达7000mg/Nm3(优选的是＜5000mg/Nm3，特别优选的是＜3000mg/Nm3)的有机硫化物和高达500mg/Nm3的无机硫化合物(优选的是＜300mg/Nm3，特别优选的是＜200mg/Nm3)。在本文中，术语“Nm3”应理解为：在20℃温度和1.01325巴压力下1立方米气体(例如CO、O2)
技术实现思路
本专利技术涉及一种发生器，包括：(I)一种包括两个衬有陶瓷或塑料的锥形室或竖室的双室闸，作为一种进料装置，(II)至少一个含有水冷却双层钢壳套的管式竖炉，(III)一种双壁、用于气化混合物的水冷却式纯铜入口喷嘴，安置在该管式竖炉底部正上方中心，-->(IV)一种干式除尘装置，以及(V)可任意选择的脱硫设备，此处双室闸(I)具有这样一种机制，该机制的作用是：每次进料和卸料之后，当用惰性气体吹扫该双室闸(I)的下室时，其中一个室是开放的，并且该入口喷嘴(III)同时构成用于混合气化混合物组分的部件，该入口喷嘴的特征在于该喷嘴圆柱形部分的表面曲率半径逐渐变小到出口孔，并且离开入口喷嘴的气流方向直接垂直向上。本专利技术同样提供一种用于生产含有一氧化碳的气体的方法，包括在上述发生器中的含碳燃料的反应，此处该含碳燃料的颗粒直径为20到90毫米，碳含量至少为85重量％，灰分含量不超过5重量％，粘附到颗粒表面的水含量小于10重量％并且铁含量不超过5000ppm。附图说明图1表示一种本专利技术发生器的示意图。具体实施方式除了那些运行实施例，或者有其他说明的以外，在说明书和权利要求书中使用的组分数量、反应条件等所有数字或表达均应该理解为在所有情况下通过术语“约”修正。现在令人惊讶地发现，可以通过下文所述的发生器和下文所述的方法实现上述目的。本专利技术提供一种发生器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发生器，其包括（Ⅰ）一种包括两个衬有陶瓷或塑料的锥形室或竖室的双室闸，作为一种进料设备，（Ⅱ）至少一个包括水冷却双层钢壳套的管式竖炉，（Ⅲ）一种双壁的、用于气化混合物的水冷却纯铜入口喷嘴，该喷嘴安置在该管式竖炉底 部正上方中心，（Ⅳ）一种干式除尘设备，以及（Ⅴ）非必要的脱硫设备，其中双室闸（Ⅰ）具有这样的机制，该机制具有以下作用：每次进料和卸料之后，当用惰性气体吹扫该双室闸（Ⅰ）的下室时，其中一个室是开放的，并且入口喷嘴（Ⅲ） 同时构成用于气化混合物组分的混合部件，该入口喷嘴的特征在于喷嘴的圆柱形部分的表面曲率半径到出口处持续变小，其中离开入口喷嘴的气体流动方向垂直向上。

【技术特征摘要】
DE 2003-10-16 10348116.81.一种发生器，其包括(I)种包括两个衬有陶瓷或塑料的锥形室或竖室的双室闸，作为一种进料设备，(II)至少一个包括水冷却双层钢壳套的管式竖炉，(III)一种双壁的、用于气化混合物的水冷却纯铜入口喷嘴，该喷嘴安置在该管式竖炉底部正上方中心，(IV)一种干式除尘设备，以及(V)非必要的脱硫设备，其中双室闸(I)具有这样的机制，该机制具有以下作用：每次进料和卸料之后，当用惰性气体吹扫该双室闸(I)的下室时，其中一个室是开放的，并且入口喷嘴(III)同时构成用于气化混合物组分的混合部件，该入口喷嘴的特征在于喷嘴的圆柱形部分的表面曲率半径到出口处持续变小，其中离开入口喷嘴的气体流动方向垂直向上。2.根据权利要求1所述的发生器，其中，向管式竖炉内添加燃料通过连接在管式竖炉外壁上的辐射水平测量装置引发。3.根据权利要求1所述的发生器，其中，该双室闸的室在阀门上具有这样的机制，该机制具有以下效果：在阀门打开时，密封表面从封口处上升，并且该阀门可在不与密封件接触的情况下打开。4.根据权利要求1所述的发生器，其中，入口喷嘴的圆筒形部分的内径为18到32毫米。5.根据权利要求1所述的发生器，其中，在上部，随着生产量的增加，在入口喷嘴出口处的曲率半径为15毫米到35毫米。6.根据权利要求1所述的发生器，其中，入口喷嘴由纯的无氧铜制成。7.根据权利要求1所述的发生器，其中，管式竖炉(II)为一种圆筒形容器或一种呈圆锥形加宽到底部的圆筒形容器。8.根据权利要求1所述的发生器，其中，在高温和高压下，在铬镍钢的烧结金属过滤器中或在电子气体净化器中进行干式除尘，上述过滤器和净化器在连续运行过程中定期清洗。9.根据权利要求1所述的发生器，其中，许多相同类型的管式竖炉被连接以形成生产单位，对于单个管式竖炉有可能通...

【专利技术属性】
技术研发人员：H布拉施克，W布罗伊尔，KH克勒，H翁格雷希茨，
申请(专利权)人：拜尔材料科学股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]