一种使用含碳氢物质料浆生产合成气的方法技术

本发明专利技术公开了一种使用含碳氢物质料浆生产合成气的方法，该方法包括含碳氢物质料浆的制备、含碳氢物质料浆加压高温气化、高温粗合成气冷却与鼓泡水浴降温除灰渣、粗合成气降温除尘与洗涤净化、粗灰渣排放和含细灰水处理六部分。该方法不仅适用于固态或液态含碳氢物质的加压高温气化，同时还适用于多种固态和／或液态含碳氢物质混合物的加压高温气化。本方法气化指标优良，装置简单，投资少，操作方便，易于大型化，具有原料适应范围广、环境友好等积极效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种资源再利用的
，更具体地，本专利技术涉及利用含碳氢固态和/或液态物质制备合成气的方法。
技术介绍
众所周知，能源是人类社会赖以生存和推动社会可持续发展的重要物质基础，在世界矿物能源储量中，石油、天然气和煤等含碳氢物质占相当大的比例。在我国的能源结构中，煤占70％(重量)左右，实现煤的清洁、高效利用具有重大的现实和战略意义。由于我国石油资源比较少，用煤液化制油的技术属于国家重点支持技术，近几年来发展迅速，同时煤液化制油的技术本身转化率不高，产生大量的含碳氢固态(或液态)物质，而这些大量的含碳氢固态(或液态)物质急需进行再利用。本专利技术主要针对一种或多种含碳氢固态(或液态)物质(煤、石油沥青、煤液化残渣、石油焦、生物质、城市垃圾、有机废渣、渣油、各种废油)的加压高温气化。气化技术经过不断的发展完善，气流床气化技术由于其气化指标优良、节能高效、环保效益明显而受到众多生产厂家的青睐。目前气流床气化技术有干法加压气化技术和湿法加压气化技术，干法气化指标较好，冷煤气效率较高，但装置投资巨大，况且没有大规模工业化装置制取合成气经验，国内目前引进的shell干法气化装置均处于摸索阶段。湿法气化主要约为浓度60％(重量)～65％(重量)的煤浆气化，由于煤浆制备、输送、计量、控制方便，易于实现高压气化，设备基本国产化，装置投资较低，国内目前已有数家在正常运行，但湿法气化对煤的灰熔点、灰分含量等有一定选择。例如CN 1260326C公开了一种多元料浆加压气化工艺，该工艺包括多元料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放和灰水处理五部分。-->本专利技术针对国内能源现状，面对煤液化项目后形成的大量含碳氢固态(或液态)物质难以处理的局面，在进行大量研究工作的基础上作出了本专利技术。为了充分利用二次资源，采用一种或多种含碳氢固态(或液态)物质制取浓度在58～80％(重量)、流动性很好的含碳氢物质料浆进行高温加压气流床气化，生成以CO、H2和CO2为主要组分的合成气、还原气或燃料气，从而实现含碳氢固态(或液态)物质、各种有机废水和纸浆废液(可作为制备含碳氢物质料浆用水)的有效利用。由于含碳氢物质料浆浓度很高，便于高温操作，而且气化剂耗量较低，冷煤气效率较高，原料转化率高，气化指标比较优良。
技术实现思路
[要解决的技术问题]本专利技术的目的是提供一种使用含碳氢物质料浆生产合成气的方法，该方法具有原料适应范围广，气化指标优良，工艺装置投资少，易于大型化，操作方便和环境友好的特点，是一种优异的能源综合利用技术。[技术方案]本专利技术的目的是这样实现的：该方法包括含碳氢物质料浆制备，含碳氢物质料浆加压高温气化，高温粗合成气冷却、鼓泡水浴降温除灰渣，粗合成气降温除尘、洗涤净化，粗灰渣排放和含细灰水处理六个部分。下面分别描述各个部分，即下述各个步骤：A、含碳氢物质料浆的制备：将一种或多种固态和/或液态含碳氢物质、水、助剂和添加剂水溶液混合物送入磨机1进行研磨，制备得到含碳氢物质的料浆；B、含碳氢物质料浆的加压高温气化：让上述步骤A得到的含碳氢物质料浆通过在内保温式气流床煤气化反应器11上端的三流道雾化器30进入该反应器11的反应室中，在温度1250℃～1500℃与压力0.1～10MPa的条件下与来自管道23的气化剂进行剧烈的不完全燃烧反应，生成含有CO、H2和CO2主要组分的高温粗合成气与高温灰渣的混合物。所述的三流道雾化器30是一种套筒式结构，它由中心通道63、内环通道64和外环通道65组成，所述的中心通道63和外环通道65是气-->化剂通道，所述的内环通道64是含碳氢物质料浆通道，所述的含碳氢物质料浆与所述的气化剂在三流道雾化器30出口处进行充分混合并被良好雾化，形成的雾化流场与内保温式气流床煤气化反应器11反应室匹配。所述的内保温式气流床煤气化反应器11是一个圆柱形筒体，该反应器11的上部为反应室，下部为冷却室，其反应室为内保温隔热式的，靠近反应室的内层是用能经受高温灰渣冲刷侵蚀的材料制成的，中间层是用起隔热作用，防止热量损失的材料制成的，靠近反应器11壳体的外层是用能起保温作用，降低壳体温度的材料制成的；所述的冷却室设置有冷却水分布器34、套筒式内筒31和外筒32，内筒31上端与冷却水分布器34连接固定，外筒32支撑在冷却室壳体上，内外筒31、32之间采用定位块固定。C、高温粗合成气冷却、鼓泡水浴降温除灰渣：让上述步骤B得到的高温粗合成气和高温灰渣混合物与通过所述冷却水分布器34进入所述反应器11冷却室的冷却水进行混合，然后，通过所述冷却室的内筒31进入位于该反应器11冷却室下部的鼓泡水浴33中，经冷却水冷却、鼓泡水浴33降温除灰渣后，粗灰渣滞留在底部，含少量细灰的粗合成气沿内筒31与外筒32之间的环隙上升，在环隙出口处由于空间突然增大，气流速度显著降低，粗合成气中夹带的一部分水分和灰分回到下部鼓泡水浴33，气体沿出口管道12流出所述反应器11。D、粗灰渣排放：让来自上述步骤C的经冷却水冷却、鼓泡水浴33降温除灰渣后的粗灰渣进入底部粗灰渣排放系统，粗灰渣通过锁渣阀门22进入锁斗24，通过排放阀门25排出，粗灰渣中的水进入含细灰水处理部分的负压蒸发器44。E、粗合成气降温除尘、洗涤净化：将来自上述步骤C的含少量细灰的粗合成气或者进入气水分离器13内除去其中夹带的含细灰水，收集的含细灰水经减压后沿管道28送去进行细灰水处理，而除去含细灰水的粗合成气沿管道14送到气水混合器15；或者将来自步骤C的含少量细灰的粗合成气不经过气水分离器13而直接沿管道12送到气水混合器15；-->在气水混合器15内，该粗合成气与来自气体洗涤塔17下部鼓泡式水浴储槽41返回沿管道18进入灰水循环泵19并经灰水循环泵19提压沿管道20到达气水混合器15的灰水充分混合，然后粗合成气、水与少量细灰的混合物通过管道16进入气体洗涤塔17，通过下降管39到达鼓泡式水浴储槽41洗灰，然后通过上升管40与下降管39的环隙上升，通过旋流板38与折流板37、塔盘36进行多级洗涤，并经除沫器35除沫分离后从气体洗涤塔17顶部沿管道26排出得到合成气；鼓泡式水浴储槽41的灰水经灰水循环泵19提压后分成两路，一路沿管道20送入气水混合器15浸润粗合成气中的细灰，另一路沿管道21送入内保温式气流床反应器11渣口下方的冷却水分布器34用作冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用含碳氢物质料浆生产合成气的方法，其特征在于该方法包括下述步骤：　Ａ、含碳氢物质料浆的制备：将一种或多种固态和／或液态含碳氢物质、水、助剂和添加剂水溶液混合物在磨机（１）中进行研磨，制备得到含碳氢物质的料浆；　Ｂ、含碳氢物质料浆的加压高温气化：让上述步骤Ａ得到的含碳氢物质料浆通过在内保温式气流床煤气化反应器（１１）内上端的三流道雾化器（３０）进入该反应器（１１）的反应室中，在温度１２５０℃－１５００℃与压力０．１～１０ＭＰａ的条件下与来自管道（２３）的气化剂进行剧烈的不完全燃烧反应，生成含有ＣＯ、Ｈ↓［２］和ＣＯ↓［２］主要组分的高温粗合成气与高温灰渣的混合物；　所述的三流道雾化器（３０）是一种套筒式结构，它由中心通道（６３）、内环通道（６４）和外环通道（６５）组成，所述的中心通道（６３）和外环通道（６５）是气化剂通道，所述的内环通道（６４）是含碳氢物质料浆通道，所述的含碳氢物质料浆与所述的气化剂在三流道雾化器（３０）出口处进行充分混合并被良好雾化；　所述的内保温式气流床煤气化反应器（１１）是一个圆柱形筒体，该反应器（１１）的上部为反应室，下部为冷却室，其反应室为内保温隔热式的，靠近反应室的内层是用能经受高温灰渣冲刷侵蚀的材料制成的，中间层是用能起隔热作用，防止热量损失的材料制成的，靠近反应器（１１）壳体的外层是用起保温作用，降低壳体温度的材料制成的；所述的冷却室设置有冷却水分布器（３４）、套筒式内筒（３１）和外筒（３２），内筒（３１）上端与冷却水分布器（３４）连接固定，外筒（３２）支撑在冷却室壳体上，内外筒（３１、３２）之间采用定位块固定；　Ｃ、高温粗合成气冷却、鼓泡水浴降温除灰渣：让上述步骤Ｂ得到的高温粗合成气和高温灰渣混合物与通过所述冷却水分布器（３４）进入所述反应器（１１）冷却室的冷却水进行混合，然后，通过所述冷却室的内筒（３１）进入位于该反应器（１１）冷却室下部的鼓泡水浴（３３）中，经冷却水冷却、鼓泡水浴（３３）降温除灰渣后，粗灰渣滞留在底部，含少量细灰的粗合成气沿内筒（３１）与外筒（３２）之间的环隙上升，在环隙出口处由于空间突然增大，气流速度显著降低，粗合成气中夹带的一部分水分和灰分回到下部鼓泡水浴（３３），气体沿出口管道（１２）流出所述反应器（１１）；　Ｄ、粗灰渣排放：让来自上述步骤Ｃ的经冷却水冷却、鼓泡水浴（３３）降温除灰渣后的粗灰渣进入底部粗灰渣排放系统，粗灰渣通过锁渣阀门（２２）进入锁...

【技术特征摘要】
1、一种使用含碳氢物质料浆生产合成气的方法，其特征在于该方法
包括下述步骤：
A、含碳氢物质料浆的制备：将一种或多种固态和/或液态含碳氢物
质、水、助剂和添加剂水溶液混合物在磨机(1)中进行研磨，制备得到
含碳氢物质的料浆；
B、含碳氢物质料浆的加压高温气化：让上述步骤A得到的含碳氢
物质料浆通过在内保温式气流床煤气化反应器(11)内上端的三流道雾
化器(30)进入该反应器(11)的反应室中，在温度1250℃-1500℃与压
力0.1～10MPa的条件下与来自管道(23)的气化剂进行剧烈的不完全燃
烧反应，生成含有CO、H2和CO2主要组分的高温粗合成气与高温灰渣
的混合物；
所述的三流道雾化器(30)是一种套筒式结构，它由中心通道(63)、
内环通道(64)和外环通道(65)组成，所述的中心通道(63)和外环
通道(65)是气化剂通道，所述的内环通道(64)是含碳氢物质料浆通
道，所述的含碳氢物质料浆与所述的气化剂在三流道雾化器(30)出口
处进行充分混合并被良好雾化；
所述的内保温式气流床煤气化反应器(11)是一个圆柱形筒体，该
反应器(11)的上部为反应室，下部为冷却室，其反应室为内保温隔热
式的，靠近反应室的内层是用能经受高温灰渣冲刷侵蚀的材料制成的，
中间层是用能起隔热作用，防止热量损失的材料制成的，靠近反应器(11)
壳体的外层是用起保温作用，降低壳体温度的材料制成的；所述的冷却
室设置有冷却水分布器(34)、套筒式内筒(31)和外筒(32)，内筒(31)
上端与冷却水分布器(34)连接固定，外筒(32)支撑在冷却室壳体上，
内外筒(31、32)之间采用定位块固定；
C、高温粗合成气冷却、鼓泡水浴降温除灰渣：让上述步骤B得到
的高温粗合成气和高温灰渣混合物与通过所述冷却水分布器(34)进入
所述反应器(11)冷却室的冷却水进行混合，然后，通过所述冷却室的
内筒(31)进入位于该反应器(11)冷却室下部的鼓泡水浴(33)中，
经冷却水冷却、鼓泡水浴(33)降温除灰渣后，粗灰渣滞留在底部，含
少量细灰的粗合成气沿内筒(31)与外筒(32)之间的环隙上升，在环
隙出口处由于空间突然增大，气流速度显著降低，粗合成气中夹带的一
部分水分和灰分回到下部鼓泡水浴(33)，气体沿出口管道(12)流出所
述反应器(11)；
D、粗灰渣排放：让来自上述步骤C的经冷却水冷却、鼓泡水浴(33)
降温除灰渣后的粗灰渣进入底部粗灰渣排放系统，粗灰渣通过锁渣阀门
(22)进入锁斗(24)，通过排放阀门(25)排出，粗灰渣中的水进入含
细灰水处理部分的负压蒸发器(44)；
E、粗合成气降温除尘、洗涤净化：将来自上述步骤C的含少量细
灰的粗合成气或者进入气水分离器(13)内除去其中夹带的含细灰水，
收集的含细灰水经减压后沿管道(28)送去进行细灰水处理，而除去含
细灰水的粗合成气沿管道(14)送到气水混合器(15)；或者将来自步骤
C的含少量细灰的粗合成气不经过气水分离器(13)而直接沿管道(12)
送到气水混合器(15)；在气水混合器(15)内，该粗合成气与来自气体
洗涤塔(17)的灰水充分混合，然后粗合成气、水与少量细灰的混合物
通过管道(16)进入气体洗涤塔(17)，沿下降管(39)到达鼓泡式水浴
储槽(41)，经洗灰后沿下降管(39)与上升管(40)环隙上升，并通过
旋流板(38)、折流板(37)与塔盘(36)进行多级洗涤，然后通过除沫
器(35)后从气体洗涤塔(17)顶部沿管道(26)排出得到合成气；鼓
泡式水浴储槽(41)的灰水沿管道(18)进入灰水循环泵(19)，经灰水
循环泵(19)提压后分成两路，一路沿管道(20)送入气水混合器(15)
浸润粗合成气中的细灰，另一路沿管道(21)送入内保温式气流床反应
器(11)渣口下方的冷却水分布器(34)用作冷却水；
F、含细灰水处理：该气体洗涤塔(17)鼓泡式水浴储槽(41)底部
含细灰水沿管道(27)、气水分离器(13)分离的含细灰水沿管道(28)、
从冷却室排出的含细灰水沿管道(29)分别减压后进行含细灰水处理，
首先进入高温热水器(42)降压降温，降压逸出的气体进入灰水换热器
(57)或者回收热水塔(60)回收热量；经高温热水器(42)降压后的
浓缩含细灰水进入低温热水器(43)进行再次降压，降压后逸出的气体
或者直接进入脱气水槽(55)用作热源，或者通过冷凝器(59)换热降
温后进入脱气水槽(55)用作热源；该低温热水器(43...

【专利技术属性】
技术研发人员：门长贵，郑化安，刘国平，张勇，贺根良，徐红东，韦孙昌，徐宏伟，李璞，薛薇，
申请(专利权)人：西北化工研究院，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]