用固体燃料制备合成气体的方法技术

在采用汽化剂从固体燃料制备合成气体的方法中，汽化剂在一个装有流化床和一辅助反应区（在流化床上方），以及一个固态床（在流化床下面）的反应器中发生吸热和放热反应．自反应器中排除形成固态床的固体汽化残留物的速度可根据固态床的高度按下述方式调节，即保持固态床的上界面低于把发生放热反应的汽化剂引入到汽化过程中去的区域．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用固体燃料制备合成气体的方法。这种方法可以在高压的流化床中利用汽化剂发生吸热和放热反应来实现。在流化床上方布置的是一辅助汽化空间或燃烧室，而在流化床之下，则是一个包含固体汽化残渣的固态床。将燃料引入流化床内，固体汽化残渣从固态床下排除，同时自辅助汽化室中抽取生成的合成气体。在流化床下形成固态床的固体汽化残渣主要包含燃料中的伴生矿物，更准确地说，就是燃料中通常的灰渣和矿物杂质。固态床中也有大量含碳的固体物质，它们一部分呈粗颗粒状态，由于其重量大，便从流化床下落到固态床上。固态床中另一部分含碳物质由小粒度组成，它们的含碳量很高，是由于在汽化过程中未完全转化之故。满意地实施这种方法的一个重要要求是从发生汽化过程的反应器中，即其下部能顺利地排除汽化残渣。在仍然载有含碳汽化残渣的固态床还遭受过热时，特别是当含氧的汽化剂进入到固态床中去的时候，可能会出现一些问题。与固态床中含碳组成物最终形成的放热反应会使温度大幅度升高，其结果使固态床的矿物成分烧结在一起，甚至会部分熔化，形成大块。在极端的情况下，会导致反应器不得不停止运转，以便采用机械工具来清除烧结的沉积物和烧结块等。考虑到汽化过程停止运转后需要让反应器冷却，这种运行中断可能要延续数日之久。从上述的问题来看，该方法一般可这样来实施，即把具有放热效应的汽化剂，例如氧气，喷射到固态床上边界的最上面，这样便可使氧在任何情况下都不与仍处于固态床中的含碳颗粒发生反应，那就意-->味着只把氧引入流化床，或者可能的话，引到流化床上部的辅助反应室中去。由于引入汽化剂在反应器内进行汽化过程的喷嘴位置相对于反应器来说，通常是固定的，或者至少当反应器在运行时不能作较大的变动，在可以毫不间断地进行数周或数月的汽化过程中，如果固态床的上边界在高度方面没有发生显著的位置变化，也就是说，固态床的上表面总是保持在低于把氧送到该过程中的区城，或进行该过程的反应器中的区域，才能实现上述只在固态床上边界上面供给含氧汽化剂的条件。在汽化过程中，如果要使固态床的上边界水平面大体上保持不变，则必须从固态床的底部把自上面流化床沉积在固态床上的一定量物料排除，从而就将这部分物料从汽化过程中除去。对于至今业已在实际条件下运行的汽化反应器来说，满足那种要求并没有特别的困难，因为引入反应器的固体燃料在长时间内至少是近乎不变的自然状态。换言之，不能发生反应的燃料中的碳和矿物质之间的关系，亦即灰粉和其他可能的矿物杂质，在长时间内大致是保持恒定的。在许多情况下，这已借助采取合适的预防措施来达到;具体办法是从矿床或沉积物中有步骤地取出固体燃料，例如煤或泥煤。在另外的一些情况下，由矿床或沉积物中得到的煤要经过一道处理，以确保固体燃料的性质均匀，包括以上所述碳和不能汽化的矿物质之间的关系。沉积矿床中的固体燃料，就其灰份含量和其他不可汽化的物质而言，要在长时间期内获得具有均匀性质的燃料，这种可能已日趋稀少，因为具有这些优点的沉积矿床在过去业已被广泛地开采。除此之外，即使这种沉积矿床仍是可以得到的，但是由于现代使用的开采方法，在许多情况下，要使开采的煤或其他固体燃料中不可汽化的矿物数量没有波动，简直是不可能的。以开采煤，如褐煤作为一个例子，当使用大型斗轮式挖掘机作露天开采时，不可能排除在煤层或沉积层中包-->含的不同宽度的岩层、砂层或其他不可汽化的物质层。开采其他煤种和地下采矿时也会出现类似情况。就上面谈及的汽化过程的一般形式而论，燃料中不能发生反应的矿物的绝对和相对比例并不意味着有任何问题，至少在某些范围内是如此，以致即使那些质量比至今所用的燃料更差的，也即具有较高灰份的燃料，仍可用于制备合成气体。由于具有较高灰份的燃料相当便宜，所以从成本上考虑那是非常理想的。然而，在处理这种煤的时候，许多情况下都会出现一些困难，那就是燃料中可汽化的碳和不可汽化的矿物之间的比例关系发生很大的波动。显然，应当克服这种缺点，或者至少使煤经过预处理来大大地把它降低，但这却增加了汽化过程中所用燃料的成本，至少是大大地抵消了劣质煤价格低的优点，所以从经济上考虑，还必须引入一种可用于汽化过程的燃料类型。关于至今通常实施汽化程的方法有这样的缺点，当燃料中不可汽化矿物的比例在整个汽化过程发生波动时，固态床的高度及其上边界水平面也会出现不可预知和不可控制的波动，其大小取决于引入汽化反应器中燃料的不可汽化成分含量的变化情况。也就是说，以不间断的方式进行汽化过程所必需的要求已不再有任何保证，那么就是要求使固态床的上边界在任何情况下都保持在低于可以与含氧汽化剂接触的水平面。反之，即使不可汽化的固体物质含量仅在短时间内升高，也会存在危险;因为固态床的高度会上升到这种程度，以致其上部伸入到含量氧汽化剂的送入区内，而在正常情况下，该区应属流化床的最下部分。固态床水平面的这种升高被认为是不可汽化的矿物质造成的，因为这些物质代表燃料中伴生的或者外来的矿物，故而不与煤化合，一旦它们进入反应器，由于其比重比全部或主要由碳组成的颗粒大得多，所以它们会通过流化床向下移动到固态床上。然而，不可汽化物质的较高比例也会有这种作用，即含碳颗粒具有较高的灰份，以-->致由于这种因素而使进入固态床的固体汽化残留物的数量增加，这样便引起固态床因其上边界向上移动而增长。以上业已说明，使含氧汽化剂喷入固态床的方法将导致温度在短时间内显著地上升，这是由于所存在的、特别是在固态床上部存在的含碳颗粒中的碳与氧反应，产生相当大的热量之故。在这种情况下，出现了温度高峰，由此至少会引起某些灰渣成份熔化或者烧结，以致不可能在实际上防止形成烧结块和焙烧沉积物。在这方面还得考虑，通常对于固态床上部中的含碳物质来说，在某些情况下还有富集作用，以致其中的碳与汽化剂中的氧发生反应，一般总是足以使温度升高，例如出现如上所指的不希望有的后果。固态床上部含碳物质方面的富集更具体地被认为是气体一般向上通过固态之故，这主要是为了防止固态床变得太结实或太紧密，尽管还没有使固态床疏松到呈现流化床所有的物理性质程度。在很多情况下，通过固态床并且还可能作为冷却剂的气体是一种吸热的汽化剂，例如二氧化碳（CO）或者蒸汽。本专利技术旨在提供一种采用发生吸热和放热反应的汽化剂、在高压的流化床中，用固体燃料制备合成气体的方法，其中在流化床上方设有一个辅助汽化区，在流化床下面设有一个包含固体汽化残留物的固态床。在本方法中，先将固体燃料引入流化床，再从固态床排除固体汽化残留物，然后从辅助汽化区抽出产生的合成气体。自汽化过程中排除形成固态的固体汽化残留物的速度是根据固态床的高度按下述方式调节，即保持固态床的上界面低于把放热汽化剂引入到汽化过程中的区域。因此，在本专利技术的方法中，从汽化过程或者反应器内排除固体汽化残留物的速度取决于引入汽化过程中的含碳物质内所含不能发生反应的成份的数量比。然而，由于上述的比例不易确定或者要花很多费-->用才能确定，所以要探测固态的高度，并以此作为控制参数。被认为是特别有希望的一种控制该过程的方法是，把固态床区的温度作为测定或控制固态床上界面位置的一种测定值。这种控制方法是基于如下考虑：即流化床中的温度一般应高于固态床中的温度，更具体地说，是因为流化床中发生有放热反应。故而，固态床要比流化床冷得多。这特别适合于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在高压的流化床中利用汽化剂与固体燃料发生吸热和放热反应来制备合成气体的方法，其特征为在流化床之上设置有一个汽化区，在流化床之下设置有一个包含固体汽化残留物的固态床；在那里把固体燃料引入流化床，把固体汽化残留物从固态床排除，把合成气体从辅助汽化区抽出；而且自汽化过程中排除形成固态床的固体汽化残留物的速度是根据固态床的高度来调节的，即保持固态床的上界面低于把放热反应汽化剂引入到汽化过程中去的区域。

【技术特征摘要】
DE 1985-9-2 P3531292.01、一种在高压的流化床中利用汽化剂与固体燃料发生吸热和放热反应来制备合成气体的方法，其特征为在流化床之上设置有一个汽化区，在流化床之下设置有一个包含固体汽化残留物的固态床；在那里把固体燃料引入流化床，把固体汽化残留物从固态床排除，把合成气体从辅助汽化区抽出；而且自汽化过程中排除形成固态床的固体汽化残留物的速度是根据固态床的高度来调节的，即保持固态床的上界面低于把放热反应汽化剂引入到汽化过程中去的区域。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于用以测定固态床上界面位置的测量值是固态床区的温度。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于用以测定固态床上界面位置的测量值是固态床区的压力。4、一种大致上如上文所述的以固体燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯特格盖尔斯，约翰内斯兰贝茨範，洛塔尔施拉德，
申请(专利权)人：莱茵褐煤矿井股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]