气化系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于气化固体含碳进料的气化系统，该气化系统包括：用于在反应温度下部分地氧化含碳进料以便产生合成气的气化反应器；设置在气化反应器顶端的合成气出口；从合成气出口大体上向上延伸的排气管；设置在排气管中或连接到其上的预冷器单元，其用于预冷合成气；在预冷器单元的下游连接到排气管的连接管；和合成气冷却器单元，其用于从连接管接收合成气并将合成气冷却至阈值温度以下，以便使合成气适合进一步处理。

gasification system

The utility model provides a method for gasifying solid carbonaceous feedstock gasification system, including the gasification system for gasification reactor at reaction temperature partially oxidized carbonaceous feedstock to produce syngas; set in the gasification reactor at the top of the outlet gas; synthesis gas from the outlet substantially to the exhaust. The extension of the pipe; the exhaust pipe is arranged in or connected to the cooling unit which, for pre cooling syngas; connecting pipe connected to the exhaust pipe in the precooling unit downstream; and synthetic gas cooler unit, which is used for receiving the synthesis gas from the connecting pipe and the following synthetic gas cooling to the threshold in order to make the temperature of synthesis gas for further processing.

【技术实现步骤摘要】
气化系统
本公开涉及一种通过使含碳进料部分燃烧来生产合成气的气化系统。本公开还涉及使用所述系统的气化方法。
技术介绍
含碳进料可(例如)包括煤粉、生物质，石油焦或任何其它类型的固体含碳进料或其混合物。特别地，含碳进料以固体干燥原料的形式提供。通常，含碳进料与含氧气流以及(可选地)慢化剂气体一起提供给气化反应器的一个或多个燃烧器。在反应器中，进料被部分氧化以便提供合成气。合成气随后在骤冷段中冷却。冷却的合成气通常被处理，以便例如去除灰分和其它污染物。如本文所用的合成气或合成气体是包含氢气和一氧化碳以及一些二氧化碳的气体混合物。(经处理的)合成气可(例如)用作燃料，或用作中间产物，或用作其他化学过程的原料，所述中间产物用于生成合成天然气(SNG)或用于生产氨、甲醇、氢、蜡、合成的烃燃料或石油产品。合成气可以在下游工艺路径中进一步处理，以便将合成气转化成所选的烃产品。下游工艺路径可以包含费-托合成反应器，以便转化该合成气并使得能够从一系列烃产品(包括但不限于甲醇和蜡)生产所选的产品。费-托法通常涉及可产生各种烃的一系列化学反应，所述烃理想地具有化学式(CnH(2n+2))。在此最重要的是水气变换反应，其通过消耗一氧化碳而提供氢气源：H2O+CO→H2+CO2费-托法能够按下式生产例如烷烃：(2n+1)H2+nCO→CnH(2n+2)+nH2O式中n通常在10至20的范围内。甲烷(n＝1)的形成是不期望的。生产的大多数烷烃倾向于是直链，适合作为柴油机燃料。除了烷烃形成之外，竞争反应可以提供烯烃，以及醇和其它含氧烃。WO-2004/005438公开了描述的气化装置，该气化装置包括气化反应器、连接管和合成气冷却器。气化反应器包括竖直取向的细长压力容器，冷却通道和骤冷气体供应单元位于该细长压力容器中。气化器单元被供以含碳进料，例如煤粉。骤冷气体供给单元供给有骤冷气体。被骤冷的热产品气在骤冷气体供给单元下游的冷却通道部分中流动。冷却通道设有冷却表面。优选地，这些冷却表面是管束，冷却水通过管束流动。随后，合成气被引导到合成气冷却器，该合成气冷却器包括三个热交换器加热表面，当在热气体的流动方向上观察时，它们一个在另一个上方就位。在WO-2004/005438的系统中，合成气冷却器入口可被烧结的飞灰堵塞，这可能导致在合成气冷却器上的压降和第一热交换器束的性能不佳。为了防止合成气冷却器(SGC)入口的堵塞，已经采取了硬件改变(例如US9267744中公开的飞灰爆破器)和操作优化。US4950308公开了一种用于在高压气化过程中从细粒度含碳物质生产生成气的装置。该装置包括：竖向的气化与辐射冷却装置；竖向的对流冷却通道，通过该竖向的对流冷却通道产生从顶部至底部的流动；以及在对流冷却装置的头部和气化与辐射冷却装置的头部之间的连接管。气化与辐射冷却装置包括管状轴、下部炉渣出口和用于连接管的上部锥形连接部。所述管状轴被构造为等速流动通道，其不装备用于供给其它冷却方式，而是被设计成通过辐射冷却来使得与产品气一起行进的伴随炉渣固化。在实践中，合成气中的固体仍然可沉积在合成气冷却器单元的入口部分(其包括最上部的第一热交换器的入口)上。沉积的固体可生长并最终桥接成大块。一旦这些块的大小超过一定的阈值，就无法通过反吹(即反向压力脉冲)来去除它们。这需要关闭系统的操作，以便从第一热交换器去除这些飞灰块。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种改进的气化系统和方法，以便限制用于清理或维护的系统停机时间。本申请提供了一种用于气化固体含碳进料的气化系统，该气化系统包括：-气化反应器，所述气化反应器用于在反应温度下部分地氧化所述含碳进料以便产生合成气；-合成气出口，所述合成气出口设置在所述气化反应器的顶端；-排气管，所述排气管从所述合成气出口基本向上延伸；-预冷器单元，所述预冷器单元设置在所述排气管中或连接到排气管，用于预冷所述合成气；-连接管，所述连接管在所述预冷器单元的下游连接到所述排气管；和-合成气冷却器单元，所述合成气冷却器单元用于从所述连接管接收所述合成气，并用于将所述合成气冷却至阈值温度以下，以便使所述合成气适合进一步处理。在一个实施例中，所述排气管包括在所述合成气出口与所述预冷器单元之间的排气管下段，所述排气管下段的长度足以将所述合成气冷却至相对于反应温度降低的第一温度，在所述降低的第一温度下，所述合成气中的污染物开始凝固。在另一个实施例中，所述排气管包括在所述预冷器单元与所述连接管的入口之间延伸的排气管上段，所述连接管具有向下的指向。在又一实施例中，所述排气管上段延伸超过所述连接管的入口。本公开的设计使得充满飞灰的合成气能够向上流动通过第一冷却器束(其可称为预冷器单元)，而不是直接向下流入合成气冷却器单元的第一热交换器。在此，附着在预冷器单元底部的飞灰可(例如)通过定期敲击来相对容易地除去。在合成气从下到上流过预冷器之后，温度将在该合成气向下流过合成气冷却器单元并通过合成气冷却单元的热交换器之前下降到“安全范围”内。在一个实施例中，合成气冷却器单元可以设置有过热器热交换器。在此，过热蒸汽的温度可得到保证，而不会阻塞皆知易出问题的顶部热交换器束。因此，热交换器的堵塞被降低，维护之间的正常运行时间能够更长，从而降低了总体运行支出。在一个有益的实施例中，预冷器单元设置有多个热交换表面，每个热交换表面具有面向气化反应器的下端，该下端与相邻热交换表面的下端错开。在一个实施例中，预冷器单元的热交换表面的下端设置有用于去除沉积的固体团块的敲击装置。根据另一方面，本公开提供了一种用于气化固体含碳进料的方法。附图说明本公开的这些和其他特征、方面和优点将从以下参考附图的详细描述中而变得显而易见，在全部附图中相同的字符表示相同的部件，其中：图1示出了现有技术的气化系统的剖面图；图2示出了本公开的气化系统的剖面图；图3示出了本公开的气化系统的一个实施例的剖面图；图4示出了本公开的预冷器单元的一个实施例的剖面图；图5示出了本公开的预冷器单元的一个实施例的透视图；以及图6示出了合成气冷却器单元的顶部部分的一个实施例的细部的剖面图。具体实施方式本公开涉及一种用于气化含碳进料的系统和方法。在一个优选实施例中，含碳进料至少包括干煤粉。在下文中，使用相同的附图标记表示相似的特征。图1以剖面图示意性地示出了用于生产合成气的气化系统100，其中该系统包括至少一个气化反应器101，含碳原料在该气化反应器中被部分氧化而产生合成气。气化反应器101通常设置在压力容器或压力壳110的内部。在一个优选实施例中，气化反应器101被冷却壁112(例如膜式壁)包围。气化反应器101被供应有含碳进料，例如煤粉。反应器101的顶端包括合成气出口106。合成气出口敞开到气体管107。排气管107适用于将热产品气向上引导并引导到连接管103。用于所产合成气的向上倾斜的连接管或排放段103敞开到热交换单元104的顶部部分，所产合成气在该热交换单元中被冷却。骤冷器件(通常是洒水器)也可以存在于排放段103中。热交换单元104包括封闭的圆柱形外壁2，该圆柱形外壁形成压力壳并封套至少一个热交换装置1。热交换单元104可以包括管3，该管(例如)形成圆柱形内通道壁。热交换单元104可以包括一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气化固体含碳进料的气化系统，其特征在于，所述气化系统包括：‑气化反应器，所述气化反应器用于在反应温度下部分地氧化所述含碳进料以便产生合成气；‑合成气出口，所述合成气出口设置在所述气化反应器的顶端；‑排气管，所述排气管从所述合成气出口基本向上延伸；‑预冷器单元，所述预冷器单元设置在所述排气管中或连接到排气管，用于预冷所述合成气；‑连接管，所述连接管在所述预冷器单元的下游连接到所述排气管；和‑合成气冷却器单元，所述合成气冷却器单元用于从所述连接管接收所述合成气，并用于将所述合成气冷却至阈值温度以下，以便使所述合成气适合进一步处理。

【技术特征摘要】
2016.06.12 CN PCT/CN2016/0854271.一种用于气化固体含碳进料的气化系统，其特征在于，所述气化系统包括：-气化反应器，所述气化反应器用于在反应温度下部分地氧化所述含碳进料以便产生合成气；-合成气出口，所述合成气出口设置在所述气化反应器的顶端；-排气管，所述排气管从所述合成气出口基本向上延伸；-预冷器单元，所述预冷器单元设置在所述排气管中或连接到排气管，用于预冷所述合成气；-连接管，所述连接管在所述预冷器单元的下游连接到所述排气管；和-合成气冷却器单元，所述合成气冷却器单元用于从所述连接管接收所述合成气，并用于将所述合成气冷却至阈值温度以下，以便使所述合成气适合进一步处理。2.如权利要求1所述的气化系统，其特征在于，所述排气管包括在所述合成气出口与所述预冷器单元之间的排气管下段，所述排气管下段的长度足以将所述合成气冷却至相对于反应温度降低的第一温度，在所述降低的第一温度下，所述合成气中的污染物开始凝固。3.如权利要求1所述的气化系统，其特征在于，所述排气管包括在所述预冷器单元与所述连接管的入口之间延伸的排气管上段，所述连接管具有向下的指向。4.如权利要求3所述的气化系统，其特征在于，所述排气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘水刚，全小明，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰,NL