[发明专利]气化反应器

说明书

本发明涉及通过含碳原料部分燃烧生产合成气的气化反应器和方法。含碳原料例如可以为粉煤、生物质、油、生物油、烃气体或任何其它类型的含碳原料。所产生的合成气为包含一氧化碳和氢气的气体，它通常用作燃料气或化学过程的原料。

在某些情况下，可能理想的是利用多种类型的含碳原料。例如可能理想的是对于粉煤反应器用生物质替代部分煤。在这种情况下，由于生物质热值更低，反应器的热效率可能会降低。

本发明的一个目的是提高这种气化反应器和方法的生产率。另一个目的是在不降低生产效率的情况下允许共同处理不同类型的含碳原料。

用包括带有一个或多个燃烧器的反应室和至少一个延伸入反应室提供液态油的油枪的气化反应器可以实现这一目的。已经令人惊奇地发现即使当部分含碳原料(例如粉煤)被生物质替代时，通过单独的油枪向含碳原料的燃烧共进料油将会明显提高反应器的生产率。

在一个实施方案中，一个或多个油枪可以位于与燃烧器相同或不同的位置处。例如油枪可以位于燃烧器上方一定距离处，但当油枪位于燃烧器下方一定距离处时，例如在燃烧器下方约1.5米或更小的距离处时，将获得特别好的结果。任选地，所述反应器可以包括高于及低于燃烧器位置的油枪。

在另一个实施方案中，可以将油枪引至燃烧器的燃烧区。

气化反应器对于粉煤的部分燃烧特别有用。为此，可以将至少部分燃烧器连接至粉煤供应管线和氧供应管线。

为了保护油枪免受热负荷和损坏，可以为延伸入反应室的油枪部分配备冷却夹套。冷却夹套可以包围油枪尖和与冷却剂的供给和排放相连。冷却剂通常为水。

油枪例如可以包括分别提供油和蒸汽的同轴通道。所述油可以包括生物油、其它来源油如应用后的润滑油或来自炼厂的重渣油等或它们的混合物。术语生物油包括来自植物、动物(如树脂/植物油、脂肪、或废烹调油等)的液态烃和包括来自动物脂肪的油或来自树木的树脂、泔水油等。油优选作为单相液体提供。

在另一个实施方案中，油枪可以包括雾化喷嘴。这种喷嘴例如可以包括同轴排布的供油通道和位于旁边的至少一个相邻的供蒸汽通道。利用带有在供油通道两侧具有供蒸汽通道的喷嘴的油枪可以获得非常好的雾化。这可以通过具有在相邻的中心供蒸汽通道和相邻的环状供蒸汽通道之间同轴布置的环状供油通道的喷嘴来实现。以这种方式，在油物流两侧的蒸汽物流分散和雾化油物流。如果蒸汽流速为油流速的约10-18倍，则可以进一步改进雾化。油流速典型地为约6-12m/s，虽然如果需要也可以应用其它速度。

用于燃烧油的附加氧可以通过油枪提供，例如通过油枪中的蒸汽通道(作为蒸汽/氧的混合物提供)和/或通过其它燃烧器的氧通道提供。

本发明还涉及在气化反应器中通过含碳原料部分燃烧生产合成气的方法，其中通过一个或多个燃烧器将氧和含碳原料的混合物进料至气化反应器，而油通过一个或多个油枪雾化进入反应器。

油可以在与燃烧器相同位置或不同位置处,例如在一个或多个燃烧器下方或上方一定距离处与蒸汽并流雾化。

如果含碳原料包括粉煤和油与粉煤的质量进料比为约1/5-2/5时，将获得好的结果。由于通过油枪提供油，粉煤可以用至多约为煤的30wt%的生物质部分替代，而不降低反应器的效率。

如果燃烧油需要的附加氧通过燃烧器提供，则取决于煤的性质，氧与粉煤的进料比例如可以为1/1-1.3/1。

取决于油的性质，油/蒸汽的进料比例如可以为3/1-5/1。

燃烧期间，反应室中的温度通常为1500-1700℃。反应室中的压力通常为25-60barg。

下面通过参考附图描述本发明的示例性实施方案，其中：

图1、示意性给出了气化反应器一个实施方案的剖面图；

图2、示意性给出了气化反应器一个替代实施方案的剖面图；

图3、给出了图1或2气化反应器的油枪的剖面图。

图1给出了包括具有反应室壁3的反应室2的气化反应器1。所述壁3例如可以由用于输送水或其它冷却剂以防止壁3过热的平行(垂直或螺旋缠绕的)冷却管线形成。多个燃烧器4延伸通过壁3进入反应室2中。氧和粉煤和/或生物质分别通过燃烧器4的不同通道强吹入反应室3，和在燃烧区5中燃烧产生合成气和炉渣。合成气按图中箭头A所示向上流动，通过排出口6排出以进行冷却和进一步处理。炉渣按图中箭头B所示下落，和通过炉渣排出口7排出。

在燃烧器4下方一定距离(例如1.5米以内)处，多个油枪8延伸入反应室2中。将油枪8引至燃烧区5中。将用蒸汽雾化的油吹入燃烧区5中，在其中油利用来自燃烧器4的氧部分燃烧。