[发明专利]来自气化设备的水煤气的处理

说明书

本发明涉及一种工艺，用于从由固态或液态燃料的各种气化方法所产生的粗煤气来制造水煤气。为限制其后的高放热性CO‑转换反应的温度以调节H₂/CO‑比，由粉尘中所分离的粗煤气流过两个相继串接的反应器，其中第一反应器配置有反应动力学受限的特定催化剂，而第二反应器配置有常见的酸气催化剂。在第一反应器中使用的特定催化剂限制该呈放热运行的转换反应的进程，以使在第一和第二反应器中的反应温度保持如此之低，以致在不供入外部蒸气的情况下也排除了对催化剂的热损害，并达到所需的气体组成。

技术领域

本发明涉及一种产生规定的含H₂和含CO的水煤气或产生工业纯的氢的设备和方法，这些气体适用于例如按费-托-工艺制备化学产品，如甲醇、二甲醚、氨、甲烷以及其后续产品和燃料。

背景技术

为生产水煤气，在不同燃料的利用和目标方面己实现了代表当今现有技术的各种方法。可提及的有粉末状和液态燃料的烟道流气化的各种改进法、固体的块状燃料的固定床气化法以及日益扩大利用生物质所选用的流化床气化法。

按烟道流气化工艺，粉末状或液态燃料在压力达10 MPa和温度达1900℃下与含游离氧的气化剂反应而形成富集H₂和富集CO的粗水煤气。在此，固体燃料是研磨成粉末燃料的不同炭化程度的煤或焦炭，特别是石油焦，生物质或由残余物和废物获得的有用馏分。该工艺详述于“Die Veredelung und Umwandlung von Kohle ”, Schingnitz, Kapitel 4.4. 2, GSP-Vergasung, herausgegeben von der Deutschen WissenschaftlichenGesellschaft fuer Erdoel, Edgas und Kohle e. V., Dez. 2008。通过粉末燃料-载气悬浮体以100-500 kg/m³的输送密度呈流水作业将该粉末燃料供入在所述压力下的气化装置中，如专利DD 147188所述。液态燃料是作为石油加工以及煤精制如低温干馏或炼焦的高沸点产物如重油、焦油和沥青。这些液态燃料经细喷雾，同时与氧和水蒸气一起在烟道流中气化，参见Ch. Higman等人 “Gasification”Kapitel “Oil Gasfication”，VerlagElsavier 2003。

该温度至多1900℃和压力达10 MPa的热的气化粗煤气与液化成渣的燃料灰以及烟尘和炭黑一起离开气化室，并通过喷水直接冷却或在废热锅炉中间接冷却。为沉降所夹带的粉尘特别是细粉尘，该粗煤气流过水洗装置或干燥过滤器的级联，以将粉尘含量的浓度降低到1 mg/m³ i.N.，优选为0.1 mg/m³ i.N.。

在直到6 MPa压力下的块状燃料的固定床气化中，该400-600℃的热的粗煤气在离开反应器后经冷却，以冷凝和分离出所夹带的烃。详述可见D. A. Bell等人 “CoalGasification and its Applications”，Kap. Moving Bed Gasifiers, Verlag Elsevier2011，其中也详细论述流化床工艺。

特别着重指出的是轻质烃如天然气、液化气和轻质气油在直到3 MPa压力和直到850℃下在带催化剂的外加热的裂解管中的吸热的蒸气重整工艺，这些在标准文献中广为涉及。

所有的气化方法均是特有的，以致在气化中初始形成的H₂/CO-比不适合满足后继合成的需要。

通过已知的催化转换反应

CO + H₂O ←→ CO₂ +H₂ △H = -41 KJ/mol