[发明专利]气化系统和工艺

说明书

一种气化系统，用于使含碳进料部分地氧化，以至少提供合成气，该气化系统包括：反应器室，其用于接收含碳进料，且使含碳进料部分地氧化，反应器室具有反应器室底板；在反应器室的底板的下方的激冷室，其用于容纳由液态冷却剂形成的浴池；在所述反应器室底板处的中介区段，中介区段具有反应器出口开口，反应器室穿过反应器出口开口而与激冷室连通，以将合成气从反应器室引导至激冷室的浴池中；至少一层耐火砖，其布置于反应器室底板上，且由反应器室底板支撑，耐火砖的下端区段包封反应器出口开口，且限定其内径；以及浸没管，其从反应器出口开口延伸至激冷室的浴池，浸没管具有扩宽的顶部区段。

技术领域

本发明涉及用于通过使含碳给料部分地燃烧而产生合成气的气化系统和工艺。

背景技术

含碳给料可例如包括粉煤、生物质、(重)油、原油残渣、生物油、烃类气体或任何其它类型的含碳给料或以上的含碳给料的混合物。

如本文中所使用的合成气或合成气体是包括氢气、一氧化碳以及有可能一些二氧化碳的气体混合物。合成气可例如用作燃料，或用作生成合成天然气(SNG)的工艺中的中介，且用于生产氨、甲醇、氢气、蜡、合成烃燃料或油产品，或用作用于其它化学工艺的进料。

本公开涉及一种系统，该系统包括用于制备合成气的气化反应器和用于从反应器接收合成气的激冷室。反应器的合成气出口经由管状浸没管而与激冷室流通地连接。例如US4828578和US5464592中所示的类型的部分氧化气化器包括高温反应室，该高温反应室被一层或多层隔热耐火材料(诸如，耐火粘土砖，也被称为耐火砖或耐火衬里)环绕，并且，被外部钢壳体或容器包覆。

如WO9532148A1中所描述的用于使液态含烃燃料部分地氧化的工艺可与上文中所引用的专利中所示的类型的气化器一起使用。燃烧器(诸如，US9032623、US4443230和US4491456中所公开的燃烧器)可与先前提到的专利中所示的类型的气化器一起使用，以将液态含烃燃料连同氧气一起且有可能还连同缓和剂气体一起向下或横向地引入至气化器的反应室中。

当燃料在气化器内起反应时，反应产物之一可为气态硫化氢，这是一种腐蚀剂。在气化工艺的期间，作为燃料与含氧气体之间的反应的副产物，还可形成熔渣或液态渣。渣的反应产物和量可取决于所使用的燃料的类型。包括煤的燃料将典型地比液态含烃燃料(例如，包括重油残渣)产生更多的渣。对于液态燃料，腐蚀剂所导致的腐蚀和合成气的升高的温度更突出。

渣也是众所周知的腐蚀剂，并且，沿着气化器的内侧壁部逐渐向下流动至水浴池。水浴池使从反应室离开的合成气冷却，并且，还使掉落至水浴池中的任何渣冷却。

向下流动的合成气在到达水浴池之前，流过气化反应器的底板部分处的中介区段，并且，流过通向水浴池的浸没管。

如上所述的气化器典型地还具有激冷环。激冷环可由耐腐蚀材料(诸如，铬镍铁合金或镍基合金(诸如，因康合金(R))形成，并且，布置成将水作为冷却剂而喷射或注射到着浸没管的内表面。US4828578和US5464592的气化器意图用于将产生渣的液态燃料(包括煤和水的浆)。激冷环的一些部分位于向下流动的熔渣的流路中，且因而，激冷环可被熔渣接触。激冷环的被渣接触的部分可经历大约1800 °F至2800 °F(980至1540 °C)的温度。因而，现有技术的激冷环易受热损伤和热化学降解的影响。取决于进料，渣还可凝固于激冷环上且积聚，以形成可限制或最终封闭合成气开口的塞。此外，激冷环上的任何积渣都将降低激冷环执行其冷却功能的能力。

在一种已知的气化器中，反应室的金属底板部分采取倒圆锥形壳体的平截头体的形式。金属底板可由与气化器壳体或容器相同的压力容器冶金制成。中介区段可包括气化器底板中的中心合成气出口开口处的喉部结构。

金属气化器底板支撑覆盖金属底板的耐火材料(诸如，陶瓷砖)，并且，还支撑覆盖气化器底板的上方的气化器容器的内表面的耐火材料。气化器底板还可支撑底下的激冷环和浸没管。