[实用新型]用于固定床加压气化的设备

说明书

本实用新型涉及用于固定床加压气化的设备。更具体而言，本实用新型公开了利用竖式反应器将固体含碳燃料例如煤或焦转化为主要包含氢气和一氧化碳的粗制合成气以及灰分的设备及其使用方法，其中排出的灰分至少部分被再循环到所述反应器并与所述燃料一起穿过所述固定床。

技术领域

本实用新型涉及利用竖式反应器(shaft reactor)将固体含碳燃料例如煤或焦转化为主要包含氢气和一氧化碳的粗制合成气以及灰分的设备，在所述反应器中所述燃料被布置为固定床并连续穿过它，其中包含氧气和蒸汽的气态气化剂在升高的压力和升高的温度下流过所述固定床并且所述竖式反应器在每种情况下经由压力闸(pressure lock)装载所述燃料并从中排出所述灰分。

本实用新型进一步描述了所述设备的使用方法。

背景技术

固体燃料例如煤、焦或其他含碳燃料与作为气化剂的蒸汽和氧气一起在升高的温度下通过固定床加压气化反应器气化，并且，在大多数情况下，在超大气压力下被转化成含有一氧化碳和氢气的合成气，产生固体灰分，灰分经由灰分排出炉栅从所述反应器排出，所述灰分排出炉栅在很多情况下被构造为旋转炉栅。这种类型的反应器也经常被称为FBDB(＝固定床干底)加压气化器。

在所述固定床中，所述燃料自上而下穿过在这个方向上温度递增的下列温度区：

-干燥区：在所述干燥区中，结合在所述燃料内或上的水分被解除吸附并与所述粗制合成气流一起从所述固定床加压气化反应器排出。

-热解区：在此，挥发性化合物被从所述燃料释放并驱除。所述燃料在此发生低温碳化或焦化。

-气化区：在所述气化区中，发生所述燃料与所述气化剂的实际反应，所述气化剂通常含有空气或氧气并还有水蒸气和可能的二氧化碳作为缓和剂，以产生所述气化的目标产物即氢气和一氧化碳。

-燃烧区：在此，通过燃烧所述燃料的剩余部分而形成灰分，产生气化、热解和干燥所必需的热能。

-灰分床：所述灰分床覆盖所述排出炉栅并保护它抵御所述燃烧区的高温。

对于进一步的方法细节，参考相关的文献，参见《乌尔曼工业化学全书》(UllmannsEncyclopaedia of Industrial Chemistry)，第六版，第 15册，367页及其后。所述气化通常在约700℃的温度下开始并在800℃的温度下高速进行，参见《乌尔曼技术化学全书》(Ullmanns der Technischen Chemie)，第4版(1977)，14册，384页。那里的图10显示了在固定床加压气化反应器中、特别是上述的温度区中气体温度的典型温度分布图。

为了将所述反应器的生产能力用到最大可能的程度，必须实现穿过所述燃料固定床的所述气化剂非常均匀的流动。为了达到这种目的，必须在所述固定床中设定适当的粒度分布。小粒子的比例过高可导致阻挡流动，而大粒子的比例过高可导致形成通道，即流阻特别低的位置。

在许多情况下，其中至少90重量％的粒子在10至50mm尺寸范围内并且剩余比例在超过此的尺寸范围和低于此的尺寸范围之间等分的粒度分布被发现是有利的。所述粒度根据ASTM D4749测定。

为了影响所述固定床中的粒度，下列方法迄今是可用的：

-所述燃料在装入所述反应器中之前筛分，

-通过设定所述气化剂中的氧气与蒸汽的比率来控制所述固定床的燃烧区中的温度，在所述燃烧区中氧气比例增加导致温度升高而蒸汽比例增加导致温度下降。所述燃烧区中的温度水平影响灰分粒子凝聚的可能性并从而影响形成的灰分粒子的尺寸，

-通过所述燃料的适当组成，例如不同类型的煤的适当混合物，设定灰分的熔点。