[其他]并流煤气化工艺及设备

说明书

本发明涉及煤气化的方法及设备，煤和反应性气体送入气化炉顶部，然后气体和固体并流向下流过气化炉大部分空间，在气化炉底部逆流通入一定量的反应性气体使反应完全。反应是在压力下、在带有未融熔灰的固定床中发生的。

在本发明的说明书中，术语“煤”是指具有宽范围粒度的碳化物质，入炉前不必备煤，例如破碎，磨碎，筛分等等。此外，该煤可以具有任何组成，不必用后续净化设备或副产品（含硫化合物，焦油，酚和液体烃）的回收设备。本发明的气化方法能使所有有害量的副产品在气化过程中“就地”被除去或被转化。

在本发明的说明书中，术语“固定床”是指在重力影响下仅进行缓慢向下移动的非湍动床。

已采用的具有工业规模的大部分低压或高压固定床煤气化方法是逆流系统。

一个有代表性的典型例子是鲁奇工艺，其气化炉见图1。在鲁奇工艺中，把具有低粘结性、筛选好的煤在气化炉顶部加入，由此在重力作用下煤在固定床中向下移动，在底部排灰。在气化炉底部送入蒸汽和氧，让其逆流上升，所产煤气在气化炉顶部抽出。

这种逆流工艺的优点是，可以把放出的一部分热量传给加入炉中的新批料，因而相当好地从反应所得气体中回收热量。此外，由于新鲜的氧化性气体逆流流动，所以反应进行得近乎完全。因此损失在灰中的活性物质最小。

另一方面，由于反应区是在气化炉的底部，并且朝向新煤所在位置的方向，温度随高度增加而降低，所以存在一个温度为500℃左右的区域，并且温度的缓慢增加促进了液相的形成，这液相使得煤粒粘结，妨碍煤灰向下正常流动。为了避免这种粘结，鲁奇工艺需要事先选择低粘结性煤。另外，在鲁奇工艺中的煤气发生炉本身需要一个搅拌杆，以便搅拌装有煤的固定床。

如果煤粒大小不均匀，就会发生煤气的不规则分布，因此需要选择筛选好的煤（例如，粒度在10和30毫米之间），并且在备煤时需要筛分和去除细颗粒煤的设备。

该反应区位于气化炉底部。为了防止在那里的温度升得太高，分布氧化性气体的篦子必须用大大过量的蒸汽来冷却，这对能量平衡和赢利都带来不良影响。

在气化炉中降低温度梯度会使副产品逐渐放出，并与所产煤气混合，因此发现煤中所含硫的70-95%是以含硫气体化合物的形式存在于气化炉顶部排出的煤气中。所以，这样排出的气体必需有后续净化设备，不仅要从生产的气中除去硫化合物，而且也必须除去阻滞的非气体产物，如焦油，液体烃，氨等等。

美国专利号3    920    417叙述了一种煤气发生炉，其中煤和反应性气体并流进入气化炉下部。相反，气化炉上部有一个用来逆流予热煤的区域，在该区域的底部有一个很热的炉膛，其温度朝着有新鲜煤层方向而降低，而新鲜煤正是从炉的顶部加入。因此，在这个区域存在着逆流工艺的所有缺点，即粘结及形成焦油和含硫气体。另外，该工艺限于使用规定好粒度的非粘结煤，借助蒸汽喷射器使蒸汽量与所形成的焦油量相配合，把焦油和其它所不希望的液体重新送入气化炉。

在该发明的煤气发生炉中的燃烧区产生很高的温度（大约1800℃）。事实上，在那里是希望产生融熔的灰，但是，因为随氧化性气体后续引入蒸汽，并且由此接着发生吸热反应，所以有充分理由担心，上流产生的液体灰会变冷，这样不可避免地使灰固化，形成大颗粒的炉渣，造成气化炉堵塞。此外，在液体灰固化过程中用作过滤器的砖砌隔板很快被堵塞，气体不能均匀地穿过气化炉进到气体抽出处。最后一点，由于该气化炉没有料锁装置，所以它不能在压力下操作。

德国专利号54    995叙述了固定床煤气发生炉，其中煤和反应性气体的主要部分从气化炉顶部开口处被送入，然后并流进入气化炉中。为了避免粘结，在另一较低部位送入补充的空气、蒸汽和煤。所产生的煤气用一个气体抽出器在减压下抽出。该煤气发生炉装有滑动门、水收集器和用来除去结块炉渣的搅拌杆，不能在压力下操作。该专利叙述了用过热蒸汽来加热空气的可能性，但是粘结的危险意味着煤气温度仍在500℃以下。所以这种煤气发生炉没有用来防止炉渣粘结在一起及防止煤粘结的装置。另一方面，该专利的工艺中没有最终逆流反应相用来去除灰和残留碳，这就会产生损失或需要再循环。