[发明专利]含碳材料气化方法与其实施设备

说明书

技术领域

本发明涉及固体颗粒状含碳材料的气化方法，该方法包括：

-在加热器中在至少1200℃的温度下加热由原料气和水蒸汽组成的气体混合物，

-在加压气化反应器中，使所述含碳材料颗粒与所述经加热的气体混合物进行接触，生成粗制的反应气体和未燃尽的灰，

-在反应器外回收粗制反应气体，

-熔化灰，以及

-除去熔化的灰。

背景技术

固体颗粒状的含碳材料应该理解是含有呈粉碎状碳的任何固体材料，例如像生物质、工业残渣、生活垃圾、炭、煤、木质废料等。

人们知道许多在压力下运行的气化技术。特别指明大多数的已知方法用于有限的原料范围，而这些方法的性能也不太令人满意。这些方法中的大多数方法实施缓慢，还产生大量的焦油，而除去其中的焦油是很棘手的。这些方法还忽略了灰的处理。

人们知道最初所描述类型的方法(参见专利申请ES-A-2190689)。这种方法可应用于任何含碳材料，还考虑了气化反应后灰熔化和除去其灰的熔化灰玻璃化问题。然而，该方法也有缺陷，其性能也不太令人满意，尤其是在待气化材料中含有的碳的燃烧所达到的程度方面。

发明内容

本发明的目的是提供一种气化方法，其中所得气体的量和性能与已知方法的至少相同，优选地优于已知方法，并且其中灰以完全没有碳元素，特别是很少污染物的形式排出，因此这是个简单而经济的方式。

为了解决这个问题，根据本发明考虑了一种如开始描述的方法，该方法还包括：

-为加热器分开一方面供给水蒸汽，另一方面供给所述原料气，

-在加热器外，分开抽取一方面在所述至少1200℃的温度下的所述气体混合物，另一方面一部分在这同一温度下并为干燥状态的所述原料气，

-在该气化反应器中，注入这种干燥原料气以及在来自所述气化反应的灰中与其构成可燃混合物的气体，以便通过燃烧达到高于1500℃的温度。

本发明方法的优点是不仅能够使该气体混合物过热，因此它们应当用于在高于1200℃，优选1300-1400℃的温度下的气化反应，而且同时还能够使干燥原料气过热，这样在该反应器中生成在高于1500℃，有利地在1600℃的温度下处理这些灰的可燃混合物。在这个温度，该可燃混合物消耗了已进行气化反应的未燃尽材料中的所有残留碳，并且来自该可燃混合物燃烧并在穿过所述灰而富含CO的气体合并了所述粗制反应气体，因此提高了后者的质量。

在所述温度下，这种气化反应进行得如此之快，以致没有经过任何常见的焦油生成阶段，这样能简化其方法，降低其成本。

根据本发明方法的优选实施方案，所述气体混合物的所述加热是在装填有耐高温材料的卧式加热器中进行的，并且该方法顺序地包括：

在第一时间段，由可燃气体和燃烧空气燃烧而得到的烟气通过加热器第一部分，由此加热该第一部分的耐高温材料的第一加热工序，以及该加热器第二部分中经预热的耐高温材料与加到该加热器第二部分的水蒸汽和原料气之间的第一热交换工序，以及

在第二时间段，该加热器第二部分的耐高温材料的第二加热工序，所述耐高温材料在所述第一热交换工序期间已被通过这个第二部分的上述烟气冷却，而在该加热器第一部分中已在所述的第一加热工序期间被加热的耐高温材料与加到该加热器的这个第一部分中的水蒸汽和原料气之间的第二热交换工序，以及

该加热器部分的清除步骤，其中在通过热交换加热的原料气和水蒸汽还未供给这个部分之前让这些烟气通过。在这种实施方式中，该加热器作为几乎连续的燃烧器操作。

根据本发明的有利实施方式，所述的原料气是空气，所述的热气体混合物是空气和水蒸汽以及与该热干燥原料气构成的所述气体的混合物，可燃混合物是气体燃料。在氧化性气体介质存在下进行气化的这种情况下，这样在冷却与净化后能够得到净化的反应气体，它可用于工业炉或供给燃气轮机或各种发动机。

根据本发明的另一种实施方案，所述原料气是可燃气体，所述的热气体混合物是这种可燃气体、水蒸汽和与该热干燥原料气构成的所述气体的混合物，可燃混合物是燃料气体。在这种情况下，有利地在与该水蒸汽混合的循环气体存在下进行这种气化，这样能够生产出合成气体，从而例如生产出氨、甲醇、合成液体燃料，或直接还原矿石。

在这些权利要求中指出了本发明方法的其它特点。

本发明还涉及实施本发明方法的加热器。这种加热器包括：

-水平圆柱形外壳，

-将这个外壳分成两部分的垂直穿孔板，每个部分装填耐高温材料，