[发明专利]从废料制备合成气的方法和设备

说明书

背景技术

碳质材料可以与蒸汽在高温下反应生成合成气，它是一氧化碳和氢气 的组合物。例如在美国专利6,863,878中公开的，如果初始反应在可用的氧 反应掉之前达到高于约450℉的温度，会发生燃烧。这就生成了有害的二氧 化碳、灰分和炉渣。为了避免这种情况，如美国专利6,863,878中公开的， 温度必须保持在450℉直到可用的氧反应掉之后。

发明内容

本发明是在通过改进美国专利6,863,878(其公开在此引入作为参考)中 公开的方法可以实现更有效地生产合成气的基础上作出的。特别地，在脱 挥发区中的碳质材料保持低于450℉的温度直到所有可用的氧都反应掉。在 本发明中，在将该材料在重整反应器中与蒸汽结合形成合成气之前，在脱 挥发区升高至约1000℉的温度。

从重整反应器开始，形成的合成气通过一系列颗粒分离器来去除任何 形成的灰分。通过将这些分离器和重整反应器置于同一个炉中，这些分离 器保持在高于1500℉的温度。这样防止了当合成气冷却时发生不需要的反 应，并且避免碳在设备中沉积。来自分离器的合成气快速冷却到低于1000℉ 的温度，优选低于约120℉。在这个温度下，合成气是稳定的并且不会形成 碳沉积物或者发生不需要的反应。同时，材料被冷却，优选在急冷器中冷 却，任何残余的焦油或油被分离，或者返回到脱挥发区用于反应或者被收 集作进一步使用。本发明更进一步的特点在于，脱挥发区中的热量被送到 预热区，在那里水和燃烧气体循环以回收残余热量。

根据下述的详细说明和附图可以进一步理解本发明的目的和优点。

附图说明

图1A和1B为本发明中使用的设备的示意图；

图2为进料区的实施方案的横截面图；

图3为可选的进料区的前视示意图；以及

图4为图3所示的实施方案中使用的螺旋钻的俯视图。

发明详述

如图1A和1B所示，合成气设备10包括与脱挥发区14相通的进料区 12，脱挥发区14又连接重整反应器16。反应器16用于生产通过颗粒分离 器18和20的合成气。将气体冷却、过滤并收集使用。

更具体地如图1和2所示，进料区12包括具有螺旋钻40的送料斗38， 其将碳质进料输送入进料室42。进料室42和通向脱挥发区14的进料管44 连接。进料区上方是圆柱形支持体48，支持用于使进料从进料室42进入到 进料管44中的压实圆柱体46。进料管44通向破碎机50，而破碎机50通 过通道52和脱挥发区14连通。闸式阀53防止从破碎机50回流通过管道 55。

脱挥发区14包括四个圆柱形反应室56、58、60和62。每个反应室和 下一个反应室连通。每个反应室包括适用于使进料通过各个室56—62进入 到进料螺旋钻70的螺旋钻64。螺旋钻64由马达68操作。进料螺旋钻70 和进料喷射器72连通。来自炉77内的蒸汽加热器76的蒸汽通过蒸汽入口 74被引入到进料喷射器中。这使得材料通过管75循环到同样位于炉77中 的反应器16。

炉77包括燃烧炉78和燃烧出口或排气室80。除了反应器16，该炉包 括蒸汽加热器76以及分离器18和20。燃烧出口80输送加热的空气到脱挥 发区14，脱挥发区14与最终和烟囱82连通的预热器81连通。

如图所示，重整反应器16是通过管83与喷射器72连通的管状反应器。 反应器16的出口管84通向第一颗粒分离器18。分离器18包括气体出口管 85，其通向第二颗粒分离器20。管91输送分离器20的气体到急冷喷射器 86，急冷喷射器86经由管87输送气体和水到急冷罐88(图1B)。急冷喷射 器86包括进水管89。

急冷罐88是气/水/油分离器且包括气体出口94、出水口96和焦油/油 出口98。如图所示，焦油出口98通向泵100，泵100通过管102输送焦油 和/或油到刚好在破碎机50上游的管55。出水口96通过管106与缓冲罐108 相连。

气体出口94通向包括入水口116的第二急冷喷射器114，入水口116 从罐117引出。急冷喷射器出口118通向第二急冷器120。急冷器120包括 出水口122和通向急冷洗涤器126的气体出口124。