[发明专利]一种激冷式浆态或粉态含碳物料的气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碳类物料的气化方法，具体涉及一种激冷式浆态或粉态含碳物料的气化方法。 

背景技术

煤气化技术是煤炭清洁转化的核心技术之一，是煤化工过程的工业基础。气化炉从初期固定床(上世纪20年代)、流化床(上世纪30年代)到近期的气流床。气流床气化技术因煤种适应范围比较广，气化温度、压力高，易于大型化，已成为煤气化技术发展的主流方向。国际上有代表性的气流床气化技术主要有，按进料状态划分为以水煤浆为原料的GE(前Texaco，U.S.pat.4,637,823，4,527997，5,281,243)气化技术和Global E-Gas气化技术，以干粉煤为原料的Shell(U.S.pat.4,799,356)气化技术、Prenflo气化技术和GSP气化技术；按高温合成气的冷却方式划分为激冷式(如GE、Global E-Gas、GSP)和废热锅炉式(如GE、Shell、Prenflo)。 

由于现有技术均采用废热锅炉冷却高温合成气的气化工艺，其出气化装置的合成气中水份含量低，而对于化工合成来说往往需要将合成气变换成富含H₂的气体，这就需要向合成气中添加大量水蒸汽才能完成变换反应，废热锅炉生产的蒸汽被送至后续的变换单元，此时需要再次加热来进行变换反应，由此可见，采用废热锅炉冷却高温合成气无助于降低化工合成系统的总体能耗，相反使得气化装置投资大，设备复杂。 

现有的采用水激冷式冷却高温合成气体的气化工艺，如GE水煤浆气化工艺，存在的主要缺陷有：碳的转化率较低，仅为94～95％，有效气成分低，以煤浆为原料时其CO+H₂为78～81％；气化炉洗涤冷却室渣水气的分离效果差，灰水夹带严重，液位难以控制；出气化装置的合成气的灰含量高，从而严重影响了后续变换单元中的催化剂的寿命；灰水水质差，易结垢、堵塞，影响气化系统长周期运行。 

鉴于此，企业界殷切盼望有关的科技工作者研发一种能长周期稳定运行、效能俱佳的气化方法及其装置。 

发明内容

本发明的目的：为了克服现有技术的不足，公开一种激冷式浆态或粉态含碳物料的气化方法，能达到如下的技术效果。 

(1)气化炉的碳转化率高，可达99％以上，至少比现有技术高4个百分点，且合成气的有效成分(CO+H₂)高达90％以上，负荷调节比较灵活。 

(2)生成的合成气，指被送至下游的合成气，不仅灰含量低，能降至1mg/Nm³以下，而且具有较佳的水气比，即水蒸汽/干基合成气两者的体积比为1.3～1.5/1，有利于下游合成工业的利用。 

(3)黑水热量回收充分与净化效果好，灰水水质好，无结垢堵塞现象；不仅气化过程中的能耗、氧耗、水耗均较低，达到国际领先水平，而且可实现长周期的高效稳定运行，至少能持续运转半年以上。 

本发明的构思是这样的； 

一种激冷式浆态或粉态含碳物料的气化方法，该方法主要包括多喷嘴对置式气化、合成气初步净化、黑水的热量回收和黑水处理与循环利用四个工艺，其中 

多喷嘴对置式气化工艺： 

系将含颗粒粒径10～150微米的浆态或干粉态物料与氧气和水蒸气一起通过对置式喷嘴喷入一种设有两对或两对以上对置喷嘴的气化炉的气化室中，在压力3～8MPaG下，温度1200～1700℃下气化为合成气；出气化室的合成气经激冷水环喷出的激冷水激冷后经下降管进入洗涤冷却室进行进一步冷却和洗涤除灰；合成气经气化炉合成气出口进入混合器；黑水从洗涤冷却室的黑水出口排出导入蒸发热水塔；夹带黑水的粗渣经气化炉的底部经排渣装置排出； 

合成气初步净化工艺： 

进入混合器的合成气经来自激冷水泵分流的水予以充分润湿后进入旋风分离器；在旋风分离器中进行气液的分离，分离出的黑水，由旋风分离器底部排出导入蒸发热水塔，合成气从旋风分离器的顶部导入水洗塔；在水洗塔中合成气进一步被来自下游生产装置的高温冷凝水和来自蒸发热水塔的热水予以进一步洗涤除灰，净化后的合成气从水洗塔的顶部出口导入下游的生产装置，完成水洗和换热的热水，大部分被泵至气化炉的激冷水环中执行对合成气和熔渣的激冷任务，部分被分流进入混合器使用，少量沉积在水洗塔底部的黑水亦被导入蒸发热水塔； 

黑水的热量回收工艺：