[发明专利]向气流床气化反应器供应含碳燃料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种向气流床气化反应器供应含碳燃料以在加压及高于灰分的熔化温度的条件下生产含CO、H₂及飞灰的气体的方法，其中将所产生的气体输送至进一步的处理阶段，尤其是至少一个合成阶段。

背景技术

在用含二氧化碳、一氧化碳及氧的气体将微粒状至粉尘状的燃料卸料和输送到处于加压下的气流床气化器内的情况下，在气流床气化器内磨细的或粉尘状(＜0.5mm)的燃料(例如煤、石油焦、生物废弃物)或低粒子负荷＜50kg/m³)的悬浮形式的燃料与含氧的气化剂于最高达10MPa的提高的压力下及高于炉渣熔点的温度下反应时，应输入低于化学计量比例的含氧气体，从而产生含一氧化碳的产物气体。在此作为实例提及EP 0 333 991 A1或DE 10 2007 020 333 A1。

由于燃料原本是处于环境压力，因此必须先经由输入系统将压力升高至高于反应器压力的压力水平，以便计量配料式输送至高压气化反应器的燃烧器。

一种有利的方法设计为，将燃料从储存容器输送到锁斗。这些锁斗首先被加压至高于反应器压力的压力水平，以便接着经由输送管线将燃料以密流输送的方式输送到用于气化反应器的燃烧器的始终处于加压的储存容器中。由该储存容器连续地分别将经配料的燃料物流供应给燃烧器。密流输送所需的运输气体是在锁斗的出口处或出口处附近被输入，或是被输入输送管线。然后将排空的锁斗卸压，以便能够在接近大气压力的压力状态下接纳进一步的燃料进料。将卸压气体除尘，并排放到大气中。

通常使用来自空气分离设备的氮或是利用二氧化碳来进行卸料。如果要生产贫氮的合成气体或氢和/或CO，则使用二氧化碳。

可以在气化后的气体处理过程中获得二氧化碳。通常是将从气化器流出的气体进行除尘及净化，然后进行CO-转化，以根据合成所需的H₂/CO比例进行调整，或是产生纯氢。在此将CO及水蒸气转变为CO₂。接着将气体冷却、冷凝出水分、然后在洗涤过程中用循环溶剂(例如，MDEa、Genosorb、甲醇)将CO₂洗出。接着在解吸器中通过降压或升温将CO₂从溶剂中分离出来。

以此方式获得的气体除了含有CO₂外，还含有其他成分，例如H₂、CO、N₂、甲烷、硫化氢、氩、所使用的溶剂(例如甲醇)的蒸气等，尤其是，CO的含量为例如0.1％。虽然可能的是，在洗涤过程中进一步降低了有害物质的含量，但是耗费(投资成本及操作成本，例如用于蒸气及电力的消耗)随着对纯度要求的提高而快速攀升。

DE 10 2007 020 333 A1描述一种用于操作煤尘加压气化的粉尘进给系统的方法，该系统包括储料斗、粉尘进给锁斗及配料容器。由此，向储料斗中输入作为惰性稀释剂(inertisierungsmittel)及松散剂的经加热的氮，与此相对地，用纯二氧化碳对锁斗施压并输送粉尘。来自锁斗的卸压气体被卸压，然后在过滤器中脱除固体。在此利用重力流将经加压的锁斗排空至配料容器。

以上提及的已知解决方案的缺点尤其在于，用于卸料及流化的气体只允许含有低浓度的环境有害物质CO、H₂S、甲醇等，因为这些气体它们会被排放到大气中。容器相互叠置的以重力流为基础的卸料方式，由于构造高度高而很耗费，并且由于堆料的压实而被证实操作不够稳定。尽管有很多不同的方式，但证实非常困难的是，经济地进行使得堆料中的内应力保持足够低的容器加压过程。

为了提供一种确保以经济的方式用于向加压气化装置供应燃料的方法，该方法使得来自煤卸料和运输的有害物质排放最小化或完全避免，在申请人等的未公开的DE 10 2009 006 384中提出，将燃料借助特定气体混合物从储存容器输送到锁斗。

为了在排放到大气中之前对污染输送气体的有害物质(例如CO、甲烷、硫化氢、所使用的溶剂(例如甲醇)的蒸气等)进行相应的处理，在该申请中建议将二氧化碳与氧混合作为卸料运输气体，并将其催化氧化。

经净化的合成气体可用于液态碳氢化合物的合成，例如用于费托合成法或MTG合成法(甲醇至汽油)中，在MTG合成法中，在第一步骤中生产甲醇，在第二步骤将甲醇转变成汽油。这两种方法中都产生主要由碳氢化合物组成的气态副产物。在这两种方法中，对液态产物进行处理都需要氢，例如通过在PSA设备(变压吸附过程)中分离而生产氢，其中产生主要包含CO及H₂的残余气体。