[发明专利]用于控制烃原料气化的系统和方法

说明书

背景领域

描述的实施方案一般涉及一种或多种烃原料的气化。更具体地，该种实施方案涉及控制一种或多种烃原料的气化。

相关技术描述

气化是通常在升高的压力下进行的高温过程从而将含碳材料转化为一氧化碳和氢气。由于此种气体通常用于化学品或合成的烃燃料的合成，因此该气体通常称为“合成气体(synthesis gas)”或“合成气(syngas)”。

典型的用于气化的进料包括烃原料，如纯的石油基材料，或加工材料的残渣，如重质原油、煤、从焦油砂回收的沥青、来自油页岩的油母质、焦炭和其它含有高硫和/或高金属的残渣；气体；和各种含碳废料。此种原料可以在高温和(通常地)高压下，在还原(缺氧)气氛中，在气化器内进行反应，例如燃烧、汽化、裂化和/或气化。所产生的合成气通常包含约85％的作为一氧化碳的进料碳含量，其余为二氧化碳和甲烷的混合物。

当烃在气化器内反应时，热产生可以产生问题。例如，当气化器内循环微粒如灰分的温度升高至微粒开始过热、软化并形成更大的颗粒的点时，可以发生局部过热。由于例如无能力使更大的颗粒通过气化器循环，此种更大的颗粒可以引起气化器的关闭。由于局部过热而升高的温度还可以损坏气化器内的耐火内衬或甚至损坏气化器的外壁。

因此，有对用于控制烃原料气化的改进的系统和方法的需要。

附图的简要说明

附图描绘了根据所描述的一种或多种实施方案，用于气化一种或多种烃原料的说明性气化系统。

详述

提供了用于控制一种或多种烃原料气化的系统和方法。在所述方法中，可以将第一氧化剂引入到气化器中并且还可以将第一烃原料引入到位于第一氧化剂下游的气化器。也可以将第二氧化剂引入到位于第一氧化剂和第一烃原料下游的气化器。可以从气化器外部的位置引入第二氧化剂。可以气化至少一部分的第一烃原料以生成合成器。

用于气化一种或多种烃原料的气化系统可以包括单一气化器或串联和/或并联排列的两个或多个气化器。一种或多种氧化剂和一种或多种烃材料或原料可以导入、进料或引入到气化器中。使总量的氧化剂和烃原料散置引入到气化器中通过控制例如发生在气化器内的各种反应可以帮助降低或消除气化器内不想要的高温，所述反应包括烃原料的至少部分的燃烧、汽化、裂化和/或气化。一种或多种氧化剂和/或一种或多种烃原料的引入可以沿着气化器的长度彼此散置。氧化剂和烃原料的散置可以彼此交替。任意两种相邻进料例如氧化剂和烃原料之间的距离可以与任意两种其它相邻进料之间的距离相同或不同。一般地，任意两种相邻进料之间的距离为足以为两种相邻进料的混合作准备的距离。在引入气化器时，至少一部分的一种或多种烃原料可以燃烧、汽化、裂化和/或气化以在气化器内产生热、燃烧气体、汽化的烃、裂化的烃和/或气化的烃(“合成气体”或“合成气”)。控制氧化剂与烃原料之比可以用于调节经燃烧产生的热并且所得到的温度升高，其随后可以用于驱动其中的其它反应，例如汽化、裂化和/或气化。

尽管如本文所讨论和描述的可以将三种氧化剂引入到气化器中，但可以将任意数量的氧化剂导入、进料或引入到气化器中。例如，引入到气化器中的氧化剂的数量可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多种。类似地，虽然如本文所讨论和描述的可以将两种烃原料导入、进料或引入到气化器中，但可以将任意数量的烃原料引入到气化器中。例如，引入到气化器中的烃原料的数量可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多种。在至少一个实例中，可以将两种氧化剂和一种或两种烃原料引入到气化器中。在至少另一个实例中，可以将三种氧化剂和两种烃原料引入到气化器中。在至少另一个实例中，可以将四种氧化剂和三种烃原料引入到气化器中。

气化系统还可以包括一个或多个启动加热器。所述启动加热器可以至少部分地燃烧一种或多种启动燃料以提供启动燃烧气体，所述启动燃烧气体可以帮助气化器的启动和/或升温。应注意的是可以将启动燃烧气体引入到气化器内的一个或多个位置。供选择地，启动加热器可以直接将热转移到启动介质中，其然后可以引入到气化器中。说明性的启动介质可以包括但不限于：氮气、二氧化碳、燃烧气体产物，例如循环的燃烧产物或其任意组合。