[其他]用于使含碳固体气化的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使含碳固体气化的方法和设备，其中在第一方法步骤中固体在气化期间至少部分地转化为CO和H₂，在第二方法步骤中分离含水流，并且在第三方法步骤中将在第二方法步骤中获得的含水流经历水净化。

背景技术

气化称为化学-物理过程，在该化学-物理过程中固体物质的至少一部分转移至气态最终产物中。气态的最终产物是主要由一氧化碳(CO)和氢(H₂)组成的混合物。许多迄今为止仅不完全地了解的反应同时进行。实际的气化由固体的放热燃烧实现。该反应的产物可与固体和另外引导的蒸汽进一步反应或彼此之间进行反应。除燃烧反应外，所有基本反应为平衡反应，使得转化也能够以逆向进行。在煤气化反应中比较高的温度(600至1600℃)下，产物气体的组分通常非常接近平衡。

原则上，已知三种不同类型的用于固体气化的方法：在流化床中的气化、在由固体构成的固定床中的气化和最后在气流床反应器中的气化。

不管如何实现气化反应，随后都必须净化所述方法中获得的合成气体CO和H₂。由于在反应期间需要蒸汽作为离析物并且水为可能的反应产物之一，所以尤其必须从气体流除去水。

在分离的水流中含有诸如固体、氨、酚类化合物等其它杂质，使得水流必须被净化。

例如从DE4107109C1中已知这种方法。使用含有氧和蒸汽的气化介质在10至100巴的范围内的压力下使固体燃料气化以产生粗煤气(rawgas)。来自气化器的粗煤气冷却到20至200℃的温度，由此获得富含水的冷凝物。使冷凝物分离并至少部分地蒸发，其中分别取出冷凝物蒸汽和含盐的卤水。燃烧含盐的卤水，将冷凝物蒸汽部分地加入至经净化的粗煤气。

DE3515484描述了在充有循环水的洗涤器-冷却器中冷却在产物气体的逐步冷却时获得冷凝物，由此将大部分卤素洗出。具有在120至220℃的温度的用过的洗涤水膨胀至较低压力，由此获得闪蒸蒸汽和液相。排出几乎没有卤素的闪蒸蒸汽，使大部分液相再次进入洗涤器-冷却器，并且将残留液相供给到处置装置。

DE3207779A1描述了使从合成气体获得的冷凝物膨胀并且供给到分离机件，从该分离机件取出主要由水组成的冷凝相。在冷凝相用于冷却粗煤气流之前，冷凝相与较冷的气体直接接触而冷却。受热的、含有蒸汽的冷却气体供给至燃烧器且例如用于加热反应器。

DD147679描述了大体由水组成的流的再循环，所述流源于水流旋流器，在该水流旋流器中从固体含量低的流分离固体含量高的流。固体含量低的溢流流(overflowstream)与气化器的离析物流混合并用作反应中所需的蒸汽的源。固体含量高的底流流(underflowstream)在大气压力下蒸馏以进一步净化。

最后，GB2198744A描述了固定床中的煤气化，在所述固定床中，在气体分离之后废水流引导至蒸发机件中。气态成分从所述蒸发机件再循环至作为气化介质的反应器中。

另外，从完全不同的方法中已知部分地含有大部分固体的水流的再循环。例如，US5,586,510描述在回转炉中生产水泥，在回转炉中在水泥生产时所获得的淤泥再循环至回转炉中，在回转炉中雾化/原子化并且燃烧。

所有所述方法的共同之处是大量废水不能在方法中进一步利用。因此，需要昂贵和高成本的废水后处理装置以便处理一个或多个流，使得在处置期间遵守环境标准。

发明内容

因此，本发明的目的是减少固体气化时产生的废水。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的方法实现该目的。含碳固体物质在存在氧和蒸汽的情况下气化并至少部分地转化为一氧化碳和氢。然后，所产生的气体混合物供给至分离装置，在分离装置中从气态部分分离液态部分，由此获得所谓的粗煤气流和含水流。最后含水液体流经历水净化。

根据本发明，实现水净化以获得不同纯度的三个流。第一流的纯度最高，几乎仅由水组成，并具有以下组分：

表1：第一流中包含的物质

因此，该流适合用于蒸汽发生。当该流未达到这些极限值时，第一流可用作设备内部的冷却水。

第二流具有中等纯度。

表2：第二流中包含的物质

第三流具有最低的纯度并且带有最高的固体含量：

表3：第三流中包含的物质