[发明专利]气化系统及工艺

说明书

一种气化系统，用于部分地氧化含碳原料，以至少提供合成气体，所述系统包括反应器室和在反应器室下方的骤冷区段。将反应器室连接到骤冷区段的中介区段包括至少一层耐火砖，其布置在反应器室底板上且由反应器室底板支承，耐火砖包围反应器出口开口。隔膜壁从反应器室底板的反应器出口开口向下延伸。提供与液态冷却剂源连通的泵系统，以使液态冷却剂循环穿过隔膜壁的管。

技术领域

本发明涉及一种用于由含碳进料的部分燃烧产生合成气体的气化系统及工艺。

背景技术

例如，含碳进料可包括粉煤、煤浆、生物质、(重)油、原油残渣、生物油、烃气或任何其它类型的含碳进料或其混合物。例如，液态含碳进料可包括煤浆、(重)油、原油残渣、生物油或任何其它类型的液态含碳进料或其混合物。

如本文使用的合成气或合成气体是包括氢、一氧化碳和可能一些二氧化碳的气体混合物。例如，合成气可用作燃料，或作为产生合成天然气(SNG)和用于产生氨、甲醇、氢、蜡、合成烃燃料或油产品的中间体，或作为其它化学过程的原料。

本公开内容涉及一种系统，其包括用于产生合成气的气化反应器，以及用于从反应器接收合成气的骤冷室。反应器的合成气出口通过管状浸没管与骤冷室流体连接。例如，US482857 8和US5464592中所示类型的部分氧化气化器包括由一层或多层绝热和耐火材料(如，耐火粘土砖，也称为耐火砖或耐火衬里)包绕且由外钢壳或容器包围的高温反应室。

如W09532148A1中所述的用于液态含烃燃料的部分氧化的工艺可结合上文引用的专利中所示类型的气化器使用。如US9032623, US4443230 和US4491456中公开的焚烧器可结合前文提到的专利中所示类型的气化器使用，以使液态含烃燃料与氧且可能还有缓和剂向下或沿侧向引入气化器的反应室中。

当燃料在气化器内反应时，一种反应产物可为气态硫化氢，这是一种腐蚀剂。在气化过程期间，熔渣或未燃的碳也可能形成，作为燃料与含氧气体之间的反应的副产物。反应产物和熔渣的量可取决于使用的燃料的类型。包括煤的燃料通常将比包括液态烃的燃料(例如，包括重油残渣)产生更多熔渣。对于液态燃料，腐蚀剂的腐蚀和合成气的温度升高更为突出。

熔渣或未燃碳也是公知的腐蚀剂，且沿气化器的内侧壁逐渐向下流至水浴池。水浴池冷却从反应室流出的合成气，且还冷却落入水浴池中的任何熔渣或未燃碳。

在向下流动的合成气到达水浴池之前，其在气化反应器的底板部分处流过中介区段，且通过通向水浴池的浸没管。

如上文所述的气化器通常还具有骤冷环。骤冷环通常为由耐腐蚀和耐高温的材料形成，如，铬镍铁合金或镍基合金，如，Incoloy®，且布置成针对浸没管的内表面引入水，作为冷却剂。

US4828578和US5464592的气化器旨在用于将产生熔渣的液态燃料，其包括煤和水的浆料。骤冷环的一些部分在向下流动的熔融熔渣和合成气的流动通路中，且骤冷环因此可被熔融的熔渣和/或合成气接触。由热合成气接触的骤冷环的部分可经历约1800^oF到2800^oF(980℃到1540℃)的温度。因此，现有技术的骤冷环容易受到热损伤和热化学退化的影响。取决于原料，熔渣还可在骤冷环上凝固，且累积而形成可限制或最终封闭合成气开口的塞。此外，骤冷环上的任何熔渣累积都将降低骤冷环执行其冷却功能的能力。

在一个已知的气化器中，反应室的金属底板部分为倒置的圆锥形壳的截头体的形式。中介区段可包括气化器的底板中的中心合成气出口开口处的喉部结构。

金属气化器底板支承覆盖金属底板的耐火材料如陶瓷砖和/或绝热砖，且还支承覆盖气化器底板上方的气化器容器的内表面的耐火材料。气化器底板还可支承下覆的骤冷环和浸没管。

中介区段处的气化器底板的周缘(也称为前缘)可能暴露于高温、高速合成气(其可能取决于原料性质而卷吸侵蚀性灰颗粒)和未燃碳(和/或熔渣)的恶劣条件。这里，熔渣量也可取决于原料的性质。