[发明专利]部分氧化生产合成气中的热集成

说明书

提出了用于通过含碳的燃料在含氧氧化剂和减速剂的存在下的部分氧化来生产包含氢和碳氧化物的合成气的方法和设备，其中所获得的粗合成气负载有烟灰颗粒。根据本发明，粗合成气的冷却是使用横流热交换器、壳管式热交换器或螺旋热交换器进行的，其中含碳的输入流或氧化剂流或减速剂流或多个这些流充当第一冷却剂并且因此在引入到部分氧化设备之前被预加热。

技术领域

本发明涉及一种用于通过固态、液态或气态含碳的输入流(例如液态燃料如石油、重油、裂解油或裂解悬浮液、所谓的裂解浆料)在含氧氧化剂和含蒸汽和/或二氧化碳的减速剂的存在下的部分氧化来生产包含氢和碳氧化物的合成气的方法，其中所获得的粗合成气具有显著比例的呈精细颗粒形式例如呈烟灰形式的固体，并且使用布置在该部分氧化的下游的瞬时冷却(急冷)而被冷却。

本发明还涉及一种用于进行根据本发明的方法的设备。

背景技术

合成气是在各种合成反应中使用的含有氢和碳氧化物的气体混合物。其实例是通过哈伯-博施法(Haber-Bosch process)或费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)来合成甲醇、生产氨。

用于生产合成气的常用的方法是如例如在DE 10 2006 059 149B4中所述的通过用含氧氧化剂部分地非催化氧化气态、液态或固态燃料的自热夹带流气化。在反应器的顶部处，点火及先导燃烧器被居中地布置，并且多个气化燃烧器相对于反应器轴线旋转对称地布置。经由气化燃烧器，具有氧和蒸汽作为气化剂的燃料被供应到反应器的气化空间，燃料在该气化空间中被转化为合成气。热的气化气体与液态炉渣一起离开气化空间并且进入急冷空间，将水注射到该急冷空间中用于粗合成气和炉渣的瞬时冷却。用作急冷介质的水作为水浴聚集在急冷空间的底部，以使得在急冷空间的下部区域中形成急冷水填充水平。炉渣被沉积在水浴中并且经由炉渣排出口被去除。将急冷的粗合成气以蒸汽饱和状态从急冷空间抽取并且在随后的净化阶段进行净化。由于燃料直接与氧化剂反应，因此氧化剂和燃料被同轴地或同心环状地(coannularly)供应。

取决于所采用的输入和气化条件，气化进一步产生呈烟灰颗粒形式的烟灰。这些也沉积在水浴中。

用于液态和气态燃料气化的特殊技术已经由德士古公司在20世纪40年代末和由壳牌公司在20世纪50年代初开发。在近几年，鲁奇公司(Lurgi)开始推广销售第三种技术，该技术称为多用途气化(MPG)并且最初由煤气化方法发展而来用于处理所述方法中产生的焦油。

所有三种方法的某些关键特征是相似的。都是用引流式反应器操作并且操作温度是相似的，即在从1250℃至1450℃的范围。当用液体进料操作时，所有的三种方法都产生少量的残余碳，这对于从反应器中消除灰分是必要的。这些方法在燃烧器设计、合成气冷却和烟灰处理方法的细节上有本质区别。

在德士古方法中，将油输入材料与作为减速剂的蒸汽混合并且在加热器中预加热。德士古燃烧器是水冷却的，因为蒸汽和油经由围绕在中心氧气管的环状缝隙结合。

工艺蒸汽用于雾化油输入材料并且通过在相反的方向上将两个流涡旋来确保良好的混合。反应器本身是空的耐火的容器。烟灰生产量是基于燃料输入按重量计约1％至2％。

在德士古方法的一个变体中，产生的粗合成气通过与作为急冷介质的水的直接热交换中的直接急冷/瞬时冷却而被冷却。在此急冷模式中，热的粗合成气从反应器底部离开经由浸入管进入急冷区段。将急冷的合成气用水饱和并以约250℃的温度离开急冷区段。

高的水负载使得急冷的气体适于CO转化而无需另外的蒸汽加入。急冷去除了气体中的大多数固体例如烟灰，并且这些作为烟灰-水浆料或“黑水”从急冷容器排出。

在德士古方法中，将烟灰从与石脑油的碳-水混合中提取，并且与起始材料再循环到反应器中，在反应器中其被完全气化。将来自急冷和洗涤器的黑水冷却并与石脑油在倾析器中接触。石脑油吸收水中的烟灰并留下大多数呈现为水相的灰分(“灰水”)。