[发明专利]除渣过程的监控方法

说明书

本发明涉及在受控氧化过程中于部分氧化反应器内监控除渣过程进程与完成程度的方法。

诸如石油焦炭、残余燃料油或其它被污染的烃质材料之类的燃料在部分氧化反应器中被部分氧化，产生能够在反应器内表面上或反应器出口处沉积的炉渣产物，其数量会阻碍有效地进行部分氧化。这样，便有必要定期地停车以便清除部分氧化反应器中的炉渣，这一操作过程通常被称作“受控氧化”或“脱渣”。

燃料或部分氧化反应器原料中的渣沉积物料以杂质或污染物的形式存在。渣沉积物料的组成取决于原料及其来源。

这种渣沉积物料具有造渣组分，该组分为一种能够形成炉渣的单质或化合物自身或呈与反应器中其它物料如氧或硫结合的形式。造渣单质包括过渡金属如钒、铁、镍、钽、钨、铬、锰、锌、镉、钼、铜、钴、铂、钯；碱金属与碱土金属如Na、K、Mg、Ca、Sr或Ba；其它种类包括Al、Si、P、Ge、Ga等。原料中造渣单质的数量通常为约0.01～5％(重)。

部分氧化反应器的进料中一般地包括原料、含游离氧的气体以及任何可以进入设在反应器入口处的燃烧器的其它物料。该部分氧化反应器还可以被称作“部分氧化气化反应器”或简称作“反应器”或“气化器”，本文中这类名称可彼此互换。

可以采用任何有效的燃烧器设计，不过一般优选垂直筒状钢制压力容器，其中的反应区优选地含有下流式自由流动具有耐火衬层的室，室顶部具有中心入口，底部具有轴心排布的出口。

这些反应器与部分氧化反应条件一样均属本领域公知内容。例如参见U.S.4,328,006与4,328,008,Muenger等，U.S.2,928,460 Eastman等，U.S.2,809,104 Strasser et al.，U.S.2,818,326 Eastman等，U.S.3,544,291Schlinger等，U.S.4,637,823 Dach，U.S.4,653,677 Peters等，U.S.4,872,886 Henley，U.S.4,456,546 Van der Berg.U.S.4,671,806 Stil等，U.S.4,760,667 Eckstein等，U.S.4,146,370 van Herwijner等，U.S.4,823,741 Davis等，U.S.4,889,540 Segerstrom等，U.S.4,959,080与4,979,964,Sternling，U.S.5,28 1,243 Leininger。

部分氧化反应在足以将所需量原料转化为合成气的条件下进行。反应温度一般为约900～2000℃，以约1200～1500℃为佳。压力一般为约1～250大气压、以约10-200大气压为佳。反应区中的平均停留时间一般为约0.5-20、通常约为1～10秒。

离开部分氧化反应器的合成气反应产物通常包括CO、H₂、水蒸汽、CO₂、H₂S、COS、CH₄、NH₃、N₂、挥发性金属与惰性气体如氩。具体产物组成依据原料的组成的和反应条件而变化。非气态副产物包括颗粒状物质，通常为炭与无机飞灰，其中大部分被夹带在产物流中并被带出反应器。某些非气态副产物与反应器内表面接触并且作为炉渣附着在其上面。

炉渣基本上是熔凝的矿物质如飞灰，原料中渣沉积物质的副产物，炉渣还可以包括碳质材料如烟灰。炉渣还可以包含过渡金属如钒、铬、钼、钨、镁与钯的氧化物与硫化物，它们可以作为炉渣的有用副产物加以回收。

流出反应器的熔融炉渣通常被收集在骤冷室内。在急冷室中累积的炉渣可以定期地被排放至渣捕集装置如闭锁料斗或其它适宜的容器中。

其熔点高于反应器温度的炉渣通常作为反应器中、最常见地在反应器内衬的耐火表面上的固体沉积物产生。渣沉积倾向于随着汽化反应的进行而增加并且积累至需要或必须脱除或碎渣的程度。

当需要脱除炉渣时，便终止气化反应并且开始进行“受控氧化”或除渣。反应器中的受控氧化条件被设计为熔掉与脱除积累的炉渣。

当炉渣在急冷室内积累后同样可以进行除渣。由于渣会填充急冷室并限制通向反应器颈部的气体通道，故这种渣在急冷室中的积累会导致部分氧化反应器的过早停车。

炉渣通常采用物理方法脱除，如通过将其从耐火表面上铲掉和/或通过从部分地或全部地被炉渣阻塞的开口或通道上将其钻凿下来进行除渣。无庸赘述，这种除渣方法会损坏反应器并且必须非常谨慎地进行操作。