制备氢和一氧化碳的气体混合物的方法技术

通过实施如下步骤由含有灰分的碳质原料制备氢和一氧化碳的气体混合物的方法：（ｉ）利用含氧气体使含有灰分的碳质原料部分氧化，从而得到液体灰分及包含氢、一氧化碳和固体的气体混合物；（ｉｉ）使９０ｗｔ％以上的所述液体灰分与所述气体混合物分离；（ｉｉｉ）在不存在分离的灰分的情况下降低所述气体混合物的温度；（ｉｖ）通过与液体水接触洗涤步骤（ｉｉｉ）的冷却的气体，以得到洗涤后的气体和含有灰分的水流出物；（ｖ）利用沉降式离心机从所述水流出物中分离灰分，从而得到湿灰分和贫含灰分的水流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由含有灰分的碳质原料。
技术介绍
US-A-4474584中描述了这样一种方法。在这种方法中使煤进行部分氧化。用水冷 激液体灰分、固体和氢及一氧化碳的混合物，随后经汲取管通入液体水浴。所述气体组分和 一些固体随后经文丘里混合器通入洗涤容器。离开洗涤器的水中的灰分颗粒在旋液分离器 中除去。随后将洁净水用作冷激水。 这种方法的缺点是产生了三种水流出物，即来自旋液分离器的富含固体灰分的水 流、由水浴处置的富含固体灰分的水流和由同一水浴排出的含少些固体的水流。多个流出 物流为水处理系统带来复杂性。因此希望简化这种方法。 对于现有技术方案的进一步担心是在其中没有公开有效地再利用水。特别是在消 耗水的工艺例如煤液化(CTL)工艺中，再利用水是重要的，以最小化水的消耗。在包括煤部 分氧化、水煤气变换工艺步骤和费_托工艺步骤的煤液化工艺中需要水来提供氢。
技术实现思路
下述方法实现了这一 目的。通过实施如下步骤由含有灰分的碳质原料制备氢和一 氧化碳的气体混合物的方法 (i)利用含氧气体使含有灰分的碳质原料部分氧化，从而得到液体灰分及包含氢、 一氧化碳和固体的气体混合物； (ii)使90wt%以上的所述液体灰分与所述气体混合物分离； (iii)在不存在分离的灰分的情况下降低所述气体混合物的温度； (iv)通过与液体水接触洗涤步骤(iii)的冷却的气体，以得到洗涤后的气体和含有灰分的水流出物； (v)利用沉降式离心机从所述水流出物中分离灰分，从而得到湿灰分和贫含灰分 的水流。 申请人:已经发现可以通过离心力即利用所谓的沉降式离心机使灰分与水分 离。不希望被如下理论所束缚，据信这种分离可能归因于灰分的粉末属性。沉降式离心 丰几是公知的，禾口在Perry' s ChemicalEngineers' Handbook,第7片反，Robert H. Perry， McGraw-HillCompanies， 1997， ISBN 0-07-049841-5，第18-113-18-115页中有述。优选向 所述水流中加入絮凝添加剂以强化分离。合适的絮凝剂的实例为所谓的阳离子聚合物型或 非离子胶乳聚合物，更优选为油乳化型。这种絮凝剂的一个实例是NALCO 71760。已经发现 使用沉降式离心机是有利的，这是因为一方面以湿灰分形式得到具有少量水含量的灰分和 另一方面得到适于再利用的水，其中所述装置占据相对小的空间。所述湿灰分可以作为填 埋垃圾或作为水泥组分进行处置。 优选地，在上述沉降式离心机中得到的贫含灰分的水流在常规离心机中进一步清洁，以分离仍然存在于所述水中的大部分灰分。这样得到的洁净水然后可以有利地应用于 任何水气接触步骤，其中经注射喷嘴加入水，所述注射喷嘴如在下文所述的本专利技术的一些 优选实施方案中所应用的。注射喷嘴容易被所述水中存在的灰分堵塞。特别是当如下文所 述作为薄雾引入水时，已经发现这样进一步清洁水是有吸引力的。 合适的离心分离器的实例是如在Perry' s Chemical Engineers'Handbook,第7 版，Robert H. Perry， McGraw-Hill Companies, 1997， ISBN 0-07-049841-5，第18-113页中 所述的所谓的碟式离心滚筒。 优选地，对所述沉降式离心机进行充氮保护以防止所述流出水中存在的硫组分氧 化。以这种方式避免硫化物氧化成硫酸盐。这样当在步骤(i)的原料中存在钙化合物时有 利于避免形成石膏。有时将石灰石形式的钙化合物加入到步骤(i)的原料中以影响气化室 壁上沉积的炉渣的性质。 步骤(i)的工艺条件和原料是公知的。优选步骤(i)在所谓的夹带流气化器中 进行。含有灰分的碳质原料的部分氧化合适地在2-10Mpa的压力下在1200-180(TC、优选 1400-180(TC的温度下进行。利用含氧气体使固体碳质原料部分氧化。优选的碳质原料是 固体高碳原料，更优选它基本(即〉90wtX)由天然煤或合成(石油)焦炭组成，最优选为 煤。合适的煤包括褐煤(lignite)、生煤、次生煤、无烟煤和褐煤(browncoal)。另一种合适 的原料是生物质。原料的灰分含量合适地为2-40wt^。固体原料可以以与水或液体二氧化 碳的淤浆形式或以粉末和载气的形式供给部分氧化燃烧器。合适的载气如为氮气、二氧化 碳或循环合成气。 气化优选在氧和任选的一些蒸汽存在下进行，氧的纯度优选为至少90vol^，氮、 二氧化碳和氩是可允许的杂质。基本纯的氧是优选的，例如通过空气分离装置(ASU)制 备的氧。氧可以含有一些蒸汽。在气化反应中蒸汽用作缓和剂气体。氧和蒸汽的比优选 为0-0. 3体积份蒸汽/体积份氧。所使用的氧在与煤接触前优选被加热，优选加热至约 200-500。C的温度。 如果碳质原料的水含量太高(如当例如使用褐煤作为原料时的情况)，则所述原 料优选在使用前进行干燥。 部分氧化反应优选通过在合适的燃烧器中利用氧燃烧所述碳质原料的细颗粒和 载气的干混合物进行。所述燃烧器向气化反应器容器中存在的气化室中点火。合适的燃烧 器的实例在US-A-48887962、US-A-4523529和US-A-4510874中有述。气化室优选配有一对 或多对部分氧化燃烧器，其中所述燃烧器配有用于所述固体碳质原料的供料装置和用于含 氧物流的供料装置。 一对燃烧器在此指两个燃烧器，二者沿水平直径导入气化室。这导致 一对中两个燃烧器在同一水平位置方向基本相对。所述反应器容器可以配有l-5对这种燃 烧器。该对数的上限将取决于反应器的尺寸。燃烧器的点火方向可以略微为切线方向，如 例如在EP-A-400740中所述。 在步骤(i)的温度条件下形成的液体灰分将沉积在气化室的壁上，和将沿向下方 向流到所述室的下端。合适地，所述液体灰分将经气化室下端的开口从所述室排出，和包 含氢、一氧化碳和固体的气体混合物将经所述室上端的开口由所述室排出。这是实施步骤 (ii)的优选方法，其中在气化室中形成的90wt^以上的液体灰分将在气体混合物温度降 低之前与所述气体混合物分离。 液体灰分在由气化室排出后将落入水浴中。为炉渣片和炉渣细粒形式的炉渣与部 分水一起经例如EP-B-1224246中描述的排放系统从所述水浴中排出。炉渣颗粒与水分离 形成含有炉渣细粒的水流出物。炉渣细粒优选与水流出物分离，优选利用沉降式离心机进 行，并将洁净水循环回水浴中。沉降式离心机及其操作可以如上文所述。这种操作和再利 用这种水的方法使工作人员能够进一步限制排放到环境中的液体水。 在步骤(iii)中，步骤(ii)中得到的不存在分离灰分的气体混合物的温度由高于 IOO(TC的温度(即如上文所述的步骤(i)的温度)降低至低于90(TC的温度。 所述温度降低优选通过使所述气体混合物与气体和/或液体冷激介质接触进行， 以将温度降低至400-900°C。该冷却步骤对于达到低于热合成气中存在的非气体组分即 灰分的固化温度的气体温度是优选的。热合成气中存在的非气体组分的固化温度将取决 于所述碳质原料和通常为600-1000°C。该冷却步骤优选在流体连接气化室与其中发生进 一步冷却的下游区域的连接管道中进行，所述下游区域如在前述W0-A-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过实施如下步骤由含有灰分的碳质原料制备氢和一氧化碳的气体混合物的方法：　　（ｉ）利用含氧气体使含有灰分的碳质原料部分氧化，从而得到液体灰分及包含氢、一氧化碳和固体的气体混合物；　　（ｉｉ）使９０ｗｔ％以上的所述液体灰分与所述气体混合物分离；　　（ｉｉｉ）在不存在分离的灰分的情况下降低所述气体混合物的温度；　　（ｉｖ）通过与液体水接触洗涤步骤（ｉｉｉ）的冷却的气体，以得到洗涤后的气体和含有灰分的水流出物；　　（ｖ）利用沉降式离心机从所述水流出物中分离灰分，从而得到湿灰分和贫含灰分的水流。

【技术特征摘要】
EP 2008-10-8 08166068.0通过实施如下步骤由含有灰分的碳质原料制备氢和一氧化碳的气体混合物的方法(i)利用含氧气体使含有灰分的碳质原料部分氧化，从而得到液体灰分及包含氢、一氧化碳和固体的气体混合物；(ii)使90wt％以上的所述液体灰分与所述气体混合物分离；(iii)在不存在分离的灰分的情况下降低所述气体混合物的温度；(iv)通过与液体水接触洗涤步骤(iii)的冷却的气体，以得到洗涤后的气体和含有灰分的水流出物；(v)利用沉降式离心机从所述水流出物中分离灰分，从而得到湿灰分和贫含灰分的水流。2. 权利要求1的方法，其中将所述贫含灰分的水流循环回步骤(iv)。3. 权利要求l-2任一项的方法，其中步骤(i)的原料含有钙化合物，和其中对所述沉降 式离心机进行充氮保护以防止所述水流出物中存在的硫组分氧化。4. 权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：GGM方尼尔，WK哈特威尔德，AJH詹森，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]