用于对来自固体物质气化的原气进行净化的方法技术

本发明专利技术涉及用于对原气进行制备和净化的方法和装置，以由含碳固体燃料通过煤气化反应来制备合成气体，其中，直接在制备之后将燃料与淬冷介质（７）混合，以耗散高内能，然后，在混合室（６）中或者在混合室的之后，将所述燃料与包含固体碱性碱土金属化合物或含过渡金属的化合物的吸收剂（８）发生接触，以将原气中的或者出自气化反应的酸性组分或碱性组分或含硫组分或含卤素组分吸收，并且分离固体物质的装置（１０）位于用于吸收剂的添加装置之后，利用所述分离固体物质的装置将固体组分或固化组分从体系中排出，并且含有过渡金属的碱性吸收剂在混合物中或与灰分组分和渣料组分分离之后，可以再生并返回至工艺中，使得为净化原气不用高耗能地冷却原气，并且这样净化的合成气体无需另外加热即可用于后续工艺中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于净化含尘气体的方法，所述含尘气体在气化反应中，在升高的温度下，由含碳固体材料通过与含氧气体或含水蒸气和氧的气体发生转化而制成，其中， 获得了原气，这种原气主要由一氧化碳和氢气组成，并且直接在制备之后向热的气体流中 添加固体吸收剂来进行净化步骤。由此净化获得的气体是合成气体，并用于化学合成，用于 回收氢气和用于通过直接还原工艺从金属矿石制备金属。
技术介绍
为此所需的原气的制备通常在1200至2500°C的温度下在对此合适的反应器中进 行。为此，存在多个结构类型和具体实施方式。通常，将固体含碳材料加入反应容器中，所述 反应容器配备有用于燃料和含氧反应气的输送装备。在气化反应时，在化学反应中生成原 气和固体伴生物质，所述伴生物质根据燃料的组成一般由灰分或渣料组成。在反应容器的 特别优选的具体实施例中，原气和固体伴生物质可以通过分开的反应方案离开反应器。然 后，获得的原气仍然携带着少量的固体伴生物质和液体伴生物质引导。将原气从反应器中引出并导入反应室，在该反应室中，为了耗散掉很高的内能，将 原气与较冷的气体混合并冷却下来。所述工艺也被称作淬冷工艺。这可以以不同的形式和 方式进行。在此，通常使用如下装置，在该装置中，将原气导入朝向反应器下游或上游的、用 于与较冷气体混合的反应室(也被称作淬冷室)中，并且使原气与该冷却气体混合。在该工 艺中，其中获得的液化渣料颗粒固化并且以渣料颗粒的形式继续伴随着原气引导。在淬冷 工艺之后，继续净化获得的原气，其中，净化工艺按照合成气体的应用可以是不同类型的。在合成气体的制备中获得基本由一氧化碳和氢气组成的气体，但是该气体还含有 伴生的有害物质。许多伴生物质具有碱性或酸性的特性并且起腐蚀性作用。由于有害物质 对于再利用的许多目的起干扰作用，必须将有害物质从获得的原气中除去。在制备化学品 时，腐蚀性组分可以侵蚀设备部件或者与化学品反应，使得期望的工艺变得困难或受到抑 制。对于许多目的，含硫外来物质的存在也是有问题的，这是因为可能发生不期望的化学反 应。因此，例如在通过直接还原工艺制备铁时，合成气体的硫成分是非常不利的，这是因为 硫可能干扰还原工艺并且可能在生铁中形成硫化物或者遗留下来。根据原料和制备工艺，从淬冷室中离开的原气具有600°C至1000°C的温度。对于 许多目的，将所述气体冷却下来并净化。然而，这是高耗能的并且与高投资且持续的成本相 联系，特别是在必须将合成气体再次加热用于接下来的使用目的的情况下。通过直接还原 工艺制备铁就是这样的例子，其中，使用主要包含氢气和一氧化碳的合成气体以通过还原 铁矿石制备生铁。对于该目的，必须在高温下使用合成气体，以有效地还原铁矿石。通过直 接还原工艺进行铁的制备是常见的，这是因为该制备方法也允许小设备操作，小设备因此 可以产生较低的成本。化学合成还通常需要热的合成气体。在制备用于还原金属矿石的合成气体时，需要提供合成气体供使用，该合成气体 不含硫化合物和酸性卤素化合物。DE 3101291 Al中描述了通过直接还原工艺制备铁矿石的工艺。在含氧气体的存在下，精细研磨的煤在流化床气化反应器中转化为还原性的发生 炉煤气，其中，煤在转化之前被设有固体的硫受体(Schwefelakz印tor)。使用由此产生的热 的、尽可能不含硫的发生炉煤气作为还原气体，用以在直接还原竖炉中由铁矿石制备海绵 铁。通过从竖炉回引净化的气体，所述工艺可以在没有对过程气体进行费劲的冷却步骤和 加热步骤的情况下进行。作为硫受体，例如使用石灰石，该石灰石在反应容器中，在气化反 应中与包含在煤中的酸性硫化合物反应。在1200°C以上的温度下进行煤气化反应时，存在如下问题，卤素化合物和硫化合 物分解并与氢气和一氧化碳反应。在该反应中，大部分的硫反应生成硫化氢(H2S)和氧硫 化碳(COS)。卤素化合物反应主要生成相应的卤化氢。为了中和这些物质，通常在反应中添 加石灰石。石灰石的添加导致大多数渣料的流动温度显著降低。在通常的气化反应中，渣料 的流动温度可以为1200°C或更高。通过添加石灰石或类似矿物，流动温度降低至500至 600°C。由此，渣料在工艺中凝固得明显较晚，并且可以更容易地去除。因此，能够以延长的 时间间隔内对产生渣料的气化器实施净化。在该方法模式中，必须在添加吸收剂之前和在 渣料烧结之前对原气实施除尘，以避免耗损滤尘器。由于该原因，通常首先将获得的原气冷 却至1000至600°C，然后除尘并且在随后的步骤中除去硫化合物和卤素。
技术实现思路
本专利技术基于如下任务，S卩，提供煤气化工艺供使用，煤气化工艺在不对淬冷的气体 进行冷却的情况下就行得通，并且尽管如此，还提供尽可能不含副产物的合成气体。制备的 合成气体应该可以以高温被提供，而不一定需要进行冷却、净化和重新加热的其他方法步 骤。对原气中有害物质的净化和吸收应简单地进行，并且无需进行耗能的冷却。此外，由此 制备的合成气体应尽可能地不含硫化合物。根据本专利技术，以如下方式解决所述任务，在气化工艺之后，在淬冷工艺同时或者在 淬冷工艺之后直接向从煤气化工艺中获得的原气中添加用于酸性杂质和含硫杂质的固体 吸收剂。该方法特别适用于如下煤气化方法，其中原气和渣料以分开的途径离开气化反应 容器，使得获得的原气一开始仅包含少量混合的固体或液化外来物质。添加的吸收剂可以 是任何固体物质，所述固体物质为了获得期望的效果优选是碱性性质。为了从获得的原气 中更好地对非酸性含硫气体进行化学吸收，可以向碱性吸收剂中混入金属盐，其中，特别是 铁矿石显示出期望的效果。特别地，请求保护用于对具有合成气体特性的原气进行制备和净化的如下方法， 其中·在适合的反应器中，通过使用含氧气体或含水蒸气和氧的气体对含碳固体材料 进行气化来制备原气，其中·生成原气，所述原气根据燃料的组成包含酸性或碱性或含硫或含卤素的气态有 害物质，并且·所述原气还可以包含固体物质、含灰分物质或含渣料物质，其中 将来自气化反应器的原气引入导向下游或导向上游的反应室中，在该反 应室中， 添加较冷气体或蒸发的液体或液体，由此，合成气体发生反应，以耗散很高的内能，并且，其特征在于，·在添加较冷气体或蒸发的液体期间或在添加之后，将所述含尘原气与固体吸收 剂掺和，以进行净化，所述固体吸收剂在气体流方向上随原气被带走并进行运输，并在短时 间内与酸性或碱性或含硫或含卤素的物质发生反应，并且所述物质转化成固体的和化合的 形式。在本专利技术优选的具体实施方式中，将吸收剂连同用于冷却的气体一起添加。对此，合适的添加部位是直接位于气化反应器出口后方的室。该添加过程优选以烟雾的形式进 行，其中，烟雾为固体物质和气体的非均相混合物。通过混合固体吸收剂和气体或用于冷却 原气的蒸汽形成烟雾。当共同传输吸收剂和用于冷却的气体时，例如通过在气化器出口的 边缘上的开口将烟雾引入气体流中，由此使得烟雾随着原气流被带走，并且包含在烟雾中 的吸收剂可以与包含在原气中的有害物质反应。吸收剂与蒸汽的反应通常快速进行。通过 湍流使得烟雾分布在整个气体流中。通过在边缘区域的添加，较冷的烟雾对周围的壁进行 屏蔽，以对抗所获得的原气的辐射热量。由此，将原气的热量损耗最小化。在另一具体实施方式中，与用于冷却原气的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对具有合成气体特性的含尘原气进行制备和净化的方法，其中.通过使用含氧气体或含水蒸气和氧的气体对含碳固体材料进行气化以在对此适合的反应器中制备原气，其中.生成原气，所述原气根据燃料的组成包含酸性或碱性或含硫或含卤素的气态有害物质，并且.所述原气此外还能够包含固体物质、含灰分物质或含渣料物质，其中.将来自所述气化反应器的所述原气引入导向下游或导向上游的反应室中，在所述反应室中，添加较冷气体或蒸发的液体或液体，由此所述合成气体能够反应以耗散高内能，其特征在于，.在添加所述较冷气体或蒸发的液体时或在添加之后，将所述含尘原气与固体吸收剂掺和，以进行净化，所述固体吸收剂在气体流方向上随原气被带走和运输，并在短时间内与酸性或碱性或含硫或含卤素的物质发生反应，并且将所述物质转化成固体的和化合的形式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯科沃利，
申请(专利权)人：伍德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]