高碳物质连续气化的自热方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在竖立处理室（１００）中用于连续气化高碳物质（１４）的自热方法，该处理室具有煅烧区（Ｃ）和氧化区（Ｄ），在该氧化区中被煅烧过的高碳物质利用含氧的气体实现氧化，其中气态的反应产物在竖立处理室（１００）的上侧（Ｇ）被抽走。这种竖立处理室设计成竖窑炉（１００）的形式，该竖窑炉被一种本身不被氧化的、循环地被导引的散料（１３）连续地从上向下流过。高碳物质（１４）在进入竖窑炉入口（３）之前被添加到散料（１３）中，所述含氧的气体至少部分地在氧化区（Ｄ）下方和／或中导入，由此促成上升的气流。含氧的气体至少部分地在竖窑炉（１００）的下端（４）引入，从而形成再冷却区（Ｆ），在其中将散料冷却到低于１００℃的特征温度。

【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在竖立处理室中用于连续气化高碳物质的自热方法，该处理 室具有煅烧区和氧化区，在该氧化区中被煅烧过的高碳物质利用含氧的气体实现氧化，其 中气态的反应产物在竖立处理室的上侧被抽走，这种竖立处理室设计成竖窑炉的形式，该 竖窑炉被一种本身不被氧化的、循环地被导引的散料连续地从上向下流过，高碳物质在进 入竖窑炉入口之前被添加到散料中。
技术介绍
这类方法早已熟知，例如在对流式气化器中就采用了这些方法。按这些方法，朝向 气化器底部移动的碳产物或者还有一种生物体被逆流的所产生的过程气体绕流而过。所产 生的过程气体可以直接被燃烧或者用于合成法。上述这种方法的缺点在于通过所供给的 高碳物质固然可以自供热地执行该方法，但过程气体在很大程度上依赖于所供给的高碳物 质，从而相应地很难控制该方法。该方法完全不适合于被污染的高碳物质的处理，例如含氟 和含氯的塑料、被污染的废弃物、药物等。已知在电低身竖炉中使用废弃物，于此在很高温度下，在能源上比较有利地进行 电石、硅铁、铬铁等的生产。这样一种方法当然不是自供热地工作的，而是需利用自燃的或 自烧结的空心电极投入可观的能源以产生所需的高温。这种方法例如在DE 10 2006 023 259A1中做了介绍，它直接地与上述物质的生产相关联。开头述及的那种方法原则上也可用于煤碳气化，其中在采用煤碳时通常可省去煅 烧区的设置。从原则上说，为了实现高碳物质的气化，也知道他热式的方法，这些方法如在之前 提到的专利文件中述及的，需有外部的能源供给。为了实施他热式的气化方法，往往须使用 流化床反应器，例如在DE 3635 215中所公开的。其缺点是为了保持流化床稳定，为了独 立于该方法产生所需的二次能源，技术上是很复杂的，同时要掌握对所用物质的特定物理 性要求例如密度、输送状况、扬尘状况和颗粒度，也是很困难的。已知在采用他热式方法时， 也可采用转筒式反应器，如在专利文件DE 2844741中所介绍的。由于反应气体在转筒式反 应器中的停留时间短，所以不能调定最佳的气体平衡，从而会产生大量的低值气体。从原则上说，自热式气化方法是有利的，这类方法可提供富含一氧化碳的气体，这 些气体的氢含量可以通过所使用的碳载体的氢含量和必要时通过向气化过程中添加水的 方法加以确定和加以调节。其中为气化所需的热能可以所用原料的部分氧化中获取。即使采用自热式气化方法，也可以采用流化床反应器，例如在专利文件DE 44 27 860中所介绍的。在该专利中力图将碳载体尽可能变细，并在气相中加以氧化，以便在短的 停留时间内使之完全转化为一氧化碳。为此需要一个很费事的碳载体粉碎处理，其中不可 能使用含塑料的物料流，因为这类物料流在气相中有粘结或形成小滴的倾向。在自热式气化方法中采用转筒式反应器工艺，由于气体的停留时间短，所以是很 困难的，而且要求复杂的反应器结构，如在DE 32 16836 C2中所介绍的。自热式煤碳气化所用的设备例如在DE 32 41 169C2中公开介绍了，但通常不许 使用例如含塑料的废弃物。为了能够实现后一要求，例如由DE 196 09 721和DE 43 26 484提出了不同的方法，但是这也导致产生许多问题在向反应器中供给塑料方面的问题， 由于熔接而引起反应器移位的问题，不可气化的残留物、已产生的气体中油和焦油沉积、长 的清理停工时间、二氧化物和呋喃的形成，以及由于氯或氯化氢造成的腐蚀等问题。在依次连接的反应器中分多级进行的有机物气化，例如在专利文件DE 199 45 771 Cl或DE 197 55 693 Cl中公开过，使用一种热载体介质。这种多级的气化方法要求 一个复杂的换热系统，与方法相关联的废气排放限制了针对重金属含量的物料品质的使用 和其它与排放相关的有害物质的物料品质的使用。最后还有一点是都知道的，就是含碳物 质须在一个固定床式反应器中进行气化，以便随后在高压下在一个烟道流反应器中进行再 气化。这样，还能够对含氯的烟道流例如含有高PVC-成份(聚氯乙烯成份)的烟道流以及 对含有高污染物成份如重金属或其它有害物质的碳载体进行处理。这种气化方法例如在 DE100 31 501A1中做了介绍，其缺点也在于对物料的很费事的预处理，这种处理例如在DE 101 42 290 Al中单独做了说明。高度的技术复杂性例如也是通过特定的解决方案加以阐 明的，这些方案涉及到物料供给，防止原气体波动(亦可参考DE 10 2004 001 708A1)或避 免原气体区域内的沉积(例如可以参考DE 103 30 512 Al)。为了实现氯化氢的中和。过去通常需要一种复杂的急冷系统，为此可参考DE 43 09 493C2，以便避免对设备的腐蚀损害。开头述及的那一种方法已在AT 387 786 B中公开了。在该专利中，将一种惰性 散料循环地引导通过竖窑炉。物料被有意地有高温度地被导回，以便能够在分开的干燥装 置中进行干燥。从竖窑炉中取出的散料的高余热不允许使用某些高碳含量的物质，例如某 种塑料，这是因为这些物质在入炉之前会粘合散料，从而会中断散料流。还有可能发生不可 控制的预反应和相应的有害物质形成。这种方法是在多个在空间上分开的区域中开始执行 的，所以需要相应的运输装置来运送散料，而且要控制气态的副产物也是有困难的。
技术实现思路
本专利技术的任务在于如此改进开头述及的那种方法，使得它对使用不同质量的高碳 物质反应不敏感，而又不明显提高费用。根据本专利技术，上述任务是通过开头述及连续的方法加以解决的，其中所述含氧的 气体至少部分地在氧化区下方导入，由此促成上升的气流，其中在氧化区的下方通过上升 的气体将散料和灰份产物在余热区中冷却到直至450°C，并且此外含氧的气体至少部分地 在竖窑炉的下端引入且在位于余热区下方的再冷却区中以逆流的形式将散料在从竖窑炉 中取出以用于能量回收之前一直冷却到低于100°C的特征温度(Eigentemperatur)。事实已证明通过含碳物质与一种基本上为惰性的散料的混合，并且通过将这一 种由散料和含碳物质形成的混合物在一个竖窑炉中在逆流的上升气体的情况下引导，高碳 含量的物质便可自热地气化，在此情况下不存在对所用的含碳物质的质量的特殊要求。只 须注意的是所供给的含碳物质的量应是足够的，借以在竖窑炉中严格保持自热平衡。事实 已证明可以添加其边长直至40cm的高碳物质，而不会妨碍工艺过程。对工艺过程具有特别意义的是散料，这种散料一方面具有一种热载体介质的功5能，另一方面它也起着运输介质的作用，运输介质将高碳物质输送到氧化区以实现其最终 气化，然后将作为灰份的气化残余物送到竖窑炉的下端的出口处。其中另一项重要的事是 一种散料是透气的，因此可以让上升的气流通过，从而可以在各个反应区中实现作为热载 体介质的散料和上升的气体流之间的热交换。为了达到氧化区下方的散料和灰份的能量回收和冷却的目的，在一个余热区中， 通过利用含氧气体的直接冷却将散料流冷却到一个约为450°C的特征温度，其中针对为本 方法供给水的情况而言，优选是在余热区的范围内进行，这时产生的水蒸气上升，并在氧化 区的范围内参与合成气体反应。为了改善能量平衡和为了简化在竖窑炉的下部区域中须取出的散料的处理，将含 氧气体至少部分地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在竖立处理室（１００）中用于连续气化高碳物质（１４）的自热方法，该处理室具有煅烧区（Ｃ）和氧化区（Ｄ），在该氧化区中被煅烧过的高碳物质利用含氧的气体实现氧化，其中气态的反应产物在竖立处理室（１００）的上侧（Ｇ）被抽走，这种竖立处理室设计成竖窑炉（１００）的形式，该竖窑炉被一种本身不被氧化的、循环地被导引的散料（１３）连续地从上向下流过，高碳物质（１４）在进入竖窑炉入口（３）之前被添加到散料（１３）中，其特征在于：所述含氧的气体至少部分地在氧化区（Ｄ）下方导入，由此促成上升的气流，其中在氧化区（Ｄ）的下方通过上升的气体将散料和灰份产物在余热区（Ｅ）中冷却到直至４５０℃，并且此外含氧的气体至少部分地在竖窑炉（１００）的下端（４）引入且在位于余热区（Ｅ）下方的再冷却区（Ｆ）中以逆流的形式将散料在从竖窑炉中取出以用于能量回收之前一直冷却到低于１００℃的特征温度。

【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：R默勒，
申请(专利权)人：埃克洛普有限公司，
类型：发明
国别省市：DE