一種含碳物質反應系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種含碳物質干粉氣化系統，其特征在于，包括含碳物質反應裝置和氣體返回裝置，所述含碳物質反應裝置包括氣化反應段、上出氣口和下出氣口。
【專利說明】一種含碳物質反應系統
所屬【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種部分合成氣循環冷卻的大型含碳物質氣化系統，尤其是用于單臺日處理量在2000噸以上的粉煤加壓氣化生產合成氣的大型系統。
【背景技術】
[0002]現代石油化工企業的發展趨勢是大型化，規模化。高壓氣化裝置大型化也是潔凈煤氣化技術發展的方向，但是現有氣化裝置都存在一定的問題。
[0003]單噴嘴氣化爐由于受到輸煤的限制在大型化的方向受到一定的制約。
[0004]采用了合成氣上行流程的多個燒嘴的氣化爐，能夠進一步大型化，但是由于液渣流動方向與合成氣流動方向相反，液渣落入渣池時會產生一定量的溫度較低的水蒸氣，其與液渣流動方向反向通過出渣口進入爐膛，此過程會降低液渣的溫度。當液渣下落不均衡時容易出現液渣還未落入渣池就凝固的現象。由于沒有足夠的熱量融化固渣，固渣往往會越積越厚最終造成出渣口堵塞的問題，引起裝置停車。
[0005]采用了合成氣下行流程的多噴嘴氣化爐也能夠進一步大型化，但是為了充分利用爐膛空間，往往將燒嘴布置在爐膛上部接近爐頂的位置，反應過程的高溫氣和液渣會不斷沖蝕爐膛頂部，容易引起爐膛頂部超溫的現象，成為安全生產的隱患。
實用新型內容
[0006]本實用新型的一個目的是提供一種部分合成氣循環冷卻的大型含碳物質干粉氣化系統。
[0007]本實用新型提供了一種含碳物質干粉氣化系統，其特征在于，包括含碳物質反應裝置和氣體返回裝置，所述含碳物質反應裝置包括氣化反應段、上出氣口和下出氣口，所述氣體返回裝置用于將下出氣口流出的合成氣反應裝置上出氣口流出的合成氣摻混。
[0008]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中含碳物質反應裝置還包括下部冷卻凈化段，用于冷卻、凈化氣化反應段流出的下行高溫粗合成氣；下部冷卻凈化段入口與氣化反應段的下出口相連，其合成氣出口在下部冷卻凈化段的側部，優選中上部。
[0009]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中所述氣體返回裝置通過初步冷卻器和/或上段急冷裝置將合成氣出口流出的低溫帶水粗合成氣加壓后與反應裝置上行粗合成氣摻混。
[0010]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中從冷卻凈化段合成氣出口流出的部分或全部粗合成氣通過管道流經氣體返回裝置，與氣化反應段流出的上行粗合成氣混
口 O
[0011]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中下部冷卻凈化段還包括急冷裝置，渣池，粗渣出口。
[0012]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中氣體返回裝置包括除粗渣器和氣壓機，除粗渣器的入口通過管道與下部冷卻段的合成氣出口相連。[0013]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中氣壓機數量為I個到10個，優選2?5個,最優選3個。
[0014]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中含碳物質反應裝置還包括降溫輸氣段，其設置在裝置的中上部，入口與氣化反應段的上出口相連。
[0015]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中所述降溫輸氣段入口與氣化反應段的上出口連接處設置一個初步降溫裝置，用于向上行的粗合成氣內噴人適量的冷卻物質，冷卻物質可以部分或者全部是氣體返回裝置加壓的低溫粗合成氣，冷卻物質也可以是水霧，從而對粗合成氣冷卻降溫，同時使上行的飛灰溫度降低到t2 (灰的軟化溫度)溫度以下失去粘性。
[0016]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中含碳物質反應裝置還包括上部冷卻凈化段，其入口與降溫輸氣段的上出口相連。
[0017]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中所述的上部冷卻凈化段包括急冷裝置，灰水池和合成氣出口 ；其中合成氣出口在上部冷卻段的中上部，可以布置I個或者多個，優選I?3個。
[0018]按照本實用新型系統的一個具體實施方案，其中氣化反應段周向均布2?12個燒嘴，優選4?8個，燒嘴可以布置I層或上下多層，優選I?3層。
[0019]本實用新型操作過程為，包括以下步驟:
[0020]將含碳物質與氣化劑在氣化反應裝置內反應，生成主要成分為CO和H2的粗合成氣及主要成分為無機物的灰渣；
[0021]其中部分高溫粗合成氣與飛灰、液渣下行，部分高溫粗合成氣氣體與飛灰上行；
[0022]1:下行的部分高溫粗合成氣與飛灰經過冷卻降溫，初步凈化后送往粗除渣器除去大顆粒的灰渣，經過氣壓機升壓后帶水的粗合成氣通過初步冷卻器和/或上部急冷裝置注入系統，與上行高溫粗合成氣摻混；下行的液渣經過淬冷后排出爐外；
[0023]I1:其余部分高溫粗合成氣與飛灰上行，分別與初步冷卻器和/或上部急冷裝置注入的低溫帶水合成氣摻混降溫到600°C?t2溫度以下使飛灰失去粘性，進入輸氣段；
[0024]輸氣段的粗合成氣繼續上行經過上部冷卻段再次降溫除灰，得到滿足后續流程需要的粗合成氣。
[0025]按照本實用新型過程的一個具體實施方案，其特點是，包括以下步驟:
[0026]將含碳物質與氣化劑通過多個燒嘴噴入裝置氣化反應段，在高溫(1200°C?2000°C)高壓(0.1MPa?IlMPa)環境下快速反應生成主要成分為CO和H2的粗合成氣及主要成分為無機物的灰渣；
[0027]部分高溫粗合成氣及大部分灰渣下行進入下部冷卻凈化段，經過冷卻凈化后粗合成氣經過除渣器除去大顆粒的灰渣后用氣壓機送往降溫輸氣段，經過淬冷的灰渣經出渣口排出裝置；
[0028]大部分高溫粗合成氣及高溫飛灰上行與冷卻物質混合降溫后進入降溫輸氣段，對高溫粗合成氣進行初步冷卻降溫，使得飛灰溫度降低到熔點以下；
[0029]降溫后的粗合成氣及飛灰繼續上行，經過急冷后進入上部冷卻凈化段，經過冷卻凈化后，除去粗合成氣中的飛灰，較為潔凈的低溫粗合成氣送往后續流程。
[0030]本實用新型由于采用了以上的技術方案，其產生的技術效果是明顯的:[0031]1、本實用新型采用了粗合成氣上下同時出氣的方式，一方面有效避免了上行出氣方式的渣口堵渣問題，另一方面也從根本上解決了下行出氣方式的頂部超溫問題；
[0032]2、由于增加了氣體返回裝置，有效提高了熱效率，降低裝置能耗，同時減少了水的用量，減少了合成氣帶水帶灰，減輕了后續流程的壓力。
[0033]3、本實用新型采用了多燒嘴布置，有利于反應充分進行，并有利于裝置的大型化；
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0035]圖1是本實用新型的一種過程示意圖。
[0036]圖2是本實用新型的一種系統示意圖。
[0037]圖中標記含義如下:1.下部冷卻凈化段；11.下行急冷裝置；12.下降管；13.下合成氣出口 ；14.上升管；15.渣水池；16.粗渣出口 ；2.氣化反應段；21.燒嘴；22.氣化室；23.氣化室水冷壁；3.降溫輸氣段；31.初步降溫裝置；32.輸氣管；4.上部冷卻凈化段；41.上行急冷裝置；42.導氣折流管；43.折流裝置；44.噴淋裝置；45.分離裝置；46.上合成氣出口 ；47灰水池；5.氣體返回段；51.除粗渣器；52.氣壓機；6.殼體。
【具體實施方式】
[0038]為了更好地對本方案進行理解，下面通過具體的實施案例并結合附圖進行詳細地說明:
[0039]實施例1
[0040]參閱附圖1，一種部分合成氣循環冷卻的大型含碳物質干粉氣化過程，其特點是，包括以下步驟:
[0041]將含煤粉與氧氣通過燒嘴21噴入裝置氣化反應段2，在高溫(1600°C?2000°C )高壓(4.5MPa)環境下快速反應生成主要成分為CO和H2的粗合成氣及主要成分為無機物的灰渣；
[0042]25%高溫粗合成氣及大部分灰渣下行進入下部冷卻凈化段1，經過淬冷的灰渣經粗渣出口 16排出裝置，冷卻凈化后的帶水帶灰的粗合成氣，經過除粗渣器51除去大顆粒的灰渣，通過氣壓機52增壓送往初步降溫裝置31充當冷卻物質及氣化劑；
[0043]75%高溫粗合成氣及高溫飛灰上行與初步降溫裝置31噴入的冷卻物質混合降溫后進入降溫輸氣段3，對高溫粗合成氣及飛灰進行初步冷卻降溫，使得飛灰溫度降低到熔點以下；
[0044]反應后的粗合成氣及飛灰繼續上行，經過急冷后進入上部冷卻凈化段4，經過冷卻凈化后，除去粗合成氣中的飛灰，較為潔凈的低溫粗合成氣送往后續流程。
[0045]實施例2
[0046]參閱附圖2，一種部分合成氣循環冷卻的大型含碳物質干粉氣化系統，其特點是，包括含碳物質反應裝置和氣體返回裝置5，所述含碳物質反應裝置包括氣化反應段2、上出氣口和下出氣口。
[0047]所述的含碳物質反應裝置還包括下部冷卻凈化段1，降溫輸氣段3，上部冷卻凈化段4，殼體6。
[0048]所述的下部冷卻凈化段I設置在裝置的下部，入口與氣化反應段2的下出口相連，包括急冷裝置11，下降管12，合成氣出口 13，上升管14，渣水池15，粗渣出口 16。氣化反應段2中生成的部分合成氣及大部分灰渣下行進入急冷裝置11降溫，然后沿著下降管12下行。大部分灰渣從粗渣出口 16排出裝置，而下行的合成氣經過渣水池16水浴夾帶水滴沿著上升管14和下降管12的環隙上行進一步的降溫并除灰，凈化后夾帶液滴的粗合成氣經合成氣出口 13進入氣體返回裝置5。
[0049]所述的氣化反應段2設置在裝置的中下部，氣化反應段2周向均布8個燒嘴21，燒嘴21布置I層，氣化反應段2的下出口連接下部冷卻凈化段I，氣化反應段2的上出口連接降溫輸氣段3。
[0050]所述的燒嘴21布置應使得反應物噴出口后形成旋切效果(相對燒嘴中心線與同一個圓相切)。所述的降溫輸氣段3設置在裝置的中上部，入口與氣化反應段的上出口相連；在連接處設置一個初步降溫裝置31，用于向上行的粗合成氣內噴人適量的冷卻物質，對高溫粗合成氣及飛灰進行初步冷卻降溫，使得飛灰溫度降低到熔點以下。氣化反應段2中生成的大部分高溫粗合成氣及高溫飛灰上行與初步降溫裝置31噴入的冷卻物質混合降溫后進入降溫輸氣段3。如下面所述，由氣壓機52將夾帶水和細灰的粗合成氣輸送至初步降溫裝置31，充當冷卻物質。
[0051]降溫后的粗合成氣繼續上行經過上部冷卻凈化裝置4送往后續流程。所述的上部冷卻凈化段4設置在裝置的上部，入口與降溫輸氣段的上出口相連，上行的高溫粗合成氣先后經過上行急冷裝置41，導氣折流管42，灰水池47，折流裝置43，噴淋裝置44，分離裝置45，上合成氣出口 46等實現冷卻、增濕、凈化除塵除水的目的。
[0052]所述的氣體返回裝置5包括除粗渣器51，氣壓機52。粗除渣器51的入口通過管道與下部冷卻段I的合成氣出口 13相連。氣壓機52數量為3個。下部冷卻段I冷卻凈化后的粗合成氣仍夾帶一些顆粒較大的灰渣，經過除粗渣器51除渣后由氣壓機52將夾帶水和細灰的粗合成氣輸送至初步降溫裝置31，充當冷卻物質，用于冷卻進入降溫輸氣段的粗合成氣。
【權利要求】
1.一種含碳物質干粉氣化系統，其特征在于，包括含碳物質反應裝置和氣體返回裝置，所述含碳物質反應裝置包括氣化反應段、上出氣口和下出氣口，所述氣體返回裝置用于將下出氣口流出的合成氣反應裝置上出氣口流出的合成氣摻混。
2.按照權利要求1的含碳物質干粉氣化系統，其特征是含碳物質反應裝置還包括下部冷卻凈化段，用于冷卻、凈化氣化反應段流出的下行高溫粗合成氣；下部冷卻凈化段入口與氣化反應段的下出口相連，其合成氣出口在下部冷卻凈化段的側部。
3.按照權利要求2的含碳物質干粉氣化系統，其特征是下部冷卻凈化段還包括急冷裝置，渣池，粗渣出口。
4.按照權利要求1的含碳物質干粉氣化系統，其特征是氣體返回裝置包括除粗渣器和氣壓機，除粗渣器的入口通過管道與下部冷卻段的合成氣出口相連。
5.按照權利要求4的含碳物質干粉氣化系統，其特征是氣壓機數量為I個到10個。
6.按照權利要求1-5任一項的含碳物質干粉氣化系統，其特征是含碳物質反應裝置還包括降溫輸氣段，其設置在裝置的中上部，入口與氣化反應段的上出口相連。
7.按照權利要求6的含碳物質干粉氣化系統，其特征是所述降溫輸氣段入口與氣化反應段的上出口連接處設置一個初步降溫裝置。
8.按照權利要求6的含碳物質干粉氣化系統，其中含碳物質反應裝置還包括上部冷卻凈化段，其入口與降溫輸氣段的上出口相連。
9.按照權利要求8的含碳物質干粉氣化系統，其特征是所述的上部冷卻凈化段包括急冷裝置，灰水池和合成氣出口 ；其中合成氣出口在上部冷卻段的中上部，合成氣出口布置I個或者多個。
10.按照權利要求6的含碳物質干粉氣化系統，其特征是氣化反應段周向均布2-12個燒嘴，燒嘴布置I?3層。
11.按照權利要求10的含碳物質干粉氣化系統，其特征是氣化反應段周向均布8個，燒嘴布置2層。
【文檔編號】C10J3/84GK203700292SQ201320754705
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】信偉, 李紅海, 高瑞恒, 陳永進, 張禮, 梁軍輝 申請人:航天長征化學工程股份有限公司