專(zhuān)利名稱(chēng)：氣化反應(yīng)器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)使含碳原料氣化來(lái)生產(chǎn)合成氣的氣化反應(yīng)器和方法，其中，所述氣化反應(yīng)器包括封裝氣化器單元和熔渣收集槽的壓力容器。
背景技術(shù)：
通過(guò)使含碳原料(諸如煤粉)氣化來(lái)生產(chǎn)合成氣體或合成氣。含碳原料在氣化器單元中通過(guò)延伸到氣化器中的多個(gè)燃燒器而被部分氧化。所生產(chǎn)的合成氣含有作為副產(chǎn)品的熔渣顆粒和飛塵。熔渣顆粒向下渦旋運(yùn)動(dòng)到熔渣收集槽中，該熔渣收集槽通常裝有水并且設(shè)有用于去除用過(guò)的水和所收集的熔渣的出口。熔渣顆粒的一部分在氣化器單元的內(nèi)壁表面上形成沉積物。如果熔渣結(jié)塊足夠大且重，它們下落到熔渣收集槽中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，至少對(duì)于一些類(lèi)型的煤，熔渣結(jié)塊在它們下落到熔渣收集槽中之前可能變得非常大而達(dá)到使得它們無(wú)法通過(guò)熔渣收集槽出口的程度。在一些情況下，甚至阻塞出口，從而必需使反應(yīng)器停工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減小使熔渣收集槽的出口堵塞的風(fēng)險(xiǎn)并且能夠?qū)饣磻?yīng)器用于更寬范圍類(lèi)型的煤。該目的利用一種通過(guò)使含碳原料氣化來(lái)生產(chǎn)合成氣的氣化反應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，該氣化反應(yīng)器包括封裝氣化器單元的壓力容器，所述氣化器單元具有反應(yīng)器腔室，所述反應(yīng)器腔室的下端部通到端部開(kāi)放的裙部，所述裙部布置在熔渣收集槽上方，其中所述裙部布置在一個(gè)或多個(gè)敲擊器的撞擊范圍內(nèi)。

迄今為止，敲擊器通常用于去除不會(huì)自行脫落的污垢。在這種情況下，對(duì)于熔渣去除來(lái)說(shuō)，不需要敲擊器，這是因?yàn)槿墼练e物在它們的自身重力作用下能夠從裙部落下來(lái)。然而，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)敲擊器，熔渣沉積物的尺寸可得到控制并且保持足夠小以防止熔渣收集槽排放口堵塞。這樣，氣化反應(yīng)器可用于更寬范圍類(lèi)型的含碳原料，包括產(chǎn)生高熔渣含量類(lèi)型的煤。裙部可例如具有沿從下向上方向變窄的狹窄上部部段，其中，裙部的較寬部分定位成朝向熔渣槽。這樣的部段形成特別適于進(jìn)行敲擊的位置，這是由于在該位置的內(nèi)表面處收集了最大的熔渣沉積物。可替代地或另外地，裙部可以包括管狀(例如，圓筒形)的下部部段，所述下部部段布置在一個(gè)或多個(gè)敲擊器的撞擊范圍內(nèi)?？蛇x地，裙部的上部部段和/或其它部分可由相互連接以形成氣密性隔膜的平行的冷卻劑管道構(gòu)成。冷卻劑可例如是水。通過(guò)使表面冷卻，在表面上收集更多熔渣顆粒。結(jié)果，合成氣中的熔渣含量顯著降低。在一個(gè)可替代的實(shí)施例中，裙部可例如完全或部分地由一塊或多塊板制成，該裙部包括設(shè)有一條或多條冷卻劑通道的外表面。為了加強(qiáng)和保護(hù)裙部的受撞擊區(qū)域，砧板可設(shè)置在裙部的外表面上、在一個(gè)或多個(gè)敲擊器的撞擊范圍內(nèi)。
敲擊器可以例如延伸穿過(guò)壓力容器的壁。這提高了對(duì)敲擊器進(jìn)行維護(hù)和維修的可達(dá)性。敲擊器例如可包括:殼體，所述殼體從壓力容器的外表面延伸出；撞擊桿，所述撞擊桿具有通過(guò)殼體中的開(kāi)口被可滑動(dòng)地支撐的一個(gè)端部和接觸砧板的一個(gè)端部；以及可激活的撞擊裝置，所述撞擊裝置具有撞錘頭，所述撞錘頭在遠(yuǎn)側(cè)位置與撞擊位置之間與撞擊桿相一致地運(yùn)動(dòng)，所述遠(yuǎn)側(cè)位置距撞擊桿一距離，在所述撞擊位置中，所述撞錘頭撞擊所述撞擊桿。合適的敲擊器例如是在W02010/063752或W02010/063755中所公開(kāi)的敲擊器類(lèi)型?？蛇x地，裙部可設(shè)有耐火材料襯里，但為了提高對(duì)敲擊器的撞擊阻力，可以省略耐火材料襯里。通常，裙部顯示為是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的，例如，具有圓筒形的下部部段和圓錐形的上部部段，但是，如果期望的話(huà)，也可以使用其它合適的管狀構(gòu)造。裙部的上部部段可以是圓錐形的，或者，如果期望的話(huà)，它可具有其它變窄的幾何形狀。一個(gè)或多個(gè)敲擊器可以被激活以所期望的頻率進(jìn)行敲擊。頻率越高，越小的熔渣顆粒下落到熔渣收集槽中。


現(xiàn)在將通過(guò)參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，附圖中:圖1:示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的氣化反應(yīng)器的縱向截面；圖2:示出了圖1中的反應(yīng)器的敲擊器的詳細(xì)截面。
具體實(shí)施例方式圖1示出了用于通過(guò)使含碳`原料(特別是煤粉)部分燃燒來(lái)生產(chǎn)合成氣的氣化反應(yīng)器I。氣化反應(yīng)器I包括在豎直取向的細(xì)長(zhǎng)壓力容器3中的氣化器單元2。氣化器單元2包括反應(yīng)器腔室2A和裙部2B。反應(yīng)器腔室2A具有:向下變窄到開(kāi)口 5的下端部4，所述開(kāi)口開(kāi)口至被裙部2B包圍的空間；和開(kāi)放的上端部6，所述上端部形成合成氣的出口，所述合成氣可以被進(jìn)一步輸送到例如冷卻器。裙部2B包括布置在熔渣收集槽7上方的圓筒形下部部段8和沿從下向上方向變窄的圓錐形上部部段9，從而圍住開(kāi)口 5，使得圓錐形上部部段9的上端部在與反應(yīng)器腔室2A下端部的連接點(diǎn)處與在圓錐形上部部段9的底部部分處相比更窄。裙部2B由螺旋盤(pán)繞的管道34 (參見(jiàn)圖2)構(gòu)成，所述管道用于輸送諸如水的冷卻液。管道34相互連接以形成氣密性隔膜。在一個(gè)可替代的實(shí)施例中，裙部可由一塊或多塊板制成，所述一塊或多塊板在其外表面上包括冷卻劑通道。熔渣槽7包括圓筒形殼體11，該圓筒形殼體封裝圓錐形漏斗12，該圓錐形漏斗向下朝向熔渣排放口 13變窄。在附圖所示的實(shí)施例中，裙部2B不設(shè)有耐火材料襯里。然而，在其他實(shí)施例中，如果期望的話(huà)，可以使用耐火材料襯里。多個(gè)燃燒器14延伸到反應(yīng)器腔室2A中，以供給煤粉、氧和蒸汽的混合物。該混合物被點(diǎn)燃而部分燃燒，從而產(chǎn)生合成氣體或合成氣以及產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的熔渣和飛塵。合成氣向上朝向開(kāi)口6流動(dòng)。新產(chǎn)生的合成氣包含熔渣顆粒。較大且較重的部分下落到熔渣收集槽7中。熱合成氣的一部分經(jīng)由開(kāi)口 5向下渦旋運(yùn)動(dòng)到由裙部2B所包圍的空間。這在裙部2B內(nèi)形成湍流。裙部2B的圓筒形部段8和圓錐形上部部段9被液體冷卻劑冷卻，所述液體冷卻劑循環(huán)通過(guò)形成裙部2B的管道。在由裙部2B包圍的空間內(nèi)渦旋運(yùn)動(dòng)合成氣沿著冷卻表面8、9流動(dòng)。合成氣冷卻下來(lái)，將固化的熔渣顆粒的沉積物留在裙部2B的冷卻隔膜(membrane)上。一旦沉積物已經(jīng)變得足夠重，則它們從裙部2B的冷卻隔膜上下落到熔渣收集槽7中。為了去除所收集的熔渣，通過(guò)打開(kāi)溶渣排放口 13來(lái)定期清空熔渣收集槽7。為了防止熔渣沉積物在下落之前變得太大，裙部2B的圓錐形上部部段9被敲擊器15撞擊，該敲擊器在圖2中更詳細(xì)地不出。在一個(gè)可替代的實(shí)施例中，敲擊器15可例如撞擊裙部2B的圓筒形部段8。還可以將撞擊圓錐形上部部段9的敲擊器15與撞擊圓筒形部段8的敲擊器結(jié)合起來(lái)。敲擊器15延伸通過(guò)壓力容器3的壁。敲擊器15包括撞擊裝置16，該撞擊裝置連接到在壓力容器3壁上的殼體17。該殼體17包括從壓力容器3的壁分支出的第一帶凸緣的艙18。艙18包括連接到頂部凸緣20的凸緣19，該頂部凸緣限定出用于撞擊桿22的通道開(kāi)口 21。圓筒形的間隔件23與通道開(kāi)口 21排成直線(xiàn)。間隔件23承載撞擊裝置16，該撞擊裝置具有撞錘頭24,該撞錘頭與撞擊桿22排成直線(xiàn)并且與撞擊桿22的自由端25相對(duì)。在裙部2B的上部部段9的圓錐形表面附近，撞擊桿22包括與砧板27接合的端部
26。砧板27具有:遵循裙部2B的外表面的一個(gè)側(cè)面27A ;和帶有與撞擊桿19的端部26相接合的豎直平坦面的相對(duì)側(cè)面27B。撞擊桿22行進(jìn)穿過(guò)壓力容器3內(nèi)的圓筒形支撐構(gòu)件28。所述圓筒形支承構(gòu)件28的一個(gè)端部被帶有中心開(kāi)口 30的端壁29封閉，撞擊桿22被可滑動(dòng)地支承在該中心開(kāi)口內(nèi)。圓筒形支撐部件28的相對(duì)的第二端以氣密方式連接到頂部凸緣20。

圓筒形支撐構(gòu)件28包圍內(nèi)部空間31，該內(nèi)部空間開(kāi)放連接至密封氣體供給通路32，該密封氣體供給通路可操作地連接到密封氣體供給裝置33。為了防止熱、易燃且有毒性的合成氣通過(guò)通道開(kāi)口 30泄漏，將惰性的密封氣體(諸如氮?dú)?吹到圓筒形支撐構(gòu)件28的內(nèi)部空間31中。壓力容器3內(nèi)的壓力明顯高于大氣壓。結(jié)果，在撞擊桿22上施加作用力以將其經(jīng)由通道開(kāi)口 21推出壓力容器3。為了補(bǔ)償該作用力，將密封氣體在過(guò)壓下供給到圓筒形支撐構(gòu)件28，從而在撞擊桿22上產(chǎn)生反作用力。該過(guò)壓可以使得撞擊桿22被緊緊地壓靠在站板27上。撞擊裝置16可被致動(dòng)以進(jìn)行敲擊，其中撞擊裝置的敲擊頭24將一定撞擊力施加到撞擊桿22的端部上。撞擊桿22將撞擊載荷經(jīng)由站'板27傳遞到圓錐形上部部段9。撞擊載荷使熔渣沉積物變松，該熔渣沉積物下落到熔渣收集槽7中。在附圖所示的實(shí)施例中，僅僅示出了一個(gè)敲擊器15。但是，如果期望的話(huà)，可以使用一個(gè)以上的敲擊器15。
權(quán)利要求
1.一種用于通過(guò)使含碳原料氣化來(lái)生產(chǎn)合成氣的氣化反應(yīng)器(1)，其中，所述氣化反應(yīng)器包括封裝氣化器單元(2)的壓力容器(3)，所述氣化器單元具有反應(yīng)器腔室(2A)，所述反應(yīng)器腔室的下端部通到端部開(kāi)放的裙部(2B)，所述裙部布置在熔渣收集槽(7)上方，所述裙部(2B)包括上部部段(9)，所述上部部段連接到反應(yīng)器腔室(2A)的下端部，所述上部部段(9)的狹窄頂端部在與反應(yīng)器腔室(2A)的下端部的連接點(diǎn)處與在上部部段(9)的底部部分處相比更窄，一塊或多塊敲擊器砧板(27)設(shè)置在上部部段(9)的外表面處、在一個(gè)或多個(gè)敲擊器(15)之一的撞擊范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述裙部包括設(shè)置在所述一個(gè)或多個(gè)敲擊器(15)的撞擊范圍內(nèi)的管狀下部部段(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述裙部(2B)的至少上部部段(9)由相互連接以形成氣密性隔膜的平行的冷卻劑管道構(gòu)成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述裙部至少部分地由一塊或多塊板制成，所述裙部包括設(shè)有一條或多條冷卻劑通道的外表面。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)敲擊器(15)延伸穿過(guò)所述壓力容器(3)的壁。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述敲擊器的至少一部分包括:殼體(17)，所述殼體從壓力容器(3)的表面延伸出；撞擊桿(22)，所述撞擊桿具有通過(guò)殼體中的開(kāi)口被滑動(dòng)地支撐的一個(gè)端部和接觸砧板(27)的一個(gè)端部；以及可激活的撞擊裝置(16)，所述撞擊裝置具有撞錘頭(24)，所述撞錘頭能夠在遠(yuǎn)側(cè)位置與撞擊位置之間與撞擊桿成直線(xiàn)地運(yùn)動(dòng)，在所述撞擊位置中，所述撞錘頭撞擊所述撞擊桿。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述裙部(2B)的上部部段(9)是圓錐形的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述裙部(2B)不設(shè)有耐火材料襯里。
9.一種用于通過(guò)在氣化反應(yīng)器(I)中使含碳原料氣化以生產(chǎn)合成氣的方法，所述氣化反應(yīng)器包括封裝氣化器單元(2)的壓力容器(3)，所述氣化器單元具有反應(yīng)器腔室(2A)，所述反應(yīng)器腔室的下端部通到端部開(kāi)放的裙部(2B)，所述裙部布置在熔渣收集槽(7)上方，所述裙部(2B)包括上部部段(9)，所述上部部段連接到反應(yīng)器腔室(2A)的下端部，所述上部部段(9)在與反應(yīng)器腔室(2A)的下端部的連接點(diǎn)處與在上部部段(9)的底部部分處相比更窄，一塊或多塊敲擊器砧板(27)設(shè)置在上部部段(9)的外表面處、在一個(gè)或多個(gè)敲擊器(15)之一的撞擊范圍內(nèi)，使所述裙部(2B)的外表面被所述一個(gè)或多個(gè)敲擊器(15)有規(guī)律地撞擊，以從裙部的內(nèi)表面去除所收集的熔渣,隨后將所述熔渣收集在所述熔渣收集槽內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，使所述裙部(2B)至少部分地被循環(huán)通過(guò)冷卻劑管道的冷卻劑冷卻。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，所述裙部(2B)的上部部段(9)是圓錐形的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)使含碳原料氣化來(lái)生產(chǎn)合成氣的氣化方法和氣化反應(yīng)器(1)。所述氣化反應(yīng)器包括封裝氣化器單元(2)的壓力容器(3)，所述氣化器單元具有反應(yīng)器腔室(2A)，所述反應(yīng)器腔室的下端部通到端部開(kāi)放的裙部(2B)，所述裙部布置在熔渣收集槽(7)上方。所述裙部(2B)布置在一個(gè)或多個(gè)敲擊器(15)的撞擊范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C10J3/52GK103119134SQ201180045581
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月23日
發(fā)明者T·P·馮科薩克格洛切維斯基, J·帕彭迪克, H·C·圖爾 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司