br>[0046]图1示意性地示出根据本发明一个实施方案的用于含碳燃料的集成气化装置100。
[0047]参照图1，通过管线I将含碳燃料供给至气化器10中，并且通过管线2将气化剂供给至气化器10中。含碳燃料与气化剂在气化器中发生反应，从而产生合成气。
[0048]沿着管线3将气化器中所产生的合成气供给至热交换器20中，并且沿着管线5将热交换器20中所产生的高压蒸汽供给至闪蒸干燥器30的顶部，从而用于干燥含水的含碳燃料，所述含碳燃料通过管线6供给至闪蒸干燥器中。闪蒸干燥器30中所排出的蒸汽通过管线7从闪蒸干燥器的底部供给至水煤气变换反应器40中，由此与通过管线4所供给的合成气进行水煤气变换反应。闪蒸干燥器30中所排出的具有降低的含水量的含碳燃料沿着管线8被用作气化器10的含碳燃料源。
[0049]图2示意性地示出根据本发明另一个实施方案的用于含碳燃料的集成气化装置100。
[0050]参照图2，通过管线I将含碳燃料供给至气化器10中，并且通过管线2将气化剂供给至气化器10中。含碳燃料与气化剂在气化器中发生反应，从而产生合成气。沿着管线3将气化器中所产生的合成气供给至热交换器20中，并且沿着管线5将热交换器20中所产生的高压蒸汽供给至闪蒸干燥器30的底部，从而用于干燥含水的含碳燃料，所述含碳燃料通过管线6供给至闪蒸干燥器中。闪蒸干燥器30中所排出的蒸汽通过管线7从闪蒸干燥器的顶部供给至水煤气变换反应器40中，由此与通过管线4所供给的合成气进行水煤气变换反应。闪蒸干燥器30中所排出的具有降低的含水量的含碳燃料沿着管线8被用作气化器10的含碳燃料源。
[0051]含碳燃料可以包括低级煤(例如褐煤、次烟煤等)，生物质，石油焦炭，木材，农业废弃物等，而且也可以使用具有非常高含水量的含碳燃料。特别地，通过管线6供给至闪蒸干燥器30的含碳燃料的含水量为所述含碳燃料总重量的10-60重量％，优选地为10-40重量％。对含碳燃料的含水量的限制取决于这样的燃料是否可以通过高压供料器供应。如果水的含量超过60重量％，则很难通过高压供料器将这种燃料从储存罐供给至干燥器。
[0052]可以使用研磨机(未示出)研磨供给到闪蒸干燥器30的含碳燃料，并且经研磨的含碳燃料的颗粒大小可以为约2_或更小。就促进气化器中的气化反应而言，经研磨的含碳燃料的颗粒大小可以为约Imm或更小。如果经研磨的含碳燃料具有较大的颗粒尺寸，可能会减少其与合成气的接触面积，不希望地劣化合成气和含碳燃料之间的热交换。
[0053]供给至热交换器的合成气的温度可以根据气化器的形状和操作条件而改变。例如，在将900°C或更高温度的合成气供给至热交换器的情况下，通过热交换器将其冷却至150-300°C以适用于后续处理。这样，只有一部分合成气的热量被施加至干燥器所使用的蒸汽。例如，可以控制在干燥器中压力条件下的饱和蒸汽，以使其适于由热交换器中过热器加热的蒸汽的温度条件。所述饱和蒸汽可以由气化器的热交换器产生，或者可以从其他后续工艺的热交换器供给。因为只有热交换器产生的部分热量用于干燥器中，所以可以根据需要通过控制所述热交换器的情况从而对蒸汽的温度进行调整。
[0054]供给至闪蒸干燥器中的蒸汽的温度可以为约260-500°C，优选地为约350_500°C，并且供给至闪蒸干燥器中的蒸汽的压力可以为约12-44巴，优选地为约20-44巴。
[0055]蒸汽的温度和压力条件可以根据含碳燃料的初始含水量以及蒸汽与含碳燃料的重量比而变化。通过控制干燥器入口处蒸汽的温度，从而调节干燥器出口处蒸汽的温度，使其高于饱和温度。这是为了防止蒸汽在干燥器中冷凝。
[0056]此外，蒸汽的温度和压力条件与含碳燃料的热解温度相关联。在蒸汽干燥器中干燥对象的表面温度等于蒸汽的饱和温度，并且为了不超过其热解温度，应当对蒸汽的温度和压力进行调节。
[0057]供给至闪蒸干燥器的蒸汽为高温高压的蒸汽，并且适合用于干燥具有高含水量的含碳燃料。此外，将由气化器的热交换器中获得的蒸汽用于干燥含碳燃料，从而增加热能的效率。即使在使用具有高含水量的含碳燃料的情况下，也可以抑制由于所含水分的蒸发或水蒸气的流出所导致的热能损失。
[0058]从闪蒸干燥器中排出的含碳燃料的含水量可以为含碳燃料总重量的1-10重量％。根据本发明的实施方案，由于通过闪蒸干燥器供给的含碳燃料的高含水量得到显著降低，因此可以提尚气化效率。
[0059]经历气化过程的合成气可以被供给至水煤气变换反应器，以获得高氢产品。水煤气变换反应器中一氧化碳和水蒸汽之间的反应可以产生二氧化碳和氢气。进行水煤气变换反应时，水蒸汽是必需的。根据本发明的实施方案，从闪蒸干燥器中排出的蒸汽的温度可为约198-350°C，并且适合用作水煤气变换反应的水蒸汽。在合成气中H2O的浓度不足的情况下，由于从闪蒸干燥器中排出的蒸汽被用于水煤气变换反应，因此可以增加CO的转化率，而无需使用额外的蒸汽。
[0060]在本发明的实施方案中，闪蒸干燥器可以在其底部具有含碳燃料入口和蒸汽入口，在其顶部具有含碳燃料出口和蒸汽出口。另外，闪蒸干燥器可以在其顶部具有含碳燃料入口和蒸汽入口，在其底部具有含碳燃料出口和蒸汽出口。
[0061]在本发明的实施方案中，所述气化装置还可以包括净化器，其用于从闪蒸干燥器所排出的蒸汽中分离出细颗粒。
[0062]图3示意性地示出根据本发明一个实施方案的闪蒸干燥器。
[0063]闪蒸干燥器30包括高压供料器31，用于供给含碳燃料；干燥管32，用于供给蒸汽；旋风分离器33，用于分离蒸汽和含碳燃料；过滤器34，用于从由旋风分离器分离所得的蒸汽中分离出细碳颗粒；以及储存罐35，用于存储所述含碳燃料。另外，闪蒸干燥器30可以包括与热交换器20相连的入口，以便允许蒸汽流入闪蒸干燥器；并且闪蒸干燥器可以配置出口，用于从闪蒸干燥器中排出蒸汽。从闪蒸干燥器中排出的蒸汽可被排放到大气中，或者可以用于水煤气变换工艺。
[0064]参考图3，沿管线9将含水的含碳燃料供给至高压供料器31中，并且沿管线11将由气化器的热交换器所产生的高压蒸汽供给至干燥管32中，从而干燥通过高压供料器沿管线10供给的所述含碳燃料。沿管线12将干燥的含碳燃料和蒸汽供入旋风分离器33，从而沿管线13和14通过过滤器将蒸汽供入水煤气变换反应器。通过旋风分离器33分离的含碳燃料以及通过过滤器34分离的含碳燃料分别沿着管线15和管线16存储至储存槽35中，并且存储在储存罐中的含碳燃料沿着管线17再次用作气化工艺的原料。
[0065]虽然出于说明的目的公开了本发明的用于含碳燃料的集成气化装置的实施方案，但是本领域技术人员应当理解的是，在不脱离随附的权利要求书所公开的本发明的范围和主旨之内的各种不同的修改、添加和替换是可能的。
[0066]因此，这些修改、添加和替换应当理解为落入本发明的范围之内。
[0067][附图标记]
[0068]10:气化器
[0069]20:热交换器
[0070]30:闪蒸干燥器
[0071]40:水煤气变换反应器
[0072]31:高压供料器
[0073]32:干燥管
[0074]33:旋风分离器
[0075]34:过滤器
[0076]35:储存触
【主权项】
1.一种用于含碳燃料的集成气化装置，其包括: 气化器，使含碳燃料和气化剂反应产生合成气，其中所述气化器包括热交换器； 闪蒸干燥器，采用由所述热交换器产生的高压蒸汽降低供给至所述闪蒸干燥器中含水的含碳燃料的含水量；以及 水煤气变换反应器，使闪蒸干燥器所排出的蒸汽和所述合成气反应产生氢气和二氧化碳。2.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中所述含碳燃料选自由低级煤、生物质和石油焦炭构成的组。3.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中供给到所述闪蒸干燥器中的含碳燃料的含水量为含碳燃料总重量的10-60重量％。4.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中供给到所述闪蒸干燥器中的含碳燃料具有2mm或更小的颗粒尺寸。5.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中供给至所述闪蒸干燥器的蒸汽具有260-500 °C 的温度。6.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中供给至所述闪蒸干燥器的蒸汽具有12-44巴的压力。7.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中从所述闪蒸干燥器中排出的含碳燃料的含水量为含碳燃料总重量的1-10重量％。8.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中从所述闪蒸干燥器排出的蒸汽具有198-350 °C 的温度。9.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中将含碳燃料和蒸汽供给至所述闪蒸干燥器的底部，然后从该闪蒸干燥器的顶部排出。10.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中将含碳燃料和蒸汽供给至所述闪蒸干燥器的顶部，然后从该闪蒸干燥器的底部排出。11.根据权利要求1所述的集成气化装置，其还包括净化器，用于从所述闪蒸干燥器所排出的蒸汽中分离出细颗粒。12.根据权利要求1所述的集成气化装置，其中所述闪蒸干燥器包括高压供料器，用于供给含碳燃料；干燥管，用于供给蒸汽；旋风分离器，用于分离蒸汽和含碳燃料；过滤器，用于从所述旋风分离器分离所得的蒸汽中分离出细颗粒；以及储存罐，用于存储含碳燃料。
【专利摘要】本发明涉及一种用于含碳燃料的集成气化装置，其中将含碳燃料气化工艺过程中所产生的高压蒸汽直接用于干燥所述含碳燃料，并且将由干燥工艺获得的蒸汽直接用于水煤气变换工艺。
【IPC分类】C01B3/36, C10J3/72, C10J3/00
【公开号】CN105143411
【申请号】CN201380073615
【发明人】李民会, 裴寅权, 金奎泰, 申宰旭
【申请人】Sk新技术株式会社, Sk能源株式会社
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2013年12月24日
【公告号】EP2940105A1, US20150344794, WO2014104712A1