用于进行来自气化器的气体流的调节、焦油热裂解和蒸汽重整的方法以及所使用的反应器的制造方法
【专利摘要】一种方法，用于进行来自气化器的气体流的调节、焦油热裂解、和所述气体流的蒸汽重整，包括以下步骤：a)使来自气化器的气体流穿过分配器(1)；b)将所述分配器(1)中的调节后的气体流传送到所述反应器的热裂解室(2)；c)将来自所述热裂解室(2)的气体流传送到重整室(3)；d)使来自步骤c)的气体流穿过所述反应器的外部定位有换热器(4)的区部；e)经产物气体流出口(11)提取温度在340℃～400℃之间的产物气体流。
【专利说明】
用于进行来自气化器的气体流的调节、焦油热裂解和蒸汽重 整的方法以及所使用的反应器
技术领域
[0001] 本发明涉及属于来自有机固体材料气化的气体流的处理的领域，特别地属于用于 调节来自气化器的出口气体流、实行焦油热裂解反应、和对剩余碳进行蒸汽重整的方法，以 随后对所述气体进行能量评估。
[0002] 本发明还涉及一种热裂解反应器和本发明所应用的蒸汽重整。
[0003] 特别地，本发明涉及一件设备和一种用于促进来自气化器的出口气体流中存在的 焦油的热裂解以及剩余或未燃尽碳(炭)的蒸汽重整的方法。
【背景技术】
[0004] 气化是热化学过程，其中在存在气化剂的情况下，含碳材料转化为燃料气体。
[0005] 气化的主要缺点是:形成焦油，焦油是易于凝结的有机化合物，可导致使用气体的 设备中出现操作问题。解决焦油问题的一种方式是:通过蒸汽来催化重整，由此使焦油裂解 并转变为较轻气体。
[0006] 在本发明中，通过着重对来自气化的气体流中的存在的焦油施加热裂解而解决所 述问题。
[0007] 来自气化的气体主要包含不同比例的0)、0)2、出和轻质烃，根据所用原材料的来源 以及所述过程的操作条件而定。其它产物也随气体而产生：固态碳残余物(来自气化的炭） 以及蒸汽和可凝结有机化合物的混合物，所述可凝结有机化合物即为所称的焦油，由气体 携带并由于其易于凝结而对使用所获得气体的设备造成风险。
[0008] 气化过程的效率和气体产物的特征主要取决于反应条件(温度、压力、气化剂和反 应时间）、所用的反应器的类型（向上通风或向下通风固定床、流化床、气体拖拽、等等)和所 应用气体的清洁系统(诸如过滤器、洗刷器之类的冷清洁系统，或者通过裂解焦油（热裂解 或催化裂解)的热清洁）。
[0009] 相应地，本发明在此已经开发出用于裂解焦油和蒸汽重整的创新方法，其在特定 反应器中实行，所述反应器也是本发明在此的主题。因此，本发明还涉及相对于气化器的特 别构造的设备(重整和热裂解反应器），以通过不影响气化器正常操作的结构处理气体流。
[0010] 在开始更详细描述本发明之前，本发明的发明人已经进行了背景研究，找到了本 领域现有状态的文献，它们将被描述如下。
[0011] 关于现有技术状态的背景，专利ES2319026涉及一种使用丙三醇作为生物质的方 法，用于在气化过程中利用喷射气体获得能量，其中基于使用氧、蒸汽和大气空气的混合物 作为气化剂，所述混合物被引入温度高于900°C的气化室中，使得所获得的气体传送到重整 器中，在重整器中，温度也高于900°C，在存在金属氧化物的情况下完成一组部分氧化/热裂 解的反应，随后，执行热回旋沉积以保留尺寸大于5微米的灰尘，利用篮类型的蒸发器对气 体快速冷却。
[0012] 另一获得专利的系统在专利EP0801670保护，其涉及方法和蒸汽裂解装备，包括： 注射用于至少部分地刮削（scraping)淬火交换器镶嵌体(inlays)的腐蚀性粉末，而不中断 蒸汽裂解循环。所述粉末(优选地恰在淬火交换器之前注射)分离于在主气体/销售(sold) 分路器中的裂解气体，暂时储存在处于受控温度下的接纳鼓中，接纳鼓被清空为公共模块， 用于储存和/或处理这些粉末，其中利用相对较小的不可凝结气体流的启动传输进行。所述 方法和装备可用于收集由于注射化学化合物（用作催化剂用于焦炭蒸汽气化)而产生的固 态碎肩。
[0013] 第三个现有技术状态的专利文献是发明EP0328216,其涉及一种用于热裂解残余 烃油的方法，包括以下步骤：
[0014] 1)将残余烃油和合成气体馈送到热裂解区域中，利用范围值在420°C至850°C的直 接换热器，合成气体具有足够高的温度使温度保持在热裂解区域中；
[0015] 2)将步骤1中的裂解产物分离为：（a)包含合成气体的气态部分，（b)-种或多种烃 馏出物部分，和(c)裂解残余物；
[0016] 3)将步骤2中的裂解残余物分离为一种或多种在沥青质中相对较贫的重烃油和分 离为一种或多种在沥青质中相对较富的重烃油；
[0017] 4)在存在氧和蒸汽的情况下，气化步骤3中的一种或多种在沥青质中相对较富的 重烃油，产生合成气体;和
[0018] 5)将步骤4中的合成气体作为步骤1中的合成气体使用。
【发明内容】
[0019] 根据上述信息，必须注意的是，本发明具有的总体优点在于:源自来自气化器的气 体流出口的各组分(components)经历一定比例气体流的燃烧、热裂解、蒸汽重整的相继各 阶段，由此管控以显著减少来自气化过程的所述气体流的不希望存在的产物(例如焦油）、 在将比例部分的有机固态燃料和可凝结蒸气(焦油)转变为气体的方面显著增大系统的热 效率。
[0020] 因此，本发明涉及的方法减少来自气化器的气体流中存在的焦油的含量、显著简 化随后的气体处理，其中去除了引起焦油凝结的操作，且有利于显著减少用于对存在焦油 的所述流进行水洗处理的能耗。
【附图说明】
[0021] 为了更好地理解本发明的特征，提供附图作为所述说明书的整体部分，其中，作为 本发明的非限制性示例，附图显示为：
[0022] 图1是根据本发明的反应器的示意图，其中：
[0023] (1)其示意性表现出分配器1。
[0024] 0-)其示意性表现出位于分配器1内的装置Γ，装置Γ具有多个水入口 6和用于氧 化剂的入口 7。
[0025] (2)其示意性表现出热裂解室2。
[0026] (3)其示意性表现出重整室3。
[0027] (4)其示意性表现出换热器4。
[0028] (5)其示意性表现出用于来自气化器的气体流的入口。
[0029] (6)其示意性表现出装置Γ的水入口。
[0030] (6'）其示意性表现出装置Γ的蒸汽出口。
[0031] (7)其示意性表现出装置Γ的用于氧化剂的入口。
[0032] (8)其示意性表现出重整室3的水入口。
[0033] (9)其示意性表现出换热器4的热油入口。
[0034] (10)其示意性表现出换热器4的热油出口。
[0035] (11)其示意性表现出用于产物气体流的出口。
[0036] (12)其示意性表现出用于固态残余物和用于反应器清洁访问通路的出口。
[0037] (13)其示意性表现出装置Γ的环形区部。
[0038] (14)其示意性表现出装置Γ的内腔。
[0039] (14a)其示意性表现出装置Γ的第一部分。
[0040] (14b)其示意性表现出装置Γ的椭圆柱形室。
[0041 ] (14c)其示意性表现出装置Γ的截锥区部。
[0042]图2是装置Γ的详细剖视图。
【具体实施方式】
[0043] 对本发明的详细描述
[0044] 本发明属于来自有机固态材料气化的气体流的处理的领域，特别是属于用于进行 来自气化器的出口气体流的调节、焦油热裂解反应、和对剩余的碳进行蒸汽重整以随后对 所述气体进行能量评估的方法。本发明还涉及一种热裂解反应器和本发明所应用的蒸汽重 整。
[0045] 本发明的反应器根据图1在此具有单个连续主体，所述主体包括分配器1、热裂解 室2、重整室3和换热器4。
[0046] 为了实现本发明的目的，分配器1被限定为反应器的初始区部，其接纳来自气化器 的气体流以对其进行调节，并且包括装置Γ，装置Γ位于所述分配器1内、与反应器共心、且 沿相对于气体流的轴向方向定位。此装置Γ具有作为连续的蒸发室而操作的环形区部13。
[0047] 为了实现本发明的目的，连续的蒸发室被限定为所述装置或所述装置的一部分， 其中进行如下过程:水进入所述装置或所述装置的一部分的一端并从所述装置或所述装置 的一部分的相反端作为蒸汽连续地离开。在入口所处的端处进入所述装置或所述装置的一 部分的水的量等于所产生的并且在蒸汽出口所处的相反端处离开所述装置或所述装置的 一部分的蒸汽的量。连续的蒸发过程也被公知为闪蒸。
[0048]如图2中所示，所述装置Γ包括:呈倒截锥形的第一部分14a，所述第一部分14a具 有通入环形区部13的多个水入口管6以将水沿所述环形区部13分配直到水在转变为蒸汽之 后通过位于所述装置Γ的底部中的多个孔6'离开。所述环形区部13作为连续蒸发室而操 作。水入口6进一步能够使所述装置Γ附接到反应器主体。所述装置Γ具有内腔14,进入分 配器1的气体流的6~10%穿透所述内腔14。装置Γ具有第二部分或椭圆柱形室14b，所述第 二部分或椭圆柱形室14b具有多个用于氧化剂的入口 7,所述的多个用于氧化剂的入口 7穿 透所述装置Γ的内腔14穿越(cross)其环形区部13,使得所述装置Γ的所述内腔14连接到 所述反应器的外部(outside)以实现氧化剂供应。所述用于氧化剂的入口 7定位而与所述椭 圆柱形室14b的外壁形成锐角，并沿相对于所述装置Γ的底部的向上方向与所述装置1'的 横向轴线形成5~10°的角度。所述的用于氧化剂的入口7还用作对于此装置Γ的支撑体，为 整个组件提供更大的刚性。装置Γ终止于截锥区部14c，所述截锥区部14c具有在最大直径 处朝向所述装置1'的内腔14定向的多个孔6'。在所述装置1'的环形区部13中形成的蒸汽通 过所述孔6'离开。
[0049] 装置Γ被特别设计为实现以下功能：
[0050] 执行对进入装置Γ的水的连续蒸发，特别是对于环形区部13;
[0051] 在分配器1中触发涡流，以改进用于使进入反应器的气体流与水和氧化剂混合的 条件；
[0052]将氧化剂引入椭圆柱形室14b中，对进入反应器的总气体流的仅一比例部分 (fraction)与氧化剂直接处理；
[0053] 将采用祸旋和逆流(countercurrent)形式的所述氧化剂分配到气体流的流中，以 在截锥(frustoconi cal)区部（section) 14c出口处实现高温混合区域，蒸汽通过截锥区部 14c出口朝向反应器的内腔14离开。
[0054]为了实现本发明的目的，热裂解室2被限定为邻近于分配器1的区部，其中，来自气 化器的气体流中存在的焦油发生热裂解反应。
[0055] 为了实现本发明的目的，重整室3被限定为邻近于热裂解室2的区部，其中，所述重 整室3在其初始部分中包括变窄部。多个水入口 8位于所述重整室3中，
[0056] 为了实现本发明的目的，换热器4被限定为反应器的区部，其中，所述封闭类型的 换热器4沿纵向延伸到产物气体流出口 11，并在外部定位。换热器4被限定为邻近于重整室3 的区部，热油（thermal 〇i 1)在所述换热器4中以250 °C的进口温度和350°C的出口温度循 环。所述热油通过入口 9进入换热器4并通过出口 10离开。
[0057] 产物气体流出口 11位于换热器区部4之后。所述产物气体流出口 11位于反应器侧 部。
[0058] 为了实现本发明的目的，用于固态残余物和反应器清洁访问通路的出口 12被限定 为:位于反应器端部和底部处的倒截锥区部。用于处置固态残余物的机械结构联接到所述 区部。
[0059] 特别地，本发明在此涉及一种反应器，其中实行用于进行来自气化器的气体流的 调节、焦油热裂解反应、和通过剩余或未燃尽碳(炭)的水的蒸汽重整的方法。
[0060] 根据本发明的反应器通过如下方式操作:使来自气化过程的出口气体流(其处于 750~800°C)穿过分配器1，装置Γ位于分配器1中，其中进入分配器1的总气体流产生6~ 10%的进气。所述比例部分的气体流流通(circulate)通过装置Γ的内腔14，在椭圆柱形室 14b中与穿透所述内腔14的氧化剂混合。本发明中在此使用的氧化剂可选自氧、空气或它们 的混合物。由于氧化剂入口 7在椭圆柱形室14b中定位，因而形成涡旋以促进所述氧化剂与 流通通过装置Γ的内腔14的气体流比例部分混合并添加到穿透了孔6'的所述蒸汽混合物。 可以存在十二个氧化剂入口 7，它们相互以30°布置;可以在装置Γ上存在三个水入口 6，它 们相互以120°布置。
[0061] 装置Γ对进入反应器的总气体流的仅一比例部分(6~10%)与氧化剂直接处理， 其中，所述比例部分的气体流与氧化剂接触，发生燃烧反应，这使所述比例部分的气体流的 温度在装置Γ的出口或端部处增大至1200°c，由此形成氧化区域。
[0062]另一方面，在截锥区部14c的端部分中被排放到内腔14中的蒸汽显著防止烟（炭） 的形成，这典型地通过使烃流(焦油）经历温度突增而实现。因此很重要的是，在截锥区部 14c的端部处添加水、特别是蒸汽，这是因为，在此部分处形成温度1200°C的氧化区域。
[0063] 因此，用于预热、混合和反应的装置Γ被设计为:使来自气化器的总气体流的仅一 比例部分(6~10%)的气体流燃烧、将所述气体流与氧化剂和蒸汽混合。以此方式，调节进 入本发明的反应器的分配器1的气体流。
[0064] 由于装置Γ的定位，因而在气体流中形成涡流，促进已经在装置Γ的内腔14中与 氧化剂接触的所述气体流的比例部分在热裂解室2中与气体流的其余部分混合。在所述热 裂解室2中，混合物包括气体流以及氧化剂，且蒸汽温度达900°C，所述气体流中存在的焦油 实行热裂解反应。
[0065] 气体流继续行进到重整室3,由于所述重整室3的初始部分中存在变窄部而使得所 述气体流中产生涡流。这种涡流促进所述气体流与通过水入口 8进入所述重整室3的水混 合。可以存在六个水入口8,它们相互以60°布置并相对于反应器的轴向轴线成60°的倾斜角 度。气体流的蒸汽重整反应在此重整室3中进行，温度范围处于在此重整室3的入口处的900 °C与出口处的650°C之间，均不会在所述重整室3中产生蒸汽凝结。此外，通过水入口8添加 到气体流的水而调整此重整室3中的温度。
[0066] 为了更好地理解本发明，由于反应器是连续的单个主体，因而室2和3相互连接。
[0067]然后，气体流穿过在外部定位有换热器4的反应器区部，其中热油用作流体，其以 250°C温度进入入口 9并以约350°C离开出口 10。反应器的所述区部是加热应用的区域，换热 器表面的平均温度在任何情况下不低于270°C，以防止气体流中可能剩余的焦油凝结在反 应器该区部的壁上，这在许多公知系统中经常发生并导致系统在操作过程中短时间停机。 这也是在换热器4中所用流体是热油而不是水的原因之一，从而避免温度降低至250°C以 下。
[0068] 在产物气体流出口 11处，所述气体具有340~400°C的温度。
[0069]在此，本发明的主要优点在于:产物气体流中的焦油含量显著减少超过90%，更特 别地减少总含量的约93%。
[0070] 根据本发明的方法，气体流由于所述气体流的一比例部分的燃烧而经历热卡 (calorific)值损失，当由于蒸汽重整反应而产生燃料气体种类(例如H2和CO)时，所述损失 被部分地补偿，其中所述气态种类将相当多的能量含量提供给产物气体流。在根据本发明 的方法中，发热值损失小于5%。
[0071] 此外，产物气体流将经历的随后操作通过本发明的反应器和方法主题而更容易， 这是因为，将不会有焦油凝结在后续处理结构（例如过滤器结构）中，清洗所述产物气体流 所获得的流出物将仅包含无机化合物。
[0072] 本发明的反应器主题在气化器出口之后的紧邻处定位，与气体流在相同线上。优 选地，反应器可在所用的固体分离结构（例如旋风分离器)之前或之后，基于气化器中所用 含碳固体的惰性物(灰尘)的含量而不同。
[0073]根据另一特征，反应器设置有:支撑结构，其布置在壳体的外表面上，适于承载其 重量，使得反应器从所述支撑结构悬置，从而能够实现反应器的竖直扩展(expansion);和/ 或侧向阻尼结构，其防止水平移位。
[0074]根据另一特征，反应器设置有壳体，壳体通过外钢板、一层或多层隔热材料、和耐 火材料内层制成。
[0075] 对优选实施例的描述:
[0076] 在下文中提供的优选实施例仅用于例示目的，而不是限制目的，以提供对本发明 的更好的理解。
[0077] 为了实现本发明的目的，执行一个示例以评定本发明的反应器方法主题的效率。 本发明的方法的操作以及实行该方法的反应器由此示范。
[0078]为了更好地理解本实施例并检查本发明的正确操作，表1包含示范出本发明的反 府器Φ颢的有效件的参教"
[0081] 表1
[0082] 根据上表中所示结果，最重要的信息包括:热裂解阶段的效率超过93%，由此减少 焦油含量。在能量含量方面，气体热卡值的减少小于5 %，还显示出在产物气体流中H2和CO 的浓度相对于初始气体流中这些气体的浓度的增加。
[0083] 本发明的主题是:在反应器中用于气体流调节、焦油的热裂解、和所述气体流的蒸 汽重整的方法，包括以下步骤：
[0084] a)使来自气化器的气体流穿过分配器1，其中，调节来自所述气化器的出口气体 流；
[0085] b)将所述分配器1中的调节后的气体流传送到所述反应器的热裂解室2,所述气体 流中存在的焦油在所述热裂解室2中发生热裂解反应；
[0086] c)将来自所述热裂解室2的气体流传送到重整室3以获得所述气体流与蒸汽的混 合物，引发所述焦油和固态含碳残余物的重整反应；
[0087] d)来自步骤c)的气体流穿过所述反应器的外部定位有换热器4的区部，其中所述 换热器4中使用的流体是热油以确保至少270°C的温度；
[0088] e)经产物气体流出口 11提取温度在340°C~400°C之间的产物气体流。
[0089] 根据另一方面，本发明的方法的特征在于：用于调节所述气体流的步骤a)通过使 进入所述分配器1中的总气体流的6~10%的比例部分穿过位于所述分配器1内的装置Γ而 实现，所述装置Γ具有通入环形区部13中的多个水入口 6,所述水入口 6将水沿所述环形区 部13分配，直到水在转变为蒸汽之后通过位于所述装置Γ的底部中的多个孔6'离开，所述 装置Γ具有多个用于氧化剂的入口 7,所述氧化剂选自氧、空气、或它们的混合物;产生燃烧 反应，由此增大所述气体流的温度和速度并引起涡流以改进用于使所述气体流与所述氧化 剂和蒸汽混合的条件。
[0090] 根据另一方面，在本发明的所述方法中，装置Γ的椭圆柱形室14b中的氧化剂入口 7形成涡旋以促进所述氧化剂与流通通过装置Γ的内腔14的气体流比例部分混合并添加到 穿透所述装置Γ的孔6'的所述蒸汽混合物。
[0091] 根据一个重要方面，进入所述分配器1的所述气体流的一比例部分在900°C~1200 °C的温度下在步骤a)中执行无焰燃烧。
[0092] 根据另一方面，前述方法中的步骤b)在约900 °C的温度下实行，执行焦油的热裂解 反应。
[0093] 根据另一方面，前述方法中的步骤c)在约650°C的温度下实行，所述气体流中剩余 的碳执行所述蒸汽重整反应，温度范围处于此重整室3的入口处的900°C与出口处的650°C 之间。
[0094] 根据另一方面，前述方法中的步骤d)通过使所述气体流穿过所述反应器的外部定 位有所述换热器4的区部而实行，其中，所述换热器4中使用的流体是热油，所述热油在所述 换热器4中具有250°C的进口温度和350°C的出口温度，由此防止所述气体流中可能剩余的 焦油凝结在所述换热器4所处的所述区部的壁上。
[0095] 根据另一重要方面，本发明的方法中，来自气化器的所述气体流中存在的焦油的 含量的减少量大于90%，更特别地大于93%。
[0096] 根据另一方面，本发明的方法在此包括：
[0097] 用于馈送来自先前气化过程的气体流的入口 5;
[0098]在所述装置Γ中的用于添加水的各入口 6，其相互以120°布置；
[0099]在所述装置Γ中的用于添加氧化剂的各入口7,其相互以30°布置，其中所述氧化 剂选自氧、空气、或它们的混合物；
[0100] 蒸汽出口 6'，其位于所述装置Γ的截锥区部14c的最大直径处；
[0101] 在所述重整室3中的用于添加水的各入口 8,其相互以60°布置；
[0102] 用于热油的入口 9;
[0103]用于热油的出口 10;
[0104] 用于所述产物气体流的出口 11，其位于所述反应器的侧部;和
[0105] 用于固态残余物和对所述反应器的访问通路(access)的出口（12)。
[0106] 根据另一重要方面，本发明涉及一种反应器，用于来自气化器的气体流的调节、所 述气体流中存在的焦油的热裂解、和所述气体流中的剩余的碳的蒸汽重整。本发明的反应 器依次包括:分配器1，用于调节来自气化过程的气体流;热裂解室2;重整室3;封闭的换热 器4;和出口结构，其用于所述产物气体流和固态残余物。
[0107] 根据本发明的另一重要方面，分配器1包括装置Γ，装置Γ位于所述分配器1内、与 所述反应器共心、且沿相对于所述气体流的轴向方向定位，其中，所述装置Γ具有作为连续 的蒸发室而操作的环形区部13。
[0108] 根据本发明的另一重要方面，所述装置Γ具有内腔14,其中进入所述分配器1的总 气体流的6~10%穿透所述内腔14;所述装置Γ包括:呈倒截锥形的第一部分14a、第二部分 或椭圆柱形室14b、具有截锥区部14c的第三部分。所述第一部分14a具有通入环形区部13的 多个水入口管6以将水沿所述环形区部13分配直到水在转变为蒸汽之后通过位于所述装置 Γ的底部中的多个孔6'离开，所述多个孔6'特别是在所述截锥区部14c的端部处。所述第二 部分或椭圆柱形室14b具有多个用于氧化剂的入口 7,所述的多个用于氧化剂的入口 7穿透 所述装置Γ的内腔14穿过其环形区部13,使得所述装置Γ的所述内腔14与所述反应器外部 连接以实现氧化剂供应。所述截锥区部14c在较大直径处具有朝向所述装置Γ的内腔14定 向的多个孔6'，所述装置Γ的环形区部13中形成的蒸汽的出口穿过所述孔6'。
[0109]根据本发明在此的另一重要方面，所述用于氧化剂的入口 7定位与所述椭圆柱形 室14b的外壁形成锐角，沿相对于所述装置Γ的底部的向上方向与所述装置Γ的横向轴线 形成5~10°的角度，以将所述氧化剂作为涡旋沿相反方向引入到所述装置Γ的内腔14中。 [0110]根据本发明在此的另一重要方面，存在十二个用于氧化剂的入口 7,其相互以30° 布置;存在三个水入口 6，其相互以120°布置。所述装置Γ上的所述用于氧化剂的入口 7通过 耐火不锈钢管形成。
[0111] 根据本发明在此的另一重要方面，所述重整室3具有六个用于水的入口（8)，其相 互以6〇°布置，并相对于所述反应器的轴向轴线成 6〇°的倾斜角度。
[0112] 根据本发明在此的另一重要方面，本发明的反应器中的室2和3在连续单个主体的 反应器内相互连接。
[0113] 根据本发明在此的另一重要方面，本发明中的反应器中的所述换热器4在此在邻 近于所述重整室3的区部中在外表(outwardly)定位，在所述换热器4中使用热油，其中所述 热油在所述换热器4中具有250 °C的进口温度和350 °C的出口温度，由此防止所述气体流中 可能剩余的焦油凝结在所述换热器4所处的所述区部的壁上。
[0114] 根据本发明在此的另一重要方面，水入口6和氧化剂入口 7用作对装置Γ的支撑 部，从而为整个组件提供更大的刚性。
[0115]根据另一方面，本发明的反应器在此包括：
[0116] 用于来自气化器的气体流的入口 5;
[0117] 装置Γ，其位于所述分配器1内；
[0118] 三个用于添加水的入口 6,其相互以120°布置；
[0119] 十二个用于氧化剂的入口 7;
[0120] 多个蒸汽出口 6 '，其位于所述装置Γ的截锥区部14c的最大直径处；
[0121] 六个在所述重整室3中的用于进水的入口 8,其相互以60°布置；
[0122] 用于热油的入口 9;
[0123] 用于热油的出口 10;
[0124] 用于所述产物气体流的出口 11，其位于所述反应器的侧部;和
[0125] 用于固态残余物的出口 12。
[0126] 根据本发明的另一个重要方面，所述装置Γ的椭圆柱形室14b的高度具有等同于 所述分配器1的直径的一半的比率，H=1/2D，以确保氧化剂与流动通过装置Γ的内腔14的 气体流比例部分之间的适合的混合时间。
[0127] 根据最后的方面，本发明的反应器在此设置:支撑结构，其布置在所述反应器的壳 体的外表面上，适于承载其重量，能够实现所述反应器竖直扩展;和用于防止水平移位的侧 向阻尼结构。
【主权项】
1. 一种方法，用于进行来自气化器的气体流的调节、所述气体流中存在的焦油的热裂 解、和所述气体流中的剩余碳的蒸汽重整，包括以下步骤： a) 使来自气化器的气体流穿过分配器(1 )，其中调节来自所述气化器的出口气体流； b) 将所述分配器(1)中的调节后的气体流传送到所述反应器的热裂解室(2)，所述气体 流中存在的焦油在所述热裂解室(2)中发生热裂解反应； c) 将来自所述热裂解室（2)的气体流传送到重整室（3)以获得所述气体流与蒸汽的混 合物，引发所述焦油和固态含碳残余物的重整反应； d) 使来自步骤c)的气体流穿过所述反应器的外部定位有所述换热器(4)的区部，其中 所述换热器(4)中使用的流体是热油以确保至少270°C的温度； e) 经产物气体流出口（ 11)提取温度在340 °C~400 °C之间的产物气体流。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 用于调节所述气体流的步骤a)通过使进入所述分配器（1)的总气体流的6~10%的比 例部分穿过位于所述分配器（1)内的装置（Γ)实现，所述装置（Γ)具有通入环形区部（13) 中的多个水入口（6)，所述水入口（6)将水沿所述环形区部（13)分配，直到水在转变为蒸汽 之后通过位于所述装置0-)的底部中的多个孔(6'）离开，所述装置（Γ)具有多个用于氧化 剂的入口（7)，所述氧化剂选自氧、空气、或它们的混合物;产生燃烧反应，由此增大所述气 体流的温度和速度并且引起涡流以改进用于使所述气体流与所述氧化剂和蒸汽混合的条 件。3. 根据前述权利要求中任意项所述的方法，其特征在于， 进入所述分配器（1)的所述气体流的比例部分在900~1200°C的温度下在步骤a)中执 行无焰燃烧。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 步骤b)在约900°C的温度下实行，进行焦油的热裂解反应。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 步骤c)在约650°C的温度下实行，由所述气体流中剩余的碳执行所述蒸汽重整反应。6. 根据权利要求1、4、5中的任意项所述的方法，其特征在于， 两个腔(2 )、（ 3)在连续单个主体的所述反应器内彼此连接。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 步骤d)通过使所述气体流穿过所述反应器的外部定位有所述换热器(4)的区部实行， 其中所述换热器(4)中使用的流体是热油，所述热油在所述换热器(4)中具有250°C的进口 温度和350°C的出口温度，由此防止在所述气体流中可能剩余的焦油凝结在所述换热器(4) 所处的所述区部的壁上。8. 根据前述权利要求中任意项所述的方法，其特征在于， 来自气化器的所述气体流中存在的焦油的含量的减少量大于90%。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其包括： 用于馈送来自先前气化过程的气体流的入口（5); 在所述装置（Γ)中的用于添加水的各入口（6)，其相互以120°布置； 在所述装置（Γ)中的用于添加氧化剂的各入口（7)，其相互以30°布置，其中所述氧化 剂选自氧、空气、或它们的混合物； 蒸汽出口（6'），其位于所述装置0- )的截锥区部（14c)的最大直径处； 在所述重整室(3)中的用于添加水的各入口（8)，其相互以60°布置； 用于热油的入口（9); 用于热油的出口（10); 用于所述产物气体流的出口（ 11 )，其位于所述反应器的侧部;和 用于固态残余物和对所述反应器的访问通路的出口（12)。10. -种反应器，用于来自气化器的气体流的调节、所述气体流中存在的焦油的热裂 解、和来自所述气体流中的剩余的碳的水的蒸汽重整，以实施如权利要求1至9中所述的方 法，其特征在于，其依次包括： 分配器（1 )，用于调节来自气化过程的气体流； 热裂解室(2); 重整室(3); 封闭的换热器(4);和 出口结构，用于所述产物气体流和所述固态残余物。11. 根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，其包括： 用于来自气化器的气体流的入口（5); 装置（Γ )，其位于所述分配器（1)内； 三个用于添加水的入口（6)，其相互以120°布置； 十二个用于氧化剂的入口（7); 多个蒸汽出口（6'），其位于所述装置0- )的截锥区部（14c)的最大直径处； 六个在所述重整室(3)中的用于进水的入口（8)，其相互以60°布置； 用于热油的入口（9); 用于热油的出口（10); 用于所述产物气体流的出口（ 11 )，其位于所述反应器的侧部;和 用于固态残余物的出口（12)。12. 根据权利要求10所述的反应器，其特征在于， 所述分配器（1)包括装置（Γ )，所述装置（Γ )位于所述分配器（1)内、与所述反应器共 心且沿相对于所述气体流的轴向方向定位，其中，所述装置（Γ)具有作为连续的蒸发室而 操作的环形区部（13)。13. 根据权利要求12所述的反应器，其特征在于， 所述装置（Γ)具有内腔（14)，其中进入所述分配器(1)的总气体流的6~10%穿透所述 内腔(14); 所述装置（Γ)包括:呈倒截锥形的第一部分（14a)、第二部分或椭圆柱形室（14b)、和具 有截锥区部（14c)的第三部分， 所述第一部分（14a)具有通入环形区部（13)的多个水入口管（6)以将水沿所述环形区 部（13)分配直到水在转变为蒸汽之后通过位于所述装置0-)的底部中的多个孔(6'）离开， 且所述多个孔(6'）特别是在所述截锥区部(17)的端部处； 所述第二部分或椭圆柱形室（14b)具有多个用于氧化剂的入口（7)，所述的多个用于氧 化剂的入口（7)穿透所述装置（Γ)的内腔（14)穿过其环形区部（13)，使得所述装置（Γ)的 所述内腔(14)与所述反应器外部连接以实现氧化剂供应； 所述截锥区部（14c)在较大直径处具有朝向所述装置（Γ)的内腔（14)定向的多个孔 (6'），其中所述装置0-)的环形区部(13)中形成的蒸汽的出口穿过所述孔(6'）。14. 根据权利要求13所述的反应器，其特征在于， 所述用于氧化剂的入口（7)定位与所述椭圆柱形室（14b)的外壁形成锐角，沿相对于所 述装置0-)的底部的向上方向与所述装置0-)的横向轴线形成5~10°的角度，以将所述氧 化剂作为涡旋沿相反方向引入到所述装置0- )的内腔(14)中。15. 根据权利要求13所述的反应器，其特征在于， 存在十二个用于氧化剂的入口（7)，其相互以30°布置； 存在三个水入口（6)，其相互以120°布置。16. 根据权利要求10所述的反应器，其特征在于， 所述重整室（3)具有:六个用于水的入口（8)，其相互以60°布置并相对于所述反应器的 轴向轴线成60°的倾斜角度。17. 根据权利要求13所述的反应器，其特征在于， 所述装置（Γ)的椭圆柱形室（14b)的高度具有等同于所述分配器（1)的直径的一半的 比率，H=1/2D。18. 根据权利要求13所述的反应器，其特征在于， 所述装置0-)中的所述用于氧化剂的入口（7)通过耐火不锈钢管制成。19. 根据权利要求10所述的反应器，其特征在于， 所述换热器(4)在邻近于所述重整室（3)的区部中在外表定位，所述换热器(4)中使用 热油，所述热油在所述换热器(4)中具有250°C的进口温度和350°C的出口温度，由此防止在 所述气体流中可能剩余的焦油凝结在所述换热器(4)所处的所述区部的壁上。20. 根据权利要求10所述的反应器，其特征在于， 所述反应器设置有:支撑结构，其布置在所述反应器的壳体的外表面上，适于承载其重 量，能够实现所述反应器的竖直扩展;和用于防止水平移位的侧向阻尼结构。
【文档编号】C10J3/84GK105829508SQ201480070208
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年10月9日
【发明人】约埃尔·阿雷曼门德斯
【申请人】Eq科技伊比利亚有限公司