防止灰塵粘附氣化器壁的方法
2023-05-28 13:34:26
專利名稱：防止灰塵粘附氣化器壁的方法
技術領域：
本發明涉及防止在石油焦和煤的混合物氣化時灰塵粘附氣化器壁的方法。
煤和石油焦等固體燃料通常按加水溼法粉碎為料漿，然後用氧部分氧化使獲得的料漿氣化。人們知道，由於煤的揮發分含量為45-55%，而石油焦的揮發分含量低達8-14%，所以石油焦的可燃性比煤低得多。據認為，煤和石油焦的混合物氣化時，可燃性高的煤會妨礙可燃性低的石油焦的燃燒。因而石油焦的可燃性進一步降低。
鑑於這一原因，在現有技術中，不把石油焦同另一固體燃料按適當比例混合，也不對此種混合物進行氣化。即僅氣化石油焦。然而，這一方法的缺點在於石油焦灰塵的熔點一般不低於1600℃，此灰塵會粘附在並沉積到氣化器內壁上，所以不可能進行長期運行。此外，石油焦的可燃性差，如果為了改進燃燒性而將氣化溫度升高，則粘附到內壁上的灰塵量會進一步增加。
因此，本發明的目的是克服本技術領域內的上述問題並提供一種防止灰塵粘附於氣化器壁上的方法，該方法能降低未燃燒的碳量並能保證長期良好運行。
為了實現本發明的目的，將10-30wt.%的煤與石油焦混合以使當煤灰在氣化器內熔化並向下流動時，石油焦灰隨同煤灰一起下流，藉以防止石油焦灰粘附到氣化器壁上。
按照本發明防止灰塵粘附到氣化器壁上的方法，在氣化器中通過部分氧化法氣化石油焦時，把10-30wt.%的煤與石油焦混合，並把氣化溫度提高到煤灰的熔點以上。上述10-30%重量比是煤的重量同煤和石油焦總重量之比。
通過在煤灰熔點(1，300-1，350℃)以上的溫度(1，400-1，450℃)下，在氣化器中氣化石油焦和煤的混合物，使煤灰熔化，並且在氣化器壁表面上向下流動。石油焦灰被熔化的煤灰捕集並隨其一起下流。這些灰塵在驟冷室中冷卻並固化後以爐渣的形式從氣化器底排出。
由於將氣化溫度提高到1，400-1，450℃，石油焦的可燃性得到了改善，因此能將石油中未燃燒的碳量(進入氣化器中的碳量同轉化為氣體的碳量之差)降低到送入氣化器中碳量的4-9wt.%。
結合附圖閱讀下述優選實施方案的描述，將會清楚地了解本發明的上述目的和其他目的、特點和優點。
本發明的實施方案示於
圖1和2，其中圖1是適於實施本發明方法的流程圖;
圖2為未燃燒的碳比例和粘附的灰塵比例同石油焦和煤的混合比之間的關係曲線。
本發明的一個具體實施方案示於圖1和圖2，其中的圖1是適於實施本發明方法的流程圖，本發明方法叫作德士古(Texaco)法，它利用溼法把固體燃料粉碎為料漿並用氧部分氧化法將其氣化。圖2是未燃燒碳的比例和粘附灰的比例同石油焦和煤的混合比之間的關係曲線。
參見圖1，把石油焦20(石油焦灰的熔點在1，800℃左右)同適量水一道送入粉磨機1中以便用溼法粉碎，其後以石油焦-水-料漿的形式經管線22送入料漿槽。
煤21(煤灰的熔點在1，350℃左右)同適量水一道送入粉磨機2中以便用和處理石油焦20同樣的方式用溼法粉碎，爾後以煤-水-料漿的形式經管線23送入料漿槽。
料漿槽3備有攪拌器3a，分別由粉磨機1和2供給的石油焦-水-料漿和煤-水-料漿在料漿槽3中彼此混合形成石油焦-煤-水-料漿。當然可以事先按預定比例混合煤和石油焦並且用一個粉磨機把此混合物粉碎為料漿。
然後把石油焦-煤-水-料漿經管線12送入燃燒器5，繼而同40-60%的氧(按燃燒石油焦和煤的理論需氧量計)一道送入氣化器6，在6中使之於1，200-1，500℃左右的溫度下氣化(部分氧化)。氣化器中的壓力優選20-80大氣壓左右(2.0×106-8.1×106帕)。
氣化器6上部襯以耐火材料7a形成一反應室7。氣化器6下部有驟冷室8。反應室7和驟冷室8藉助喉管9相連。經管線13向驟冷室8供給驟冷用水，使驟冷室8中的水位保持在適當高度。在驟冷室8中間軸設置圓柱形浸入管10和圓柱形引流管11，使此兩根管的下端部浸在水下。
反應室7中產生的氣體經喉管9、浸入管10吹入驟冷室8的水中。其後將所說氣體經設置在水平面上方的排氣口14a和管線14送到下一個設備(未畫出)。當氣體吹入驟冷室8的水中時，由石油焦20和煤21的混合料漿氣化產生的灰和未燃燒的碳被水驟冷，從而變為細渣並被水捕集。這樣產生的淤漿經連接在驟冷室8側壁上的管線15排出。含相對較粗顆粒的所謂的粗渣從驟冷室8底部的管線16排出。
下面將說明在具有上述結構的氣化器中氣化石油焦和煤的混合料漿期間防止灰塵粘附到氣化器壁上的情況。
首先說明僅僅氣化石油焦的情形。石油焦含灰量為0.3-1wt.%，此灰含三價的釩。
釩在還原氣氛中的熔點是1，800℃，此溫度值一般比石油焦的氣化溫度(1，200-1，500℃)高。因此，當石油焦氣化時，此灰不熔化並且粘附到反應室7的耐火材料7a的表面上使灰分沉積。沉積和生長的灰塊堵塞氣化器6的喉管9。
作為對策，可以採用這樣一種方法來防止灰塵粘附在氣化器壁上，即把氣化的溫度降到1，350℃左右，氣化壓力降到39Kg/cm2左右以便減小石油焦中所含碳的反應比例並產生大量未燃燒的碳，使灰塵粘附到這些未燃燒的碳上。
然而，即使此法不能完全防止灰塵粘附到氣化器壁上，但畢竟還是將粘附的灰塵比例降到某種程度。另一方面，未燃燒碳的比例增加到15-19wt.%。
可是，經證實當氣化的溫度為1，420℃、氣化壓力為38kg/cm2(3.8×106帕左右)時，如果煤與石油焦的混合比增加，儘管未燃燒碳的比例增加，但是粘附到氣化器壁上的灰塵比例卻降低了，還經證實2如果把煤的混合比降低，僅管未燃燒碳的比例降低了，但粘附到氣化器壁上灰塵的比例有增加的趨勢。
因此，在本發明中，根據圖2所示的數據把煤與石油焦按煤與石油焦和煤總量之比為10-30wt.%的比例混合，這樣當石油焦氣化時，即防止了灰塵粘附到氣化器壁上，又降低了未燃燒的碳量。
當煤與石油焦的混合比不低於30%時，沒有灰塵粘附到氣化器壁上，但產生的未燃燒碳之比例卻會明顯增加。
其原因是由於煤的揮發性成分含量是45-55%，石油焦的揮發性成分含量低到8-14%，所以石油焦的可燃性比煤低，當煤和石油焦的混合物氣化時，可燃性高的煤阻止可燃性低的石油焦的燃燒，所產生的未燃燒的煤量隨煤混合比的增加而增加。
當煤與石油焦的混合比不超過10%時，由於煤的混合比低，所產生的未燃燒的碳量減小而不受其可燃性差異的影響。然而，由於煤灰量小，所以它不足以捕集石油焦灰，因而使附到氣化器壁上的灰量增加。
在上述煤與石油焦的混合比下，估計煤灰熔點在1，350℃左右。也可以使用熔點高於1，350℃的煤。在這種情況下，必須把反應室7的溫度提高到比上述氣化溫度更高的溫度。
雖然在這一具體實施方案中，在氣化器6中將石油焦和煤的混合物進行氣化。但是本發明並不限於此，採用石油瀝青和煤的混合物可得到幾乎一樣的結果。
根據本發明，反應室中的部分氧化溫度最好比煤灰熔點(T)高30-100℃。即反應室的溫度最好不低於(T+30℃)，不高於(T+100℃)。
雖然已對目前視為本發明的優選實施方案作了介紹，但是應當知道，也可對其進行各種修改，而且本申請的權利要求包括屬於在本發明的構思和範圍內的全部這類修改。
權利要求
1.一種通過部分氧化反應在氣化器內氣化石油焦工藝中防止灰塵粘附到氣化器壁的方法，其特徵在於將所說的石油焦與相當石油焦和煤的總量10-30wt·%的煤混合，並且在高於所說煤灰熔點的氣化溫度下使這樣獲得的混合物氣化。
2.根據權利要求1的方法，其中所說氣化器備有反應室和驟冷室，反應室中送入的所說石油焦和/或所說煤被部分氧化，驟冷室中裝有水並通過所說氣化器的喉管與所說反應室的下部相連接，在所說反應室中的氣體從所說喉管出來經浸入管吹入所說水中使之驟冷，所說灰塵、未燃燒的碳和渣被所說水捕集。
3.根據權利要求1或2的方法，其中用溼法把所說石油焦和煤粉碎為料漿，並把所說料漿送入所說氣化器。
4.根據權利要求2或3的方法，其中所說氣化器的所說反應室中的溫度比所說煤灰的熔點高30-100℃。
5.根據權利要求2、3和4中任何一項權利要求的方法，其中供氧量為燃燒所說石油焦和煤所需的理論需氧量的40-60%。
全文摘要
一種在氣化器中用部分氧化反應氣化石油焦工藝中防止灰塵粘附氣化器壁的方法。把石油焦同10-30wt·％(按石油焦與煤的總重計)的煤混合，在高於所說煤灰熔點的氣化溫度下使所說混合物氣化。
文檔編號C10J3/46GK1050555SQ9010803
公開日1991年4月10日 申請日期1990年9月28日 優先權日1989年9月29日
發明者曾我邦雄, 岡田一夫, 田中憲明, 十龜盛男, 辻野敏男 申請人:宇部興產株式會社