Способ газификации топлива Советский патент 1979 года по МПК C10J3/46 C07C9/04 

Изобретение относится к способам газификации твердого топлива и может быть использовано при газификации зернистого угля в процессе обработки конденсата неочищенного газа.

Известен способ газификации топлива, например зернистого угля, путем противоточного контактирования твердых .частиц угля с кислородсодержащим газом, обогащенным паром, получения неочищенного газа с температурой 400-700°С, содержащего угольную пыль п смолу, его охлаждения до 160-220°С с получением конденсата, содержащего твердые вещества, и сепарации конденсата на тяжелую и легкую фракции 1. При газификации в неочищенном газе содержится больщое количество твердых веществ, которые значительно загрязняют получаемый конденсат. Размер зерен топлива в газе довольно значителен, что затрудняет работу газификационных установок вследствие добавки трубопроводов и насосов.

С целью интенсификации и повыщёния экономичности процесса тяжелую фракцию конденсата с содержанием твердых веществ

не более 60°/о измельчают и разделяют на два потока, один из которых направляют на контактирование, а другой - на сепарацию, причем температуру потоков поддерживают выще 70°С.

На чертеже изображена технологическая схема установки газификации для реализации предлагаемого способа.

В реактор I газификации под давлением по трубопроводу 2 направляется твердое топливо в форме зерен, в частности уголь.

По трубопроводу 3 подается в реактор кислородсодержащий газ, а по трубопроводу 4 - водяной пар. Остающаяся при газификации зола отводится по трубопроводу 5. Во время газификации под давлением в реакторе топливо удерживается в неподвижном слое и перемещается в противопотоке напротив поступающих средств газификации - кислорода и водяного пара. Неочищенный газ газификации подается при температуре от 400 до 700°С из реактора 1 по трубе 6 в промывочный холодильник 7. В промывочном холодильнике 7 неочищенный газ приводится в прямой контакт со смесью из воды и конденсата с температурой от

160 до 220°С. Промытый и насыщенный водяным паром газ направляется по трубопроводу 8 в котел-утилизатор 9. В котелутилизатор по, трубопроводу 10 добавляется также часть конденсата, собранного в промывочном холодильнике 7. Охлажденный в котле-утилизаторе газ выходит из него по трубопроводу 11. Собранный в отстойнике (на фиг. не показан) котла-утилизатора конденсат направляется по трубопроводу 12 обратно в промывочный холодильник 7. Свежая вода подается по трубопроводу 13. В некоторых случаях является необходимым направлять газ при температуре насыщения 160-180°С для дальнейшей очистки, например, для использования в комбинированном процессе газовой паровой турбины (на фиг. не показана). В этом случае может отпасть необходимость в установке котлаутилизатора. Насыщенный газ направляется затем из промывочного холодильника для дальнейшей (возможно необхОлТ,имой) очистки. Смесь конденсата, содержащая удаленные из газа в промывочном холодильнике 7 твердые вещества, отводится в трубопровод 14 и посредством одной или нескольких ступеней 15 давление смеси понижается до атмосферного. Смесь с пониженным давлением направляется в разделите тьное устройство 16, в котором различные компоненты смеси разделяются посредством гравитации. В нижней части разделительного устройства 16 собирается основная часть твердых ве1цеств, прежде всего с тяжелой высококипящей с.молой. Таким образом, обогащаются углеводородом низкокипящие смолы и .масла из каменноугольной смолы, содержащие немного пыли, затем направляются по трубопроводу 17 для дальнейней обработки. В верхней части гравитационного разделительного устройства 16 находится с.месь, содержащая аммиачную воду, легкие углеводороды и легкие .масла. Для этой с.меси предусмотрен отводящий трубопровод 18. Газ с пониженным давлением отводится из разделительного устройства но трубопроводу 19.

Тяжелая с высоким содержанием твердых вепдеств фракция находящейся в разделительном устройстве 16 смеси направляется из нижнего конца разделительного устройства по трубопроводу 20 в дробильную установку 21. Твердые вещества, находящиеся в высоковязкой среде-носителе, размельчаются там настолько, что остаются зерна толь-ко максимального размера в 2 мм.

Посредством размельчения твердых веществ одновременно производится гомогенизация смеси, проходящей через дробильную установку 21. Содержащий твердые вещества конденсат направляется из дробильной установки 21 при помощи насоса 22 частично по трубопроводу 23 посредством дозировочного насоса 24 вновь для газификации при помощи давления и для этой цели

подается по трубопроводу 25 в верхнюю часть реактора 1. Излишняя часть конденсатной смеси направляется по трубопроводу 26 обратно в разделительное устройство 16, куда поступает но трубопроводу 27 с клапаном 28 или по трубопроводу 29 с клапаном 30 Таким образом, циркулирует часть содержащей твердые вещества смеси конденсата. При определенных положительных условиях газификации оказывается возможным весь .материал направлять из разделительного устройства 16 по трубопроводу 20 в реактор 1 под давлением, поэтому отпадает необходимость в циркуляции смеси но трубоироводу 26.

Пример 1. Газогенератор с производительностью в 2000 м влажного неочищенного газа на 1 . внутреннего поперечного сечения реактора работает с угле.м, характеристики которого приведены .чиже Содержание смолы (анализ Фишера), вес. %12,5 Спекаемость но Дамму 12 Ширина зерен угля (пределы размеров зерен, .мм) 3 до 30 Индекс Свеллинга 4 Неочищенный газ отводится из работающего с рабочим давлением в 20 бар реактора газификации под давлением с температурой в 550°С и затем охлаждается в промывочном холодильнике до 180°С. Смесь конденсата, содержащая с.молу и пыль, направ,;1яется в гравитационное разделительное устройство i6. Из этого разделительного устройства на ни/кием конце отводится тяжелая, содержащая еще твердые вещества фракция, при это.м средний диаметр зерен твердых веществ равен 1,5% мм. Содержание твердых BCHiccTB в смеси составляет 20 зес.%.

Обычные насосы, применяемые лчя возврата смеси в реактор 1, а также для циркуляции по трубопроводу 26, выходят из строя после работы в течение 10ч, вследствие чего прерывается процесс газификации. Установка фильтров в трубопроводе 20 продлевает время, необходимое для производства газа, однако при этом оказывается необходимым по каждому реактору давление в течение 1 ч отводить из установки и уничтожать 100 л смеси из смолы и твердых веществ.

Пример 2. Используют такой же газогенератор, как в примере 1, с (Jcтью в 2,5 раза большей (5000 м неочи1ценного газа на 1 м- внутреннего поперечного сечения реактора). Уголь, а также основные производственные условия такие же, как в примере i. Вследствие повыщения производительности средний диаметр зерен, содержащихся в неочищенном газе тверд|)1х веществ, увеличивается на 5 мм. При помощи изображенного на чертеже пр(л;есса с применением дробильной установки 21 твердые вещества в смеси трубопровода 20 умень шены настолько, что они в основном имеют размер зерен менее 2 мм. Средний диаметр зерен составляет 0,5 мм. Содержание твердых веществ в смеси конденсата 45 вес. %. Несмотря на то, что из установки не удален конденсат, содержащий твердые частицы, газификация может непрерывно проводиться в течение многих месяцев.

Формула изобретения

Способ газификации топлива, например зернистого угля, путем противоточного контактирования твердых частиц угля с кислородсодержащим газом, обогащенным паром, получения неочищенного газа с температурой 400-700°С, содержащего угольную пыль и смолу, его охлаждения до 160-220°С с получением конденсата, содержащего твердые вещества, и сепарации конденсата на тяжелую и легкую фракции, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и повышения экономичности процесса тяжелую фракцию конденсата с содержанием твердых веществ не более 60% измельчают и разделяют на два потока, один из которых направляют на контактирование, а другой - на сепарацию, причем температуру потоков поддерживают выще 70°С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 2352900, кл. С 10 J 3/32. 03.04.75 (прототип).