用于气化液态至浆膏状的有机物质和有机混合物质的方法

申请号 CN01818561.4 申请日 2001-11-08 公开(公告)号 CN1473189A 公开(公告)日 2004-02-04
申请人 海因茨-于尔根·米伦; 克里斯托夫·施密德; 托马斯-迈克尔·松塔格; 发明人 克里斯托夫·施密德; 海因茨-于尔根·米伦;
摘要 本 发明 涉及一种用于 气化 液态至浆膏状有机物质和有机混合物质,其中,有机物质在高温分解反应器中通过与高温载热介质 接触 基本上转变成挥发相,挥发相在与反应剂,如 水 蒸汽 的可能的混合后在以移动床反应器构成的第二反应区域中通 过热 交换如此后加热,即得到具有高热值的产品气并将经加热的和部分反应后的气体混合物导入第三反应区域,在此,其与经加热到反应 温度 的催化活性的与载热体不同的材料反应生成产品气,通 过冷 却燃烧的高温废气流用于加热载热介质。
权利要求

1.一种用于气化液态至浆膏状的、有机物质和有机混合物质的 方法,在该法中,有机物质在高温分解反应器中通过与高温载热介质 接触基本上转变成挥发相,挥发相在第二反应区域再与反应剂,如 蒸汽混合后通过热交换被后加热,使获得具有高热值的产品气,并通 过冷却高温气体流用于加热载热介质,其特征在于,
a)载热介质在离开高温分解反应器后在分离步骤中与高温分解的 含的固体残渣分离,并且被输送到加热区域,
b)在加热区域中燃烧的高温废气通过载热介质的散料,在此其大 部分可感觉的热量传递给载热介质,
c)从加热区域流出的经加热的载热介质进入作为移动床反应器构 成的第二反应区域,在此其加热高温分解气体和反应剂的混合物并使 之至少部分地转变成产品气,
d)载热介质在通过第二反应区域后又被输送到高温分解反应器,
e)使在第二反应区域后经加热的和部分反应了的气体混合物输送 入第三反应区域,在此其与加热至反应温度的催化活性的不同与载热 体的材料反应生成产品气。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,催化活性的材料在加 热燃烧空气下被冷却并随后被排出,或者废弃或在再生后重新使用。
3.根据权利要求1和2之一的方法,其特征在于,起催化作用 的材料通过产品气的可感觉的热量而加热并在此与产品气的至少一种 物质起化学反应。
4.根据权利要求1-3之一的方法,其特征在于,载热介质和起 催化作用的材料互相分开地被加热和输入通过过程。
5.根据权利要求1-4之一的方法,其特征在于,起催化作用的 材料通过高温气流,特别是废气流而加热。
6.根据权利要求1-5之一的方法,其特征在于,载热体和起催 化作用的材料的二个物流的至少一个物流在二者互相分开的、相续的 或平行设置的过程步骤中通过产品气和通过高温气流,特别是废气流 而加热。
7.根据权利要求1-6之一的方法,其特征在于,载热介质与离 开高温分解反应器后生成的固体残渣的分离机械地通过一级或多级筛 分而进行。
8.根据权利要求1-7之一的方法,其特征在于,载热介质与离 开高温分解反应器后的含碳的固体残渣的分离借助筛分而气动进 行。
9.根据权利要求1-8之一的方法,其特征在于,至少一种下列 介质的输送非连续地或以分批方式进行:有机物质、载热介质、离开 高温分解反应器时的载热介质和高温分解的固体残渣的混合物、起催 化作用的材料。
10.根据权利要求1-9之一的方法,其特征在于,产品气和燃烧的 废气的可感觉的热量至少部分地用于生成作为反应剂的水蒸汽或用于 燃烧的空气的预热。
11.根据权利要求1-10之一的方法,其特征在于,产品气和燃烧 的废气的可感觉的热量至少部分地直接或间接地用于加热有机的液态 至浆膏状的物质。
12.根据权利要求1-11之一的方法,其特征在于,细颗粒的或粒 状的、固体材料选择作为载热介质,在交替经过的反应条件下基本上 保持其性能。
13.根据权利要求1-12之一的方法,其特征在于,金属化物, 特别是氧化选择作为起催化作用的材料。
14.根据权利要求1-13之一的方法,其特征在于,在第二反应区 域之前所混入的反应剂加入到高温分解反应器中任意的位置
15.根据权利要求1-14之一的方法,其特征在于,加入到载热体 上的热量来自于燃烧,并且以高温废气的形式输入到加热区域。
16.根据权利要求1-15之一的方法,其特征在于,用于加热载热 体的燃料或燃料混合物,其至少部分地由有机的、液态至浆膏状的加 入物质或一种在本方法流程内的任一位置由加入物质生成的物质或其 子产物构成。
17.根据权利要求1-16之一的方法,其特征在于,产品气被冷却, 在此生成的冷凝物视需要被净化和重新用于生成过程蒸汽或出于浓缩 和燃烧在其中含有的、可燃的组分的目的将其添加入燃烧或载热介质 中。

说明书全文

发明涉及一种根据权利要求1的独立权利要求用于气化液态至 浆膏状的有机物质和有机混合物质的方法。

从PCT-OS WO99/04861[1]获知一种用于清除液态残余物的方 法,在该法中将此残余物输送入具有由高熔点的土金属化物(优 选为氧化)粗颗粒构成的填料层的反应器中。将该填料层保持在 800-1100℃的温度。在此温度下有机物质分解成气体,其主要含有氢 气,另外却还含有类化合物和其他的气态物质。对于每一个加入的 化学元素的简单的总结已表明,以这种方式所清除的液态物质必须加 入至少一种反应剂,如蒸汽,以使得可以确保抑制炭黑-类似于纯 -的形成。该方法的特别的具有特征性的问题在于,用于汽化热分解 加入物所必需的所有的热量必须通过反应器壁由外部输入。以工业标 准使用每小时较少千克的量的水性乳浊液已证实这种方法的作用功能 [2]。对于明显更大量的残余物,这种热量输入方式却不再适于向过程 中供应足够的热量,所以例如必须平行连接多个反应器,以使该方法 还能运行。这在经济上几乎没有意义。

从DE-PS 197 55 693[3]获知一种用于气化有机物质和有机混合 物质的方法,其可解决这个难题。在该方法中,有机物质在移动底座 反应器(Wanderbettreaktor)中与细颗粒的、惰性的载热介质接触,在 可能的部分汽化后借此发生快速的高温分解,其中,有机物质一部分 转变成含碳的固体残渣,其余部分转变成由可液化的、挥发性的和气 态的组分构成的高温分解气体。

随后,将载热体和高温分解焦炭燃烧,其中,一方面燃烧了含碳 的残渣,另一方面在与燃烧残渣分离后再次送入高温分解前加热了载 热介质。这意味着,以这种方式清除的残余物,其本身含有的化学能 量由此而带入了在此所需要的热量。

高温分解气体通常还含有可冷凝的残渣,在添加反应剂后-通常为 水蒸汽-在一个作为间接热交换器运行的第二反应区后加热,以使在反 应后得到具有高热值的产品气体,在此,热交换器通过燃烧废气的冷 却而进行间接加热。燃烧后从由载热体与固体的含碳残渣的炉渣构成 的混合物的分流中,将炉渣机械地与载热体分离、冷却和排出。

然而,该方法有几个方面的问题,其使得用于实施该方法的装置 繁琐且昂贵,这不仅可以对操作而且对可使用性有不利的影响:首先 将经燃烧加热状态下的载热体(这就是说,在远高于高温分解温度的 温度下,高温分解温度设定为550-650℃)送回高温分解中。由此必须 使用材料和机械上特别昂贵的输送装置。此外,倘若经加热的载热体 仍与炉渣混在一起,就得考虑到后者的软化和与之相关的烘烤问题。 第二,所应用的间接的热交换器由于其工作条件-两侧温度为500-1000 ℃,一侧为还原性条件,不仅在高温分解气体和产品气体中而且在燃 烧废气中的强腐蚀性组分-要求非常昂贵的材料和由于可能的炉渣软 化而要求附加的、可能昂贵的净化系统。在热交换器中炉渣烘烤的危 险也使得操作和燃烧的形成受到很大的限制。另一个困难在于蒸汽与 高温分解气体的混合:或者将蒸汽以昂贵的费用过度加热,或者获得 温度的降低,这将导致焦油的冷凝,从而可导致烘烤问题。最后可想 象会有这种情况,在燃烧中不能保证所要重新加热的载热介质获取定 义量的热传导。所以得担心,高温分解焦炭和载热介质在燃烧中脱离, 以致于例如在焙烧的情况下在表层的高温分解焦炭逐渐烧完,而载热 介质甚至却被通过从下部流至的炉篦空气冷却。

另一种方法,其研发与在[3]中所述的方法相接合[4],避免了上述 的缺点:载热体循环涉及到第二反应区域在内,其现在不再作为热交 换器,而是作为移动床反应器运行,这样就能防沾污和抗烘烤。此外, 高温分解焦炭在离开高温分解反应器后与载热体分离,然后燃烧,就 此所生成的、热的气体通过位于第二反应区域上部的、另一个移动床 反应器传递。以使得在这个移动床反应器中达到所定义的载热体的热 热。用这种方法不仅固体残余物,而且液态的和浆膏状的物质也基本 上都能气化。本身“气化”,即气态残余物的转化,例如炼焦气体或 精炼气体的转化是完全可能的。大部分液态至浆膏状的加入物在高温 分解阶段的温度下加热时只有很少或没有高温分解焦炭产生,这导致 相应的低的炉渣量。这意味着,对于只有这种物质的加入可以不必进 行载热体和高温分解焦炭的分离。此外,在该方法中,不能立即有效 地整体利用对于所供给的烃类化合物的分解反应起催化作用的物质, 因为向载热体加料不能足够地与具有不同必要性的加入物的变动协调 一致,大约通过所加入的卤化物或硫化物的影响而变得无法使用的起 催化作用的材料的排出和替换,其基本上如同在[1]中描述的方法所可 能的。

基于此,在此所描述的本发明的任务是,提供一种用液态至浆膏 状的加入物以少量的装置和人费用生成高值未稀释并富热值的产品 气的简单实施的方法,其一方面作为基本特征,包括通过燃料的分别 燃烧而生成必需的过程热,燃料可以是在缺乏高温分解焦炭的情况下 所生成的产品气或也可以是中间生成的高温分解气体,以及对于过程 介质具有良好定义的热传导的载热介质的使用,另一方面,避免使用 流化床或具有二面高温的热交换器,以及允许互相独立控制地加入载 热体和对过程起催化作用的材料。

此任务通过权利要求1的特征组合解决。类似于[4],进一步按照 这种基本思路,将本方法分成三个简单实施的方法步骤:快速的高温 分解,在热量输入下从混合过程蒸汽后的均匀气相反应中由高温分解 气体获取产品气,通过在高温分解和随后的均匀气相反应以外燃料的 燃烧生成用于高温分解和气相反应所必需的热量。类似于[4],高温分 解和均匀气相反应通过载热介质进行及继续进行。然而,一个根本的 扩展考虑到将第二反应区域分配为一个区域,在该区域内如在[4]那 样,高温分解气体和反应剂通过载热介质加热,和另一个区域-此后称 为第三反应区域-,在该区域已被加热到反应温度的、已经反应着的混 合物与起催化作用的固体物接触,在此,如在[1,2]中描述的那样, 反应进行到生成绝大部分由氢构成的产品气为止。因为在第三反应区 域中的反应条件与在[1,2]所述的方法的条件没有差别,所以在用氧 化钙作为催化作用物时,在此区域的温度可限制在800℃。此后,第 二和第三反应区域称为“转化”。在转化过程中进行通常的反应,其 总合可例如概括为如下的反应:

CnHm+nH2O→nCO+(m/2+n)H2

起催化作用的固体物质在本方法中不用载热介质加热,不与载热 介质接触地导入通过第三反应区域,最后通过冷却区域而排离,其与 空气接触,在颗粒上可能形成的碳可逐渐烧去。在此经加热的空气可 在过程热生成时使用。

一个有助于改善产品气质量的扩展形式提供这样的可能性,即在 用于起催化作用的固体物质的加热反应器前串接上另一个装置上分离 的区域,在此,该固体物质的最初加热不是通过由用于获取过程热所 必需的燃烧的烟气而进行,而是通过在产品气所含有的可感觉的热量 的直接传导而进行。如果例如由氧化钙或氢氧化钙制成的颗粒用作为 起催化作用的固体物质,那么其可在此调节到400-800℃的温度下用于 产品气的去酸,这就是说,用于去除二氧化碳和其他的酸性物质,如 象卤化氢或硫化氢,这就可显著改善产品气作为合成气、还原剂等的 可应用性。以下称此区域为“去酸区”。

所有已提到的反应区域、高温分解、第二和第三反应区域、载热 体和起催化作用的物质的加热、去酸和冷却区域都是作为竖式反应器 构成的,即完全没有内部结构的容器。前提条件是粗颗粒至细颗粒的 可流动的松散物料用作为起催化作用的物质。一个原则上的例外是燃 烧,如下文中还要讲述的那样。也如下文中还要讲述的,对于高温分 解装置也可以建议与上所述不一致。具有第二和第三反应区域的转化 的优越构成结构在于,其在二个连接的反应器中实施,在此,第三反 应区域位于中央,边上围着第二反应区域。以这种方式第三反应区域 的温度由第二反应区域中的载热介质维持。

总之,本方法的特点在于,由于可能的碳黑形成或其他的分裂过 程引起的烘烤是可容忍的,因为由于载热介质的再循环而不断再生传 导热量的表面,还因为在第三反应区域中起催化作用的物质简单地流 动通过反应过程。当然在相应的再生后可考虑该物质的回收循环,假 如其相应的费用是可能的,或者鉴于该物质的成本有这样的必要。

根据本发明,液态至浆膏状的有机物质的高温分解在反应器中进 行,该反应器以最大可能的简便装置和牢固的操作工作方式允许对于 加热、干燥和高温分解必需的热量以尽可能有效的方式传导。因为输 入物质由于它的稠度立即渗透进入由加入的载热体所形成的粒状物质 中,以致于上述的过程能非常快地进行,可以以不同于[4]的高温分解 反应器在其中也发生至少部分的蒸发,可以简单的结构构成并对于载 热介质的排放是最佳化的。所以在此例如可考虑敞开的蜗轮槽。高温 分解温度优选为500-650℃。

没有必要将高温分解焦炭从载热介质上分离,必要时炉渣类的组 分应在此处排出。粗颗粒的载热体的分离可例如以机械的方式用简单 的筛分法进行。在此,以此为出发点,要完全避免载热体颗粒大小的 固体物质加入到加入物中。在此产生有利影响的,即所要分离的介质 的温度只约为500-600℃,以便能使用市场常见的材料。此外,假如载 热介质具有足够的密度力分级也提供了可能性。在此燃烧气流作 为筛分流体用于过程热的生成,然而出于安全的原因优选为回流的烟 气的分流。

燃烧由具有端面燃烧器燃烧室构成,燃烧室可以任意设置。燃 烧可用下列的燃料进行:产品气、外部加入的燃烧气,如天然气、高 炉气、焦炉煤气、液化气,或液态燃料,如燃料油、重油,所需气 化的液态有机加入物也适合于用作为燃料。对于经冷却区域加热的气 流或用于炉渣分离的筛分介质使用的-是空气或回流的烟气-使燃烧如 此形成,即灰尘不导致操作事故,或预先过滤空气。

对于燃烧还涉及另一个边界条件:对于经给定的转化温度,烟气 在燃烧的终端以一定的温度排出,其考虑到通到加热区域的路径上的 热损失、在加热区域内的载热介质的热传导程度和在第二反应区域中 在转化期间在热传导时的载热体的作用程度。例如假如转化温度为 1000℃,那么,载热体在进入该区域时应是1050℃高温。对于相应的 加热区域的设计,可以1075℃的高温烟气为目标。为了弥补从燃烧至 这加热区域的路径的损失,废气在离开燃烧时必须是更热一点,即例 如1100℃。

最后还有在转化之前将过程蒸汽混合到高温分解气体中:绝对必 要的是如果液态至浆膏状的有机加入物不含或只含少量的水。涉及所 期望的均匀气相反应使用过量的水蒸汽进行混合,因为只有这样才能 最终抑制碳黑形成。在此重点在于遵循在新制得的产品气中一定的水 蒸汽浓度,即如25体积%或更多。另一方面可预料的是,用水蒸汽浓 度作为测量值对过程蒸汽加入的流量调节可以是非常昂贵繁琐的。更 好地是设置一个固定值,其通过反正以可能方式存在的量的测量功效 依赖地实行。在此无论如何应提到的根据本发明的装置构造可能性在 于过程蒸汽与高温分解气体混合的地点的选择。这虽然最迟在进入第 二反应区域,转化器之前进行,但是也可设置在上游的高温分解反应 器中,并且在其中移置于高温分解反应器的任一部位直至其下端。在 此,对于高温分解反应器的下端指的是载热介质与固体含碳的残渣的 混合物出口。这样虽然改变了高温分解和转化之间的热量使用的分配, 但是对于在高温分解反应器的固体物侧出口的附近添加蒸汽时,用蒸 汽冲洗高温分解最终在多方面是有利的:这样高温分解气体的温度在 流向第二反应区域的路径上没有一处会温度下降,所以不用考虑冷凝 的发生。此外这样防止了在从高温分解反应器排出载热介质的方向可 能的高温分解气体的泄漏。代替添加蒸汽的一个方案是将水混合到加 入物中,假如加入物本身含有不足够的水。在此优点是装置的简化, 特别是当混合直接在使用前进行,所以不要求一种可能的乳浊液的稳 定。缺点是,加入水的蒸发热函由在高温分解中的高值热量实现。根 据期望一种最佳的解决方案是提供具有较少水份额的乳浊液,其余的 水作为蒸汽加入,因为在蒸汽可被混入之前,这样直接提供一些水用 于抑制碳黑的形成。具有高水含量的加入物可通过无水或贫水的加入 物调节,以达到对于转换有利的水含量。

图1展示本发明对象的一个可能的装置。液态至浆膏状的有机加 入物100处于足够的输送压力下,其例如可通过输送产生,并且直 接导入高温分解反应器101中。高温分解反应器101优选以圆柱形的 竖式反应器或卧式圆筒实施,并且具有排料装置102的底部,在此排 料装置是以蜗杆实施的。除了加入物输入到高温反应器101中外,载 热介质也通过闸160从转化器的第二反应区域103进入高温分解反 应器。闸门可是任一种构型,然而优选为配料叶轮闸门、排料滚筒(例 如Rueskamp构型/Bayreuth空气技术)或可定位的回转式滑,并 且应不是气密的。此外过程蒸汽流111的进入,其没有特别的规定, 例如可是较低温度的饱和蒸汽

首先描述经排出的挥发性气体的另一路径。挥发性气体与所加入 的过程蒸汽111混合通过独立的管道或更好地通过闸门160以载热体 加入的反方向离开高温分解反应器101,到达具有第二反应区域103 的转化器。通过闸门160的路径和由此取消独立的管道只有这样是可 能的,即当闸门160制成这样的可透过气体的,即其随时都无限制地 对于气体是通畅的,而载热介质只能掺入或在开闸门的过程的范围内 可间隔地通过。载热介质只能掺入地加入到高温分解反应器中,其允 许有这种可能性,即完全中断流入,所有量的高温分解气体连同经混 入的过程蒸汽111必须始终无阻碍地能从高温分解装置中穿透通过。 通过相应的转化器的第二反应区域103的底部的装置,由高温分解流 出的挥发性气体流以尽可能长的路径导入通过处于转化器的由载热介 质组成的散料。后者与在加热下反应生成产品气的气体混合物的流向 相反由上至下,并且在此冷却。在转化器的上部,反应着的气体混合 物导流回转入转化器的第三反应区域104。第三反应区域104位于第 二反应区域103内部中央,并且通过物料不能透过的壁与第二反应区 域隔开。在第三反应区域内部例如作为起催化作用的物质石灰石 (CaO)与正在反应着的气体混合物同流地向下流动。后者在第三反 应区域104通过石灰石的作用而转化成产品气,这就是说,分解剩余 的碳水化合物,并进一步部分氧化成产品气的主要组分,氢H2和一氧 化碳CO。这种主要组分离开转化器的底部,被分配到产品气气流109 中,其通过脱锻烧器(Decalcinator)(去酸反应器)107作为经冷却 的产品气体流108离开装置,这是为了净化和为用户预处理,以及产 品气分流110,其在燃烧室120中出于生成过程热的目的而燃烧。包 括脱锻烧器107在内还可考虑有余热系统,例如用于生成蒸汽流111, 然而在此不予以描述。脱锻烧器的功能作用下面还要解释。

在所描述的实施例中加入氧化钙(CaO)作为起催化作用的物质 (140),其通过闸门166而加入到脱锻烧器107中。在此出现二种不 同的情况:除了冷却产品气,在此氧化钙吸收热量,并且在400-800 ℃下从流入的产品气中去除一部分二氧化碳(CO2)的含量,通过这 个去酸过程而改善产品气的质量。之后部分已转变成碳酸钙(CaCO3) 的石灰石通过闸门165而进入到石灰石预热器142,在此,其通过进 入的高温气体流127进一步加热至1050℃并锻烧而再次部分去除 CO2。之后其通过闸门163而进入第三反应区域,如上所述。由此出 来,其根据需要通过闸门161而移至作为竖式反应器构成的冷却区域 122,在此,与在燃烧120中所必需的燃烧空气的分流121混合在一起, 借此石灰石被冷却,此外还可将可能附着的碳燃烧完。经冷却的、用 过的石灰石然后通过闸门164而被移至残余物容器143中,在本方法 中至少不能直接再使用。此外石灰石的消耗量还取决于在起始物流100 中的有害物质,如硫和卤素的含量,另一方面也取决于在脱锻烧器107 中产品气的去酸和冷却所达到的程度。在本实施例中,石灰石从上至 下以直线通过反应过程,因为必须得考虑石灰石颗粒的不良的流动。 流动性能在此基本上取决于几何形状和平均粒度。

下面应继续沿着载热介质的路径。载热介质通过排料装置102和 闸门113而进入分离阶段112。其作用方式-机械地通过筛分或分选-已 经在前面描述过了。经分离的炉渣,假如真的形成的话,以传统的方 式排出。之后载热体材料借助输送装置106输送到载热体-预热器105 中。作为载热介质的加热区域的预热器105是一个没有内部结构的容 器,其用于载热体的进料侧与输送装置106的结构构造相匹配。后者 是根据本任务最佳化了的,所选择的载热介质在热量损失、载热体颗 粒的机械磨损和动力消耗的最小化下向上输送。相应地,输送装置可 以是斗式传送机、管链式运输机、气动的运输机、斗式提升机或类似 的。高温烟气(128)从下至上流过预热器105,高温烟气将载热体从 一个温度(由于不可避免的热损失而低于高温分解的流出温度而应称 为“基础温度”)加热到直至1050℃。经加热的载热体在预热器的下 侧通过尽可能气密的闸门162掺入地移至转化器的第二加热区域103。 类似于石灰石的路径,载热体的路径流过预热器105、闸门162、第二 加热区域103、闸门装置160和高温分解反应器101,流动是从上至下 的(没有值得一提的水平的部件),所以在此输送可通过重力进行。

最后还要描述以附属的废气路径生成过程热:在此所选的圆柱形 的、竖立的和从下部燃烧的燃烧室120在经选择的实施例中由产品气- 分流110、已经描述过的空气流121以补充的空气流125供给。后者由 新鲜空气流123在空气预热器(LUVO)124中通过加热而产生。在此 燃烧的空气过剩量将这样调节,即废气流127和128保持一个温度, 该温度一方面适合于将石灰石和载热体加热到直至1050℃,但是另一 方面还不引起材料问题。用于加热石灰石所必需的废气流127可用节 流阀装置126按需要调节。废气流128用于加热载热体,其不能被控 制调节。废气的输送采用抽力通风机1 29。二个预热器的绕行 (Umfahrung)130允许燃烧室120用作为安全装置,但是对于通常的操 作没有意义。

废气以稍高于基础温度的温度离开预热器105和142。通常废气 的量远大于产品气的量。所以离开预热器后的废气的余热在此紧迫的 要给予利用。该利用优选地通过预热在空气预热器(LUVO)124中的 燃烧空气而进行,因为以这种方式,燃烧后经回收的热量高于基础温 度约500℃又可供有效的放热利用。这种热量的调节传递在蒸汽生成 的路径上可以不用或只用按比例不高的费用进行。在LUVO124之后 全部的烟气流通过取决于加入物质和所规定的排放限制而设置的并以 已知的净化步骤131和抽力通风机129的作用方式离开装置。经净化 的废气132通常向周围排放,在此一个分流-在此不予以描述-出于更 好的温度利用的目的可回流入燃烧120。在图1例举展示了一个自给 自足工作装置的示意设置的同时,图2展示可以连接到上级全部工序 中的根据本发明的装置的最少配置,这就是说,一个具有最基本流入- 和流出物流的装置。

图2简要展示了在图1中已经详细描述过的装置的方法技术核 心,在此图中这些配置如下所称:高温分解装置250、具有第二加热 区域251和第三加热区域252的转化器(其中反应着的气体混合物与 起催化作用的材料(如石灰石)接触)、用于载热介质253的加热区域、 载热体循环254、脱锻烧器255、预热器256和用于催化活性介质的冷 却区域257。这些是对于根据本发明具有独立权利要求1的特征、权 利要求2涉及的冷却区域257、权利要求3涉及的脱锻烧器255的方 法的基本配置。上文中已述标准适用于加入物200,对其必须提供有 足够的预压力。这意味着,其可从工序网络,但也可从合适的输入站 输入,但这对于本方法是不重要的。相应的也适用于冷空气201。经 加热的、流出的空气214可任意进一步使用。在燃烧中用于生成过程 热的加入,如在图1中所描述的那样,只是有利于整个过程的能量最 佳化,但是不是绝对必要的。同样地,由产品气分流出而生成高温气 体202的必要性也是较小的。假如根据本发明的方法的装置用于炼 厂,那么高温气体202可以是热风。同样地,具有相应温度的现有的 烟气的分流的应用也是可考虑的,或者由燃料生成的高温气体,其既 不适用于加入物200也不适用于产品气或高温分解-和产品气之间的中 间状态。对于所要输入的、起催化作用的材料203只提出这个附加的 要求,即其为具有尽可能一致的粒度的细颗粒的,以使得在装置252、 256和257中的压力损失保持尽可能的小。

产品气210不是在每种情况下都必须净化和冷却,在脱锻烧器255 中的去酸本身不是必需的,即如在气体涡轮机中燃烧的那样,当例如 产品气210的CO2-含量不妨碍的话。从高温气体202流出的废气211 可在装置本身的净化步骤中净化,加至主系统的烟气处理系统中,或 假如202是热风,例如作为经预热的燃烧空气添加到另一个过程中。 在图1所示的LUVO只适合用于一个单个装置的能量最佳化。

最后,从加入物200的质量和在现有的基本设施中的设备安置出 发去应用使用过的、起催化作用的材料212和炉渣213。

实施例

在根据图1的装置中将具有30%水含量的286kg/h的乳浊液(即 200kg/h的有机相)气化。有机相主要由84.5%碳、15%氢、0.3%氮 以及少量的氯和硫构成。在无水状态下低级热值为40.0MJ/kg。所以 热气化器功率为2.224kW。高温分解在550℃下进行,用水蒸汽的转 化在950℃下进行。工作压力为标准大气压

具有约10mm粒度的钢粒用作为载热介质。载热介质首先从500 ℃加热至950℃。由于必需632kW的热功率用于高温分解和转化,以 用于弥补热量损失,载热介质的循环量为12600kg/h,即乳浊液的量 的44倍。此外还要使用一定量的石灰石,该量理论上允许将产品气完 全去酸,这就是说,所有的CO2,以及所有的含硫-和氯的物质与石灰 石结合。根据本发明在第三反应区域,即在转化器中作为催化活性材 料用的石灰石却不是由可确定的量的消耗量伴随的。在所举的实施例 中理论上需要7.42kmol/h的CaO,即416kg/h的CaO,由此基本上 生成741kg/h的CaCO3。这些残余物的可感觉的热量几乎完全在过程 中留下了。

高温分解反应器是一个容积为约0.25m3的上部封闭了的槽,这可 保证提供给正在高温分解的移动床10分钟的停留时间。在高温分解中 乳浊液完全转变成气相,其流入转化器。转化在950℃下在各自为圆 柱形的、净高为0.9m的载热体散料和石灰石散料中进行,在此,石 灰石散料具有约1.1m净直径,载热体散料具有约1.6m净外径和1.1 m净内径,以使得每个反应区域确保有0.5秒的气体停留时间。这样 得到下列产品气:

热值:           10.99MJ/kg,干燥的

氢:             72.2体积%,干燥的

一氧化碳:             23.7体积%,干燥的

甲烷:                 2.4体积%,干燥的

二氧化碳:             1.4体积%,干燥的

水蒸汽:               28.0体积%

量:                   848Nm3/h

化学热函流:           1908kw

对于这个量已经注意到,相当于849kW的热函流的相同组分的 产品气被加入到燃烧。这样就生成用于转化、高温分解、由产品气冷 却得到的废水浓缩和弥补热损失的热量,并将在燃烧中所必需的燃烧 空气加热到350℃。燃烧效率为80%,废气损失因此为170kW。产品 气的可感觉的热量为338kW,以此可生成约292kg/h的低压下的饱 和蒸汽,其中280kg/h在转化中作为过程蒸汽所必需的,而其余的可 应用于其他方面。

[1]PCT-OS WO99/04861

[2]Th.-M.Sonntag,DGMK-会议报告(Tagungsbericht)2000-1

   (ISBN 3-931850-65-X),57-64

[3]DE-PS 197 55693

[4]T.Dimova,C.Schmid,H.-J.Muehlen,DGMK-会议报告

   2000-1(ISBN 3-931850-65-X),39-46。

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