[其他]流化床中含碳固體粒子氣化時除去硫化合物的方法

無效

• 申請號: 87104309
• 申請日: 1987-05-19
• 公開（公告）號: CN87104309A
• 公開（公告）日: 1988-03-02
• 發明（設計）人: 吉特德拉·G帕特爾
• 申請（專利權）人: 煤氣技術研究所
• 主分類號: C10K1/20
• 分類號: C10K1/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 周中琦

本發明涉及的是改進了的在流化床中固體含碳物質，例如煤，的氣化方法。更進一步地說，本發明涉及的是在流化床和至少一個選擇性固體粒子取出管內，就地將氣化期間形成的有害和/或不穩定的硫化合物轉變為周圍環境可接受的硫化合物，從而減少產品氣體中的硫化合物的方法。固體含碳物質是天然氣和原油的替代能源，但含碳物質，例如煤，能有相對高的硫含量。在硫化床反應器中氣化期間，存在于含碳進料物中的硫化合物一般轉變為有害的氣態硫化合物。本發明提供了除去這種不希望有的氣態硫化合物的方法，在流化床和固體粒子取出管中將這種氣態硫化合物轉變為周圍環境可接受的固體形式，這種固體硫化合物可與耗盡的煤顆粒一起安全地排放出去。

固體含碳物質，例如煤，可在一般為約1400°至2000°F范圍的高溫及高壓下與蒸汽和含氧氣體，例如空氣，接觸而氣化。氣化反應的產物包括氫、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物，例如甲烷，以及硫化合物，例如硫化氫和硫化羰。

煤的氣化的最佳方法是伊利諾斯州芝加哥的煤氣技術研究所（Institute????of????Gas????Technology????in????Chicago，Ill。）提出的U-GAS方法。〔參見“油和煤氣雜志（the????Oil????and????Gas????Journal）1977年8月1日的第51頁等，這里引用該文獻作參考〕。這種氣化過程的基本原理和最佳實施例由美國專利4315758號所公開，這里引用該文獻作參考。U-GAS方法能從煤中產生純凈的，周圍環境可接受的低Btu（約150-300Btu/標準立方尺）燃料氣體。這種氣體可直接供工商業用戶使用，或作為天然氣或燃料油的替代物使用。U-GAS方法的產物，以合成氣的形式，可作為化學原料使用，或作為熱還原氣體源使用，來將金屬礦石，例如鐵礦石，還原為賤金屬。

美國專利4315758號中公開的U-GAS方法，克服了其引證的專利中的在流化床氣化區內灰粒聚結問題，但該方法需要從產品氣體流中除去有毒硫化合物。存在于含碳進料物中的硫化合物一般在流化床反應器中的氣化期間轉變為氣態硫化氫和硫化羰。在產品氣體流作為燃料氣體使用之前，或產品氣體流用于SNG生產、氨合成等之前，必須從產品氣體流中除去這些硫化合物，以防止有毒的硫氧化物的形成，或避免毒化合成催化劑。從煤氣化的產品氣體中除去硫化合物的一種傳統方法是將產品氣體冷卻至接近環境溫度，并用化學或物理吸收劑凈化。由于這種方法導致過程效率的顯著降低，需要增加設備，并產生大量的廢料，從幾方面看，這種方法并不理想。

眾所周知，用以石灰石為基礎的材料與煙道氣接觸，能除去煤燃燒產生的煙道氣中的硫氧化物。可在離開火焰的某個地方直接將磨成細粉的石灰石噴入燃燒爐內，或者可在固定床、移動床或流化床中使用顆粒狀石灰石或白云石，用來接觸并吸收煙道氣流中含有的硫氧化物氣體。大家也已經知道，含硫的煤或油的燃燒可在石灰石流化床內進行，石灰石與燃燒期間產生的硫氧化物氣體進行反應。然而，由于燃燒反應器中需要過量含氧氣體，以促使完全燃燒，而含碳固體粒子的氣化是在還原狀態下完成的，煤的燃燒反應條件與煤或含碳固體的氣化反應條件是顯著不同的。由于在燃燒反應器中提供了氧化條件，存在的硫化合物轉變為二氧化硫氣體，該二氧化硫氣體與石灰石反應生成硫酸鈣，這是一種穩定的固體物，在將其排放之前并不需要進一步處理。

將堿土金屬氧化物，例如焙燒石灰石或焙燒白云石，和煤進料一起送入美國專利3969089號及其所引證的專利所述的那種具有平分布板的煤氣化器中，來減少煤氣化產品氣體中的硫化合物。在煤的氣化期間形成的硫化氫及羰基硫化物氣體化合物與氧化鈣反應，生成固體硫化鈣。然而，硫化鈣是不穩定的，在常壓狀態有水的情況下會分解生成硫化氫，這是一種有毒氣體。硫化了的焙燒石灰石在一個分立的、在氧化狀態下運行的再生器中再生，形成二氧化硫氣體和氧化鈣。由于這種附加的處理步驟需要有分立的反應器，并需要將無水狀態的熱固體顆粒從一個容器輸送至另一個容器，其結果導致過程效率的降低，并導致產生硫氧化物，而將硫氧化物釋放到大氣中是很不理想的。美國專利3970434號描述了煤和堿土金屬氧化物混合后氣化，來吸收硫，然后在分立的裝置中使堿土硫化物燃燒。美國專利3977844號則描述了在有氧、氫氧化物、碳酸氫鹽、堿金屬碳酸鹽或堿土金屬碳酸鹽存在的情況下氣化煤，形成金屬硫化物，該金屬硫化物被輸送至一個分立的反應器，將其轉變為氣態硫化氫，該氣態硫化氫可在克勞斯（Claus）過程技術中使用。