从固体熔渣颗粒和水的混合物 中除去固体熔渣颗粒的方法 本发明涉及一种从急冷段中存在的固体熔渣和水的混合物中除去固体熔渣的方法，所述的急冷段为用含氧气体部分燃烧细分散的固体含碳燃料生产合成气的方法的一部分。
这一方法在EP-A-290087中公开。在这一方法中，水和固体熔渣的混合物被间歇排出加压的气化体系。液体熔渣是例如煤气化或部分燃烧的副产物。液体熔渣通过位于反应器底部的出口排出，并借助重力通过熔渣排放设备进入水浴或熔渣急冷容器，在那里形成水和固体熔渣颗粒的混合物。用活底漏斗将混合物从加压的气化体系间歇排放到较低压力地排放段。在排放期中，通过关闭在熔渣急冷容器和活底漏斗之间的连接管线中的一个或多个阀门使活底漏斗与气化体系分开。
这一排放步骤的一个问题是，当活底漏斗和急冷容器之间的阀门关闭时，积累在这一阀门上游的熔渣具有刚好在所述的阀门上游窄的空间挂料的倾向。活底漏斗与气化体系再接通以后，很难有熔渣掉到活底漏斗中。这一问题通过EP-A-290087中公开的方法得到解决，其中在活底漏斗中维持恒定的氮气泡或氮气罩。通过确保所述的氮气泡的压力低于熔渣急冷容器中的压力，在活底漏斗和熔渣急冷容器之间的阀门开启的过程中，形成水和熔渣的初始向下流。这一方法也使熔渣从急冷容器迅速排放到活底漏斗中。
虽然已证实上述方法在商业实践中是令人满意的，但它仍然存在一些缺点。一个缺点是需要安装另外的设备来提供氮气以及在每一排放期间与氮气消耗有关的费用。另一缺点是，与排放的混合物一起，还排放出一定数量的含硫化合物(其中硫化氢是最主要的)和其他溶解的组分(例如氨、氯化物和一氧化碳)。硫化氢在反应器中由烃类进料中存在的含硫化合物生成。一部分硫化氢溶解在熔渣急冷容器中的水中，因此在上述的方法中与熔渣一起被排放。
本发明的目的是一种从含有所述熔渣颗粒和水的混合物的急冷段迅速分离固体熔渣颗粒的简单方法，以致不会随熔渣一起从急冷段除去含硫化合物或只除去很少的含硫化合物。
这一目的通过以下的方法达到。从急冷段中存在的固体熔渣颗粒和水的混合物中除去固体熔渣颗粒的方法包括以下步骤，所述的急冷段是用含氧气体部分燃烧细分散的固体含碳燃料制备合成气的方法的一部分。
(a)将混合物从急冷段排放到第一容器中；
(b)将熔渣颗粒从第一容器排放到第二容器，而将不含熔渣的水从第二容器排放，所述的第二容器位于所述的第一容器的下方并通过装有泵送设备的开式连接导管与所述第一容器流体相连，以及装有关闭设备，以便从它的下端排放沉渣；
(c)将第一容器与第二容器流体上关闭；
(d)打开从第二容器排放熔渣的设备，以便将熔渣从第二容器排放到较低压力段；以及
(e)关闭从第二容器排放熔渣的设备，并重复步骤(a)至(e)。
通过实施本发明的方法，有可能将固体熔渣颗粒从装有液体和固体熔渣颗粒的混合物的容器中排放，其中与水一起排放的含硫化合物的数量低于现有技术的方法。因此，与熔渣颗粒一起排放较少的硫化氢。通常与熔渣一起排放的硫化氢现在与合成的产物气体一起排放。因为合成气体通常含有一定数量的硫化氢，在现有的下游硫化氢脱除工段中脱除这一新增的硫化氢是没有问题的。当阅读了本发明的详述时，本发明的另外一些优点将是显而易见的。
本方法涉及从用含氧气体部分燃烧细分散的固体含碳燃料生产合成气的方法中分离熔渣颗粒。含碳燃烧的例子是煤、泥煤、木材、焦炭(例如石油焦)、烟灰、含碳废物、生物量(biomass)及其混合物。上述原料与含金属的废物的混合物也可用作进料。
从第二容器中取出的不含熔渣的水的体积和与此同时通过从第一容器到第二容器的导管的固体体积的比优选为0.7-1.5、更优选0.8-1。最优选的是，从第二容器取出并送入第一容器的液体体积与由于重力从第一容器到第二容器的固体体积大致相同。然后使在第一容器和第二容器之间的连接管线中的液体接近不流动。这一状态进一步使第二容器取出的和进入第二容器的含硫化合物减少。
优选的是，熔渣颗粒在第一容器和第二容器之间的连接导管中的质量流量为100-150公斤熔渣颗粒/平方米导管或阀门截面积/秒(公斤/米2/秒)。
因为第一容器在急冷段和第二容器或活底漏斗之间，所以存在含硫化合物的浓度梯度，其中在第一容器中含硫化合物的浓度低于急冷段。当第一容器的高度/直径比大于3时，这一浓度梯度很容易达到。优选的是，将从第二容器取出的不含熔渣的水送到第一容器的下端，以便进一步提高这一浓度梯度。这一浓度梯度是有利的，因为它进一步使任何含硫化合物进入第二容器的机会减少。
第一容器的体积优选与第二容器相同或更大。增加的体积用作解决问题的缓冲容量，另外还使任何含硫化合物进入第二容器的机会减少。当在步骤(c)中将第一容器与第二容器关闭时，优选在连接导管中没有熔渣颗粒或有很少的熔渣颗粒，从而减少了熔渣颗粒阻塞所述导管中的阀门的机会，从而减少了损坏阀门的机会，并保持可用于预期可能产生的问题的缓冲容量。第二容器优选不是太小，因为太小会产生太高的排放频率，使该法的生产能力降低。适宜的是，第一容器的体积为第二容器体积的2-3倍。第二容器的体积由脱除熔渣颗粒所需的能力决定。熟悉本专业的技术人员可很容易根据进行步骤(a)-(e)所需的时间以及希望减小的容器的尺寸来决定最佳体积。
通过从第二容器取出相对清洁的水，达到这样的吸引程度，它主要把固定从第一容器吸到第二容器。第二容器必需大到足以使固体在步骤(b)过程中充分地下沉，以便得到不含固体的区域和富含固体的下部区域。
为了进一步减少可从第一容器排放到第二容器的含硫化合物的量，在步骤(d)和/或步骤(e)中从第二容器中脱除熔渣颗粒以后和在进行步骤(a)以前，优选用清洁水或新鲜水装满第二容器。当熔渣颗粒进入第二容器时，将一部分清洁水(适为进入颗粒的体积)排放到第一容器；或排放到另一出口(但不优选)。当这一清洁水进入第一容器时，在这第一容器中，含硫化合物的浓度进一步下降，正如上面讨论的。
在本发明一优选的实施方案中，第一容器还装有排放不含熔渣的水的设备。因为熔渣颗粒然后可更容易从急冷段进入第一容器，所以这是有利的。所述的水可优选通过从冷却水、冷却空气或其他介质接触的物流中取热作为冷却急冷段的介质。使用所述的水来破坏和/或清洁在急冷段中存在的水层表面上形成的沉淀和在急冷段设备本身上存在的沉淀可能也是有利的。放出一些这样的物流以防止杂质积累可能是有利的。不含熔渣的水从第一容器中排放的优选位置与第二容器讨论的相同。
本方法用在这样一种情况中是很有利的，其中第一容器中的压力高于分离出的固体从第二容器排放到的环境压力。在气化法中，在本发明的方法中，急冷段和有关的第一容器中的压力通常为20-60巴，而固体通常在大约环境压力下从第二容器(有时称为活底漏斗容器)排放。
附图表示实施上述的本发明方法的优选实施方案的设备。所述设备包括第一容器(1)、第二容器(2)，优选位于第一容器下方以及与第一容器和第二容器流体相连的第一导管(3)和第二导管(4)。第一导管(3)优选位于这样的位置，以致在步骤(b)中的熔渣颗粒可借助重力从第一容器(1)移动到第二容器(2)。第二导管(4)装有泵送设备(5)，以便将不含熔渣颗粒的水从第二容器输送到第一容器。适用于泵送液体的设备例如为齿轮泵、凸轮泵、旋转泵、离心泵或提升管。第二导管(4)的入口位于这样的位置，以致不含熔渣颗粒的水从第二容器(2)泵送入第一容器(1)。通过导管(3)进入第二容器(2)的熔渣颗粒将在第二容器的下部积累，以致第二容器的上部相对于下部不含熔渣颗粒。
优选的是，导管(4)的入口(6)因此位于第二容器(2)的上部，并远离进入第二容器(2)的第一导管(3)的出口开口(8)。更优选的是，管状挡板(7)放在导管(3)的出口(8)周围，它使进入第二容器的熔渣颗粒向下运动，并远离第二导管(4)的入口(6)。而且，第二容器装有出口开口(9)，固体颗粒可通过它排放，而第一容器装有用来接收来自急冷段(14)的混合物的入口开口(10)。开口(10)可任选装有粉碎器，以便在进入第一容器以前将大的熔渣颗粒破碎。如果没有熔渣粉碎器，那么开口(10)通常比连接第一容器(1)和第二容器(2)的导管中的开口大，从而能使无紊流的熔渣颗粒流从急冷段(14)进入第一容器。
附图还示出在导管(3)和(9)中的阀门(11、13)，以便以本发明的排出方式操作本方法。在步骤(c)中，阀门(11)关闭和泵(5)停止。在步骤(d)中，阀门(13)处于打开位置，以便使熔渣颗粒从第二容器(2)排放。附图还示出排放段(12)。
附图还示出不含熔渣的水可通过它从第一容器中除去的导管(15)，以及与第二容器中所述的挡板(7)在功能上相同的管状挡板(16)。
将用以下非限制性实施例来说明本发明。
实施例1
在如图2所示的实验设备中，容器1装有水和由煤气化法制得的密度2335公斤/米3的172公斤熔渣的混合物。大部分熔渣颗粒在容器1底部阀门11附近。容器2装有清洁水。直径为10厘米的阀门11打开以及泵5开动以后，观测到通过阀门的稳定排出流。泵的流速为15.5升/分，以及在3.65分钟内有172公斤熔渣排出。通过导管(4)从第二容器输送到第一容器的液体与在相同时期通过导管(3)的固体的体积比在这一实施例中因此为0.75。
实施例2
重复实施例1，不同的是泵的流速为36.3升/分。在2.44分钟内排出相同的172公斤熔渣。通过导管(4)从第二容器输送到第一容器的液体与在相同时期通过导管(3)的固体的体积比在这一实施例中为1.18。
对比例A
重复实施例1，不同的是不使用泵5。通过阀门5的流量很不稳定，因此实验重复15次，以便得到可靠的试验结果。平均172公斤熔渣5.6分钟通过阀门11。
上述实验结果表明，使用本发明的方法，高流速的熔渣可从上面的容器输送到下面的容器，同时减少从所述的上面容器输送到所述的下面容器的水量。