ES2283059T3 - Sistema de agua de refrigeracion para inyector de alimentacion de aparato gasificador de presion. - Google Patents

Sistema de agua de refrigeracion para inyector de alimentacion de aparato gasificador de presion. Download PDF

Info

Publication number
ES2283059T3
ES2283059T3 ES98926530T ES98926530T ES2283059T3 ES 2283059 T3 ES2283059 T3 ES 2283059T3 ES 98926530 T ES98926530 T ES 98926530T ES 98926530 T ES98926530 T ES 98926530T ES 2283059 T3 ES2283059 T3 ES 2283059T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
pressure
fluid
cooling
gasification
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES98926530T
Other languages
English (en)
Inventor
Paul S. Wallace
Kay A. Johnson
Delome D. Fair
Fred C. Jahnke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texaco Development Corp
Original Assignee
Texaco Development Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texaco Development Corp filed Critical Texaco Development Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2283059T3 publication Critical patent/ES2283059T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013Controlling the temperature of the process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • C10J3/30Fuel charging devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/50Fuel charging devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00054Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00065Pressure measurement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/0009Coils
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00256Leakage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00268Detecting faulty operations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/09Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15Details of feeding means
    • C10J2200/152Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato y a un procedimiento de enfriaiento de un inyector de alimentación (12) de un reactor de gasificación (10) que produce un gas de síntesis. Un líquido de enfriamiento es inyectado en un canal (14) del inyector de alimentación (12 concebido para hacer circular el fluido. La presión de inyección es mantenida cerca de o por encima de la presión del reactor de gasificación. El fluido es extraído del canal mediante un orificio de salida, a una presión de salida comprendida entre aproximadamente 515 Kpa y por encima de la presión del reactor de gasificación y aproximadamente 1030 Kpa por debajo de dicha presión del reactor de gasificación. El fluido es enfriado , desgasificado y reinyectado en el canal del inyector de alimentación. La presión reinante en le sistema de enfriamiento es variable y sigue la presión del reactor de gasificación.

Description

Sistema de agua de refrigeración para inyector de alimentación de aparato gasificador de presión.
Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a los inyectores de alimentación empleados en la generación de gas de síntesis. En particular, la invención se refiere a un procedimiento para proteger el inyector de alimentación del sobrecalentamiento.
Antecedentes de la invención
Las mezclas de gas de síntesis que constan esencialmente de monóxido de carbono e hidrógeno son importantes comercialmente como una fuente de hidrógeno para reacciones de hidrogeneración, como un procedimiento para generar potencia a partir de fuentes de combustible por lo demás inaceptables en lo que concierne al medio ambiente, y como una fuente de gas de alimentación para la síntesis de hidrocarburos, compuestos orgánicos que contienen oxígeno o amoníaco.
La combustión parcial de un combustible hidrocarburo enriquecido con aire enriquecido en oxígeno o con oxígeno relativamente puro para producir monóxido de carbono e hidrógeno presenta problemas especiales no encontrados normalmente en la técnica de inyectores de alimentación. Es necesario, por ejemplo, llevar a cabo una mezcla muy rápida y completa de los reactivos, o se oxidará una fracción sustancial de los reactivos a dióxido de carbono y agua. También es necesario tomar precauciones especiales para proteger al inyector de alimentación del sobrecalentamiento. Debido a la reactividad del oxígeno con el metal a partir del que puede fabricarse un inyector de alimentación adecuado, es extremadamente importante impedir que los elementos de inyector de alimentación alcancen esas temperaturas a las que puede ocurrir fallo. Con respecto a esto, es deseable que la reacción entre el hidrocarburo y el oxígeno tenga lugar fuera del propio inyector de alimentación. A pesar de que la reacción generalmente tiene lugar más allá del punto de descarga del inyector de alimentación, los elementos de inyector de alimentación están sometidos a calentamiento mediante radiación del hidrocarburo y oxígeno que reaccionan.
Puede utilizarse cualquier diseño de inyector de alimentación eficaz para ayudar en la adición o interacción de materia prima y gas en el reactor, tal como un inyector de combustible de tipo anular descrito en la patente estadounidense Nº 2.928.460 de Eastman et al., en la patente estadounidense Nº 4.328.006 de Muenger et al. o en la patente estadounidense Nº 4.328.008 de Muenger et al. Como alternativa, puede introducirse la materia prima en el extremo superior del reactor a través de una abertura. El gas libre en oxígeno se introduce normalmente a alta velocidad en el reactor a través del inyector de combustible. Mediante esta disposición los materiales de carga se mezclan a fondo dentro de la zona de reacción y se impide que el flujo de gas de oxígeno incida directamente sobre y dañe las paredes del reactor.
El inyector de alimentación está expuesto a alta temperatura durante operaciones normales que exceden el punto de fusión de la mayoría de metales. También se espera el problema de sobrecalentamiento durante el precalentamiento. El reactor debe precalentarse a temperatura de funcionamiento casi normal para iniciar la reacción de gasificación.
Por una o más de las razones anteriores, los inyectores de alimentación de la técnica anterior se caracterizan por el fallo de elementos de inyector de alimentación, particularmente por erosión de metal en los extremos de inyector de alimentación incluso donde esos elementos se han refrigerado con agua. Se prevé el fallo del inyector de alimentación. Es deseable que se refrigere el inyector de alimentación. Es deseable que los fallos en el inyector de alimentación se detecten fácilmente. Es deseable que una fuga en el inyector de alimentación no de como resultado el fallo del sistema de refrigeración y posteriores fallos del inyector de alimentación catastróficos. Es deseable que las fugas no permitan que el agua de refrigeración se vacíe de repente en el reactor. De manera similar, es deseable que las fugas no permitan que los contenidos del reactor se escapen en el sistema de refrigeración para provocar fallo catastrófico del sistema de refrigeración.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento para refrigerar un inyector de alimentación de un reactor de gasificación que produce gas de síntesis. La invención también se refiere a un aparato para realizar este procedimiento y a un procedimiento de uso del aparato para refrigerar un inyector de alimentación de un reactor de gasificación que produce un gas de síntesis. El procedimiento de refrigerar el inyector de gas de un reactor de gasificación que produce gas de síntesis es tal como se define en la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas. El aparato para realizar este procedimiento y el procedimiento de uso del aparato para refrigerar un inyector de alimentación de un reactor de gasificación que produce gas de síntesis son tal como se definen en las reivindicaciones 15 y 17, respectivamente. Las realizaciones preferidas son tal como se define en las reivindicaciones dependientes.
Descripción detallada de la invención
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "inyector de alimentación con un canal" significa un inyector de alimentación con uno o más canales, en el que dichos canales pueden estar conectados o separados, y en el que dicho canal o canales pueden estar incorporados dentro del inyector de alimentación o revestidos sobre las superficies interior o exterior del inyector de alimentación.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "canal" significa un conducto cerrado con una gran relación longitud frente a diámetro, con una entrada y una salida, que puede contener fluido refrigerante fluyente.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "fluido refrigerante" significa un líquido, gas o vapor que puede fluir a través del conducto en respuesta a un gradiente de presión aplicado, y que puede extraer calor del inyector de alimentación. El fluido refrigerante inyectado debe estar más frío que la temperatura del reactor. Cuanto más fría es la temperatura del fluido refrigerante inyectado, menos flujo se requiere para refrigerar el inyector de alimentación. El fluido refrigerante puede ser agua, un hidrocarburo sustituido o no sustituido, un aceite de silicona, o cualquier otro fluido. El fluido preferido es agua.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "a una presión cercana o por encima de la del reactor de gasificación" significa a una presión desde 515 kPa (75 psi) por encima de la presión de reactor de gasificación a 1.030 kPa (150 psi) por debajo de la presión de reactor de gasificación. Si la bomba de inyección es una bomba de desplazamiento positivo, entonces la presión de inyección puede estar por debajo de la presión del reactor de gasificación. Si ocurre una fuga que da como resultado la entrada de gas en el sistema de refrigeración y un aumento de presión del sistema de refrigeración, la presión de inyección sobre una bomba de desplazamiento positivo aumentará para compensar la contrapresión aumentada. Si la bomba de inyección es una bomba de tipo de sobrepresión, por ejemplo una bomba centrífuga, entonces la presión de inyección debe estar por encima de la presión de reactor de gasificación para garantizar que el flujo de fluido refrigerante no se parará por la entrada de gas y una contrapresión aumentada en el caso de una fuga. Se prefiere una bomba de tipo de sobrepresión.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "desgasificar el fluido retirado" significa permitir que el fluido retirado entre en contacto con el gas en el separador de gas-líquido. Para este fin, puede existir una fase gaseosa y una fase líquida separadas en el fluido retirado en las condiciones que existen el en separador de gas-líquido, la desgasificación separa la fase libre de gas de la fase líquida. Para este fin, el fluido retirado contiene gas disuelto, el separador de gas-líquido permite el contacto e intercambio parcial de gases entre el fluido retirado y la fase gaseosa en el separador de gas-líquido.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "una fuga en un canal" significa conducir un fallo del inyecto de alimentación de tal manera que el fluido refrigerante entra en contacto directo con los contenidos gaseosos del reactor de gasificación.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "dispuesto en paralelo" significa dos o más canales dentro de un inyector de alimentación, que pueden pero no necesariamente se unen cerca de la entrada y la salida tal como se utilizan estos términos en circuitos eléctricos. El término significa rodear un inyector de alimentación que puede tener canales separados que se suministran mediante sistemas de refrigeración independientes, así como la realización preferida que es un híbrido en el que se comparten los sistemas de refrigeración y desgasificación, pero cada canal se suministra independientemente con una bomba de inyección.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "medios de salida para retirar fluido del canal" significa un orificio sobre el extremo opuesto del canal en el que se inyecta el fluido dentro, estando conectado dicho orificio con medios de conexión tales como una tubería para conducir fluido fuera del reactor de gasificación y a los medios de refrigeración, desgasificación, y bombeo.
La invención es un procedimiento para refrigerar un inyector de alimentación de un reactor de gasificación que produce gas de síntesis, tal como el aparato necesario para realizar el procedimiento. Más en particular, la invención es un procedimiento de inyectar, hacer circular, y retirar fluido refrigerante de un canal en el inyector de alimentación adaptado para hacer circular fluido refrigerante.
El fluido refrigerante se inyecta en el canal o canales bajo presión. La presión de inyección se mantiene cercana o por encima de la presión del reactor de gasificación, preferiblemente por encima de la presión de reactor de gasificación. El fin de esto es mantener el flujo de fluido refrigerante en el caso de fallo del extremo de inyector de alimentación. Si el extremo de inyector de alimentación falla, el fluido refrigerante estará en contacto con el interior del reactor. Si la presión del reactor es superior a la presión de inyección, existe un riesgo de que el flujo de fluido refrigerante se detenga si el sistema de refrigeración debe vencer de repente una presión de inyección superior. Si la bomba de inyección es de desplazamiento positivo, entonces la presión de inyección aumentará a cualquier valor que sea necesario siempre que la bomba pueda generar la presión.
Se prefiere una bomba de sobrepresión sobre una bomba de desplazamiento positivo, sin embargo, porque la bomba de sobrepresión utiliza la presión de salida de fluido refrigerante. Por lo tanto, una bomba de sobrepresión requiere mucha menos potencia que una bomba de desplazamiento positivo. Sin embargo, la presión de inyección en un sistema que utiliza una bomba de sobrepresión debe ser superior a la presión del reactor de gasificación. La presión de inyección y presión de salida se regulan preferiblemente de tal manera que habrá como máximo una caída del 10% en la velocidad de inyección en el fluido en el caso de una fuga en un canal.
El fluido refrigerante se retira del canal a través de una salida y una presión de salida por debajo de la presión de reactor de gasificación pero no inferior a 1.030 kPa (150 psi) por debajo de la presión del reactor de gasificación. La presión de salida es preferiblemente de aproximadamente de 690 kPa (100 psi) por debajo de la presión de reactor de gasificación. Es más preferible que la presión de salida esté entre 345 kPa (50 psi) por debajo y 690 kPa (100 psi) por debajo de la presión de reactor de gasificación.
Se prefiere recircular fluido refrigerante. El fluido refrigerante debe enfriarse antes de volver a inyectar el fluido de nuevo en los canales. El aparato preferido para refrigerar el agua que sale de los canales de extremo de inyector de alimentación es un intercambiador de calor. El tipo de intercambiador de calor no es importante. El intercambiador de calor debería dimensionarse de manera apropiada para refrigerar el fluido suficientemente, pero el tipo de refrigerador no es importante.
Se prefiere que el fluido refrigerante se desgasifique antes de volver a inyectar en los canales. La presencia de dos fases puede disminuir severamente la capacidad de intercambio de calor del sistema, y puede dar como resultado zonas muertas en las que existe poco flujo líquido. El gas también puede degradar la eficacia de la bomba. En el duro entorno del extremo de inyector de alimentación el fallo local del sistema de refrigeración dará como resultado el fallo del extremo de inyector de alimentación. El líquido debería desgasificarse en un separador de gas-líquido antes del bombeo. Se prefiere que el separador de gas-líquido opere a una presión elevada para minimizar la potencia requerida para bombear el fluido de vuelta hasta la presión de inyección. El separador de gas-líquido debería operar a una presión del 50% al 120%, más preferiblemente del 80% al 100%, y más preferiblemente del 95% al 100% de la presión de salida.
El fluido en los canales está a una presión ligeramente por encima, o ligeramente por debajo de la presión de reactor. Por lo tanto, en el caso de una fuga, el gas entrará a menudo en los canales. Se prefiere tener medios para detectar este gas. Un medio tal es un detector que detecta gases en el reactor de gasificación. El detector se ubica de manera ventajosa en el separador de gas-líquido o en una corriente de venteo continua del separador de gas-líquido. Un sensor preferido es un sensor de monóxido de carbono. Otros sensores preferidos son un sensor de hidrógeno, un sensor de hidrocarburo y un sensor de dióxido de carbono. En el caso de una fuga en el extremo de inyector de alimentación, estos sensores detectarán gases de reactor en el sistema de refrigeración, proporcionando alerta temprana de fallo del extremo.
Debido a que el fluido se refrigera antes de la desgasificación, existe poca o ninguna pérdida de vapor durante la desgasificación. La pérdida de fluido durante operaciones normales es por lo tanto mínima y normalmente previsible. Si se forma una fuga de tal manera que se pierde fluido refrigerante, unos medios para detectar pérdida de fluido pueden proporcionar una indicación temprana de una fuga. Un medio preferido para detectar pérdida de fluido es un sensor de nivel de fluido ubicado en el separador de gas-líquido.
El fluido refrigerante preferido es agua. Sin embargo pueden utilizarse otros fluidos refrigerantes. Puede utilizarse ventajosamente un aceite de silicona. Pueden también utilizarse hidrocarburos y alcohol.
Se prefiere controlar la presión de salida cambiando la presión en el separador de gas-líquido. Esto se realiza de manera ventajosa añadiendo un gas inerte, tal como nitrógeno, al separador de gas-líquido para aumentar la presión, y extrayendo gas del separador de gas-líquido para reducir la presión. Por supuesto, existen otros procedimientos numerosos para cambiar la presión de salida, tal como con el uso de válvulas de control o restricciones en la línea de salida. Debe existir un medio para medir la presión de reactor de gasificación o para controlar la presión de salida de modo que la presión en el canal esté por debajo de la presión de reactor de gasificación.
A menudo se prefiere tener dos o más canales independientes en un extremo de inyector de alimentación. Los canales pueden suministrarse con fluido desde uno o más sistemas de refrigeración.
Breve descripción del dibujo
La figura 1 es un esquema de una realización de la invención, que comprende un gasificador (10), un inyector (12) de alimentación con un canal (14), un intercambiador (16) de calor, un separador (18) de gas-líquido con un sensor (20) de nivel de fluido y un detector (22) de gas de síntesis. Esta realización de la invención también comprende un medio para aumentar la presión que en este caso es una fuente de nitrógeno a alta presión y una válvula (24) de control y un medio (26) para reducir la presión, un medio (28) para medir la presión de reactor de gasificación, y una bomba (30) de inyección. La figura 2 es un esquema de otra realización de la invención, en la que los fluidos refrigerantes se inyectan en dos canales (14 y 15) en paralelo. El fluido refrigerante se suministra al canal 15 mediante un sistema de refrigeración separado (no mostrado).
Ejemplo 1
Un inyector (12) de alimentación en un reactor (10) de gasificación que produce gas de síntesis comprende un canal (14) que puede hacer circular fluido refrigerante. La presión en el reactor de gasificación es de aproximadamente 6.900 kPa (1000 psi). El fluido comprende agua. Un bomba (30) centrífuga proporciona la presión para inyectar el fluido en el canal. La presión de entrada, es decir, la presión en la entrada del canal, es de aproximadamente 7.000 kPa. El fluido viaja a través del canal (14), y sale del canal a una presión de aproximadamente 6.500 kPa y una temperatura de aproximadamente 400 grados centígrados. El fluido se conduce fuera del reactor a un intercambiador (16) de calor entre fluidos, en el que el fluido se refrigera a aproximadamente 70 grados centígrados. El fluido viaja entonces a través de medios de conexión, tales como una tubería, a un separador (18) de gas-líquido. La presión en el separador de gas-líquido se cambia añadiendo a través de una válvula (24) de control o retirando a través de una válvula (26) de venteo un gas inerte, tal como nitrógeno. El fluido desgasificado pasa a través del separador (18) de gas-líquido y en medios de conexión tales como una tubería que conecta y permite al fluido fluir a la bomba (30) de inyección. La caída de presión a través de la tubería de salida, el intercambiador de calor, los medios de conexión, el separador de gas-líquido, y a través de los medios de conexión a la entrada de la bomba es inferior a aproximadamente 70 kPa (10 psi). La bomba (30) de inyección suministra la potencia para aumentar la presión sobre el fluido en aproximadamente 600 kPa (87 psi), que es la presión necesaria para inyectar fluido en el canal (14). Existe un medio (28) para medir la presión de reactor de gasificación y un medio para medir la presión de inyección.
Se monta un detector (22) de gas de monóxido de carbono en el separador de gas-líquido para detectar monóxido de carbono en la sección de gas. Se monta un sensor (20) de nivel de agua en el separador de gas-líquido para medir el nivel de agua en el separador de gas-líquido. Se ubica sobre el separador de gas-líquido un medio (24, 26) para la adición o retirada de fluido y/o gas para cambiar la presión de separador de gas-líquido.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 2
En esta realización de la invención, el sistema de agua de refrigeración del quemador se mantiene a aproximadamente la misma presión que el gasificador presurizando el separador de gas-líquido y encaminando una pequeña corriente de nitrógeno de purga desde el separador de gas-líquido al gasificador. Esta línea de retorno entrará normalmente en el gasificador a través de la línea de purga de arranque de modo que no se requiere una boquilla de gasificador separada. De esta manera, como la presión de gasificador varía, la contrapresión sobre la purga variará automáticamente la presión del sistema de agua de refrigeración, manteniendo la parte superior del depósito de agua de refrigeración a una presión de o cercana a la presión de gasificador. Una diferencia en la elevación entre el gasificador y la entrada del separador de líquido gas, en la que el separador de gas-líquido está por debajo del gasificador, proporcionaría el diferencial de presión para mover el fluido desde la salida del canal al separador de gas líquido.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 3
En esta realización de la invención, el separador de gas-líquido es una tubería de gran diámetro (25 a 30 cm) que discurre desde el grado de elevación del inyector de alimentación (aproximadamente de 15 a 33 metros). Esta tubería se dimensiona para proporcionar un tiempo de residencia entre aproximadamente 2 y aproximadamente 5, preferiblemente aproximadamente 5 minutos. El nivel de fluido inicial normal en la tubería puede cambiarse aportando o extrayendo aire pero permanecerá constante una vez que se cierra el sistema y se arranca excepto para pequeños cambios debidos a fallos del quemador si se opera el sistema de tal manera que la fuga ocurre en una ubicación en la que la presión del fluido está ligeramente por encima de la presión de gasificador. El nivel de fluido en la tubería del depósito se elige de tal manera que la presión en la entrada de canal de inyector de alimentación está, ligeramente por debajo, o ligeramente por encima de la presión de la cámara de gasificación. La presión es la presión en la superficie del nivel de fluido en el separador de gas-líquido, más la presión ejercida por la columna de fluido, más la presión ejercida por la bomba de inyección, menos la caída de presión en el sistema de tuberías de agua. Cambiando el nivel del depósito, si ocurre un fallo del quemador, puede causar que el gas fluya en el sistema de agua de refrigeración del quemador o causar una pequeña fuga de agua en el gasificador.
Si se elige un nivel del depósito de modo que la presión en la fuga del canal de refrigeración de inyector de alimentación es ligeramente superior a la presión de gasificador, cualquier fallo del quemador causará una pequeña fuga de agua en el gasificador. Puesto que el sistema de agua de refrigeración está próximo a la presión de gasificador, el diferencial de presión que causa la fuga será pequeño, minimizando la velocidad de la fuga a un nivel inocuo. Finalmente, el nivel de agua en el separador de gas-líquido caerá, reduciendo la presión en el quemador al punto de igualación de presión, impidiendo pérdida de fluido adicional. Si se desea, la parte superior del separador de gas-líquido puede realizarse de tubería de diámetro menor de modo que el volumen de pérdida de agua será extremadamente menor antes de que la igualación de presión detenga el escape adicional. Esto también tendría la ventaja de hacer el nivel más sensible a fugas y más fácil de descubrir.
Si se elige un nivel del depósito de modo que la presión en la fuga del canal de refrigeración de inyector de alimentación es ligeramente inferior a la presión del gasificador, cualquier fallo del quemador causará que se arrastren gases residuales en el agua. Estos gases se desprenderán del agua en el separador de gas-líquido, y se detectarán como monóxido de carbono mediante un detector de monóxido de carbono en la purga de gas inerte del separador de gas-líquido. Esto permite la detección de pequeños fallos de manera extremadamente temprana.
La línea de retorno entre en el separador de gas-líquido cerca de la parte superior del nivel de fluido. Si, en el sistema de presión ligeramente inferior, ocurre un fallo del quemador grande, el gas arrastrado en la línea de retorno de agua del quemador reducirá la cabeza de línea de retorno al punto en que la presión en el quemador aumentará, limitando el flujo de gas en el sistema de agua de refrigeración del quemador a una baja cantidad, insuficiente para evaporar el agua de refrigeración o sobrecalentar el sistema de tuberías.
Una preocupación del pasado de los sistemas de agua de refrigeración a alta presión referente a que la fuga de agua en el gasificador pudiera dañar el producto refractario, se elimina en cualquier caso puesto que la presión del sistema de agua de refrigeración en el inyector de alimentación se mantiene por debajo, o justo ligeramente por encima de la presión del gasificador ajustando de manera apropiada del nivel del depósito. Se eliminan sistemas de control complicados por la seguridad inherente del sistema, mientras que se mantiene la capacidad para detectar pequeñas fugas (grietas) utilizando un detector de monóxido de carbono.
Debido a que el separador de gas-líquido tiene una gran relación de área de superficie frente a volumen de este tipo, puede preferirse la refrigeración por aire del fluido. Esto eliminaría todas las preocupaciones a cerca del fallo de tubos del intercambiador de calor que contamina el sistema de agua de refrigeración. Puesto que la temperatura del agua de refrigeración del quemador puede subir a más de 100 grados C sin ningún efecto perjudicial, el uso de refrigeración por aire sería también sería económico.

Claims (17)

1. Un procedimiento para refrigerar un inyector de alimentación de un reactor de gasificación que produce gas de síntesis, en el que dicho inyector de alimentación tienen un canal que puede hacer circular fluido refrigerante, comprendiendo dicho procedimiento:
(a)
inyectar fluido refrigerante a través del canal a una presión cercana o por encima de la del reactor de gasificación y suficiente para proporcionar una velocidad de inyección de fluido refrigerante suficiente para refrigerar el inyector de alimentación;
(b)
retirar fluido del canal a través de una salida a una presión de salida por debajo de la presión de reactor de gasificación pero no inferior a 1.030 kPa por debajo de la presión de reactor de gasificación;
(c)
desgasificar el fluido retirado y analizar la presencia de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno, y
(d)
reinyectar el fluido a través del canal.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la presión de salida está por debajo de la presión de reactor de gasificación pero no inferior a 690 kPa por debajo de la presión del reactor de gasificación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la presión de salida está entre 345 kPa por debajo y 690 kPa por debajo de la presión de reactor de gasificación.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la etapa de refrigerar el fluido retirado.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la presión de inyección y la presión de salida se regulan mediante medios de control de presión.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluido se inyecta en dos o más canales dispuestos en paralelo.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluido comprende agua.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluido comprende un hidrocarburo.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la presión sobre el fluido durante la etapa de refrigeración y la etapa de desgasificación es del 50% al 120% de la presión de salida.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la presión sobre el fluido durante la etapa de refrigeración y la etapa de desgasificación es del 80% al 100% de la presión de salida.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la presión sobre el fluido durante la etapa de refrigeración y la etapa de desgasificación es del 95% al 100% de la presión de salida.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el procedimiento comprende adicionalmente detectar pérdida de fluido.
13. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la desgasificación se realiza después de la refrigeración del fluido retirado.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende adicionalmente poner en contacto el fluido retirado con un gas inerte durante la desgasificación.
15. Un aparato para refrigerar un inyector (12) de alimentación de un reactor (10) de gasificación que produce gas de síntesis que comprende
a.
un inyector de alimentación que tiene un canal (14) que puede hacer circular fluido refrigerante,
b.
fluido refrigerante,
c.
una bomba (30) de inyección para inyectar fluido refrigerante a través del canal que puede regularse para mantener el fluido refrigerante inyectado a una presión por encima de la del reactor de gasificación,
d.
medios de salida para retirar fluido del canal,
\newpage
e.
medios (16) para refrigerar el fluido retirado y medios (30) para volver a inyectar el fluido a través del canal,
f.
medios (18) para desgasificar el fluido retirado antes de volver a inyectar el fluido,
g.
medios (22) para detectar gas de síntesis,
h.
medios (24, 26) para aumentar o disminuir la presión que pueden regularse para mantener la salida a una presión por debajo de la presión de reactor de gasificación pero no inferior a 1.030 kPa por debajo de la presión del reactor de gasificación, y
i.
un medio (28) para determinar la presión del reactor de gasificación.
16. Aparato según la reivindicación 15, que comprende adicionalmente medios (20) para detectar pérdida de agua.
17. Un procedimiento de uso de un aparato según la reivindicación 15, para refrigerar un inyector de alimentación de un reactor de gasificación que produce gas de síntesis, en el que los medios (24, 26) para aumentar o disminuir la presión se regulan para mantener la presión de salida entre 345 kPa por debajo y 690 kPa por debajo de la presión de reactor de gasificación.
ES98926530T 1997-06-06 1998-06-05 Sistema de agua de refrigeracion para inyector de alimentacion de aparato gasificador de presion. Expired - Lifetime ES2283059T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4891197P 1997-06-06 1997-06-06
US48911P 1997-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2283059T3 true ES2283059T3 (es) 2007-10-16

Family

ID=21957109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES98926530T Expired - Lifetime ES2283059T3 (es) 1997-06-06 1998-06-05 Sistema de agua de refrigeracion para inyector de alimentacion de aparato gasificador de presion.

Country Status (16)

Country Link
US (1) US6162266A (es)
EP (1) EP0986622B1 (es)
JP (1) JP4236287B2 (es)
KR (1) KR100554360B1 (es)
CN (1) CN1130445C (es)
AT (1) ATE355349T1 (es)
AU (1) AU739352B2 (es)
CA (1) CA2291815C (es)
CZ (1) CZ296884B6 (es)
DE (1) DE69837198T2 (es)
DK (1) DK0986622T3 (es)
ES (1) ES2283059T3 (es)
NO (1) NO330095B1 (es)
PL (1) PL190137B1 (es)
PT (1) PT986622E (es)
WO (1) WO1998055565A1 (es)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6775987B2 (en) 2002-09-12 2004-08-17 The Boeing Company Low-emission, staged-combustion power generation
US6802178B2 (en) * 2002-09-12 2004-10-12 The Boeing Company Fluid injection and injection method
US6755359B2 (en) 2002-09-12 2004-06-29 The Boeing Company Fluid mixing injector and method
US8151716B2 (en) * 2007-09-13 2012-04-10 General Electric Company Feed injector cooling apparatus and method of assembly
US20090202955A1 (en) * 2008-02-07 2009-08-13 General Electric Company Gasification feed injectors and methods of modifying the cast surfaces thereof
US20090274594A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 Cliff Yi Guo Methods and systems for feed injector multi-cooling channel
DE102008034734A1 (de) * 2008-07-24 2010-01-28 Uhde Gmbh Verfahren und Reaktoren zur Vergasung von staubförmigen, festen oder flüssigen Brennstoffen, wie Kohle, Petrokoks, Öl, Teer od. dgl.
US7784282B2 (en) * 2008-08-13 2010-08-31 General Electric Company Fuel injector and method of assembling the same
US8690977B2 (en) 2009-06-25 2014-04-08 Sustainable Waste Power Systems, Inc. Garbage in power out (GIPO) thermal conversion process
US8663348B2 (en) 2010-08-11 2014-03-04 General Electric Company Apparatus for removing heat from injection devices and method of assembling same
US8721747B2 (en) 2010-08-11 2014-05-13 General Electric Company Modular tip injection devices and method of assembling same
US10302300B2 (en) 2014-05-27 2019-05-28 General Electric Company Feed injector system
CN108745227B (zh) * 2018-07-10 2020-06-09 天津辰力工程设计有限公司 一种用于石墨反应器的冷却系统及冷却工艺

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1138549A (en) * 1914-07-17 1915-05-04 James Sheridan Frederickson Torch.
US2794681A (en) * 1950-01-31 1957-06-04 Voest Ag Nozzle and control assembly for the introduction of fluid material into a heated chamber
US2928460A (en) * 1956-07-13 1960-03-15 Texaco Inc Annulus type burner assembly with face cooling and replaceable inner tip
US2963353A (en) * 1957-06-20 1960-12-06 Texaco Inc Temperature measurement in reactors operating under high temperature and pressure
US3059913A (en) * 1958-09-29 1962-10-23 Henry J Kaiser Company Cooling systems for devices used in metal refining processes
US3255966A (en) * 1964-09-10 1966-06-14 Texaco Development Corp Annulus type burner for the production of synthesis gas
DE2038597A1 (de) * 1970-08-04 1972-02-10 Westerhoff Heinz Dipl Ing Vorrichtung zum Kuhlen von Otenelementen
US3833056A (en) * 1973-01-15 1974-09-03 Black Sivalls & Bryson Inc High temperature cooling process and system
US4328008A (en) * 1979-05-30 1982-05-04 Texaco Development Corporation Method for the production of cleaned and cooled synthesis gas
US4328006A (en) * 1979-05-30 1982-05-04 Texaco Development Corporation Apparatus for the production of cleaned and cooled synthesis gas
US4338099A (en) * 1979-12-26 1982-07-06 Texaco Inc. Process for the partial oxidation of slurries of solid carbonaceous fuels
US4371378A (en) * 1980-07-14 1983-02-01 Texaco Inc. Swirl burner for partial oxidation process
US4364744A (en) * 1979-12-26 1982-12-21 Texaco Inc. Burner for the partial oxidation of slurries of solid carbonaceous fuels
DE3219316A1 (de) * 1982-05-22 1983-11-24 Ruhrchemie Ag, 4200 Oberhausen Verfahren und vorrichtung zur herstellung von synthesegas durch partielle oxidation von kohle-wasser-suspensionen
US4443228A (en) * 1982-06-29 1984-04-17 Texaco Inc. Partial oxidation burner
US4438171A (en) * 1982-08-09 1984-03-20 Uniroyal, Inc. Coextruded product of AES-thermoplastic graft copolymer
US4445444A (en) * 1982-08-12 1984-05-01 Texaco Inc. Burner for combusting oxygen-coal mixture
DE3373915D1 (en) * 1982-08-12 1987-11-05 Texaco Development Corp Coal gasification burner and apparatus
US4525175A (en) * 1983-05-31 1985-06-25 Texaco Inc. High turn down burner for partial oxidation of slurries of solid fuel
US4734194A (en) * 1986-03-25 1988-03-29 The Upjohn Company Combined filter and valve mechanism
US4666463A (en) * 1986-04-07 1987-05-19 Texaco Inc. Method of controlling the temperature of a partial oxidation burner
US4743194A (en) * 1987-03-13 1988-05-10 Texaco Inc. Cooling system for gasifier burner operating in a high pressure environment
US4865542A (en) * 1988-02-17 1989-09-12 Shell Oil Company Partial combustion burner with spiral-flow cooled face
US4887962A (en) * 1988-02-17 1989-12-19 Shell Oil Company Partial combustion burner with spiral-flow cooled face
US5348568A (en) * 1992-02-05 1994-09-20 Asahi Glass Company Ltd. Filtering method of flue gas of a boiler and a filter apparatus for hot gas

Also Published As

Publication number Publication date
CN1130445C (zh) 2003-12-10
DK0986622T3 (da) 2007-06-25
CZ429999A3 (cs) 2000-06-14
WO1998055565A1 (en) 1998-12-10
PL190137B1 (pl) 2005-11-30
US6162266A (en) 2000-12-19
DE69837198T2 (de) 2007-10-31
NO995989D0 (no) 1999-12-06
NO995989L (no) 2000-02-07
CZ296884B6 (cs) 2006-07-12
CA2291815C (en) 2008-10-28
JP4236287B2 (ja) 2009-03-11
EP0986622B1 (en) 2007-02-28
ATE355349T1 (de) 2006-03-15
CA2291815A1 (en) 1998-12-10
CN1264419A (zh) 2000-08-23
AU739352B2 (en) 2001-10-11
AU7834498A (en) 1998-12-21
PL337215A1 (en) 2000-08-14
EP0986622A1 (en) 2000-03-22
NO330095B1 (no) 2011-02-21
KR20010013498A (ko) 2001-02-26
KR100554360B1 (ko) 2006-02-24
DE69837198D1 (de) 2007-04-12
JP2002510345A (ja) 2002-04-02
PT986622E (pt) 2007-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2283059T3 (es) Sistema de agua de refrigeracion para inyector de alimentacion de aparato gasificador de presion.
KR100257146B1 (ko) 액체 한제 운반 시스템
US5860971A (en) Thawing of cryosurgical apparatus
MX166592B (es) Metodo y aparato para probar fugas de refrigerante
BR112014003675B1 (pt) aparelho submarino e método para processar uma corrente do poço, e, módulo submarino recuperável
US6719564B2 (en) Space simulation chamber and method
KR880001267B1 (ko) 고압유체펌프의 구동축용 시일링장치
US20040194513A1 (en) Fiber coolant system including improved gas seals
EP0286226A1 (en) Cooling system for gasifier burner operating in a high pressure environment
MXPA99011282A (es) Sistema de agua de enfriamiento de inyector de alimentacion de gasificador de presion flotante
BRPI0417143B1 (pt) Método e planta para resfriamento de fluidos por contato direto com gases liquefeitos
JP3686046B2 (ja) リーク探知方法及びリーク探知装置
CN113466358A (zh) 一种血液灌流器用树脂残留智能测试系统
KR102265200B1 (ko) 공기분리장치의 액체산소펌프 및 액체산소펌프의 실링가스 공급방법
BR112021023157B1 (pt) Reator de água pressurizada e método de operação de um reator de água pressurizada
ES3057132T3 (en) Method for leak testing a sealed and thermally insulating tank for storing a fluid
KR20250105795A (ko) 기화 또는 승화 정제용 트랩 장치
KR20250166991A (ko) 냉장 및 열전달 효과를 결합하는 방법 및 장치
SU926544A1 (ru) Масс-спектрометрический течеискатель дл испытани на герметичность методом щупа
JP2562117B2 (ja) 石炭ガス化炉に於ける加圧燃焼器の内外均圧法及び石炭ガス化炉装置
SU326906A1 (ru) Низкотемпературная петля для ядерных исследований
KR101185449B1 (ko) 열교환기
BRPI0800511A2 (pt) sistema gerador de vapor de fundo de poço para recuperação de petróleo
JPH01266399A (ja) ガイザリング防止装置
Cygan INITIAL TEST OF SODIUM PUMP AND INSTRUMENT LOOP