[發明專利]利用含碳有機質的綜合方法及系統

有效

• 申請號: 200910177227.2
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN101709227A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 谷俊杰;葉明星;李金來;甘中學
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C07C9/04;C07C1/04;C07C31/04;C07C31/20;C07C29/151;C07C43/04;C07C41/01;B01J20/22;C10L1/00;C01B13/02;C01B3/02;C07C31/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 孫愛

發明領域

本發明涉及煤化工，更具體地，本發明涉及高壓熱水/超臨界水氣 化子方法與其它方法耦合利用含碳有機質的綜合方法及實施該綜合方 法的系統。

背景技術

資源短缺與環境污染的瓶頸性問題是當今世界的兩大熱點問題。 伴隨著經濟發展與工業進步，城市化進程的不斷加快以及人們物質生 活的提高，一方面對一次性能源的需求持續增長，另一方面有機廢物如 工業廢棄物和城市生活廢物的數量也迅速增加，造成資源的巨大浪費。 而新的能源技術不僅要在技術上而且要在蘊藏量上能夠滿足人類日益 增長的經濟發展需求，更要滿足人類與大自然協調發展對環境的要求。 因此，將儲量豐富的煤炭資源、可再生的生物質能源以及有機廢物轉 化為清潔、高效的高熱值氣體燃料，是尋求能源效率、經濟效益和環 境效益和諧的必經之路。

煤在人類能源供給方面一直扮演著十分重要的角色。即使在以石 油為主的第三代能源期間，在世界能源構成中，煤仍占有27％的比例。 目前，世界上煤氣化技術多種多樣，每種煤氣化方法適用的煤種各不 一樣。典型的大型煤氣化工藝主要包括固定床碎煤加壓氣化工藝、德 士古漿料加壓氣化工藝以及殼牌干煤粉加壓氣化工藝。目前有代表性 的工業化煤氣化爐型有：固定床氣化(Lurgi爐、BGL爐)；流化床氣化 (Winkler爐、HTW爐、U-Gas爐、KRW爐和CFB氣化爐)；氣流床氣化 (KT爐、Texaco爐、Shell爐、Prenflo爐和GSP爐)。

但是上述傳統方法制得的煤氣，其熱值僅相當于工業煤氣的水平， 且其基本原理是以提高操作溫度和壓力以及改進設備結構為基礎的， 因此只能較為有限的提高過程的制氣效率和煤氣的熱值。而有利于甲 烷生成的條件，除加壓外，主要需要較低的反應溫度，如700℃，而 上述方法通常需要1000℃以上，甚至高達1800℃，形成液態排渣的氣 化條件。傳統方法需要干燥、空分、氣化、水氣轉換、低溫甲醇洗， 如果制取甲烷，還需甲烷化工段，工藝復雜、能效低且投資巨大。

傳統的生物質和有機廢物制取燃氣，通常采用氣化的方式。水蒸 氣氣化只有水蒸氣的溫度達到700℃以上，氣化效果才比較理想，這 對蒸汽發生器性能提出了較高的要求。通常情況下，由于水蒸汽氣化 難以達到較高的溫度，因此氣體產率較低。部分氧化的工藝技術，不 僅使催化設備在900～1400℃之間完成有機質的氣化。溫度的高低取 決于氣化時使用的是氧氣還是空氣。這種工藝技術除了需要很高的溫 度外，還會生成較多的瀝青類合成物質。雙流床氣化將燃燒和熱解分 開，燃氣質量較好，而且不需要額外的熱源和制氧設備，運行成本較 低。但是，由于熱載體數量上和溫度的限制，有機物的氣化率較低。 而燃燒床排出的尾氣溫度較高、熱焓值較高，需要回收，否則浪費較 大，因而需要較好的余熱回收裝置。另一方面，由于運行時焦炭和熱 載體都在較高溫下循環，難以定量控制，較易引起爐溫的起伏變化和 不穩定，因此需要輔助的加熱裝置。

利用高壓熱水和超臨界水的特性將含碳有機質轉化為氫氣、甲烷 等可燃氣體是一項新興的技術。國內外在該領域的研究已經展開，但 現在的研究還基本處于實驗室階段。

盡管高壓熱水和超臨界水是實現有機質資源化利用的有效手段， 但綜上所述，無論是煤、生物質抑或是有機廢物在高壓熱水和超臨界 水中轉化要實現工業化還存在一些技術問題，除了設備腐蝕因素外， 最棘手的莫過于堵塞問題，尤其是處理高濃度漿料時，系統往往不能 持續連續運行。而高濃度進料對實現工業化是非常有意義的，一方面 可降低耗水量，降低系統能耗，另一方面有利于制取富含甲烷的氣體。