[發(fā)明專利]兩段高溫預(yù)熱蒸汽氣化器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980124432.0
• 申請(qǐng)日: 2009-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102076830A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·布拉斯亞克;W·楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 博勝能源股份有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/36
• 分類號(hào): C10J3/36;C10J3/14;C10J3/16;C10B49/06;C10J3/56;C10J3/54
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 柳冀

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及用于由粗含碳進(jìn)料生產(chǎn)合成氣以及可選的活性炭的兩段高溫蒸汽氣化器，且更具體地涉及能夠同時(shí)氣化粗固體含碳進(jìn)料和細(xì)固體含碳進(jìn)料或液體含碳進(jìn)料的氣化器。本發(fā)明還涉及使用具有兩個(gè)反應(yīng)器的兩段氣化器來(lái)氣化粗含碳進(jìn)料，以生產(chǎn)合成氣以及任選的活性炭的方法，其中未向第一段反應(yīng)器進(jìn)給氧氣，僅進(jìn)給了溫度為至少700℃的預(yù)熱蒸汽。

發(fā)明背景

氣化是使用反應(yīng)劑如單獨(dú)或任意結(jié)合使用的空氣、蒸汽和氧氣，將固體進(jìn)料如固體煤、石油焦、生物質(zhì)和/或固體廢物，液體進(jìn)料如黑色液體油或氣態(tài)進(jìn)料，轉(zhuǎn)化為主要由氫氣(H₂)和一氧化碳(CO)組成，含少量二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、甲烷(CH₄)、高級(jí)烴類和氮?dú)?N₂)的燃料氣的高溫?zé)岱纸膺^(guò)程。

所述熱氣化過(guò)程是高度吸熱的化學(xué)反應(yīng)。用于給所述氣化供熱的常用方法采用以下方式之一：a)外部熱源，如熱焦炭(char)再循環(huán)的顯熱，和/或受熱氣化劑的顯熱，b)部分進(jìn)料(輸入的含碳材料)氧化的反應(yīng)熱，以及c)非含碳材料如生石灰與CO₂的放熱反應(yīng)熱。

輸入的含碳材料的部分燃燒技術(shù)的引用已經(jīng)被廣泛采用。使用該技術(shù)時(shí)，產(chǎn)生了不可燃的氣體CO₂，并且由于未將它去除，導(dǎo)致形成稀釋的合成氣，且所得合成氣的LCV(低熱量值，干氣體物質(zhì)的燃燒值的度量)受到限制。此外，部分燃燒(氧化)產(chǎn)生的CO₂的存在致使其它氣體物質(zhì)的小分壓，這不利于其它有價(jià)值的氣化反應(yīng)，諸如例如水煤氣變換反應(yīng)。因而，所述合成氣內(nèi)的氫氣含量受到負(fù)面影響。

近期已經(jīng)考慮到使用顯熱來(lái)補(bǔ)充氣化過(guò)程所需的主要能量的想法，并且顯示出正面的結(jié)果。例如，US?2004/0060236A1教導(dǎo)了用于將固體燃料氣化為熱解氣的經(jīng)濟(jì)的小規(guī)模氣化系統(tǒng)，其中將蒸汽與空氣的加熱混合氣與所述熱解氣一同導(dǎo)入重整器中，產(chǎn)生重整的高溫粗氣。空氣與蒸汽的混合氣優(yōu)選被加熱到至少300℃，且更優(yōu)選至少400℃。任何類型的換熱器或加熱器均可用作加熱所述空氣與蒸汽的混合氣的空氣/蒸汽加熱裝置。

US?6,837,910教導(dǎo)了用于氣化液體或固體燃料的設(shè)備和方法，其中將蒸汽和空氣的熱混合氣導(dǎo)入所述固體或液體燃料的熱分解區(qū)與熱分解氣的重整區(qū)兩者中至少一者內(nèi)?？諝馀c蒸汽的混合氣被加熱到至少700℃的溫度，且更優(yōu)選高于800℃。

將高達(dá)1000℃的高溫空氣/蒸汽/氧氣用于生物質(zhì)/廢物氣化過(guò)程的其它已知系統(tǒng)也已經(jīng)得到應(yīng)用(Lucas?C.，Szewczyk?D.，Blasiak?W.，Mochida?S.，High?Temperature?Air?and?Steam?Gasification?of?DensifiedBiofuels，Biomass?and?Bioenergy，Vol.27，No.6，December?2004，pages563-575)。Ponzio?Anna，Yang?Weihong，Lucas，C，Blasiak?W.在Development?of?a?Thermal?Homogenous?Gasifier?System?using?HighTemperature?Agent，CLEAN?AIR-International?Journal?on?Energy?for?aClean?Environment.，Vol.7，No.4.，2007中提出了不含焦的富氫氣體，其中所述過(guò)程僅使用溫度1000℃的蒸汽、并且在約1atm的常壓下進(jìn)行。

在US?2003/0233788A1中，公開(kāi)了用于將含碳材料氣化為燃料氣的方法。它包括形成溫度為約1316℃到約2760℃、主要包含水蒸氣、二氧化碳及其高反應(yīng)性自由基的超過(guò)熱蒸汽(USS)組合物。包括高溫火焰的所述USS組合物與含碳材料接觸，使其迅速氣化/重整。所述USS通過(guò)用包含增強(qiáng)的氧氣和水蒸氣的“人造空氣”來(lái)燃燒基本不含灰分的燃料來(lái)形成，其中所述“人造空氣”為至少約60摩爾％。必須控制氧/燃料比，從而不生成煙灰。增強(qiáng)氧氣在所述方法中的使用會(huì)顯著提高所述方法的操作成本。

根據(jù)US?2003/0233788A1，從大約1950-1960就已經(jīng)研究并商業(yè)使用了僅用蒸汽的氣化方法。然而，由于蒸汽中的熱量有限，僅使用蒸汽的氣化方法伴隨的問(wèn)題包括可實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)溫度較低，即通常低于約815℃，其中長(zhǎng)停留時(shí)間和高能量消耗占主導(dǎo)。

所有上述現(xiàn)有技術(shù)僅使用一段反應(yīng)器，或者是固定床或者是流化床氣化器。