[發明專利]集成的煤液化方法

無效

• 申請號: 201080028693.5
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN102459526A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: R·A·菲亞托
• 申請（專利權）人: 亞申公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00
• 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: 任永利

技術領域

本發明涉及集成的煤液化方法和系統，特別地，涉及這樣的集成的煤液化(ICTL)方法和系統，其中通過將在液化方法期間產生的CO₂轉化為有用的化學品如碳酸二甲酯或高級醇而大大降低CO₂的排放。

背景技術

石油成本的增加和關于未來短缺的顧慮導致對其他碳質能源如煤、焦油砂、頁巖及其混合物的關注增加。煤在這些替代資源中是最重要的，因為包括在全球幾部分中存在大量、易于獲得的煤沉積物且其余資源含有高得多的比例的礦物質和更低的碳含量的事實。已經提出了多種方法以將這種材料轉化成液體和氣體燃料產物，包括汽油、柴油燃料、航空燃料和加熱油，在某些情況中，轉化成其他產物如潤滑劑和化學品。

許多問題阻礙了煤和其他固體化石能源的廣泛使用，包括間接煤液化(CTL)轉化法如費托(FT)合成和甲醇液化(MTL)轉化的相對低的熱效率。H/C之比為約1∶1的煤向烴產物如H/C之比稍微大于2∶1的燃料的轉化導致煤中至少一半的碳轉化成CO₂，由此造成浪費。因此，在煤向有用產物轉化中排放大量作為廢品的溫室氣體(GHG)、尤其是以CO₂的形式，會因許多源自環境的考慮而對CTL法不利。

已經提出，通過將二氧化碳重新注入地下地層中以捕獲并隔絕二氧化碳可至少部分地克服GHG問題。這種安排的劣勢在于昂貴，要求在轉化設施附近的某處可獲得適當的地下地層，二氧化碳隨后逃逸進入大氣中的顧慮，以及二氧化碳的碳含量的能源潛力的浪費。煤通過間接法向有價值的液體產物轉化，涉及合成氣的產生。能夠將合成氣用作生產廣泛產物的原料，所述合成氣為主要為一氧化碳和氫氣的混合物，所述產物包含液體燃料、甲醇、乙酸、二甲醚、含氧醇、異氰酸酯等。由含碳材料如煤、或由生物質通過氣化能夠產生合成氣。使用商購獲得的氣化器，從煤可生產H₂/CO之比為約0.5～約1的合成氣。然而，當通過FT合成或MTL轉化來制造液體產物時，期望H₂/CO之比為約2的合成氣。利用水煤氣變換反應，能夠將煤產生的合成氣的H₂/CO之比升至期望范圍。然而，其會造成大量二氧化碳的排放。

向國家能源技術實驗室提交的題目為“Increasing?Security?and?Reducing?Carbon?Admissions?of?the?US?Transportation?Sector：A?Transformational?Role?for?Coal?with??Biomass”的報告DOE/NETL2007/1298提出，將煤與10-15％的具有更高H₂/CO比的生物質如木質生物質、柳枝稷、或玉米桿共同氣化，可將用于FT合成的由煤氣化而產生的CO₂的排放量降低約20％。然而，在提出的方法中存在大量問題。所述方法的熱效率相對低，因為典型地通過部分氧化并使用間接FT合成對煤和生物質進行氣化需要能量。用于生產生物質所需要的陸地面積和ICTL設施周圍所需要的陸地面積也將經濟上能夠使用的生物質的量限制為最大每天約5000～10000桶當量。另外，相對于礦物含碳資源，生物質是顯著更昂貴的合成氣資源，由此提高了生產成本。

已經開發了直接煤液化(DCL)法以將含碳材料如煤液化，所述方法在許多應用中比通過FT合成進行轉化具有優勢，包括顯著更高的熱效率和稍微更少的CO₂排放。這種直接液化法典型地涉及在催化劑、典型地為非常精細分散的鐵或鉬或其混合物存在下，在含氫氣的氣氛中將含碳材料和溶劑加熱至約775°F～850°F的溫度，以使得煤結構斷裂而成為自由基，所述自由基可猝滅而產生液體產物。已經提出了涉及直接液化和FT合成兩者、或直接液化和生物質轉化的混合煤液化系統，其中所述FT合成或生物質轉化提供了另外的用于直接液化的氫氣，由此降低了二氧化碳的排放。還提出了涉及直接液化、FT合成和生物質轉化所有三者的混合煤液化系統。然而，這些提出的安排均未實現熱效率、低成本和大大降低GHG排放的組合，對于經濟上且環境上有吸引力，它們是必須的。還存在一種重要的需要，在二氧化碳排放下降且可有效使用碳資源的條件下，煤和生物質向液體轉化的經濟方法。

發明內容