[發明專利]由被處理的生物質通過氣流床氣化生成合成氣體的設備和方法

無效

• 申請號: 201080053352.3
• 申請日: 2010-11-26
• 公開（公告）號: CN102695779A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: D·魯戈;O·舒爾澤;A·奧爾特拉普;C·艾希霍恩;H·克雷奇默
• 申請（專利權）人: 林德股份公司
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10L5/44;C10J3/46;C10J3/66
• 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: 俞海舟

技術領域

本發明涉及由生物質通過氣流床氣化以高的轉換效率生成富含一氧化碳和氫氣的以及無焦油和貧甲烷的合成氣體或者說燃燒氣體或還原氣體的設備和方法。

背景技術

在EP?0?745?114B1中描述一種用于氣化生物質的方法，也稱為方法，其目標是在較低地消耗含氧的氣化介質和較高的氣化效率的情況下生成無焦油的燃燒氣體，而生物質的無機部分則作為玻璃化的難洗脫的產品伴生。為此生物質通過氣化氣體的物理熱焓被烘干并且通過低溫干餾分解成氣體和焦炭，這對應于在DE?198?07?988B4中公開的低溫氣化工藝（NTV工藝）。在低溫氣化工藝中通過熱分解從生物質中分離出揮發性的物質，而含有焦油的NTV氣體和無焦油的利用相對較小的能量消耗就能被碾磨的焦炭在實際的氣化之前形成。

所形成的含有焦油的NTV氣體利用在干燥的氣體清潔中形成的剩余焦炭在高溫氣流床氣化工藝中在高于灰熔點的溫度下放熱地氣化。在來自該階段的所述熱的氣化氣體中在一個第二氣化階段（所謂的吸熱氣化）添加來自NTV工藝的焦炭。通過帶有來自第一氣化階段的熱氣化氣體的二氧化碳和水蒸氣的焦炭的消耗熱量的氣化反應成一氧化碳和氫氣，氣化氣體冷卻到大約800至900℃。

通過低溫氣化的熱處理階段，可以將生物質以作為NTV氣體的被處理的形式直接輸送給高溫氣流床氣化裝置的燃燒器并且作為焦炭經由合適的輸入機構（濃相輸送系統，螺旋輸送器）輸送給吸熱的氣化階段。

利用氣化可以達到的氣體冷卻效率大致對應于流化床氣化的氣體冷卻效率，因為盡管高溫氣化階段（在其中燃料灰被熔化），氣化結束溫度仍然在流化床氣化的溫度的范圍內。

來自氣化的氣化氣體相對于來自流化床氣化的氣體是貧甲烷的和無焦油的，因為焦油在高溫階段被熱破壞并且焦炭在吸熱階段是無焦油的。

來自流化床氣化的氣體中甲烷含量和高級烴含量一方面由于熱力形成的甲烷和另外一方面由脫氣過程的揮發性的烴形成，脫氣過程在流化床氣化中與加熱、烘干和氣化過程并行地進行。

甲烷和高級烴不是合成氣體成分并且必須首先通過合適的方法（例如重組或部分氧化）轉化成一氧化碳和氫氣，否則它們顯著減小合成產品的產量。

工藝需要許多的固體轉移，例如轉入生物質、轉入和轉出在NTV工藝中生成的焦炭，因為在其在大氣壓力下被粉碎并且必須被清除雜質（石頭、金屬部分等等），轉出和轉入剩余焦炭，因為其在大氣壓力下必須被碾磨成粉末化燃料以用于濃相輸送，和轉出爐渣。因此這種工藝在工藝技術方面是麻煩的和易受到干擾的。

另外的缺點是在NTV反應器和高溫氣化階段的燃燒器之間的直接通過氣體的連接，它們在一個壓力水平上工作。這種方法在高壓（30bar或更高，如對于合成是需要的）必然導致用于許多的固體轉移的提高的耗費。NTV反應器和氣流床氣化的直接耦合因此也不允許生物質的熱處理和處理產品的氣化的空間上和時間上的分離，然而這種分離不僅對于氣化過程的可利用性而且對于分散形成的和處理的生物質的集中氣化是有利的。

在氣流床氣化器中氣動傳送煤粉是現有技術。

由現有技術已知將含碳的燃料（例如煤、氣體和油）在氣化床中轉化成燃燒氣體、合成氣體和還原氣體。在文獻中廣泛描述使用Shell氣化煤和原油載體氣體、利用GSP方法的煤和廢油氣化（其在弗萊堡的德國燃料研究所和“Gaskombinat?Schwarze?Pumpe”被研究）以及根據Texaco的煤氣化，等等。

在例如根據GSP方法的煤氣化時，煤被碾磨成粉末化燃料并且經由氣動的濃相輸送被輸入到氣流床氣化器中。

在煤的碾磨中產生的顆粒范圍在此如此設定，即最大的顆粒也可以完全轉化成氣化氣體（相應的合成氣體），其中觀察燃料的反應度和通過燃燒器的尺寸和流量確定的、顆粒在反應區域的逗留時間。這導致這樣的結果，不應當超過最大的顆粒直徑。通常的用于氣流床氣化的煤粒度在50至500μm之間（見文獻Noell-Konversionsverfahren?zur?Verwertung?und?Entsorgung?von,Jürgen?Carl,PeterFritz,EF-Verlag?für?Energieund??Umwelttechnik?GmbH,Berlin1994）。

過高的細顆粒份額相反導致，在氣流床氣化方法（其以水淬火工作以進行氣體冷卻和粉塵分離）時，保留在氣體中的細顆粒例如灰顆粒由于差的可分離性可能僅僅被不充分地分離，因為這些顆粒是能夠通過過濾器的。

在利用輻射和對流冷卻工作的方法中，高的細顆粒份額導致冷卻面的強烈污染并且因此導致氣體冷卻的惡化。