[發明專利]使用等離子體炬熱的氣體重整系統

無效

• 申請號: 201310347073.3
• 申請日: 2007-05-07
• 公開（公告）號: CN103395743A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: A·特沙科里斯;K·C·坎貝爾;M·P·崔;G·多布斯;D·M·費斯拜;Z·申
• 申請（專利權）人: 普拉斯科能源IP控股公司畢爾巴鄂-沙夫豪森分公司
• 主分類號: C01B3/34
• 分類號: C01B3/34;C01B3/02;C01B3/22;C01B3/12
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 劉丹妮

本申請是申請日為2007年5月7日、申請號為200780024497.9、發明名稱為“使用等離子體炬熱的氣體重整系統”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及含碳原料氣化的領域。特別是涉及使用等離子體炬熱的氣體精煉系統。

背景技術

氣化是能將諸如市政固體垃圾（MSW）或煤的含碳原料轉化為可燃氣體的方法。該氣體可被用來產生電、蒸氣或者作為產生化學品和液體燃料的基本原料。所述氣體可能的應用包括：在鍋爐中燃燒以產生蒸氣用于內加工和/或其它外在目標，或者通過蒸氣渦輪產生電；在燃氣輪機或煤氣發動機中直接燃燒以產生電；燃料電池；產生甲醇和其它液體燃料；作為進一步的原料用于產生例如塑料和肥料的化學品；提取氫和一氧化碳作為分離的工業燃料氣；和其它的工業應用。

一般而言，氣化過程包括將含碳原料連同受控的和/或限制量的氧氣和任選的蒸氣一起進料入加熱的室（氣化器）。與煅燒或燃燒——其操作過量的氧產生CO₂、H₂O、SO_x、和NO_x——相反，氣化過程產生包括CO、H₂、H₂S和NH₃在內的原料氣組合物。在凈化之后，主要目標氣化產物是H₂和CO。有用的原料可包括任何市政垃圾、工業活動產生的廢物和生物醫藥廢物、污水、污泥、煤、重油、石油焦炭、重精煉殘渣（heavy?refinery?residual）、煉油廠廢物、烴污染土壤、生物質和農業廢物、輪胎和其它有害廢物。取決于原料的來源，揮發物可包括H₂O、H₂、N₂、O₂、CO₂、CO、CH₄、H₂S、NH₃、C₂H₆、不飽和烴如乙炔、烯烴、芳族化合物、焦油、烴類液體（油）和燒焦物（炭黑和灰分）。

當原料被加熱時，水是離析出的第一種組分。當干燥原料的溫度增加時，熱解發生。在熱解期間，原料被熱分解以釋放焦油、酚和易揮發烴類氣體，同時原料被轉化為燒焦物。

燒焦物（char，炭）包括由有機物質和無機物質組成的殘留固體。在熱解后，燒焦物比干燥原料具有更高的碳濃度，并且可作為活性炭的來源。在高溫（>1,200℃）運行的氣化器中或者在具有高溫區的系統中，無機物質被融化或玻璃化以形成稱為爐渣的熔融玻璃樣物質。

因為爐渣處于融化、玻璃化狀態，其通常被發現是無害的，并且其可被作為無害物質在垃圾填筑地上處理掉，或者作為礦石、路基或其它建筑材料賣掉。通過煅燒來處理廢物物質是更不想要的，因為在加熱過程中極端浪費燃料和處理灰分作為殘留廢物物質的進一步的浪費，這些材料可被轉化為有用的合成氣和固體材料。

實現氣化過程的手段能夠以多種方式變化，但是依賴于四個主要的工程因素：氣化器中的大氣（氧或空氣或水蒸氣含量的水平）；氣化器的設計；內部和外部加熱方法；和方法的操作溫度。影響產物氣體的質量的因素包括：原料組分、制備物和顆粒大??；氣化器加熱速率；居留時間；包括其使用干或漿進料系統、原料-反應物流動幾何學、干灰分或爐渣物質除去系統的設計的工業構型；其使用直接或間接發熱和轉移方法；和合成氣凈化系統。通常在大約650℃至1200℃范圍內的溫度下、在真空中、大氣壓下或高達大約100個大氣壓下實行氣化。

已有數個系統被提議用來捕獲氣化過程產生的熱，并且使用這種熱產生電，這通常被稱為組合的循環系統。

在與方法和整個氣化系統產生的大量可回收的顯熱相關聯的產物氣體中的能量，通常能夠產生足以推動該方法的電，從而減少局部電消耗的費用。氣化一噸含碳原料所需要的電能的量直接取決于原料的化學組成。

如果在氣化過程中產生的氣體包括寬范圍的揮發物，例如傾向于用“低質量”含碳原料在低溫氣化器中產生的氣體類型，其通常被稱為廢氣。如果氣化器中的原料和條件產生氣體——其中CO和H₂是主要化學物種類，氣體被稱為合成氣。在通過氣體質量調節系統冷卻和清潔之前，一些氣化設備使用技術將原料廢氣或原料合成氣轉化為更精煉氣體成分。