本发明专利技术提供增加合成气中CO与H2比的一种方法。所述方法包括使得合成气在有效使得合成气内的CO2与Cu反应以便生成氧化铜和CO的第一温度下通过包含Cu的第一反应器(10)。然后将合成气的温度降低至有效使得合成气内的氢气与氧化铜反应以便生成Cu和H2O的第二温度。然后使得合成气通过包含氧化铜的第二反应器(12)以便使得合成气中的H2与氧化铜反应。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供增加合成气中CO与H2比的一种方法。所述方法包括使得合成气在有效使得合成气内的CO2与Cu反应以便生成氧化铜和CO的第一温度下通过包含Cu的第一反应器(10)。然后将合成气的温度降低至有效使得合成气内的氢气与氧化铜反应以便生成Cu和H2O的第二温度。然后使得合成气通过包含氧化铜的第二反应器(12)以便使得合成气中的H2与氧化铜反应。【专利说明】在475-525°C和250-290°C下两步反应的使用铜催化剂的合成气处理及系统
本申请涉及将例如有机废物、生物质等的有机材料转化成合成气的热转化。具体地，本申请涉及改变其H2和CO含量的合成气的调节。
技术介绍
合成气组成主要受到下述因素的影响:被热转化的原料的进料特性(元素组成，热值，水分含量，物理性质)，气化条件(氧化剂，温度，压力，停留时间)，以及所用气化器的类型(固定床，流化床，气流床，间歇反应器)。然而，一旦上述因素被确定，则合成气组成，尤其是H2, CO, CO2，和H2/C0比将在一定范围内由热力学平衡控制。合成气组成将往往与针对工业应用的特定气体要求不匹配，例如适于有效地将合成气转化为电能的合成气发电机将需要特定的合成气组成以便有效和高效地运行。准确的要求将取决于工业过程，但是将往往与所产生气体的自然组成不相同。因此有必要进一步控制或改变合成气组成以便满足针对工业应用的特定要求(H2浓度，H2/C0比)。这通过改变合成气生产的工艺参数可以实现，但是这样的解决方案需要在气体组成上而不是在系统效率上控制合成气生成，并且这样做会固有地将低下的效率引入到有机材料的处理中,这是不希望的。本专利技术至少部 分地克服现有系统中的上述问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种增加合成气中CO与H2比的方法，所述方法包括:使得合成气在有效使得合成气内的CO2与Cu反应以便生成氧化铜和CO的第一温度下通过包含Cu的第一反应器；将合成气的温度降低至有效使得合成气内的氢气与氧化铜反应以便生成Cu和H2O的第二温度；以及使得合成气通过包含氧化铜的第二反应器以便使得合成气中的H2与氧化铜反应。优选地，所述方法还包括在其通过第一反应器之前，使得合成气通过第一热交换器以便将其热度降低至第一温度。第一温度可在475°C至525°C的范围内，优选地，所述第一温度为 500°C ±5°C。优选地，将合成气的温度降低至第二温度包括使得所述合成气通过第二热交换器。所述第二温度可在250°C至290°C的范围内，优选地，所述第二温度为270°C ±5°C。所述方法可进一步包括使得离开第二反应器的合成气通过第三热交换器，以便将其温度增加至大致第一温度，以及使得合成气循环通过所述第一和第二反应器，以便获得下述所需之一 =H2含量、CO含量或CO与H2比；并且一旦已经获得所需H2含量、CO含量或⑶与仏比，则排出合成气。可监测第二反应器下游的合成气组成，以及可控制合成气的再循环以便维持下述所需之一:?含量、CO含量或CO与H2比。所述方法的一个优选实施方案还可包括使得合成气反向流动通过该系统以便将在第一温度下的合成气引导到第二反应器，之后合成气的温度降低并且温度降低的合成气然后被供给到第一反应器。在第一温度下的气体反向流动通过第二反应器导致合成气中的CO2与Cu反应以便生成氧化铜和CO，从而在第二反应器中再生氧化铜，以及在第二温度下的气体反向流动通过第一反应器导致合成气中的H2与氧化铜反应以便生成Cu和H2O,从而在第一反应器中再生铜。可对合成气组成随着时间推移的变化进行监测，以便指示反应器内物质的反应性，以及当反应性降低到所需反应性以下时，可以反转通过反应器的流动方向。该方法可包括:监测合成气组成以便确定铜氧化的反应速率是否滞后于氧化铜还原的反应速率，以及如果铜氧化的反应速率滞后于氧化铜还原的反应速率，则减少由第二热交换器所提取的热量以便增加所述第二温度。优选地，监测合成气组成以便确定铜氧化的反应速率是否滞后于氧化铜还原的反应速率包括识别低的H2值和增加的H2O中的至少一个与CO值的减小趋势的组合。该方法可包括:监测合成气组成以便确定氧化铜还原的反应速率是否滞后于铜氧化的反应速率，以及如果氧化铜还原的反应速率滞后于铜氧化的反应速率，则减少由第二热交换器所提取的热量以便降低所述第一温度。优选地，监测合成气组成以便确定铜氧化的反应速率是否滞后于氧化铜还原的反应速率包括识别H2值的增加趋势和H2O的减小趋势中的至少一个与高CO值的组合。该方法可包括清洗循环，其包括:将反应器与第一热交换器从合成气的流动隔离；以及使得超过650°C的氮气通过反应器以便从中除去碳沉积物。可使得反应器中的物质振动以便协助从中除去碳沉积物。优选地，所述方法包括对有机物质的热解或气化以便生成适用于所述方法中的热的合成气，所述合成气含有超过30%的CO ;超过20%的H2 ；C02和H2O。根据作为本专利技术的第二方面，提供一种用于执行本专利技术第一方面方法的设备，所述设备包括:具有适于热合成气的入口和出口的第一热交换器；包含Cu的第一反应器，所述第一反应器具有用于接收来自所述第一热交换器的气体的入口，以及出口 ；第二热交换器，所述第二热交换器用于接收来自所述第一反应器的出口的合成气；包含氧化铜的第二反应器，所述第二反应器具有用于接收来自热交换器的合成气的入口，以及出口；以及控制装置，所述控制装置配置成控制第一热交换器以便将通过其的合成气温度降低至有效使得合成气内的CO2与第一反应器中的Cu反应以便生成氧化铜和CO的第一温度，且所述控制装置配置成控制第二热交换器以便将通过其的合成气温度降低至有效使得合成气内的H2与氧化铜反应以便生成Cu和H2O的第二温度。优选地，所述控制装置可操作地控制所述第一热交换器以便将合成气的温度降低到475°C至525°C的范围内，更优选为500°C ±5°C。优选地，所述控制装置可操作地控制所述第二热交换器以便将合成气的温度降低到250°C至290°C的范围内，更优选为270°C ±5°C。该设备还可包括:从第二反应器的出口到第一反应器的入口的合成气再循环流动路径，以便使得合成气再循环通过反应器；以及位于合成气再循环流动路径中的第三热交换器；用于感测下述的一项或多项的传感器装置:合成气中的H2含量、CO含量、0)与4比，以及H2O含量；其中所述控制装置配置成响应于所感测到的H2含量、CO含量、CO与H2比的一项或多项来控制气体再循环通过合成气再循环流动路径，以便获得下述所需的一项或多项:H2含量、CO含量、CO与H2比；所述设备还包括用于排出合成气的调节合成气出口。该设备还可包括阀装置，所述阀装置可操作成使得合成气反向流动通过所述第一和第二反应器以及第二热交换器，以便使得在第一温度下的合成气通过第二反应器，以及使得在第二温度下的合成气通过第一反应器。优选地，所述控制装置配置成监测合成气组成随着时间推移的变化，以便指示反应器内物质的反应性，以及当反应性降低到所需反应性以下时，则激活阀装置以便反转通过反应器的流动方向。优选地，所述控制装置进一步配置成:通过识别低H2值和增加的H2O中的至少一个与CO值的减小趋势的组合来监测合成气随着时间推移的组成以便确定铜氧化的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种增加合成气中CO与H2比的方法，所述方法包括：使得合成气在有效使得合成气内的CO2与Cu反应以便生成氧化铜和CO的第一温度下通过包含Cu的第一反应器；将合成气的温度降低至有效使得合成气内的氢气与氧化铜反应以便生成Cu和H2O的第二温度；以及使得合成气通过包含氧化铜的第二反应器以便使得合成气中的H2与氧化铜反应。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：瑞法特·阿尔·沙拉比，奥菲尼尔·亨利·佩里，李珂，
申请(专利权)人：奇努克终极回收有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。