在化学回路中对固体烃进料进行气化和间接燃烧的整体方法技术

本发明专利技术涉及用于在化学回路中对固体烃进料进行气化和间接燃烧的整体方法，所述方法包括：在气化反应区RG中使得固体烃进料(1)与水(2)接触，从而排出灰(9)以产生包含合成气和水的气态流出物(3)；向氧化还原化学回路的还原反应区RR供给在气化反应区中产生的至少部分的气态流出物(3)，从而产生CO2和H2O浓缩的气态流出物(4)，在氧化反应区RO中，通过氧化气体(6)的方式，对来自化学回路的还原反应区RR的载氧固体颗粒进行再氧化，以及排放烟(7)。本发明专利技术还涉及能够实现所述整体方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及用于，所述方法包括：在气化反应区RG中使得固体烃进料(1)与水(2)接触，从而排出灰(9)以产生包含合成气和水的气态流出物(3)；向氧化还原化学回路的还原反应区RR供给在气化反应区中产生的至少部分的气态流出物(3)，从而产生CO2和H2O浓缩的气态流出物(4)，在氧化反应区RO中，通过氧化气体(6)的方式，对来自化学回路的还原反应区RR的载氧固体颗粒进行再氧化，以及排放烟(7)。本专利技术还涉及能够实现所述整体方法的设备。【专利说明】
本专利技术涉及用于在氧化还原化学回路中对固体烃类进行气化和间接燃烧的整体方法，还涉及产热和/或生产合成气CCHH2。 术语 化学回路燃烧法或CLC:在下文中，称作CLC(化学回路燃烧)是采用活性物质的氧化还原或氧化还原回路法。会注意到的是，通常来说，术语氧化和还原分别与活性物质的氧化或还原状态联用。氧化反应器是氧化还原物质被氧化的反应器，还原反应器是氧化还原物质被还原的反应器。 专利技术背景 在世界能源需求增加的背景下，俘获二氧化碳对其进行隔离，已经成为一种迫切需求，从而限制对环境有害的温室气体的排放。化学回路燃烧(CLC)法能够从含烃燃料产生能源，同时有助于对燃烧期间放出的二氧化碳进行俘获。 氧载体(金属氧化物)用于将氧从“空气反应器”或“氧化反应器”(RO)连续转移到 “燃料反应器”或“燃烧反应器”或“还原反应器”(RR)，其中，将氧提供给燃料。从而，防止了空气和燃料之间的直接接触。所得气体是富集CO2的，并且它没有被氮稀释。从而在产生的水的简单冷凝之后，可以对其进行压缩和储存。然后将还原的氧载体(Me)输送到空气反应器，从而再氧化(成MeO)，从而形成化学回路。 具有高碳氢比的固体燃料产生大量温室气体。因而，固体燃料的燃烧对于CLC法是特别感兴趣的应用。已经在实验室规模上建立并测试了用于固体燃料的各种CLC配置。但是，需要额外的研究工作来确保方法的可行性。CLC法与固体给料的最重要的技术挑战涉及固-固分离(氧载体-未燃烧的固体燃料)和方法的高压操作。 为了克服上述缺陷，提供了一种新的系统用于对固体燃料进行燃烧(和/或气化)，而无需氧载体和燃料之间的直接接触。
技术实现思路
本专利技术涉及用于，该方法包括: -在气化反应区RG中使得固体烃进料(I)与水⑵接触，从而排出灰(9)并产生含有合成气CO、H2和水H2O的气态流出物(3)， -向氧化还原化学回路的还原反应区RR(其中，载氧固体颗粒Me/MeO循环)供给至少一部分的在气化反应区中产生的气态流出物(3)，从而产生CO2和H2O浓缩的气态流出物⑷， -在氧化反应区RO中，通过氧化气体(6)的方式，对来自化学回路的还原反应区RR的载氧固体颗粒进行再氧化，以及排放烟(7)。 优选地，一部分(5)的CO2和H2O浓缩的流出物进行再循环，从而向气化反应区RG供给氧。 在第一个实施方式中，向还原反应区RR供给在气化反应区RG中产生的所有气态流出物(3)，从而产生热量，在氧化反应区RO中或者在气态流出物传输管线上对该热量进行回收。 在另一个实施方式中，以充足的量向还原反应区RR供给在气化反应区RG中产生的一部分(3a)的气态流出物，以产生气化反应所需的能量，其他部分(3b)实现产生合成气CCHH2。 固体烃进料优选选自煤、来自流化床催化裂解法(FCC)的结焦催化剂或者通过灵活焦化单位产生的焦炭。 本专利技术还涉及气化和化学回路燃烧设备，其包括: -气化反应区RG，对其供给固体烃进料(I)和水(2)，该气化反应区RG包括用于含合成气和水的气态流出物的排出管线(3)，以及用于产生的灰的排出管线(9)， -化学燃烧回路，其包括还原反应区RR和氧化反应区R0， 所述还原反应区RR供给有至少一部分来自气化区RG的气态流出物(3)，并通过管线从所述氧化区RO传输载氧固体颗粒(MeO)，所述还原反应区包括用于含CO2和H2O的气态流出物(4)的排出管线， 并且，所述氧化反应区RO供给有氧化气体(6)，并通过管线从还原反应区传输还原的载氧固体颗粒(Me)，所述氧化反应区包括用于排出烟(7)的传输管线。 设备可以包括用于将一部分(5)含有CO2和H2O的气态流出物⑷运送到气化区RG的进料点的传输管线。 在一个实施方式中，设备还可以在氧化区RO中和/或烟传输管线(7)上包括至少一个热交换器(El)和/或(E2)。 在另一个实施方式中，气态流出物(3)排出管线分成两条管线，实现向还原区RR供给用于燃烧的合成气(3a)和排出产生的合成气(3b)。 专利技术详述 固体燃料的气化 在存在水蒸汽和可能的CO2 (如果部分烟从燃烧反应器RR的出口再循环回到气化区RG的进料点)的情况下，在气化反应区中进行固体烃进料的气化反应。进料到气化区的水可以是气化了的和/或处于压力下的。 在根据本专利技术的方法的操作条件下，即温度优选为800-1100°C、压力优选为1_20巴，以及H2O/进料之比优选为7-10，完成气化，从而仅产生了合成气CCHH2和残留水。在气化区出口，还收集了通过固体烃进料的气化产生的灰。 气化反应是吸热的，通过化学回路中产生的全部或部分合成气的放热燃烧，至少部分地提供了所需的能量。 当产生的所有合成气被输送至化学回路的燃烧区时，通过合成气燃烧提供的能量超过气化反应所需的能量。进而可以通过设置在氧化区中或气体传输管线上的一个或多个交换器的方式，以热量的形式回收过量的能量。 当仅有部分合成气被输送至化学回路的燃烧区时，优选使得通过合成气燃烧提供的能量仅仅符合气化反应所需的能量。在此情况下，为了实现在过程出口处的合成气产生最小化，需要以严格必须的比例将部分合成气输送至燃烧区RR，以获得气化所需的能量。 合成气的化学回路燃烧反应 CLC法在于进行活性物质的氧化还原反应，将燃烧反应分解成两个连续的反应。以空气或气体作为氧化剂，活性物质的第一个的氧化反应，使得活性物质被氧化。 通过还原气体的方式，被如此氧化的活性物质的第二个的还原反应，使得获得了可再用的活性物质和基本包含二氧化碳和水的气态混合物，或者甚至是含有氢和一氧化氮的合成气。从而，该技术能够在实际上不含氧和氮的气态混合物中隔离二氧化碳或合成气。 燃烧是总体上放热的，通过在活性物质循环回路中或者在燃烧或氧化反应的下游的气态流出物上设置交换表面，可以从该方法产生呈蒸汽或电力的形式的能量。 美国专利5，447，024描述了一种化学回路燃烧法，其包括第一还原反应器和第二氧化反应器，所述第一还原反应器通过还原气体的方式对活性物质进行还原，所述第二氧化反应器使用湿空气通过氧化反应的方式将活性物质恢复至其氧化状态。循环流化床技术用于实现活性物质从其氧化状态连续变化至其还原状态。 随着活性物质从其氧化状态变化至其还原状态，并反向交替进行，活性物质经受氧化还原循环。 因此，在还原反应器中，根据如下反应(I)，首先通过烃类CnHm (这里为合成气)的方式将活性物质(MxOy)还原到Mx0y_2n_m/2的状态，所述烃类CnHm被相关地氧化成CO2和H2O,或者任选地氧化成混合物CCHH2，这取决于所用的比例。 (I)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在化学回路中对固体烃进料进行气化和间接燃烧的整体方法，该方法包括：‑在气化反应区RG中使得固体烃进料(1)与水(2)接触，从而排出灰(9)并产生含有合成气CO、H2和水H2O的气态流出物(3)，‑向载氧固体颗粒Me/MeO在其中进行循环的氧化还原化学回路的还原反应区RR供给至少一部分的在气化反应区中产生的气态流出物(3)，从而产生CO2和H2O浓缩的气态流出物(4)，‑在氧化反应区RO中，通过氧化气体(6)的方式，对来自化学回路的还原反应区RR的载氧固体颗粒进行再氧化，以及排放烟(7)。

【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：M·亚兹丹帕南，A·福里特，T·戈捷，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，道达尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR