制备合成气的方法技术

本发明专利技术涉及通过含碳物流部分氧化制备合成气的方法，其中使用氧碳比(O/C比)控制所述部分氧化，该方法至少包括以下步骤：(a)将含碳物流和含氧物流以选定的O/C比进料到气化反应器中；(b)在气化反应器中至少部分氧化所述含碳物流，由此得到至少包含合成气、CO2和CH4的气态产物流；(c)测定步骤(b)中得到的产物流中CO2的含量；(d)将步骤(c)中测定的含量与预定含量进行比较，由此可能得到步骤(c)中测定的含量和预定含量之间的差值；(e)基于步骤(d)中得到的差值调节步骤(a)中的O/C比。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及通过含碳物流部分氧化，其中使用氧碳比(O/C比)控制所述部分氧化，该方法至少包括以下步骤：(a)将含碳物流和含氧物流以选定的O/C比进料到气化反应器中；(b)在气化反应器中至少部分氧化所述含碳物流，由此得到至少包含合成气、CO2和CH4的气态产物流；(c)测定步骤(b)中得到的产物流中CO2的含量；(d)将步骤(c)中测定的含量与预定含量进行比较，由此可能得到步骤(c)中测定的含量和预定含量之间的差值；(e)基于步骤(d)中得到的差值调节步骤(a)中的O/C比。【专利说明】 本申请是申请日为2006年12月12日、申请号为200680047104. 1、专利技术名称为"制 备合成气的方法"的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及通过含碳物流部分氧化。
技术介绍
通过部分氧化是实践中公知的。 通常，使用含氧气体（例如基本纯的氧气或（任选富氧的）空气等）在气化反应 器中部分燃烧（或以其它方式部分氧化）含碳（烃质）物流（例如煤、褐煤、泥煤、木材、焦 炭、烟煤或其它气态、液态或固态燃料或它们的混合物），由此得到包含合成气（即〇)和4) 和co 2等的产物流。 通常进一步处理该产物流，例如用于在骤冷段中冷却该产物流，和去除不需要的 组分。而且，根据该产物流或其部分的最终用途，该产物流可以经过变换转化、湿气洗涤等。 制备合成气的已知方法的问题在于得到的产物流的质量可能会不同，这是由于例 如进料到该气化反应器中的含碳物流和含氧物流、含碳物流中的灰量等的扰动或变化。如 果例如使用煤作为含碳物流，煤的H 20含量的变化会导致气化反应器中工艺条件的变化，因 此产物流的组成也会变化。已知有多种控制部分氧化工艺的方法。例如GB-A-837074描述 了一种方法，其中测定部分氧化工艺的产物气体中的二氧化碳来控制蒸汽流量。 US-A-2941877描述了一种控制部分氧化反应器中氧碳进料比的方法。通过使用红 外测量技术测定产物气体中的甲烷含量来控制该氧碳进料比。使用甲烷作为控制输入的缺 点在于该信号不是尖锐信号，使得控制不够精确。 如果产物流（部分）的最终用户需要其中仅具有非常有限的变化的恒定质量时， 上述问题甚至更加相关。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是使上述问题至少最小化。 本专利技术的另一个目的是提供一种用于制备合成气的替代方法。 依照本专利技术，可以通过提供一种通过含碳物流部分氧化实现上 述或其它目的中的一个或多个，其中使用氧碳比（0/C比）控制所述部分氧化，该方法至少 包括以下步骤： (a)将含碳物流和含氧物流以选定的0/C比进料到气化反应器中； (b)在气化反应器中至少部分氧化所述含碳物流，由此得到至少包含合成气、C02 和CH4的气态产物流； (c)测定步骤（b)中得到的产物流中C02的含量； (d)将步骤（c)中测定的含量与预定含量进行比较，由此可能得到步骤（c)中测定 的含量和预定含量之间的差值； (e)基于步骤（d)中得到的差值调节步骤（a)中的0/C比。 已经令人惊奇地发现，通过在产物流中C02含量的基础上控制0/C比，可以在以非 常简单的方式控制气化反应器中的工艺条件（例如气化温度）以及由此控制产物流的质 量。 申请人:进一步发现与通过红外测定的CH4的信号相比，C02含量给出了灵敏的信 号，使其更适合控制该工艺。 申请人:进一步发现为了获得其中仅具有非常有限变化的具有 恒定质量的产物流，控制C/0比比控制正物流流量有效得多。 依照本专利技术，该含碳物流可以是任意适用于部分氧化由此得到包含合成气的产物 流的适合的液态、气态或固态物流（包括浆液）。术语"含碳"的含义也包括"烃质"。已 经发现如果使用优选为固态、颗粒状、高含碳量的原料作为含碳物流，本专利技术的方法特别适 用。优选的原料是固态含碳原料。这种原料的实例为煤、生物质，例如木材和废物，优选为 煤。更优选该固态含碳原料主要（即>90wt. % )由自然形成的煤或合成的（石油）焦炭构 成。适合的煤包括褐煤（lignite)、烟煤、次烟煤、无烟煤和褐煤（brown coal)。该固态含碳 原料可以作为在水中的浆液或更优选地作为原料和适合的载气的混合物进料到该工艺中。 适合的载气是氮气。 作为含氧物流，可以使用任意适合物流。通常将使用基本纯的氧气（例如使用空 气分离单元得到的）。但也可以使用空气或富氧空气。 本领域的技术人员将容易理解如何为步骤（a)中进料的特定含碳物流选择适合 的选定0/C比。对于本专利技术，0/C比具有以下含义，其中"0"是含氧物流中存在的分子氧02 的重量流量，其中"C"是排除任何任选的载气或水（在浆液的情况下）的含碳原料的重量 流量。所需的选定的0/C比可以例如通过对于特定含碳原料使用已知的能含量数据（例如 以J/kg计的原料的热值）确定。通常，确定了所需的选定0/C比，将确定含氧物流中的0 2 含量，以及确定含碳和含氧原料物流的适合流量，以得到所需的0/C比。 优选地，使用红外测定C02含量，尽管也可以使用其它测量技术。为了明显的控制 原因，co2的含量优选在尽可能接近部分氧化步骤的气流中测定。然而 申请人:发现当在水气 洗涤器的下游测定co 2含量时，仍能有效控制该工艺。因为该洗涤器将包含更少的酸使得 分析更简单，因此这是有利的。而且，本领域的技术人员将理解如何可以进行步骤（C)中的 含量测定，因此这里将不再进行进一步的讨论。 可以手动比较步骤（d)中产物流的含量与预定含量。然而，通常使用例如适合的 计算机程序。该预定含量通常对应于如果没有发生变化或扰动，在选定的0/C比的基础上 得到的预期产物组合物的含量（或者其中一种或多种组分的预期含量）。如果产物流的实 际含量和预定含量之间存在差别（即差值），那么例如通过调节原料物流的流量在一定程 度上调节0/C比。作为调节0/C比的结果，该工艺条件将发生改变（重复步骤（c)?（e))， 直至实际含量达到所需值。 本领域的技术人员将理解，如果需要，仅在该差值超过预先选定值的情况下才调 节0/C比。此外，0/C比的调节将取决于产物流组成与预定组成的偏差程度。 依照本专利技术，已经发现产物流含量中的C02含量特别适用于比较目的。因此，优选 地，针对〇) 2在产物流中的含量和预定含量之间比较的基础上得到步骤（c)中可能得到的 差值。 优选地，依照本专利技术，如果发生差值（任选高于预定值），在步骤（e)中通过调节步 骤（a)中进料的含碳物流和含氧物流其中之一的流量或其组合来调节0/C比。优选地在步 骤（e)中调节该含碳物流。 在另一方面，本专利技术提供了一种适用于进行前述权利要求中一项或多项的方法的 系统，该系统至少包括： -气化反应器，其具有用于含氧物流的入口、用于含碳物流的入口和在该气化反应 器下游的用于在该气化反应器内制备的产物流的出口； -用于控制进入该气化反应器的含氧物流的流量的第一流量控制器； -用于控制进入该气化反应器的含碳物流的流量的第二流量控制器； -用于确定产物流的组成并将其与预定组成进行比较由此可能得到差值的质量控 本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过含碳物流部分氧化制备合成气的方法，其中使用氧碳比(O/C比)控制所述部分氧化，该方法至少包括以下步骤：(a)将含碳物流和含氧物流以选定的O/C比进料到气化反应器中；(b)在气化反应器中至少部分氧化所述含碳物流，由此得到至少包含合成气、CO2和CH4的气态产物流；(c)测定步骤(b)中得到的产物流中CO2的含量；(d)将步骤(c)中测定的含量与预定含量进行比较，由此可能得到步骤(c)中测定的含量和预定含量之间的差值；(e)基于步骤(d)中得到的差值调节步骤(a)中的O/C比，其中“O”是含氧物流中存在的分子氧O2的重量流量，和其中“C”是排除任何任选的载气或水的含碳原料的重量流量；其中在进行步骤(c)之前已经使步骤(b)中得到的产物流进行湿气洗涤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·H·谢尔曼，J·E·G·普勒格，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL