公开的多段式合成气发生系统包括高辐射热通量反应器、汽化器反应器控制系统和甲烷蒸汽重整器(SMR)反应器。所述SMR反应器与高辐射热通量反应器平行并与其合作以产生用于MeOH合成的高质量合成气混合物。来自两个反应器的合成的产物可用于MeOH合成。SMR提供待与来自高辐射热通量反应器的潜在地富一氧化碳合成气混合的富氢气合成气。来自两个反应器的合成气成分流的结合可提供用于甲醇合成需要的氢气与一氧化碳比。所述SMR反应器控制系统和汽化器反应器控制系统相互作用以产生用于MeOH合成的高质量合成气混合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】公开的多段式合成气发生系统包括高辐射热通量反应器、汽化器反应器控制系统和甲烷蒸汽重整器(SMR)反应器。所述SMR反应器与高辐射热通量反应器平行并与其合作以产生用于MeOH合成的高质量合成气混合物。来自两个反应器的合成的产物可用于MeOH合成。SMR提供待与来自高辐射热通量反应器的潜在地富一氧化碳合成气混合的富氢气合成气。来自两个反应器的合成气成分流的结合可提供用于甲醇合成需要的氢气与一氧化碳比。所述SMR反应器控制系统和汽化器反应器控制系统相互作用以产生用于MeOH合成的高质量合成气混合物。【专利说明】用于多段式合成气发生的多种方法和装置 背景 在甲烷蒸汽重整（SMR)反应中天然气或液态丙烷气（LPG)可以与蒸汽一起使用。 甲醇是具有式CH30H的化学品（常常缩写为MeOH)。它是最简单的醇，并且是可燃的燃 料，且在常温下可作为液体储存。甲醇可由合成气合成并且然后使用甲醇转化为汽油方法 (Methol-to-Gasoline process)将其变成汽油。生物质可以在汽化器内气化。然而，当将 来自汽化器的灰烬和其他固体颗粒被发送到SMR时，则该方法易于阻塞SMR。 公开了多段式合成气发生系统，其包括高辐射热通量反应器、汽化器反应器控制 系统和甲烷蒸汽重整器（SMR)反应器。SMR反应器与高辐射热通量反应器平行并与其合 作以产生用于MeOH合成的高质量合成气混合物。来自这两个反应器的所得产物可以用于 MeOH合成。SMR提供富氢气合成气以便与来自高辐射热通量反应器的潜在地富一氧化碳合 成气混合。来自两个反应器的合成气组分流的结合可提供甲醇合成所需要的氢气与一氧化 碳比。SMR反应器控制系统和汽化器反应器控制系统相互作用以产生用于MeOH合成的高质 量合成气混合物。 附图简沭 多个附图涉及本专利技术的实例实施方式。 图1图解了使用再生天然气燃烧器作为热源用于生物质气化实施的高辐射热通 量化学反应器的实施方式的流程示意图。 图2A图解了实例多段式合成气发生系统的实施方式的方框图。 图2B图解了多段式合成气发生系统与它的高辐射热通量反应器、甲烷蒸汽重整 器反应器和相关设备的实例集成工艺流程的实施方式的方框图。 图2C图解了实例多段式合成气发生系统的另一个实施方式的方框图。 图3图解了在高辐射热通量反应器的实施方式中装入错位和交错的反应管的接 收器腔体的实施方式的剖视图。 图4图解了将载气中的生物质颗粒供应到高辐射热通量反应器的夹带流动生物 质进料系统的实施方式。 图5图解了配置以产生包括合成气产品的化学产品的辐射热化学反应器的实施 方式的流程示意图。 图6图解了具有相互作用的多个控制系统的高热通量驱动的生物炼制的实施方 式的图。 虽然本专利技术容易进行多种改变和变化形式，但是已经通过实例的方式示出其具体 实施方式，并且本文将详细描述。应当理解本专利技术不限于公开的具体形式，但是相反，意图 是覆盖落入本专利技术的精神和范围内的所有改变、等价形式和替代形式。 详细讨论 在以下描述中，为了提供对本专利技术的完全理解，陈述了许多具体细节，例如具体的 化学品、指定的成分、连接、热源类型等等的实例。然而，对本领域技术人员显而易见的是在 没有这些具体细节的情况下也可以实施本专利技术。在其他情况，为了避免不必要地模糊本发 明，没有详细描述熟知的成分或方法，而是以方框图描述。因此，陈述的具体细节仅仅是示 例性的。具体细节可从本专利技术的精神和范围变化，并且仍被考虑在本专利技术的精神和范围内。 描述了与高辐射热通量反应器和它的相关集成化学设备相关的许多实例方法和 装置。以下附图和文本描述了设计的多个实例实施。多段式合成气发生系统可以包括高辐 射热通量反应器和甲烷蒸汽重整器（SMR)反应器。高辐射热通量反应器被配置以接收生物 质颗粒，所述生物质颗粒在反应器中于高于950摄氏度下经受生物质气化反应，这主要是 由于高辐射热通量反应器发出的辐射热，以产生反应产物，所述反应产物包括灰烬以及从 高福射热通量反应器的出口出来的氢气和一氧化碳的合成气产物。SMR反应器被配置以接 收基于甲烷的气体。SMR反应器与高辐射热通量反应器平行并与其合作以在来自两个反应 器的所得反应产物之间产生用于甲醇合成的高质量合成气混合物。SMR提供1)氢气、2)富 氢气合成气组合物--其中氢气与一氧化碳的比例高于甲醇合成通常需要的比例、和3)二 者的任意组合物。将富氢气合成气组合物与来自高辐射热通量反应器的潜在地富一氧化碳 合成气组合物混合，在富一氧化碳合成气组合物中一氧化碳与氢气的比例高于甲醇合成通 常需要的比例，以提供甲醇合成需要的氢气与一氧化碳比例。进入连接在SMR反应器和高 辐射热通量反应器下游的甲醇合成反应器装置（train)的公共入口被配置以接收来自SMR 反应器的合成气组分的第一流和来自高辐射热通量反应器的合成气组分的单独的第二流。 基于由化学传感器反馈的化学组成，SMR反应器控制系统与汽化器反应器控制系统相互作 用以产生用于甲醇合成的高质量合成气混合物。高辐射热通量反应器是可以使用的生物质 汽化器的一种实例类型。本领域技术人员将理解在此说明性文件中下面讨论的许多设计的 部分和方面可以单独使用或彼此结合使用。 图1图解了使用再生天然气燃烧器作为热源用于生物质气化实施的高辐射热通 量化学反应器的实施方式的流程示意图。 高辐射热通量反应器114至少具有生物质颗粒进料系统、蒸汽供应入口、一个或 多个交流换热加热器、第一组传感器以测量由高辐射热通量反应器产生的产物气体的化学 组成、和汽化器反应器控制系统。高辐射热通量反应器114具有向下气流几何结构，其中多 个反应管102以垂直方向位于热接收器106的腔体内部。辐射热驱动的化学反应在多个反 应管102中发生。因此，高辐射热通量反应器包括高辐射热通量反应器中的两个或多个垂 直取向的管102。生物质颗粒在管102内流动，并且一个或多个交流换热加热器以及高辐射 热通量反应器本身的表面向两个或多个管102的外部发射辐射热。（对于生物质向管流动 的可选布置见图5)腔体由散布辐射能的高度反射材料制造，并且接收器106装入超高热通 量高辐射热通量反应器114的多个反应管102。反应管102可被配置以使多种化学反应物 经过管以使用来自辐射能的热能引起蒸汽甲烷反应和生物质颗粒的气化，所述多种化学反 应物包括1)甲烷、2)天然气、3)蒸汽、4)生物质颗粒和5)这四种的任意组合。 高辐射热通量反应器114主要由辐射传热驱动，而不是对流或传导驱动。因此，辐 射传热驱动高热通量。典型的气体化学反应器使用对流或传导以传递能量，并且这些具有 20W/nT2到100W/nT2之间的有效传热系数，给出了低于10kW/nT2的有效传热通量（对于最 高100°C驱动温度差）。高辐射热通量生物质汽化器将使用比对流驱动的生物质汽化器中 发现的那些热通量显著地大至少三倍的量（即大于25kW/m~2)。通常，在高温（>950摄氏 度壁温）下使用辐射，使用设计合适的反应器可获得高得多的通量（高热通量大于80kW/ πΓ2)。在一些情况下，高热通量可能是100kW/nT2-250kW/nT2。对于限制热传递的反应，资 本设备的尺寸随着通量线性地减小，并且资本文档来自技高网...
【技术保护点】
多段式合成气发生系统，包括：辐射高热通量反应器，其配置以接收生物质颗粒，所述生物质颗粒主要由于从所述辐射高热通量反应器发出的辐射热在所述反应器中于高于950摄氏度下经受生物质气化反应，以产生反应产物，所述反应产物包括灰烬以及从所述辐射高热通量反应器的出口出来的氢气和一氧化碳的合成气组分；烃重整反应器，其配置以接收基于甲烷的气体，其中所述烃重整反应器与所述辐射高热通量反应器平行并与其合作以在来自两个反应器的所得反应产物之间产生用于有机液体产品合成的高质量合成气混合物，其中所述烃重整反应器提供：1)氢气、2)富氢气合成气组合物——其中氢气与一氧化碳的比例高于用于有机液体产品合成通常需要的比例、和3)二者的任意组合，以便与来自所述辐射高热通量反应器的潜在地富一氧化碳合成气组合物混合，在所述富一氧化碳合成气组合物中一氧化碳与氢气的比例高于用于有机液体产品合成通常需要的比例，以提供用于有机液体产品合成的需要的氢气与一氧化碳比例；和公共入口，其进入连接在所述烃重整反应器和所述辐射高热通量反应器下游的有机液体产品合成反应器装置，配置来接收来自所述烃重整反应器的所述合成气组分的第一流和来自所述辐射高热通量反应器的所述合成气组分的单独的第二流，其中一个或多个控制系统监控来自一个或多个传感器的所述合成气组分的所述第一流和所述合成气组分的所述第二流的化学组成反馈信号以产生用于有机液体产品合成的高质量合成气混合物。...
【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：W·W·西蒙斯，S·P·怀特，C·普尔金斯，
申请(专利权)人：三照普燃料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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