本发明专利技术涉及一种在间接加热的气化器中气化生物质或其它含碳原料的方法和系统，并提供一种利用集成的脱焦油步骤从所得的产品气体中除去可凝有机物（焦油）的方法。更具体地，该集成的脱焦油步骤利用循环的热载体使有机物裂化并产生额外的产品气体。作为上述方法的一个益处，并且因为在所述方法中热载体在交替的水蒸气和氧化段循环，避免了裂化反应失活。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原位脱除焦油的气化方法和系统 相关申请的交叉引用本申请要求在2005年10月21日提交的美国临时申请序号 60/728,989的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。公开所选择的1
技术介绍
1. 专利
本专利技术涉及一种在间接加热的气化器中气化生物质或其它含碳原 料的方法和系统，以及一种利用集成的脱焦油步骤从所得的产品气体中 除去可凝有机物(焦油)的方法。更具体地，该集成的脱焦油步骤利用循 环的热载体使有机物裂化并产生额外的产品气体。作为上述方法的一个 益处并且因为在所述方法中热载体在交替的水蒸气和氧化段循环，避免 了裂化反应失活。2. 现有技术的描述现有才支术包括如在US专利No. 6，808，543(Paisley)中描述的一种生 物质气化系统和方法，该专利的内容通过引用全部并入本文(也称为 FERCO系统)。专利'543证实一种涉及循环流化床(CFB)气化器系统的气化方法， 其中将砂用作传热介质。所述系统的笫一方面提供一种降低平行夹带流 化床气化器/燃烧器中灰分团聚的方法，其中将氧化镁(MgO)加到传热物 质中以改变生成的灰分的低共熔点，从而使所述灰分的熔点升高，以使 与砂的团聚最少化。因此，专利'543教导需要通过加入MgO提高灰分 的熔点来使砂与灰分的团聚最少化。Paisley的专利'543本身与加入CaO 和A1203试图通过稀释灰分来减少团聚的现有系统不同。现有技术还涉及如在US专利No. 5，494，653(Paisley)中描述的一种 热气体调节的方法，该专利的内容也通过引用全部并入本文。专利'653讨论了在流化床反应器(FBR)、循环流化床反应器(CFB) 或固定床反应器(FB)中利用气化制备用于氢气合成的原料气，需要使用 催化剂来调节水煤气变换反应中的氢气与 一氧化碳的比，方程式1 CO + H20=C02 + H2以便不促进碳(不希望的副产物)的形成。专利'653教导氧化铝是优选 的催化剂，并且用于所述反应的常规催化剂体系和方法需要使用用于催 化剂的贵金属(例如镍、钼等)或碱性物质(例如钾、钠等)。此外，常规 催化剂体系和方法无法将碳限制到专利'653中所需的程度。这些和其它 气体生产操作的典型专利如下Jerzmanowski的U.S.专利No. 233,861、 Ellis的U.S.专利No. 1,295,825、 Harrison的U.S.专利No. 1,875,923、 Wilcox的U.S.专利No. 1，卯3，84S、 Lucke的U.S.专利No. 1,977,684、 Davis的U.S.专利No. 1，992，卯9、 Bahlke等的U.S.专利No. 2405395、 Campbell等的U.S.专利No. 2,546,606、 U.S.专利No. 3,922,337、 Brophy 等的U.S.专利No. 4,726，913、 Goetsch等的U.S.专利No. 4,888,131、 Say 等的U.S.专利No. 5,143,647以及英国专利GB 461,402(1937年2月16 曰)。专利'653教导一种通过如下步骤裂化和变换合成气的方法在再循 环路线外的室(out-of-the-recirculating-path chamber)中提供基本上由 氧化铝组成的催化剂；以及使氧化铝催化剂与曱烷和/或更高分子量的 烃的基本上不含氧的合成气和在约530'C至约980'C温度下的水蒸气接 触，从而使甲烷和更高分子量的烃按以下反应裂化，方程式2 CxH2y + xH20=xCO + (1 + y + x)H2并通过方程式l中的反应(水煤气变换反应)进行变换，从而在低于 980'C的温度下使碳的形成最少化。因此，专利'653教导将氧化铝用作气体调节催化剂，该催化剂可以 变换所谓的水煤气变换反应以能够使H2:CO的比为2:1。虽然专利'653中的机械系统通常类似于专利'543中的机械系统，但 上述循环外(异位)低温反应室(最高温度98(TC/1500下)存在差别，该反 应室从气化单元接收输出合成气并容纳用于下游反应的氧化铝催化剂。 因此，专利'653与专利'543的不同之处在于(1)提供氧化铝(入1203)催化 剂和(ii)仅在低温的异位室中提供所述催化剂，由于碳在催化剂表面上沉 积导致下游的裂化反应迅速失活。这些现有技术资料未能实现本专利技术中提到的多个方面。这些方面包 括使用含有催化剂的再循环传热介质、在约370。C以上的高温下脱除烃 (可凝物)以及在原位方法中脱除可凝物(随着循环连续脱除)。因此，现有技术不能实现本专利技术的许多方面。这些方面包括本专利技术 能在可凝物原位脱除步骤后在相当低的温度下回收热(由于在高温下从 气体中脱除焦油)。同样地，现有技术不能实现单独的气体调节单元的益处，所述气体 调节单元通过在燃烧器单元中加热并再循环以连续使用的传热介质在 高的系统温度(1000。C/1800"F)下原位加热，由于所用的温度较高，因此 提高了所有反应的效率。此外，现有技术不能实现由于纳入在系统高温下操作的原位气体调节单元而增加的氢气(H2)回收的能力。最后，现有技术在所有情况下都不能实现将水蒸气原位用作用来影 响气体调节中的水煤气变换反应的反应物，从而不能使在单独(异位)且昂贵的下游处理中脱除可凝物所必需的条件最少。因此，需要一种能够原位脱除可凝产物的改进方法，并且该方法由 此能够，但不要求，从产品气体中回收更多的能量。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种原位脱除焦油的气化方法，所述方法 对应于上述需求中的至少一个，但不要求对应于一个以上的上述需求。本专利技术涉及一种在间接加热的气化器中气化生物质或其它含碳原 料的方法和系统，并提供一种利用集成的脱焦油步骤从生成的产品气体中除去可凝有机物(焦油)的方法。更具体地，该脱焦油步骤利用循环的 热载体裂化有机物并生成额外的产品气体。作为上述方法的一个益处， 并且因为在所述方法中热载体在交替的水蒸气和氧化段循环，避免了裂 化反应失活。与其它已知的生物质气化方法不同，本专利技术提供的方法不是基于缺 氧燃烧，而是在无空气的环境中迅速加热生物质原料，以使焦油形成最 少化并生成用作本方法热源的固体残留物。由于处理所得的高能量密 度、中热值气态产物相对容易，所以本方法产生极少的排放物。如图1 所示，在本方法中，用传热物质(优选砂)间接加热生物质，以产生中热值气体(约17 ~ 19 MJ/Nm3/350 ~ 450 Btu/scf)。在本方法中，用循环的传热物质迅速加热进入的生物质，并将气化 反应器中的未转化的物质输送到相关的反应器中。在气化器中，加热的 传热物质(砂)和水蒸气与生物质接触。不加入空气或氧气，因此不发生 燃烧反应，提供环境优势。在约825。C(摄氏度)的温度下生物质迅速转 化成中热值气体。任何未转化的物质与已冷却的传热物质(砂)一起通过 气化器，然后与产品气体分离。将载热物质和在气化器中形成的炭送入过程燃烧器。在燃烧器中， 引入空气，空气又在燃烧中消耗炭，并在该过程中将热载体(砂)再加热 到约1000。C。在燃烧器中，消耗了所有残留的碳，生成基本上不含碳的 适合于环境友好且廉价排放的灰。由于燃烧器的条件以及事实上未转本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于转化含烃合成气的方法，所述方法包括以下步骤：提供用于由含碳燃料产生所述合成气的间接加热的气化单元和对所述气化单元的操作温度有贡献的燃烧单元；提供用于接收来自所述气化单元的所述合成气并在所述操作温度下操作的原位气体调节单元；以及在所述气体调节单元中，调节所述合成气，以使其中的焦油含量最少。
【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：马克A佩斯利，
申请(专利权)人：泰勒生物质能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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