用于在顺流反应器中部分氧化热解产生的裂解产物以制备合成气体的方法技术

一种方法，所述方法用于在固体生物质颗粒(6)流过的顺流反应器(1)中部分氧化热解产生的裂解产物以制备合成气体(17)，其中向所述固体生物质颗粒(6)中混入富含碳的合成物质(32/35)，其中所述固体生物质颗粒(6)在干燥区(2)中并且在后续的热解区(3)中用作移动的反应表面以便使所述富含碳的合成物质(32/35)热解式裂解，并且化学结合在所述固体生物质颗粒(6)中的氧至少部分用作所述部分氧化的氧化剂，其中将含氧气体(7)额外地送入氧化区(4)中，由此将所述固体生物质颗粒(6)和至少部分转化为具有小于1mm的平均粒径的细颗粒的氧化残留物。有小于1mm的平均粒径的细颗粒的氧化残留物。有小于1mm的平均粒径的细颗粒的氧化残留物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在顺流反应器中部分氧化热解产生的裂解产物以制备合成气体的方法
[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在使用顺流反应器的情况下由固体生物质颗粒和富含碳的合成物质制备合成气体的方法。
[0002]合成有机废物的利用在全球范围内具有越来越重要的意义。尤其塑料垃圾越来越多地威胁环境，尤其是在发展中国家和全球海洋中的环境。
[0003]在工业国家和新兴工业化国家中已经逐渐建立了垃圾回收制度。尤其在德国以及若干其他欧盟国家中，塑料废物大部分得以利用。在此要特别提出的是，与以往一样的非常大比例的在垃圾燃烧设施或EBS发电站中的热学利用。
[0004]此类燃烧设施的特征至少在于高通过容量，以便用输入电流的接收费用来补偿同样较高的投资体量和发电时相对较低的能量效率。由此，垃圾必须经过遥远的距离被运送至设施，由此产生了额外成本且尤其产生额外的CO2排放。因此在集中式废物利用的范围内总体上导致了较差的生态平衡。
[0005]在垃圾燃烧设施发电时较低的能量效率涉及到以下问题：此类燃烧设施仅仅适合于产生蒸汽，其中此外还由于所出现的高温腐蚀(由垃圾中的氯所触发)，蒸汽温度且因此还有蒸汽压力必须保持相对较低。由此造成了在通过经典蒸汽涡轮机发电时非常低的效率，使得所产生的能量中的大部分只能用作低温热。
[0006]为了提高在垃圾利用时的效率，过去人们已经做出了大量的努力。这些努力产生了用于将垃圾或还有某些含塑料的废物级分热解还有气化的方法。
[0007]实质性的发展是已经从输入电流通过间接能量送入产生了热解气体的热解方法，所述热解气体至少通过直接燃烧转化为蒸汽并且然后以类似于燃烧设备的方式通过蒸汽涡轮机转化成电流。在此例如示例性地提及在DE3633212A1中建议的KWU环境技术的闷烧方法。然而此类方法不能改进在发电时无法令人满意的效率并且由于其尺寸而同样与垃圾递送的高昂运输费用相关联。
[0008]在DE102007062414B4中建议了一种方法，所述方法提出在石灰移动床中将富含碳的物质气化。虽然由此可以通过产生经纯化的合成气体而显著提高效率，但是此类设施同样具有如下的尺寸：所述尺寸同样要求输入材料的巨大运输成本。另外其中存在以下缺点，即必须以高设备成本在循环中引入粗粒的石灰移动床。
[0009]现有技术的这些方法总体上具有显著的缺点，这些缺点尤其由于其尺寸和技术实施方案而反映在高昂的垃圾运输成本和至少较低的能量效率中。
[0010]现有技术的这些技术此外还在应对能量周转(Energiewende)方面提出了严峻的问题，因为它们除了上述的缺点之外还由于局部的高馈送而额外地对电网造成负担。
[0011]此外，还缺少一种允许小规模利用废物级分的技术，以便能够在非本地、尤其在废物产生地点进行利用。由此还缺少在集成式利用循环的范围内在较小型或中型的工业运行模式中例如将以特定方式产生的废物流在生产过程中直接再次利用的可能性。
[0012]即使在较小规模上在使用小型非本地设施的情况下也可实现的气化技术在理论上也是已知的。然而这至少涉及其中使用生物质(例如木屑或木粒)作为输入材料的技术。
一种此类方法例如在EP1436364B1中公开。此类方法的目的仅仅是产生能量，因为由于其特定的方法概念和控制概念，迄今为止这些方法只能处理木材或其他生物质材料。由此，此类技术迄今为止无法在废物利用(例如在合成塑料废物的利用)中做出贡献。
[0013]由于受限于生物质，迄今为止，输入材料的热值也被限制在对于生物质而言常见的较低水平上，使得由此产生的木材气体具有同样较低的能量密度。
[0014]因此对本专利技术提出了以下目的，即提供一种方法，所述方法没有上述缺点并且能够在小型的非本地设施中通过转化为经纯化的高热值的合成气体以高能量效率和流化效率来利用某些废物级分。另外的目的是在废物利用时通过非本地的利用概念来改进生态平衡并且同时通过非本地提供发电基础负载来为电网减轻负担。
[0015]这个目的根据本专利技术以如下方式实现：在固体生物质颗粒流过的顺流反应器中进行热解产生的裂解产物的部分氧化以制备合成气体，向所述固体生物质颗粒中混入富含碳的合成物质。所述固体生物质颗粒在此在干燥区中并且在后续的热解区中用作移动的反应表面以便使所述富含碳的合成物质热解式裂解。化学结合在所述固体生物质颗粒中的氧在本专利技术方法中至少部分用作所述部分氧化的氧化剂，其中将含氧气体另外送入氧化区中，由此将所述生物质颗粒和所述富含碳的合成物质完全或部分转化为具有这样粒径的细颗粒的氧化残留物：所述粒径使得所述细颗粒的氧化残留物能够形成气溶胶。
[0016]已经显示出，在使用某些富含碳的合成物质时可以在所述方法的范围内如下地进行氧化，使得产生的所有氧化产物都具有细颗粒结构，所述结构使得它们能够形成气溶胶，并且如果希望，所述氧化产物可以对应地通过合成气体排出。因此，类似于经典的木材气化器，不需要在反应器底部处出灰，因为实际上在反应器中仍然存在的较粗颗粒的氧化产物可以被机械粉碎，直至它们实现形成气溶胶的能力。在生物质颗粒(例如木材)的情况下一般是这种情况，作为同样只能构成可形成气溶胶的氧化残余物的、富含碳的合成物质的例子可以提及聚苯乙烯。
[0017]在此，所述方法的一个优选实施方式在于，在单个的顺流反应器中产生的合成气体量对应于10至2000kW的热功率、优选10至1000kW的热功率且特别优选10至500kW的热功率。由此可以优选在废物产生地点以不同的容量设计来实现非本地的解决方案。
[0018]在此特别有利的是，通过合成气体抽出装置的抽吸量来预先确定所产生的合成气体量。由此实际上使一定气体量穿过所述顺流反应器，所述气体量最终由来自氧化区的含氧气体来供应并且在此过程的进一步进行中由于物理化学过程而被气体反应产物和裂解产物所补充。
[0019]为了保证顺流反应器的最优运行方式，有利的是，通过所述顺流反应器的填充度对进入所述顺流反应器的所述固体生物质颗粒的质量流量进行调节。
[0020]富含碳的合成物质的混入要求对本专利技术方法的特殊控制，其方式为如此设计所述富含碳的合成物质的计量，使得相对于固体生物质颗粒和富含碳的合成物质的总计量质量比例，在经气化的固体生物质颗粒与经气化的富含碳的合成物质之间形成的平衡比中得到20％至80％、优选20％至50％且特别优选20％至30％的所述固体生物质颗粒的气化百分比。这种控制对于所述方法的起效有关键作用，因为必须一直保证作为反应表面的固体生物质颗粒的最小通过流量。
[0021]另外，可以以如下方式有利地设计所述方法：所述细颗粒的氧化残留物在穿过还
原区之后作为含灰组分至少部分地与所产生的合成气体流一起作为气溶胶排出。
[0022]依据富含碳的合成物质和/或生物质颗粒的用料品质不同，对于执行所述方法而言可能有利的是，所述氧化残留物至少部分经由在所述顺流反应器的下端处的灰斗的底部通过排出装置排出。即如果所述氧化残留物不能形成气溶胶并且不能在反应器之内在可接受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在固体生物质颗粒(6)流过的顺流反应器(1)中部分氧化热解产生的裂解产物以制备合成气体(17)的方法，其特征在于，向所述固体生物质颗粒(6)中混入富含碳的合成物质(32/35)，其中所述固体生物质颗粒(6)在干燥区(2)中和在后续的热解区(3)中用作移动的反应表面以便使所述富含碳的合成物质(32/35)热解式裂解，并且化学结合在所述固体生物质颗粒(6)中的氧至少部分用作所述部分氧化的氧化剂，其中将含氧气体(7)另外送入氧化区(4)中，由此将所述固体生物质颗粒(6)和/或所述富含碳的合成物质完全或部分转化为具有这样粒径的细颗粒的氧化残留物：所述粒径使得所述细颗粒的氧化残留物能够形成气溶胶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在单个的顺流反应器(1)中产生的合成气体量(17)对应于10至2000kW的热功率、优选10至1000kW的热功率且特别优选10至500kW的热功率。3.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过合成气体抽出装置(15)的抽吸量来预先确定所述合成气体量(17)。4.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过所述顺流反应器(1)的填充度对进入所述顺流反应器(1)的所述固体生物质颗粒(6)的质量流量进行调节。5.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，如下控制所述富含碳的合成物质(32/35)的计量加料量，使得相对于固体生物质颗粒(6)和富含碳的合成物质(32/35)的总计量加料的质量比例，在经气化的固体生物质颗粒(6)与经气化的富含碳的合成物质(32/35)之间形成的平衡比中得到20％至80％、优选20％至50％且特别优选20％至30％的所述固体生物质颗粒(6)的气化百分比。6.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述细颗粒的氧化残留物在穿过还原区(5)之后作为含灰组分至少部分地与所产生的合成气体流一起在(11A)处作为气溶胶排出。7.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，不能形成气溶胶的氧化残留物至少部分经由在所述顺流反应器的下端处的灰斗(10)的底部通过排出装置(11B)排出。8.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述氧化残留物在离开所述还原区(5)时通过移动的机械分离装置(9)与粗颗粒的氧化残留物分离，并且所述粗颗粒的氧化残留物被保留在所述还原区(5)中直至由工艺引起的充分粉碎。9.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述氧化区(4)中的温度优选为800
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1400摄氏度并且特别优选为1000
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1300摄氏度。10.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述固体生物质颗粒(6)至少部分为木屑和/或压实的木粒和/或预粉碎的旧木材。11.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述固体生物质颗粒(6)至少部分为橄榄核和/或棕榈核壳和/或椰壳。12.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述富含碳的合成物质(32/35)至少部分为含塑料的固体物质(32)和/或可燃的有机液体(35)。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述含塑料的固体物质(32)由废物级分组成，所述废物级分直接在所述方法中使用和/或在使用之前通过压实来预处理。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述含塑料的固体物质(32)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：埃克洛普有限公司，
类型：发明
国别省市：