从废料和/或生物质制造有用产物的方法技术

本发明专利技术提供了一种由具有波动组成特征的碳质原料制造有用产物的方法，该方法包括以下步骤：将具有波动组成特征的碳质原料连续提供给气化区；将气化区的碳质原料气化以获得粗合成气；从气化区回收至少部分粗合成气并将至少部分回收的粗合成气供应到部分氧化区；平衡部分氧化区中粗合成气的H2:CO比率以得到平衡合成气；从部分氧化区回收至少部分的平衡合成气并处理该气体以去除杂质和产生精制合成气；任选地调整至少部分的精制合成气的H2:CO比率以获得调整的精制合成气；将任选调整的精制合成气转化为在需要使用比率的进一步化学反应中的有用产物；其中精制合成气H2:CO比率低于使用比率，并且其中至少部分的精制合成气H2:CO比率的任何任选调整有效地将精制合成气中的H2:CO比率提高到等于、更接近或高于使用比率的水平；其中粗合成气的H2:CO比率在工艺操作期间由于碳质原料的波动组成特征而波动

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从废料和/或生物质制造有用产物的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于从废料和/或生物质产生例如合成燃料的有用产物的化学工程方法，其方式与该类型的常规工艺相比提高了效率并降低了工艺的复杂性。

技术介绍

[0002]由废料和/或生物质制造诸如合成燃料的有用的产物在本领域中是众所周知的。我们可以将此类制造方法称为WTL(废物
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液体)和BTL(生物质
‑
液体)工艺。
[0003]典型的WTL和BTL工艺涉及通过废物或生物质原料蒸汽重整的气化以产生粗合成气，其然后可以在进入产生有用的产物的化学反应队列(train)之前以各种方式对其进行处理和纯化。
[0004]在有用产物是合成燃料的情况下，化学反应队列通常包括费托(FT)反应器。FT工艺广泛用于从一氧化碳和氢气产生燃料，且可以用以下等式表示：
[0005](2n+1)H2+nCO
→
C
n
H
2n+2
+nH2O
[0006]所谓的使用比率是化学反应队列中所需化学计量的指示。对于FT工艺，当上述等式中n是大数时，使用比率理想地近似为2。例如，当n＝100时，比率为2.01。应当理解，在复杂的反应网络中，可能会发生副反应，在这种情况下，总使用比率和主要反应化学计量可能不是同义的，而且这两者可能与反应可用的反应物的比率不同。例如，在FT的情况下，实际使用比率通常在2.04到2.14的范围内，而进料中的H2:CO比率可能会有很大变化。
[0007]迄今为止，似乎很少考虑可以如何将进料H2:CO比率控制在该使用比率以下，以在其他方面令人满意的WTL或BTL工艺中提高效率并降低复杂性。
[0008]WTL和BTL工艺在本领域中是众所周知的，并且已经考虑了某些工艺用于从诸如城市和生物质废物的来源生产燃料。
[0009]例如，WO2017011025A1和WO2017039741A1涉及用于生产源自城市固体废物(MSW)的高生物碳浓度费托(F
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T)液体和源自可再生有机原料来源的高生物源含量燃料的系统。
[0010]EP2350233A1涉及一种从固体生物质生产液态烃类产品的方法，该方法包括将固体生物质气化以产生粗合成气，调理粗合成气以获得纯化的合成气，并使纯化的气体进行费托合成。
[0011]WO2018026388描述了将一种或多种碳质原料转化为烃。
[0012]US20190118157A1涉及一种合成气生产方法，其中通过粗合成气的亚化学计量(部分)氧化和随后的氧化来控制和调整产物气体组分的比率(H2:CO和CO:CO2)。该公开建议将来自部分氧化单元和来自气化器的产物气体合并，并使合并的流与含氧气体反应以产生比来自部分氧化单元或气化器的产物气体中的任一者更低的组分比率。
[0013]EP3381997A1和EP2694432A2似乎主要涉及合成气生产中的CO:CO2比率，并且只是顺便提及H2:CO比率。
[0014]EP2694624B1同样专注于CO:CO2比率。
[0015]H2:CO比率的重要性在EP2530136A1中得到认识，其公开了在700至950℃下运行的
气化器通常产生约0.5至1.4的H2:CO比率，这取决于原料。该文献教导了从费
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托反应器中回收包含烃的尾气，分别从那些气态烃中产生氢气，并将由此产生的氢气的至少一部分进料到净化的合成气中以增加所述净化合成气的氢气与一氧化碳比率。
[0016]在EP2865732A中也提供了对H2:CO比率的大量考虑，其专注于将来自生物质气化器的粗合成气和富氢气体混合以产生混合气体，其中富氢气体与粗合成气的体积比在0.7和2.1之间，然后从该粗合成气产生H2:CO体积比在1.8和3.0之间的精制合成气。
[0017]费托工艺绝不是唯一受益于考虑组分气体比率的合成工艺。例如，EP1934311A1讨论了以“化学计量数”(SN)而言使用比率，并教导了将SN调整到适合用于甲醇合成的值。
[0018]例如从Taherzadeh，Mohammad&Chandolias，Konstantinos&Richards，Tobias.(2018).Combined Gasification
‑
Fermentation Process in Waste Biorefinery.10.1016/B978
‑0‑
444
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63992
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9.00005
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7也可知，用于气化的不同原料产生不同组成(包括关于H2:CO比率)的合成气。
[0019]US2015/0299589描述了一种通过使用水煤气变换反应以提高氢气与一氧化碳的摩尔比(H2:CO)来处理合成气以提高合成气的质量的方法。
[0020]WO2008/017741描述了一种从诸如生物质、煤、褐煤或重质石油残渣的重质原料生产液态烃的方法，包括将重质原料部分氧化，从而产生H2/CO比率＜1的合成气SG1，蒸汽重整包含具有至多四个碳原子的烃的轻质原料以产生H2/CO比率>3的合成气SG2，合成气SG费
‑
托转化为液态烃，至少一部分SG1和至少一部分SG2的混合物，其比例使得SG的H2/CO比率在1.2和2.5之间。
[0021]US2009/0012188描述了一种从包含至少一种来自生物质、煤、褐煤、石油残渣、甲烷和天然气的组的基本原料的原料生产液态烃的工艺，包括以下中的至少一个：阶段a)用于通过部分氧化和/或蒸汽重整将原料气化以产生合成气SG；阶段b)从SG和后续阶段c)的一部分流出物中分离CO2；将分离的一部分CO2与H2/CO比率大于3的气体混合；阶段c)在与所述一个或多个气化区分开的特定反应区中，对于存在于所述第一混合物中的CO2根据以下反应用氢气进行热或热催化的部分转化：CO2+H2‑
>CO+H2O；阶段d)在合成气上进行费托合成，该合成气包含SG的至少一部分和通过CO2转化为氢气而产生的CO的至少一部分。
[0022]US4110359描述了一种用于同时生产H2:CO摩尔比在2至12范围内的清洁的纯化合成气体流和单独的富CO气体流的连续工艺。
[0023]WO2008/010994描述了一种用于控制从蒸汽甲烷重整器(SMR)获得的合成气组成的方法，其直接从蒸汽加氢气化反应器(SHR)获得作为产物气的原料。
[0024]似乎这些文件都没有提供令人满意的方法来控制进料中的H2:CO比率以低于使用比率来提高其他方面令人满意的WTL或BTL工艺中的效率并降低复杂性。特别是，没有一个包含关于如何处理成分波动的原料的任何令人满意的教导。
[0025]本专利技术的目的是提供一种用于从废料和/或生物质制造诸如合成燃料的有用产物的改进方法，其中将进料中的H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】1.一种由废料和/或生物质制造有用产物的方法，所述方法是通过从原料材料生产合成气并随后在具有特定H2:CO使用比率的转化工艺中将所述合成气转化为有用产物，所述方法包括：在第一时间段内选择包含或衍生自废料和/或生物质的第一碳质原料材料；在气化区中气化至少部分的所述第一碳质原料材料以产生具有第一粗合成气H2:CO比率的第一粗合成气；在部分氧化区中部分氧化至少部分的所述第一粗合成气以产生第一平衡合成气，所述第一平衡合成气具有控制为低于转化工艺的H2:CO使用比率的第一平衡合成气H2:CO比率；处理至少部分的所述第一平衡合成气以去除杂质并产生第一精制合成气；以及使至少部分的所述第一精制合成气经受有效产生有用产物的转化工艺反应条件；在第二时间段内选择衍生自废料和/或生物质的第二碳质原料材料，所述第二碳质原料材料的组成特征与所述第一碳质原料材料不同；在所述气化区中气化至少部分的所述第二碳质原料材料以产生具有第二粗合成气H2:CO比率的第二粗合成气；在所述部分氧化区中将至少部分的所述第二粗合成气部分氧化以产生第二平衡合成气，所述第二平衡合成气的第二平衡合成气H2:CO比率也被控制为低于所述转化工艺的H2:CO使用比率；处理至少部分的所述第二平衡合成气以去除杂质并产生第二精制合成气；以及使至少部分的所述第二精制合成气经受有效产生有用产物的转化工艺反应条件；其中所述第二粗合成气H2:CO比率与所述第一粗合成气H2:CO比率相差
±
x百分比，并且其中所述第二平衡合成气H2:CO比率与所述第一平衡合成气H2:CO比率相同或与所述第一平衡合成气H2:CO比率相差
±
y百分比，y是比x低的百分比。2.根据权利要求1所述的方法，还包括调整至少部分的所述第一平衡合成气的H2:CO比率以产生具有调整的H2:CO比率的调整的第一平衡合成气。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括调整至少部分的所述第一精制合成气的H2:CO比率以产生具有调整的H2:CO比率的调整的第一精制合成气。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括调整至少部分的所述第二平衡合成气的H2:CO比率以产生具有调整的H2:CO比率的调整的第二平衡合成气。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括调整至少部分的所述第二精制合成气的H2:CO比率以产生具有调整的H2:CO比率的调整的第二精制合成气。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述有效产生有用产物的反应条件或包括所期望的进料H2:CO比率，和所述平衡合成气H2:CO比率始终低于该所期望的进料比率。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述反应中产生的所述有用产物对应于一定的H2:CO使用比率，并且所述平衡合成气H2:CO比率始终低于该使用比率。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述反应中产生的所述有用产物对应于一...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊万，
申请(专利权)人：维洛塞斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：