生产烃组合物的方法技术

生产烃组合物的方法。该方法包括提供生物质原料；在氧气存在下气化该原料，产生包含一氧化碳、二氧化碳、氢气和烃类以及任选地惰性组分的气体；将该气体的氢气/一氧化碳比率单独提高到约2的值；将气体送入费托反应器中；在费托反应器中将气体中包含的至少大部分的一氧化碳和氢气转换成为包含C4-C90烃的烃组合物；和回收该烃组合物。根据本发明专利技术，在送入费托反应器之前，将新鲜外部氢气引入气体中。通过使用外部氢气进料，可以提高生物质气化方法的生产力，并且可以省去对于从一氧化碳和蒸汽生产氢气的常规水煤气转换的需要。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及烃组合物。具体地，本专利技术涉及根据权利要求I的前序部分的，所述烃组合物可以原样使用，或者用作生产各种烃产品的中间体。在费托反应器(以下还有缩写的FT反应器)中，氢气和一氧化碳在过渡金属催化剂例如钴或铁的存在下反应，形成包含大量直链烷烃的组合物。这种烃组合物可用作生产化学和炼制工业和行业中的许多产品的中间体。许多含碳源已经用作生产可送入FT法中的包含氢气和一氧化碳的气体(亦称“合成气(syngas)”)的原料。最初，煤用作主要原料，而是近来，天然气也已经在工业化生产 中得到应用。更近地，已经研发了许多方法，其中生物材料，例如植物油、植物蜡和其它植物产物和植物部位或甚至动物来源的油和蜡被气化并加工生产合适的进料。在另一种替代方法，即BTL法(生物质-液体法)中，包含整个植物的生物质用作原料。BTL法允许使用林业残余物。典型地，生物质在氧气存在下发生气化，产生合成气。对于借助于FT法的燃料生产，优选使用含氧气体，特别是氧气用于气化，以便获得适当高的温度并减少含氮副产物的形成。气化中的典型温度为约750至1200°C。在这些条件下，例如木质纤维材料的生物质将产生包含一氧化碳、二氧化碳、氢气和水煤气的气体。此外，其通常包含一些烃和杂质，例如硫、氮化合物和痕量金属。在约750_950°C的较低温度范围内气化的情况下，气化产物仍将包含一些未反应的烃。为了将全部的烃转化为合成气组分，气化器的排放物通常被送入重整器(热重整器或催化重整器)中，在其中，气体经历其它热反应，产生包含较少副产物的合成气产品混合气(mix)。在可以用作FT反应的合成气之前，重整器的气体排放物必须不含二氧化碳、水、硫和任何其它催化剂毒物。此外，氢气-一氧化碳比率必须提高。特别地，鉴于气化器产生氢气/ 一氧化碳的摩尔比率为约O. 5至I. 5的气体，以及重整仅略微提高该比率，费托反应要求反应物以约2:1的更高摩尔比率存在。因此，必须提高常规气化器中产生的气体中的所述比率。可以通过使气体经历水煤气转换(WGS)反应来实现后一目的，其中通过使一氧化碳与水反应产生二氧化碳和氢气，来生产氢气。但是，该反应在一定意义上是不利的，通过牺牲一些所需的一氧化碳，其也将提高二氧化碳的浓度。在FT反应器之前，二氧化碳的浓度必须降低到相当低的水平，典型地低于3摩尔％。必须从合成气中去除的二氧化碳的量因此是大量的，其相当于整个方法的全部气化生产力的约50%。换言之，生物质气化中产生的气体中的大约一半的碳含量可以用于由FT法生产烃。本专利技术的目的是消除至少一部分与本领域有关的问题，并提供一种通过生物质气化和氢气和一氧化碳的费托处理生产烃组合物的新颖方法。本专利技术基于在将气体送入费托反应器中之前，将新鲜氢气引入由生物质气化产生的气体中的构思。通过使用新鲜的(外部产生的)氢气用于提高氢气/一氧化碳比率，该方法的生产力可以得到提高，并且离开该方法的二氧化碳的量可以减少。更具体地，本专利技术特征于由权利要求I的特征部分中所述的内容。通过本专利技术获得可观的优点。通过使用外部氢气进料，生物质气化方法的生产力(即生产率)可以提高至少约40% (参见图I)。在这种实施方案中，不需要常规的水煤气转换(WGS)反应器来从一氧化碳和蒸汽产生氢气。除了使用外部氢气来弥补或替代借助于WGS的氢气生产之外，额外的外部氢气可用于在反向WGS反应器中将合成气中存在的全部或部分CO2转化为CO。在该实施方案中，CO2与合成气分离并循环至反向WGS反应器，在其中CO2与外部氢气反应产生CO和水。在该实施方案中，该方法的生产力最高提高160%。通过消除单独的水气转换反应器的需求或者极大地减小设备尺寸，两个实施方案自然将减少投资成本。因此，使用外部氢气将提高未加工的碳(green carbon)成为产品的化学限度(chemical bounding),而不是形成排放进入空气中的C02。与从生物质气化获得的合成气生产烃的常规FT法相比，这使整个方法的CO2排放物减少。二氧化碳排放物可以减少约5至90体积％，特别是约10至80体积％。另一方面，在FT反应器的固定生产率(“固定生产力”)下，本专利技术允许例如根据 生物质原料的可得性而降低气化器生产力。接下来，本专利技术将根据附图，通过详细说明加以更严密地检验，其中图I以图表形式显示外部氢气的进料量对比FT生产力提高； 图2显示本专利技术的第一个实施方案的工艺流程；和 图3显示本专利技术的第二个实施方案的工艺流程。如以上讨论的，本专利技术涉及通过费托反应由生物质气化产生的合成气。烃组合物适合作为化学和石化工业中使用的许多烃组合物的原料。它们可以例如用作燃料或润滑剂。特别重要的替代方案为在生产内燃机或喷气发动机用燃料中使用所述烃。烃组合物典型地包含具有4至90个碳原子的直链烃。在产品中可以存在一些支化烃。主要的烃是饱和的(烷烃)，但是可以以低于10摩尔％，特别是低于约5摩尔％的较小量包括不饱和化合物。根据使用的催化剂，在FT反应中可能以杂质形式形成一些氧化烃。在本方法的第一步中，有机原料在氧气存在下气化产生包含一氧化碳、二氧化碳、氢气和烃类和任选地惰性组分以及焦油化合物和一些无机杂质(包括金属颗粒)的气体。本方法的有机原料或原材料优选为包含(composed of)生物物质，即蔬菜或动物来源物质的材料。在本文上下文中，术语“生物质”将用来表示任何这种原料。本方法的原料材料的典型特征为它们包含碳，特别是基于干物质超过约20%，优选超过约30%，有利地超过约40%的碳。生物质原料优选选自一年生或多年生植物及其部分和残余物，例如木材、木屑和颗粒(锯末等)，林业残余物和疏剪枝条(thinning);农业残余物，例如稻草、橄榄疏剪枝条；能源作物，例如柳树、能源干草(energy hay), Miscanthous ；和泥炭。但是，也可使用许多废料，例如衍生废料燃料(RDF);来自锯木厂、胶合板、家具的废物和其它机械林业废物；和废物料浆(包括工业和城市废物)。微生物残余物和废物也可用作生物质原料。除了所述蔬菜来源材料之外，可以使用许多动物产品，例如脂肪和蜡。生物质通常在流化床反应器或循环流化床反应器(CFB)气化器中，在氧气存在下，在约700至1200°C下气化，优选气化在约750至950°C或750至900°C的中-高温下进行。循环床由粒状或颗粒床层材料，例如铝硅酸盐(例如砂子)或类似无机材料形成。使用可通过将碳酸钙引入气化反应器获得的CaO作为气化中的焦油分解的催化剂。生物质可以为颗粒、粒料或碎屑或类似的粗糙或细碎块(parts)的形式。根据一个实施方案，生物质可以粗略地使用，例如以所采集的形式。根据另一个实施方案，在气化之前，将生物质碾磨或研磨至低于约50 mm,优选低于约40 mm,特别是约25-至多I mm的平均颗粒(或粒料)尺寸或粒度。也可以将生物质以液体流，例如由生物质热解获得的液体流的形式送入气化器中。这种热解产物包括炭和焦油。在固体生物质的情况下，通常将其以低于30 wt%,优选低于25 wt%,例如为约5至20 wt%的含水量送入反应器中。可以通过将蒸汽、空气或氧气送入反应器中来促进气化，利用氧气和氧气与蒸汽组合获得特别有利的结果。根据生物质和温度以及根据氧气浓度，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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J科斯基南，J瓦尔斯特伦，I艾洛斯，S约翰逊，S托皮南，M佩特森，
申请(专利权)人：液化石油公司，
类型：
国别省市：