碳质材料气化方法技术

本发明专利技术涉及将碳质材料气化以生产合成气体或合成气的方法。本公开提供了改进的气化方法，所述方法包括向所述气化器中添加含分子氧的气体以及任选地添加水。本发明专利技术还涉及在至少一种微生物存在下经发酵或消化从所述合成气生产一种或多种醇的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及将碳质材料气化以生产合成气体或合成气的方法。本公开还涉及在至少一种微生物存在下经发酵或消化从所述合成气生产一种或多种醇的方法。
技术介绍
本公开设想了经碳质材料的气化来生产包含一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、和氢气(H2)的合成气体。通过生物或化学途径，合成气体可用于生产一种或多种化学物质。合成气体还可用于产生能量来发电。因此，合成气通过某些微生物的发酵或消化可以起到生产醇(甲醇、乙醇、丙醇、 丁醇等)、乙酸、乙酸酯、氢气等的作用。已描述了多株产乙酸菌用于从合成气生产液体燃料食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)、 Clostridium carboxidivorans、 杨氏梭菌(Clostridium Ijungdahlii)、拉氏梭菌(Clostridium ragsdalei)。Gaddy等的美国专利No. 5，173，429公开了从合成气体生产乙醇和乙酸酯的厌氧微生物杨氏梭菌ATCC No. 49587。Gaddy等的美国专利No. 5，807，722公开了使用厌氧细菌例如杨氏梭菌ATCC No. 55380将废气转化成有用产物例如有机酸和醇的方法和装置。Gaddy 等的美国专利No. 6，136，577公开了使用厌氧细菌例如杨氏梭菌ATCC No. 55988和55989 将废气转化成有用产物例如有机酸和醇(特别是乙醇)的方法和装置。Gaddy等的美国专利 No. 6，136，577公开了使用杨氏梭菌的厌氧菌株将废气转化成有用产物例如有机酸和醇(特别是乙酸)的方法和装置。Gaddy等的美国专利No. 6，753，170公开了用于生产乙酸的厌氧微生物发酵方法。Gaddy等的美国专利No. 7，285，402公开了用于生产醇的厌氧微生物发酵方法。美国专利申请No. 20070275447公开了梭状芽胞杆菌属菌种(Clostridium carboxidivorans, ATCC BAA-624, “P7”)，该菌种能够从废气合成可用作生物燃料的产物。 美国专利申请No. 20080057554公开了梭状芽胞杆菌属菌种(拉氏梭菌，ATCC BAA-622, “P11”)，该菌种能够从废气合成可用作生物燃料的产物。WO 2007/117157公开了厌氧发酵过程的方法，该厌氧发酵过程除了生产期望的产物外，还生产作为副产物的乙酸酯，并可以在发酵中利用氢气和/或二氧化碳。在该公开中，发酵是由一株或多株选自梭菌属(Clostridium)、穆尔氏菌属(Moorella)和一氧化碳嗜热菌属(Carboxydothermus)的细菌来执行的。WO 2009/064200公开了一类细菌,这类细菌在通过对含有一氧化碳的底物厌氧发酵来生产乙醇的过程中具有改进的效率。正如所公开的，所示例的细菌产乙醇梭菌能够生产乙醇和乙酸酯。利用化学催化途径例如使用含有铜(Cu)和锌(Zn)的催化剂来制备甲醇或混合醇的方法、使用含有钴(Co)和铑(Rh)的催化剂来生产乙醇的方法、以及用于制备烯烃的费-托(Fischer-Tropsch)型合成法等，合成气可以被转化成各种化学物质和燃料。WO 2009/035851公开了使用包含能够将合成气转化成醇的催化剂的反应器来将合成气转化成乙醇和/或其它高级醇的方法，所述催化剂包含至少一种IB族元素、至少一种IIB族元素、 和至少一种IIIA族元素。WO 2010/002618公开了用于从包含氢气和一氧化碳的气体制备醇的方法，所述方法包括使气体通过携带有催化剂的反应器，所述催化剂包含元素钥、钴和碱金属或碱土金属、和/或其氢化物。化学物质或电力的生产总体上取决于所生产的合成气的质量，例如合成气中的一氧化碳(CO)和氢气(H2)的量或浓度，以及一氧化碳与氢气的比率(C0/H2)。一种广泛使用的将碳质材料气化以生产富含一氧化碳(CO)和氢气(H2)的合成气的方法在气化器中使用氧不足或缺氧的气氛，该气氛防止碳质材料中的碳完全转化。然而， 在缺氧的条件下，碳质材料中的一部分碳含量往往作为未反应的碳粒子或烟炱留在产物合成气中。碳质材料中的另一部分碳含量作为未反应的碳留在灰中。碳质原料不完全转化成一氧化碳(CO)和氢气(H2)意味着是用于生产电力或化学物质(例如醇)的可用的一氧化碳(CO)和氢气(H2)较少。在粗制合成气中的未反应或未转化的碳粒子或烟炱的量增加，增加了净化合成气的难度和成本。在灰中的未反应的碳的量增加，增加了处置灰的处理难度和成本。希望的是有一种操作气化器的方法，该方法最大限度地提高由产生于气化器的合成气所生产的电力或化学物质，同时将在粗制合成气中的未反应或未转化的碳粒子的量保持在所希望的低值。希望的是有一种操作气化器的方法，该方法最大限度地提高由产生于气化器的合成气所生产的电力或化学物质，同时将在粗制合成气中的未反应或未转化的碳粒子的量以及在灰中的未反应的碳的量保持在所希望的低值。希望的是有一种操作气化器的方法，该方法最大限度地提高由产生于气化器的合成气所生产的电力或化学物质，同时将在粗制合成气中的烟炱的量保持在所希望的低值。希望的是有一种操作气化器的方法，该方法最大限度地提高由产生于气化器的合成气所生产的电力或化学物质，同时将在粗制合成气中的烟炱的量以及在灰中的未反应的碳的量保持在所希望的低值。本公开提供了各种新的和所希望的气化器设计以及本领域中未知的操作气化器的方法。本公开达到了上述需求。专利技术概述本公开提供了将碳质材料在气化器中气化以生产包含一氧化碳、氢气和焦油的产物气体的方法所述方法包括向所述气化器中添加一种或多种碳质材料、添加含分子氧的气体、以及任选地添加水；其中以磅/磅被添加到所述气化器中的总碳为单位，被添加到所述气化器中的总氧的量大于约O. 75。在一种实施方式中，以磅/磅被添加到所述气化器中的总碳为单位，被添加到所述气化器中的总氧的量为约O. 75至约3. O。作为实施方式，本公开还包括在分子氧存在下在约1750° F至约3500° F的温度下处理所述产物气体以生产粗制合成气，所述粗制合成气包含一氧化碳、氢气和合成气-碳。在一种实施方式中，粗制合成气还包含二氧化碳。作为实施方式，本公开提供了使用部分氧化方法将碳质材料在气化器中气化以生产合成气的方法所述气化器包含第一反应区和第二反应区；所述方法包括向气化器的所述第一反应区中添加一种或多种碳质材料；向所述气化器的所述第一反应区和第二反应区之一或两者中添加含分子氧的气体并任选地添加水或蒸汽；其中以磅/磅被添加到所述气化器中的总碳为单位，被添加到所述气化器中的总氧的量大于约1.25。在一种实施方式中，以磅/磅被添加到所述气化器中的总碳为单位，被添加到所述气化器的所述第一反应区中的总氧的量为约I. 25至约3. 5。作为实施方式，本公开提供了将碳质材料在气化器中气化以生产合成气的方法 所述气化器包含第一反应区和第二反应区；所述方法包括向气化器的所述第一反应区中添加一种或多种碳质材料；向所述气化器的所述第一反应区和第二反应区之一或两者中添加含分子氧的气体并任选地添加水或蒸汽；其中以磅/磅本文档来自技高网...

【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：巴豪焦·钱德拉·苏特拉达尔，青焕·辜，
申请(专利权)人：伊内奥斯美国公司，
类型：
国别省市：