通過氣化將生物材料溼進料熱化學轉化的處理鏈和方法

2023-05-05 22:05:56

專利名稱：通過氣化將生物材料溼進料熱化學轉化的處理鏈和方法
通過氣化將生物材料溼進料熱化學轉化的處理鏈和方法本發明涉及用於諸如生物質或煤的生物材料溼進料(即含有顯著量的水如至少 超過10重量％的水的進料)的氣化處理的方法和生產線。通過氣化將生物質熱化學轉化是已知且長期使用的技術。該技術已經是許多基礎 研究項目和中間試驗性以及工業化前工廠的課題。最初，意圖應用主要是熱能產生與聯合 發電，即熱電聯產。例如，專利FR 2 899 596描述了由生物質產生電能的方法，包括以下連續步驟a)在反應器中，在空氣的存在下，有利地在高於800°C的溫度下將生物質氣化以 獲得合成氣；b)將合成氣冷卻至不低於300°C的溫度；c)洗滌該合成氣以除去基本所有的焦油和/或氨；和d)將洗滌過的氣體注入到至少一個連接到發電機上的燃氣發動機中，使得能夠產 生電能。近年來特別開發了一種應用，使用稱為BtL(「生物質制液體」，即「生物質制液體燃 料」)轉化系統，主要通過兩個步驟生物質氣化和本領域技術人員公知的費-託合成來使 得由此獲得的氣體轉化為液體燃料。對這種技術的更詳細描述，讀者可參考例如綜述文章 "Studies in Surface Science and Catalysis，，，卷 152，Steynberg禾口Dry (Ed. ) Elsevier， 2004，Amsterdam，0-444-51354-X。用於產生合成氣的熱化學轉化工藝生產線例如BtL轉化生產線通常包含由生物 質進料開始的以下次序的本領域技術人員公知的裝置-用於乾燥進料的裝置，或在某些情況下為焙燒裝置等；-用於將乾燥或焙燒過的進料氣化的裝置；_熱或催化類型的焦油重整器；-熱交換器；通常用於產生蒸汽；-除塵裝置；-滌氣裝置；-使用蒸汽的CO轉化反應器(或最通常稱為「水煤氣變換反應器」)，用於(通過 進行反應CCHH2O = C02+H2)減少處理的氣體中CO的量並提高其氫氣含量直到在所述氣體 中獲得H2/C0比例為接近2，該吐/0)比例適於隨後通過使用各種已知工藝(例如費-託法， 對於該方法，這種比例是必須的)的化學合成法來將該合成氣轉化為液體烴類；和-用於處理該氣體以特別確保其被脫硫和脫碳的裝置，以最終獲得合成氣，該合成 氣可用於製造(如上文已經提及的)液體燃料，但是也可以是合成氫氣、某些化學品、或在 燃氣輪機或燃燒輪機中燃燒的合成天然氣。在上述生產線中，某些要素如乾燥和重整裝置是任選的，這取決於待處理的生物 質進料的類型。在其它特定情況下，可以加入某些設備項目例如在熱交換器上遊的熱灰塵沉降
ο
在這種類型的生物質轉化生產線中經常遇到的主要困難之一是必須處理相對於 乾物質重量包含10 40重量％的水的溼進料、或甚至相對於乾物質重量包含超過40重 量％的水的非常溼的進料。進料中這種量的水分的主要缺點在於使氣化生產線的熱效率和物質效率(以生 產的合成氣計)降低。現在，申請人通過經驗證明了，進料中相對於乾物質重量增加1重量％的水會導 致氣化溫度降低約14°C。因此，在用於工藝的固定氣化溫度下，進料中的水每增加一個百分 比必須由生物質進料的0. 2重量％的附加耗氧來補償，這最終導致待生產的合成氣的可能 產量的對等損耗。作為一個指標，通過離開氣化裝置的合成氣或費_託轉化步驟前的合成氣的完全 氧化可釋放能量的潛在水平仍佔相對於乾物質重量含有約20重量％的水的生物質進料的 起始潛在能量的約85%。這就是為什麼高於某一進料水分含量時，在經濟上值得去或甚至必須去設想將進 料進行預乾燥的原因。已經描述了在類似於上述那些的工藝中用於乾燥待處理進料的這種裝置。在大多 數情況下，它們在進料處理生產線外部，由此產生在不同壓力水平下操作的問題。在其它非 常少見的情況下，這些乾燥裝置被整合到處理生產線中。例如，專利FR 2 249 162描述了將含碳產品氣化的方法，該方法包括轉化反應和 甲烷化反應的組合以獲得甲烷和輕烴，其中通過間接蒸汽加熱進行乾燥步驟，其中蒸汽被 冷凝。由此產生的乾燥用蒸汽在噴射器中加壓後注入到氣化裝置中作為氣化劑。所述裝置 特別複雜。更為實用地，專利GB 617 652特別描述了供給溼燃料以產生用於運行燃氣輪機 的氣體的裝置，其中在氣化裝置上遊提供用於乾燥溼燃料的室。以封閉環形式在該室中循 環的是由氣化器最初產生並藉助熱交換器通過在該輪機產生的氣體進行間接加熱的熱氣 體。該專利描述了其中不必具有水煤氣變換反應器的供給燃氣輪機的特定簡化應用。離開 輪機的氣體不能直接用於加熱乾燥室，這是因為它太熱且氧含量太高。因此必須使用熱交 換器，由此使得裝置複雜化並提高了裝置的成本。此外，GB 617 652沒有提供在乾燥氣體 被冷卻後的任何回收乾燥氣體中的水的措施。應理解，在該專利申請提交時，在經濟和環境 方面的顧慮與如今的不同。這些限制條件尤其迫使本申請人去設計和開發更為簡單的用於 乾燥進料的裝置，其運行更為經濟，並適用於本申請人預想的具體用途。由此，在上述類型的溼生物質處理生產線中，申請人提出提供一種簡單的、整合的 和經濟的用於乾燥進料的技術方案，以克服由於水分存在而導致影響處理生產線效率的缺 陷。此外，利用本發明，申請人同時提出減輕在某些工業區中缺少流動水的問題，儘管 必須具有非不可忽略的水來對水煤氣變換反應器供給水，然而供給的水對於調節合成氣中 的吐/co比例來說是必需的，該合成氣隨後通過使用各種已知工藝(例如費-託法)的化 學合成法轉化成液體烴類。由此，本發明涉及在氣化處理生產線中將諸如煤、生物質或有機廢棄物的溼或非 常溼的生物材料熱進行化學轉化成具有限定H2/CO比例的合成氣的方法，該氣化處理生產線至少包括氣化進料步驟和水煤氣變換步驟，水煤氣變換步驟在包括水供給設備的反應器 中進行，其特徵在於該方法在處理生產線中包括在氣化步驟之前的將所述進料進行預處 理的步驟，其中將進料引入到乾燥室中，並在乾燥室中供給熱的乾燥氣體，乾燥氣體是由處 理生產線中產生的氣體的一部分形成的，其在氣化步驟下遊抽出並通過加壓設備再循環到 乾燥室中。由於這種乾燥室(其在氣化裝置的上遊直接整合到處理該生物材料的生產線 中)，本發明能夠使用相對於乾物質重量包含10 40重量％的水的溼進料、或甚至相對於 乾物質重量包含超過40重量％的水的非常溼的進料，而不會因進料中存在水使得產率降 低。與在處理生產線中沒有整合這種乾燥設備的傳統方案相比，還能在有用氣體和期 望最終產品(化學品、合成燃料或工業煤氣)方面獲得更高的產率。對給定的輸入進料而言，有效產量因此更高，氣化裝置中使用的空氣或氧氣消耗 更低，這是因為其通過供給熱的乾燥氣體得到了補償，使得進料的水分含量降低，並且由於 產生的一部分氣體作為熱的乾燥氣體的再循環，還使得CO2排放減少。換句話說，將產生的 熱氣體的一部分再循環回到乾燥室中所需的設備並不過分，實施也並不非常複雜；這獲得 了經濟高效的處理生產線，這因此意味著可以經濟地得到並利用非常溼的進料(在沒有本 發明的情況下，其處理必然是不經濟的)。此外，由於產生的熱氣體中再循環到乾燥室中的部分優選在水煤氣變換反應器下 遊抽出，所以回收儘可能乾燥的氣體，使得其非常適於再循環到處理生產線中作為乾燥氣 體。在一種變化方案中，該方法還包括氣體處理步驟，包括例如在氣化步驟下遊和水 煤氣變換步驟上遊進行的滌氣操作，並且再循環到乾燥室中的部分熱氣體在所述處理步驟 的下遊和水煤氣變換步驟的上遊抽出。有利地，再循環到乾燥室中的部分熱氣體佔在抽出所述再循環的部分氣體處流經 處理生產線的氣體的10 60體積％。優選地，通過本發明的裝置待處理的生物材料進料具有相對於乾物質重量的等於 或大於10重量％的水含量。該水含量相對於乾物質重量最高為200重量％，但是優選為 20 80重量％。有利地，預處理步驟後進料的脫水程度為70 99重量％，優選90 95重量％。為了監控進入氣化裝置的進料的脫水程度，可提供用於監控離開乾燥室進料的水 含量的裝置，使得能夠調節該室的乾燥條件。但是，如果載帶有水的熱乾燥氣體流經乾燥室後再循環回到處理生產線中，有利 的是安裝用於測量熱氣體水含量的裝置。此類測量與抽出的熱氣體進入乾燥室前的流量的 測量相結合，使得能夠例如確定離開乾燥室的進料的脫水程度，由此使得能夠調節該室中 的加熱條件。有利地，引入到乾燥室中的熱乾燥氣體的溫度為200 400°C。根據本發明的一個特定實施方案，用於加壓熱乾燥氣體的設備是壓縮機。有利地，在預處理步驟期間，將溼進料引入到流化床類型的乾燥室中，其包括用於 加熱所述熱乾燥氣體的輔助設備，該設備優選置於乾燥室中。
根據本發明的另一特定實施方案，利用鼓泡流化床或循環流化床類型的氣化裝置 進行氣化步驟，該裝置包括將熱的顆粒從旋風分離器中再循環到乾燥室中的設備，由此提 供熱乾燥氣體的輔助性加熱。或者，本發明還提供能夠是他熱式燃燒型的氣化裝置，即使用來自外部源的熱 (與自熱燃燒相反)的氣化裝置。對於熱乾燥氣體來說，在乾燥室中實現其功能後，可將其再循環以在本發明所述 的處理生產線外部使用，或非常簡單地作為火炬氣燃燒。但是，本申請人非常巧妙地提出，將在流經乾燥室後載帶有水的乾燥氣體再循環 到位於氣化步驟下遊和水煤氣變換步驟上遊的用於處理合成氣的生產線中，以完全或部分 滿足水煤氣變換反應器對水的需求。由此，有益地利用存在的載帶有水的氣體來提供下遊再循環，用於增加對所述水 煤氣變換反應器的水供給，該水煤氣變換反應器將不再需要供給水來正常運行。這顯然能 夠在缺少水且可實施本發明的區域內節約大量水。根據本發明的另一特定實施方案，本發明的方法在處理生產線中，還包括在氣化 步驟下遊和水煤氣變換步驟上遊的處理步驟，其至少包括熱交換步驟和除塵步驟，並且將 流經乾燥室後載帶有水的乾燥氣體再循環到除塵步驟上遊或熱交換步驟上遊的處理生產 線中。本發明還涉及用於將諸如煤、生物質或有機廢棄物的生物材料的溼或非常溼的進 料進行熱化學轉化為具有限定H2/co比例的合成氣(或合成氣)的氣化處理生產線，包括 用於將進料氣化的氣化裝置和在該氣化裝置下遊的包括供水設備的水煤氣變換反應器，其 特徵在於其包括在氣化裝置上遊的(由此可以整合在該生產線中)用於在將溼進料引入 氣化裝置之前對其進行預處理的乾燥室，並且其特徵在於該乾燥室提供有熱乾燥氣體供給 設備，所述熱乾燥氣供給設備包括位於氣化步驟下遊的用於抽出一部分在處理生產線中 產生的氣體的抽吸設備和用於將所抽出部分的氣體再循環到乾燥室中的加壓設備。在一種變化方案中，抽吸設備位於水煤氣變換步驟的下遊。有利地，在另一種變化方案中，當處理生產線還包括位於氣化裝置下遊和水煤氣 變換反應器上遊的氣體處理裝置時，抽吸設備位於所述處理裝置下遊和水煤氣變換步驟上 遊。有利地，處理生產線包括再循環設備，用於將在流經乾燥室後載帶有水的所述幹 燥氣體在氣化裝置下遊和水煤氣變換反應器上遊再循環到該處理生產線中，以完全或部分 滿足該反應器對水的需求。優選地，當處理生產線還包括至少具有熱交換器和除塵裝置並位於氣化裝置下遊 和水煤氣變換反應器上遊的氣體處理裝置時，所述再循環設備隨後在除塵裝置上遊或熱交 換器上遊再連接到處理生產線中。有利地，該加壓設備是壓縮機。在一個實施方案中，乾燥室是流化床類型的，並包括用於加熱熱乾燥氣體的輔助 設備，該設備置於乾燥室中。在一個變化方案中，氣化裝置是鼓泡流化床或循環流化床類型的，並包括用於將 熱的顆粒從旋風分離器再循環到乾燥室中的設備。
在另一個變化方案中，氣化裝置是他熱式燃燒型的。根據本發明的處理生產線最特別適用於實施根據本發明的方法。本發明還涉及通過根據本發明的處理生產線實施根據本發明的方法。最後，如前所述，根據本發明的方法或裝置可有利地用於製造_用於製造液體燃料的合成氣；-合成天然氣，如甲烷；_合成氨和合成醇；或-合成氫。為此，應適當地選擇H2/C0比例。下面將參照所附示意附圖更詳細地描述本發明。在這些附圖中-

圖1是根據本發明處理溼進料的生產線的框圖；-圖2是如圖1中所示的乾燥室的示意圖；-圖3是如圖1中所示的乾燥室和氣化裝置的示意圖；以及-圖4是如圖1中所示的乾燥室和氣化裝置的一個替代實施方案的示意圖。圖1顯示了根據本發明用於將溼或非常溼的生物材料進料進行熱化學轉化的氣 化處理生產線的一個優選實施方案。顯示的處理生產線是例如用於由溼生物質進料1 (例如木材或稻草)產生合成氣 12的BtL(生物質制液體)類型的處理生產線。該處理生產線包括本領域技術人員公知的以下在線次序的裝置_用於乾燥進料1的乾燥室2，例如焙燒裝置等，在圖2中示意性說明了其示例性 實施方案，其在通常為100 300°C的溫度下運行；-用於氣化乾燥的進料3的氣化裝置4，在圖2和3中示意性說明了其示例性實施 方案，該裝置在通常為800 1300°C的溫度下產生氣體20 ；-處理裝置30，包括 設計為除去在產生的氣體20中所含焦油的熱或催化類型的焦油重整器5， 水-循環盤管形式的傳統設計的熱交換器6，例如用於產生供水設備10所需的 部分蒸汽， 用於從氣體20中除去灰塵的裝置7，和 用於洗滌氣體20的裝置8 ；-使用蒸汽的CO轉化反應器9(或最通常稱為「水煤氣變換」反應器)，其包括以 液體水或蒸汽形式供水的設備10，使得能夠(通過進行反應CCHH2O = C02+H2)降低處理過 的氣體20的CO含量並提高其氫含量，直到所述氣體的H2/C0比例適於例如通過使用各種 已知工藝的化學合成將該合成氣12隨後轉化為液體烴，所述已知工藝通常為例如特別是 由SouthAfrican company Sasol開發但目前為公眾所知的費託法，對該工藝來說大約2的 H2/C0比例是必須的；和-用於最終處理氣體20特別是對其脫硫和脫碳的裝置11，例如利用胺進行處理的 裝置，其各種替代形式也為公眾所知，由此最終獲得可用於製造液體燃料的合成氣12，但也 可用於產生合成氫氣、某些化學品或在使用同樣已知並由「技術許可租賃」公司或工程公司 實際採用的技術的燃氣輪機或燃燒輪機中燃燒的合成天然氣。
參考圖1，為了清楚起見，特別是為了正確理解權利要求1，必須區分產生的氣體 20與被描述為合成氣或合成氣12的氣體，產生的氣體20的一部分隨後在下文所述處理之 後被再循環到乾燥室2中，合成氣12是在處理生產線末端回收的氣體(最終「產生的」)。在上文藉助於圖1的框圖所描述的處理生產線中，提及的所有設備均是本領域技 術人員已知的並是市售的。此外，本領域技術人員通過日常使用的已知設備來監控根據應 用所選擇的H2/C0比例。特別地，使用反應器9的分旁路裝置(未顯示)調節反應器9入 口處的CO2含量，由此調節所述比例。現在將結合圖1描述本發明的兩個特別有利和新穎的特徵，其可以分別實施，但 將它們結合可提高其創造性特性。首先，本發明提出，在氣化裝置4的下遊，但優選在17，在反應器9的出口處抽出在 處理生產線中產生的熱氣體20的一部分，以便抽出儘可能乾燥的氣體，儘管也可以在21， 在反應器9的入口處抽出氣體。優選地，再循環到乾燥室中的那部分產生的氣體佔抽出點 17或21處的流經處理生產線的氣體的10至60體積％。為此，處理生產線包括用於在17或在21處抽出產生的氣體的設備、以及用於將抽 出的氣體部分14再循環到乾燥室2中的加壓設備。可設想到的是在上遊可再循環的高百分比部分的氣體20可進一步提高室2中幹 燥的效率，由以下說明書也可看出這點，尤其是因為在處理生產線中在下遊再循環乾燥後 的氣體，該再循環因此沒有導致待生產合成氣的任何損耗。在抽出點17處，抽出的氣體14的溫度為200 400°C，使得看上去值得利用其溫 度以將該氣體再循環到乾燥室2中並使加熱室在實踐中是能量自給自足的。但是，由於抽出的氣體14的壓力不足(原因是其在處理生產線中經歷的處理)，所 以使用傳統設計的壓縮機13將熱氣體15的壓力從幾巴通常為3至6巴提高到足以將其注 入到乾燥室2中的壓力，在該乾燥室中這種熱乾燥氣體15有效地參與溼生物質進料1的幹
O由圖2可見，經由至少兩個進料鬥19a和19b將進料1引入乾燥室2中，由此提供 使室2相對於大氣加壓密封的氣封體系。通常採用自動程序用惰性氣體(通常為氮氣或從本發明的處理生產線中回收的 CO2)對進料鬥19b加壓，直到在該進料鬥19b中獲得高於乾燥室2中的壓力，使得進料鬥 19b能夠向乾燥室中排料。當待乾燥的溼生物質進料含有大量水(例如相對於乾物質重量 高於40%的水)時，對於已經是熱的乾燥氣體15來說，可以在入口管線上提供傳統類型的 輔助乾燥設備18，該乾燥設備18是具有換熱液體循環的盤管換熱器。由圖3可見，這些輔 助加熱設備18a和18b可以安裝在實際乾燥室2的內部，以下將對此進行更為詳細的描述。乾燥室2可以具有簡化的設計，其還包括用於乾燥的進料3的出口和用於溼氣體 16(乾燥後)的出口。本申請人稍後將闡述在氣化裝置4下遊再循環該氣體16的好處。在一種特定的實施方案中(未示出)，乾燥室2可以設計為焙燒裝置形式，其在特 定進料的情況下非常適於在隨後的熱化學轉化前預處理這種類型的進料。例如，專利WO 2007/078199公開了可以整合到根據本發明的溼生物質處理生產線中的此類焙燒裝置。圖3和4示意性說明氣化裝置4以及其與乾燥室2聯合的特定實施方案。在圖3中，氣化裝置4為已知類型的，具有鼓泡床或循環流化床。例如瑞典公司TPS Termiska、美國公司Foster Wheeler、德國公司Lurgi和日本公司Nippon Steel已經 開發了這種類型的裝置，並能夠設計和提供其適用於實施本發明的結構。圖3中描述的實施方案的特定特徵之一在於用於過濾氣化裝置4所產生的合成 氣20並同時用於回收氣化裝置4的旋風分離器的熱顆粒的分離器31。所述熱顆粒然後經 由適當的注射管18a(或重力返回支架)再注入到乾燥室2中，並由此與熱乾燥氣體15和 可能的置於乾燥室2內部的任選輔助乾燥裝置18b同時參與溼物質進料1的乾燥。在圖4中，氣化裝置4尤其是例如由奧地利的Technical University of Vienna 和奧地利公司AE Energietechnik開發的稱為FICB (快速內循環床)氣化器的類型。此類 裝置已經由奧地利蓋星鎮的公司Babcock Borsig Power製造並安裝。為了實施本發明，可 保持該實施方案特別有利的特徵，即用於獲得具有極高熱值的合成氣20的氣化裝置4，由 此提高根據本發明再循環到乾燥室2中的那部分合成氣的乾燥能力。關於可以根據本發明實施的氣化裝置的設計原理的更多細節，讀者可以有益地參 考 Gulf Professional Publishing, Elsevier 出版，www. gulfpp. com 出版的 Christopher Higman & Maarten J. Van der Burgt 的書籍"Gasification」 (ISBN 0-7506-7707-4)。通常，在所述的各種示例性實施方案中，乾燥室2中的壓力可非常接近於氣化裝 置4中的壓力，並且先驗地略高，由此使得供給氣化裝置4的生物質進料1能夠完全安全地 流動。為了實現這點，提供作為溼氣體16的出口的閥25，以根據確定的運行設定值調節室 2和氣化裝置4之間的壓力差，該壓力差通常為幾毫巴至幾十毫巴。用於調節氣體16的閥 25下遊的壓力明顯比乾燥室2中的壓力低1 3巴。由此，設計作為氣體16的出口的閥 25以使得在其調節範圍內能夠非放再循環的乾燥氣體16的流以實現所述壓力差。在更為精細的系統中，為了滿足乾燥室設計約束條件所決定的寬調節與流量範 圍，也可按照本領域技術人員的規範安裝雙閥(高流量/低流量)系統。在下面描述的特別有利的情況下(其中溼的乾燥氣體16在下遊再循環到本發明 的處理生產線中)，用於調節氣體16的閥25下遊的壓力必須保持顯著高於再注入該氣體的 下遊點處(即如下所述的那樣，在變換反應器9上遊)的壓力。通過限定調節氣體16的閥 25的壓力差來獲得所述壓力特性，該壓力差顯著低於處理該氣體20的生產線在氣化裝置4 出口和再注入點23a或23b (在焦油重整器5下遊或熱交換器6下遊)之間的壓降。該壓 降通常為幾巴，並通過合適的調節閥來提供，累加到上述設備的壓降上。在參考圖3的上述氣化裝置的情況下，使得生物質材料在重力作用下在氣化裝置 4的旋風分離器和乾燥室2之間流動氣化裝置4的旋風分離器因此必須位於足以克服存 在於氣體20出口和乾燥室2之間輕微的負壓力差的高度。由圖1可見，本發明其它特別有利和新穎的特徵在於將流經乾燥室20的載帶有 水的乾燥氣體(16)在氣化裝置4的下遊再循環到用於處理合成氣20的生產線中，以增加 對水煤氣變換反應器9的水供給。由此，可以充分利用存在的載帶有水的氣體16以提供最 起碼可以增加對所述水煤氣變換反應器9的供給的下遊再循環，由此不再需要用於進行水 煤氣變換反應CCHH2O = C02+H2的水供給10 (其用於調節反應器9出口處的合成氣20中的 H2/C0比例)。這顯然在缺少水並可實施本發明的區域內節約了大量的水。根據本發明的特定實施方案，已經流經乾燥室2並由此載帶有水的乾燥氣體16， 優選在除塵步驟7上遊的23b處或可能地在熱交換步驟6上遊的23a處，再循環到用於處理合成氣20的生產線中。將該溼氣體在線再循環到處理生產線中由此有助於改善反應器 9中的水煤氣變換反應，並因此有助於改善轉化生產線的總產率。 換言之，本發明通過將用於溼生物進料的在線集成乾燥的乾燥氣體再循環到熱化 學轉化溼生物材料的生產線中和將所得溼氣體再循環到熱化學轉化溼生物材料的生產線 中的結合，在工業上提供了通過限制相關CO2排放(特別是當不得不處理溼或甚至非常溼 的進料時)並同時提高產生的合成氣產率而且具有經濟高效和環境友好的技術手段的這 種類型的裝置。
權利要求
一種用於在氣化處理生產線中將諸如煤、生物質或有機廢棄物的生物材料的相對於乾物質重量包含10～40重量％的水的溼進料、或相對於乾物質重量包含超過40重量％的水的非常溼的進料熱化學轉化成具有限定的H2/CO比例的合成氣的方法，所述方法至少包括將所述進料氣化的步驟和水煤氣變換步驟，所述水煤氣變換步驟在包括供水設備的反應器中進行，其特徵在於在所述處理生產線中包括在所述氣化步驟之前預處理所述進料的步驟，其中將所述進料引入乾燥室中，並且將熱的乾燥氣體供給到所述乾燥室中，所述乾燥氣體是由在所述處理生產線中產生的氣體的一部分形成的，所述乾燥氣體在所述氣化步驟下遊抽出並通過加壓設備再循環到所述乾燥室中。
2.如權利要求1所述的熱化學轉化方法，其特徵在於在所述水煤氣變換步驟的下遊抽 出再循環到所述乾燥室中的所述部分產生氣體。
3.如權利要求1所述的熱化學轉化方法，其還包括處理產生的所述氣體的步驟，包括 例如在所述氣化步驟下遊和所述水煤氣變換步驟上遊進行的滌氣操作，其特徵在於在所述 處理步驟的下遊和所述水煤氣變換步驟的上遊抽出再循環到所述乾燥室中的所述部分產 生氣體。
4.如權利要求1 3中任一項所述的熱化學轉化方法，其特徵在於再循環到所述乾燥 室中的所述部分產生氣體佔在抽出所述再循環的部分氣體處流經所述處理生產線的氣體 的10 60體積％。
5.如權利要求1 4中任一項所述的熱化學轉化方法，其特徵在於所述生物材料進料 相對於乾物質重量具有等於或大於10%的水含量。
6.如權利要求1 5中任一項所述的熱化學轉化方法，其特徵在於所述進料在所述預 處理步驟後的脫水程度為70 99重量％，優選90 95重量％。
7.如權利要求1 6中任一項所述的熱化學轉化方法，其特徵在於引入所述乾燥室中 的熱乾燥氣體的溫度為200 400°C。
8.如權利要求1 7中任一項所述的熱化學轉化方法，其特徵在於將流經所述乾燥室 後載帶有水的所述乾燥氣體在所述氣化步驟下遊和所述水煤氣變換步驟上遊再循環到所 述處理生產線中，以完全或部分滿足所述水煤氣變換反應器對水的需求。
9.如權利要求1 8中任一項所述的熱化學轉化方法，其還包括位於所述氣化步驟下 遊和所述水煤氣變換步驟上遊的處理所述氣體的步驟，所述處理步驟至少包括熱交換步驟 和除塵步驟，其特徵在於在所述除塵步驟上遊或所述熱交換步驟上遊將流經所述乾燥室後 載帶有水的所述乾燥氣體再循環到所述處理生產線中。
10.一種用於將諸如煤、生物質或有機廢棄物的生物材料的相對於乾物質重量包含 10 40重量％的水的溼進料、或相對於乾物質重量包含超過40重量％的水的非常溼的進 料(1)熱化學轉化為具有限定的H2/C0比例的合成氣(12)的氣化處理生產線，其包括用 於將所述進料氣化的氣化裝置(4)以及在所述氣化裝置下遊的包括供水設備(10)的水煤 氣變換反應器(9)，其特徵在於其包括在所述氣化裝置上遊的以整合在所述生產線中的用 於在將所述溼進料引入到所述氣化裝置(4)之前對其進行預處理的乾燥室(2)，並且其特 徵在於所述乾燥室提供有熱乾燥氣體供給設備(15)，所述熱乾燥氣供給設備(15)包括位 於所述氣化步驟下遊的用於抽出一部分在所述處理生產線中產生的氣體(14)的抽吸設備 和用於將所述抽出部分的氣體(14)再循環到所述乾燥室(2)中的加壓設備(13)。
11.如權利要求10所述的處理生產線，其特徵在於所述抽吸設備位於所述水煤氣變換 步驟(9)的下遊。
12.如權利要求10所述的處理生產線，其還包括位於所述氣化裝置(4)下遊和所述水 煤氣變換反應器(9)上遊的氣體處理裝置(30)，其特徵在於所述抽吸設備位於所述處理裝 置下遊和所述水煤氣變換步驟(9)上遊。
13.如權利要求10 12中任一項所述的處理生產線，其特徵在於其包括再循環設備 (16)，用於將流經所述乾燥室(2)後載帶有水的所述乾燥氣體在所述氣化裝置下遊和所述 水煤氣變換反應器(9)上遊再循環到所述處理生產線中，以完全或部分滿足所述反應器 (9)對水的需求。
14.如權利要求13所述的處理生產線，其還包括位於氣化裝置下遊和水煤氣變換反應 器上遊的氣體處理裝置(30)，所述氣體處理裝置(30)至少包括熱交換器(6)和除塵裝置 (7)，其特徵在於所述再循環設備(16)在所述除塵裝置上遊或所述熱交換器上遊再連接到 所述處理生產線中。
15.如權利要求10 14中任一項所述的處理生產線，其特徵在於所述加壓設備是壓縮機。
16.如權利要求10 15中任一項所述的處理生產線，其特徵在於所述乾燥室(2)是流 化床類型的並包括用於加熱所述熱乾燥氣體(15)的輔助設備(18)。
17.如權利要求16所述的處理生產線，其特徵在於用於加熱所述熱乾燥氣體的所述輔 助設備置於所述乾燥室中。
18.如權利要求10 17中任一項所述的處理生產線，其特徵在於所述氣化裝置是鼓 泡流化床或循環流化床類型的，並包括用於將熱的顆粒從旋風分離器再循環到所述乾燥室 (2)中的設備(21)。
19.如權利要求10 17中任一項所述的處理生產線，其特徵在於所述氣化裝置是他熱 燃燒型的。
20.如權利要求1 9中任一項所述的轉化方法，其特徵在於其利用權利要求10 19 任一項所述的處理生產線來實施。
21.權利要求10 19中任一項所述的生產線用於生產合成氣、合成天然氣、合成氨、合 成醇或合成氫的用途，所述合成氣用於製造液體燃料。
全文摘要
本發明涉及通過氣化來熱化學轉化溼生物質進料(1)的處理鏈，其包括用於氣化該進料(3)的裝置(4)，以及用於CO的蒸汽轉化的反應器(9)，其包括用於供應具有規定的H2/CO比例的合成氣(17)的供水設備(10)，在溼進料(1)在氣化裝置(4)中的後繼處理之前先將其注入乾燥室(2)，其中乾燥室(2)供給有從氣化裝置(4)下遊抽出並通過加壓設備(13)再循環到乾燥室(2)中的熱氣體(15)。
文檔編號C10J3/00GK101910372SQ200880122957
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月23日 優先權日2007年12月26日
發明者皮埃爾·克雷斯潘 申請人:道達爾煉油與銷售部