[发明专利]原位脱除焦油的气化方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2005年10月21日提交的美国临时申请序号 60/728,989的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

公开所选择的图

图1

背景技术

1.发明领域

本发明涉及一种在间接加热的气化器中气化生物质或其它含碳原 料的方法和系统，以及一种利用集成的脱焦油步骤从所得的产品气体中 除去可凝有机物(焦油)的方法。更具体地，该集成的脱焦油步骤利用循 环的热载体使有机物裂化并产生额外的产品气体。作为上述方法的一个 益处并且因为在所述方法中热载体在交替的水蒸气和氧化段循环，避免 了裂化反应失活。

2.现有技术的描述

现有技术包括如在US专利No.6,808,543(Paisley)中描述的一种生 物质气化系统和方法，该专利的内容通过引用全部并入本文(也称为 FERCO系统)。

专利‘543证实一种涉及循环流化床(CFB)气化器系统的气化方法， 其中将砂用作传热介质。所述系统的第一方面提供一种降低平行夹带流 化床气化器/燃烧器中灰分团聚的方法，其中将氧化镁(MgO)加到传热物 质中以改变生成的灰分的低共熔点，从而使所述灰分的熔点升高，以使 与砂的团聚最少化。因此，专利‘543教导需要通过加入MgO提高灰分 的熔点来使砂与灰分的团聚最少化。Paisley的专利‘543本身与加入CaO 和Al₂O₃试图通过稀释灰分来减少团聚的现有系统不同。

现有技术还涉及如在US专利No.5,494,653(Paisley)中描述的一种 热气体调节的方法，该专利的内容也通过引用全部并入本文。

专利‘653讨论了在流化床反应器(FBR)、循环流化床反应器(CFB) 或固定床反应器(FB)中利用气化制备用于氢气合成的原料气，需要使用 催化剂来调节水煤气变换反应中的氢气与一氧化碳的比，

方程式1  CO+H₂O＝CO₂+H₂

以便不促进碳(不希望的副产物)的形成。专利‘653教导：氧化铝是优选 的催化剂，并且用于所述反应的常规催化剂体系和方法需要使用用于催 化剂的贵金属(例如镍、钼等)或碱性物质(例如钾、钠等)。此外，常规 催化剂体系和方法无法将碳限制到专利‘653中所需的程度。这些和其它 气体生产操作的典型专利如下：Jerzmanowski的U.S.专利No.233,861、 Ellis的U.S.专利No.1,295,825、Harrison的U.S.专利No.1,875,923、 Wilcox的U.S.专利No.1,903,845、Lucke的U.S.专利No.1,977,684、 Davis的U.S.专利No.1,992,909、Bahlke等的U.S.专利No.2405395、 Campbell等的U.S.专利No.2,546,606、U.S.专利No.3,922,337、Brophy 等的U.S.专利No.4,726,913、Goetsch等的U.S.专利No.4,888,131、Say 等的U.S.专利No.5,143,647以及英国专利GB 461,402(1937年2月16 日)。

专利‘653教导一种通过如下步骤裂化和变换合成气的方法：在再循 环路线外的室(out-of-the-recirculating-path chamber)中提供基本上由 氧化铝组成的催化剂；以及使氧化铝催化剂与甲烷和/或更高分子量的 烃的基本上不含氧的合成气和在约530℃至约980℃温度下的水蒸气接 触，从而使甲烷和更高分子量的烃按以下反应裂化，

方程式2  C_xH_2y+xH₂O＝xCO+(1+y+x)H₂

并通过方程式1中的反应(水煤气变换反应)进行变换，从而在低于 980℃的温度下使碳的形成最少化。

因此，专利‘653教导将氧化铝用作气体调节催化剂，该催化剂可以 变换所谓的水煤气变换反应以能够使H₂∶CO的比为2∶1。