[发明专利]气化工艺流的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

[0001]本申请要求美国临时申请号60/788,238和60/846,063的 权益，60/788,238于2006年3月31日提交，60/846,063于2006年9 月20日提交，每一个都通过引用并入，如同其全文在本文中公开。

背景

[0002]工业中已知的气化器有多种。各种各样的固定床、流化 床和气流床气化器已经用了几十年。在固定床气化器中，气化剂例如 蒸汽、氧气和/或空气流过燃料源例如煤或生物质的固定床，从而气化 该燃料源。在流化床气化器中，该燃料源在氧气/空气和蒸汽中流态化。 流化床气化器的气体通量比固定床气化器高，但不如气流床气化器高。 在气流床气化器中，颗粒和流体的浆料用氧气气化。

[0003]在使用的绝大多数气化器中，吸热气化反应所需热量由 原料的部分氧化提供，这通常发生在气化发生的同一反应室中。本技 术领域的典型例子是气流床气化器，其往往具有在任何常规的气化方 法中最高的通量/尺寸比。但是，这种方法依赖原料且需要详细分析以 优化产物气体组成。

[0004]固定床和流化床气化器，一般具有比单级气流床气化器 更低的出口温度，例如，低于灰份结渣温度。在较低的气化器出口温 度下，更多来自煤脱挥发份作用的甲烷存留下来，这导致氢气产量的 损失且一般在400-500psig下是煤的碳含量的10-15％。

[0005]一些气化器设计使用两级来提高气化器冷气效率，以减 少产物气体中的显热，并降低氧气需求。但是，在两级气流床气化器 中，第二级加入的煤降低了出口温度且一些甲烷存留在合成气中。因 此，传统的气化器通常不会有具有分开的气化段的模块式催化燃烧系 统的运行能力和多功能性。

概述

[0006]公开了气化工艺流的方法。在一些实施方案中，该方法 包括以下：提供包括燃料源的工艺流；将主要热源应用到含有该工艺 流的第一室；在第一室中气化该工艺流以产生包括一种或多种产物气 体的气化的工艺流；输送该一种或多种产物气体的至少一部分到第二 室；在一种或多种催化剂存在下在第二室中燃烧该一种或多种产物气 体的至少一部分以产生热能；和使所述热能从第二室传递至第一室以 提供主要热源。

[0007]公开了气化工艺流的系统。在一些实施方案中，该系统 包括以下：用于气化所述工艺流以产生气化的工艺流的第一室，该气 化的工艺流包括一种或多种产物气体的至少一种、水和颗粒，该气化 室包括多个侧壁；用于加热第一室的主要热源；和用于燃烧所述工艺 流的第二室，所述第二室与所述第一室和所述工艺流的至少一部分以 流体连通，第二室包括与所述气化室的相应侧壁热连通的一个或多个 部分，第二室包括内表面，该内表面具有由一种或多种催化剂形成的 涂层，第二室被构造成燃烧所述工艺流的至少一部分以产生热能，该 热能充当所述主要热源并通过与所述第一室热连通的一个或多个部分 提供到第一室。

[0008]公开了气化工艺流的催化反应气化器。在一些实施方案 中，该气化器包括以下：包括一个或多个入口和一个或多个出口的外 壳；限定在所述外壳内的燃烧室，该燃烧室包括大量内表面；置于燃 烧室内的一种或多种催化剂；和气化室，该气化室与所述燃烧室分开 但安置成与所述燃烧室热连通，所述气化室包括第一端和第二端，所 述第一端可操作地与用于接收所述工艺流的一个或多个入口连接，和 所述第二端可操作地与所述一个或多个出口连接。

附图简述

[0009]为了说明本发明，附图显示了公开的主题的实施方案。 但是，应该理解的是，本申请不限于附图中显示的精确布置和手段， 其中：

图1是根据公开的主题的一些实施方案的系统示意图；

图2是根据公开的主题的一些实施方案的气化器装置的截面图；

图3是根据公开的主题的一些实施方案的工艺图；

图4是对于根据公开的主题的一些实施方案的系统和方法设备， 氢气产量和所需能量对再循环到催化燃烧室的二氧化碳百分比的模拟 结果图；

图5是对于根据公开的主题的一些实施方案的系统和方法设备， 氢气产量和所需能量对再循环到催化燃烧室的二氧化碳百分比的模拟 结果图；

图6是对于根据公开的主题的一些实施方案的系统和方法设备， 氢气产量和所需能量对再循环到催化燃烧室的二氧化碳百分比的模拟 结果图；