[发明专利]含焦油杂质的气体的重整方法

说明书

本发明涉及到含有焦油杂质的气体的重整方法，其中将气体流(其 中已经加入了氧气或者含氧气体)与固体催化剂接触。本发明也涉及 到应用该催化剂对含有该杂质的气体进行重整的用途。

由燃料气化所得的气体，该气体的主要组分有一氧化碳、二氧化 碳、甲烷、氢、水蒸汽和氮，典型的含有少量焦油有机化合物杂质。 此外，该气化气体含有由燃料中氮化合物生成的氨杂质。

该气体使用时，比如，通过发动机或涡轮发电时，或者是生产在 甲醇合成所需的合成气体时，气化气体中含有的这种焦油杂质呈现出 了缺点。当该气体燃烧时，氨反过来转变成对环境有毒害作用的氮氧 化物。因此，有必要在该气体燃烧或者其它后续处理之前对毒害组分 的气化气体进行纯化。

一种有效的含有焦油杂质和氨的气化气体的纯化方法，是采用催 化剂在高温下进行的重整作用。能很好的适用于分解气化气体中包含 的焦油的已知的催化剂中包括镍催化剂和白云石，操作温度在 800-900℃。在这种条件下，镍催化剂也分解出氨。由镍和白云石催化 剂进行的试验需要高的反应温度，这通过气化气体的部分燃烧获得。

特别指出的是，采用镍催化剂的时候，所需的高温是一个问题， 以及部分来讲也是由该问题导致的在催化气体环境下生成烟灰的趋 向。烟灰生成的碳堆积在反应器中和催化剂上，并且可能最终导致整 个反应器的堵塞。镍和其它金属催化剂在气化过程的初始阶段也存在 问题，纯化反应器的温度相对较低，低于700℃。与初始阶段相关联， 气化操作可能会偶尔不稳定，产品气体中的焦油含量可能升到极高， 这也可能导致碳在催化剂上的聚积，加速催化剂失活和反应器的堵塞。

上述问题在合成气体应用上更显突出，在此应用中也是对较轻的 烃类进行重整。金属催化剂必须在高温使用，并且可能需要较高金属 含量的催化剂。这样，防止碳在催化剂上聚积甚至较电厂应用更有难 度。

FI专利说明书110691描述的是气化气体的催化纯化，所采用的 催化剂是锆化合物，如氧化锆ZrO₂。该锆催化剂可有效分解焦油，尤 其是重质烃类。锆催化剂较镍催化剂有相当宽的温度使用范围，大致 在600-900℃。测试中，在约600℃下，锆催化剂产生的焦油转化达 60-80％。

本发明的目的是提供一种重整含有焦油杂质的气体的方法，摒弃 现有镍或者其它金属催化剂的缺点，使焦油杂质得到高的转化。特别 指出的是，本发明的目的是提供一种较现有镍催化剂更低的工作温度 的方法，并且其中镍催化剂导致的催化剂失活和反应器堵塞问题可以 避免。本发明方法的特征在于，重整作用分阶段发生，由此在第一阶 段，气体与锆基催化剂接触，下一阶段，与金属催化剂接触。

因此，本发明包括使待重整的气体流，例如从燃料中得到的气化 气体与氧气或者含氧气体的混合，而实施第一预重整阶段，其中采用 锆基催化剂，如氧化锆ZrO₂或者相似的锆化合物，此后实施下一重整 阶段，其中催化剂是金属镍或者贵金属。必要时，氧气或者含氧气体 还可以在该相继的重整阶段之间加入到所述气体流。

锆基催化剂可由氧化锆和其它金属氧化物如氧化铝Al₂O₃混合组 成。锆氧化物或者其它锆化合物在合金中的比例最好超过50％。该锆 化合物可在惰性载体表面上或者浸入到载体中。在第一预重整阶段的 锆化合物以及在接下来的重整阶段的金属催化剂都可包含有作为载体 的陶瓷或者金属蜂窝涂层。两个重整阶段的催化剂都可位于相同的反 应器，在待重整气体流动方向上以连续的层或区的形式排列。另一方 面，在预重整阶段的锆催化剂和下一重整阶段的金属催化剂放置于按 顺序定位在气体流动方向的分开的反应器中。