[发明专利]生产富含氢气的产物气体的方法有效
申请号: | 200780043006.5 | 申请日: | 2007-10-16 |
公开(公告)号: | CN101541927A | 公开(公告)日: | 2009-09-23 |
发明(设计)人: | 海因茨-于尔根·米伦 | 申请(专利权)人: | 海因茨-于尔根·米伦 |
主分类号: | C10J3/64 | 分类号: | C10J3/64;C10B47/44 |
代理公司: | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 | 代理人: | 殷 骏 |
地址: | 德国*** | 国省代码: | 德国;DE |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 生产 富含 氢气 产物 气体 方法 | ||
本发明涉及一种由有机的物质或物质混合物形式的原料生产高热值的富含氢气的产物气体的方法,其中,原料在热解区中通过热解而裂解成含碳的固态残渣和呈挥发相的热解气体,热解气体与作为反应剂的水蒸气混合,并在反应区中这样地再加热,使得产生高热值的产物气体,在此情况下,热解和再加热所需的热量至少绝大部分来自含碳的固态热解残渣的燃烧,并向装置中输送用作热载体的、循环运送的散料,其在加热区中用来自含碳残渣燃烧的烟气来加热,随后在反应区中与热解气体和水蒸气的混合物接触,然后,将至少一部分显热引入热解区,随即借助散料输送器返回热载体循环的起始处。
这种方法例如由EP 1 226 222 B1公开。在该方法中,用作热载体的散料在热解区内部与以块状或小块状加入的原料直接接触,随后必须以力学或流体力学方式(风力选矿)从在热解中产生的热解焦炭中分离出来。该步骤由于所生产的焦炭的特性而难以进行,但通常还由于在约550℃下进行的情形而变难。在这种比较高的温度下,热解焦炭是极其易燃和可燃的物质。该方法的另一缺点在于,用作热载体的散料必须以550℃再返回加热区。操作这种热散料很耗费。另一缺点在于,该比较高的温度限定了工艺的基础温度。低于该温度的热流不能再直接在工艺中利用,因为它们放热(exergetisch)值太低。另一缺点在于,工艺出口处的产物气体温度为950℃,因此除了通常所需的气体净化外,还必须对该非常高的温度进行冷却。
现有技术公开了间接加热的热解设备(参见Hamm-Uentrop RWE-发电站中的Contherm-装置,由Technip GmbH公司建造)。该间接加热的热解设备避免了其它情况下所需要的分离热解焦炭和载热介质的缺点。
此外,作为“Pyrator-Vergaser”已知的(NRP Natur-Rohstoff-Pyrolyse GmbH公司的出版物,Aitrangerstr.7,87847 Unterthingau,Deutschland)水蒸气气化器,在一个步骤中,将待气化的有机物质在间接加热的,例如用产物气体加热的热解管中转化为热解焦炭,然后热解气体与焦炭在另一气化反应中进行反应,以便获得富含氢气的产物气体。在此,用螺旋输送器将原料通过热解管输出,并以此方式与经加热的管壁接触。
本发明的目的是,如下改进开篇所述类型的方法,一方面利用通过热载体循环引入热量的优点,即在总是干净的加热面情况下达到强烈的热交换,但另一方面,在此情况下还避免了热载体(散料)与热解焦炭的有问题地分离。此外,在该新方法情况下,在至少部分除去在产物气体中可能存在的焦油时,应尽可能从产物气体中引走热量。最后,应在热工学上改善该方法,即应结合更多的废热量,并尽可能使之可用于方法中。
为了实现该目的,从开篇所述类型的方法出发,本发明建议,在热载体循环中,在加热区之前设置预热区,在该预热区中,用来自反应区的热产物气体对散料进行预热,从而产物气体的大部分热量被吸收,并且建议在热解区中散料至原料的热传递间接地并不直接与散料接触地进行。
本发明的方法,与以前的方法一样,用散料构成的热载体循环运行。然而,与根据EP 1 226 222 B1的现有技术不同,所述热载体循环通过加热区前置的预热区而扩展,在该预热区中,一方面产物气体被冷却,另一方面,用作热载体的散料被预热。产物气体在该预热区中的冷却进行到这种程度,使得大部分高沸点的焦油从产物气体中析出。同时产物气体脱离大部分夹带的粉尘。尤其是通过该措施,大部分起先包含在产物气体中的热量保留在热载体循环中,并因此保留在工艺中。与根据EP 1 226 222 B1的现有技术相比,本发明的方法另一主要优点在于用作热载体的散料在热解区中不再直接与原料接触。这样一方面具有的优点为,用作热载体的散料不再需要与热解时残留的固态热解产物分离。另一方面,用该方法步骤使热载体可以毫无困 难地显著进一步冷却,例如冷却到220℃或更低的基础温度。在如此低的基础温度下,使用作热载体的散料回输到热载体循环的起始处显著更容易。此外,在散料输送器区域内的热损失可以明显降低。
原料的热解适当地在500℃至700℃的温度范围内进行,优选在550℃至650℃的温度范围内。在本发明的方法中,该温度范围可以特别是准确地调节和保持。
另外还设计为,热解气体和水蒸气的混合物在反应区中被加热到750℃至1000℃,优选加热到900℃至1000℃。在保持该温度范围情况下,氢气产率最好。
为了进一步改善在反应区中还被称为重整的反应,所述反应可以在催化剂存在下进行。
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