[发明专利]由黑液制备合成气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从黑液气化器(black liquor gasifier)制备可用于下游合成的合 成气的方法。

特别地，本发明涉及在高温下流式气化器中将黑液气化成具有改善组成的 合成气流，用于合成贵重化学品尤其是DME。

背景技术

可以通过鼓气即氧气、富氧空气或空气气化所谓的黑液(BL)来制备合成 气。

BL是来自造纸过程的中间产物流。它来自于用氢氧化钠水溶液蒸煮例如木 片和后续的通过蒸发将含水量降至约70重量％的过程。该BL物质富含半纤维 素和木素，并具有相对高含量的无机物质，从而在气化工艺过程中形成大量的 熔化物。

已知的BL气化炉的类型以不同的方式构造。为此，气化器在气化室中具 有上流或下流的气态反应介质，并且通过或多或少地增加鼓入点而进行操作。 在低温类型的BL气化器中(～600℃气化出口温度)，以干燥的固体而不是熔化 物的形式回收灰烬。在高温类型的BL气化器中(～900-1050℃气化出口温度)， 源于BL的无机物质作为液体熔化物离开气化器，其在下游工段(section)被淬 火。

在高温下流式气化器中，通常通过燃烧器设备提供黑液。在气化区发生有 机物质的放热氧化和吸热分解反应。来自气化过程的所得温度典型地为大约 900-1050℃.

由BL中溶解的有机物质制备的合成气富含氢气、一氧化碳和二氧化碳。 合成气另外还包含连同Na₂CO₃和NaS或者钾盐等同物的灰烬熔化物的水、惰 性组分和硫组分，所述惰性组分取决于黑液的组成和供氧。

在这种类型的气化器中，来自气化过程的流出物通常通过向气化室下面的 淬火室喷入的液体水淬火的方式进行冷却。

如此，熔化物溶解在淬火水中而形成绿液，其在苛化(caustification)之后 备用于溶解有机物质。

可以对合成气进行纯化，并可用作燃料或者用作下游化学工艺的原料。

黑液(BL)物质的典型组成为以重量计的C 36.14％、H 3.50％、O 34.3％、 N 0.14％、S 4.80％、Cl 0.24％、Na 18.6％和K 2.02％。黑液的干重百分比为约 70wt％。

所生产合成气的组成取决于BL进料组成、其干重百分比、鼓入气体的类 型和BL雾化气流和它们的相对流速。合成气组成另外还取决于气化器操作条 件。

气化过程实质上是通过热裂解将有机物质分解为例如CO、CH₄，并且通过 均相水煤气转换反应

进一步得到一定量的H₂和CO₂。

为此，已知钠化合物促进水煤气转化反应(参见f.inst.Sealock，L.J.Jr.；Elliott， D.C.，“Development of an advanced water-gas shift conversion system”，4th annual advanced gasification contractors’meeting；1984年6月26日；摩根敦 (Morgantown)，西弗吉尼亚州(WV)，美国)。

尽管均相转换反应在BL气化器的淬火部分占主导地位的温度下慢，但是 由于得到了钠化合物的促进，该转换反应在低至250-300℃的温度下还可发生。 尽管在400℃以下会非常慢。

在鲁奇固态排渣(Lurgi Dry Ash)气化工艺中，来自下游工艺的水冷却器 的原始合成气以分流形式再循环到气化器中，提供增压气体锁定(lock pressurizing gas)，以避免惰性气体(inert gases)稀释合成气。

在Shell煤气化工艺和Prenflo工艺中，来自下游炉渣过滤器的热淬火气体 (约250-280℃)的分流被再循环至气化器中，以对流出物进行淬火冷却。

这些工艺都没有能带来所得原始合成气组成的改变。