[发明专利]一种含炭质材料气化制合成气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含炭质材料的气化制合成气或制氢过程，更具体地说，是一种利用含炭质材料部分氧化气化，使之转化成一氧化碳和氢气的气体产物。

背景技术

随着世界范围内能源供需剧烈动荡，加之环保意识不断加强，清洁、高效、灵活的新型能源加工工艺日益受到青睐，例如重质油加氢技术不断受到重视。但是重油加氢氢耗大，始终是困扰加氢工艺大规模运行的问题之一，目前甲烷蒸汽裂解制氢、重油制氢、电解水制氢等技术，多存在成本较高的缺点。含炭质材料，包括粉煤、生物质、石油焦、生活垃圾等的气化工艺，具有清洁、高效的优点而成为研究的热点。

目前气化工艺多采用较高的气化温度，高达1000-2200℃，这虽然有利于目的产物的生成，但是对工艺本身和设备都提出比较苛刻的要求。当采用较低的气化温度时，装置的加工能力和目的产物的产率会受到化学平衡和化学反应速率的双重影响。以水蒸汽、CO₂为气化剂，气化为吸热过程，体系温度随着反应进行不断下降，平衡常数和反应速率不断减小，进而影响了整个气化过程，优点是产物为CO、H₂等目的产物的选择性高。以氧气或空气作为气化剂，气化过程为放热过程，平衡常数和反应速率都非常大，缺点是目的气化产物CO容易与氧气进一步反应生成CO₂，降低了气化过程的效率。

US 6455011 B1以含有氧气的气体作为气化剂和流化介质，含碳有机固体废物在翻转式流化床内，在450-650℃下部分氧化气体、焦炭等物质，将气体、焦炭引入下行式涡旋燃烧炉内，以氧气+CO₂为气化介质，在灰熔点以上的温度条件下(≥1200℃)气化生成合成气。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上提供一种含炭质材料气化制合成气的方法。

本发明提供的方法包括：

(1)含炭质材料与任选的气化催化剂混合，干燥脱水，粉碎，得到含炭质颗粒物；

(2)步骤(1)所得的含炭质颗粒物送往气化器，气化器设置两个区，部分含炭质颗粒物与气化剂I从气化器底部进入气化器的一区，剩余的含炭质颗粒物与气化剂II从气化器中部进入气化器的二区，含炭质颗粒物在气化反应条件下发生气化反应，生成含有合成气的气体产物和灰分；

(3)步骤(2)所得灰分，全部或部分与含炭质颗粒物混合后循环回气化器，剩余部分排出系统。

所述含炭质材料的碳含量在1重量％-100重量％。所述含炭质材料选自粉煤、石油焦、生物质、重油溶剂脱油后的沥青、水煤浆、炼厂有机废料、城市生活垃圾的一种或几种，或者是石油催化裂化、加氢裂化、催化重整工艺的积炭待生剂。

所述气化催化剂选自碱金属、碱土金属、第VIII族金属中的一种或几种，或上述金属的碳酸盐、硫酸盐、氧化物或氯化物中的一种或几种。

所述步骤(1)中任选的气化催化剂是指气化催化剂是一个可选组分。以含炭质材料与气化催化剂的总体为基准，以质量计，所述步骤(1)中气化催化剂的添加量为0-15％。

所述步骤(1)中含炭质材料与气化催化剂的混合是机械混合，或是用气化催化剂的水溶液浸渍含炭质材料。含炭质材料与气化催化剂或催化剂前驱物混合后，经过高温干燥脱水，干燥温度110-500℃，优选120-300℃。干燥脱水后的原料，经由粉碎机或研磨机粉碎，所得含炭质颗粒物粒径小于等于200m m。优选颗粒粒径小于50mm。

所述步骤(2)中气化剂I中的氧气含量为15体积％-50体积％，气化剂I选自含氧气体、水蒸汽、二氧化碳中的一种或几种形成的混合气体，所述含氧气体为氧气和/或空气。

所述步骤(2)中气化剂II中的氧气含量为0体积％-15体积％，气化剂II选自氧气、空气、水蒸汽、二氧化碳中的一种或几种的混合气体。

所述步骤(2)中气化器选自提升管气化器、流化床气化器或移动床气化器，或者为它们中的两种以上组合而成的气化器。