用于由生物物质制备合成气的方法和设备的制作方法

专利名称：用于由生物物质制备合成气的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及如独立权利要求1的前序部分限定的由生物物质制备合成气的方法。本发明还涉及如独立权利要求16的前序部分限定的由生物物质制备合成气的装置。本发明涉及对氢气和一氧化碳的混合物(下文称为“合成气”)的制备的改进，所 述混合气可以例如在费-托工艺中用于制备液体烃产物生物物质。在费-托工艺中，在反 应器内，在采用合适的催化剂以及高温和高压的条件下，将合成气转化为烃类产物。国际公开第 W02007/042562 号(壳牌国际研究所(SHELLINTERNATIONALE RESEARCH) MAATSCHAPPIJ B. V.)揭示了二氧化碳的分离，以及分离的二氧化碳在用来由碳 质燃料制备合成气的工艺中的应用。所述工艺包括将碳质燃料和含氧物流输送到气化反应 器的燃烧器的步骤，其中用含二氧化碳的物流将固体碳质燃料输送到燃烧器。所述方法包 括一个在所述气化反应器中使得所述碳质燃料部分氧化的步骤，从而制得至少包含一氧化 碳、二氧化碳和氢气的气态物流。所述工艺包括将气态物流从气化反应器移出的步骤。该 公开文献提出所述工艺可以包括以下对气态物流进行转化的步骤将一氧化碳至少部分地 转化为二氧化碳，从而制得消耗掉一氧化碳的物流。可以将所述消耗掉一氧化碳的物流送 到二氧化碳回收系统，从而制得富含二氧化碳的物流和缺少二氧化碳的物流。该公开文献 提出将所述富含二氧化碳的物流至少部分地用作含二氧化碳的物流，用来将固体碳质燃料 输送到燃烧器。国际公开第 W02007/042564 号(壳牌国际研究所(SHELLINTERNATIONALE RESEARCH) MAATSCHAPPI J B. V.)揭示了二氧化碳的分离，以及分离的二氧化碳在用来由固 体碳质燃料制备烃类产物的工艺中的应用。所述工艺包括将固体碳质燃料输送到气化反应 器的燃烧器的步骤，其中用含二氧化碳的物流将所述固体碳质燃料输送到燃烧器。所述工 艺包括一个在所述气化反应器中使得所述碳质燃料部分氧化的步骤，从而制得至少包含一 氧化碳、二氧化碳和氢气的气态物流。所述工艺包括将气态物流从气化反应器移出的步骤。 所述工艺包括一个任选的步骤，用于将从所述气化反应器移出的至少一部分气态物流进行 转化，从而制得消耗掉一氧化碳的物流。所述工艺包括以下步骤将所述气态物流以及/或 者任选的消耗掉一氧化碳的物流送到费_托反应器进行处理，以制得烃类产物。该公开文 献提出该工艺可以包括以下步骤将所述消耗掉一氧化碳的物流送到二氧化碳回收系统，从而制得富含二氧化碳的物流和缺少二氧化碳的物流，所述缺少二氧化碳的物流在该步骤 用来将气态物流以及/或者任选的消耗掉一氧化碳的物流输送到费-托反应器，用来制得 烃类产物。该公开文献提出所述二氧化碳回收系统是组合的二氧化碳/硫化氢去除系统， 在该去除系统中使用甲醇作为物理溶剂。该公开文献提出由所述二氧化碳回收系统制得的 富含二氧化碳的物流至少部分地用作含二氧化碳的传输气，用来将固体碳质燃料输送到燃烧器。发明目的本发明的目的是提供一种用来由生物物质制备合成气的新的创造性的方法和设备。 发明简述本发明的由生物物质制备合成气的方法的特征如独立权利要求1的定义所示。该方法优选的实施方式在从属权利要求2-15中定义。相应地，本发明的由生物物质制备合成气的设备的特征如独立权利要求16的定 义所示。该设备优选的实施方式在从属权利要求17-28中定义。在本发明用来由生物物质制备合成气的方法中，使用一种设备，该设备包括气化 器，其用来将生物物质气化以制备粗产物气，该设备还包括气体处理装置，用来纯化粗产物 气，以制得合成气。所述方法包括制备粗产物的制备步骤，在此步骤中，将加压的生物物质 的物流加入气化器中，用来使得生物物质至少部分地燃烧，以制得粗产物气物流，其中是通 过生物物质供应系统中的加压气体的方式将加压的生物物质物流加入气化器中的。所述方 法包括纯化步骤，用于将气化器制得的粗产物气的物流输送通过所述若干气体处理装置， 其中所述若干气体处理装置各自设置用来进行所述纯化步骤中的一个处理步骤，将粗产物 气物流转化为合成气物流。其中一个处理步骤是二氧化碳去除步骤，其在包括气体纯化器 的一个气体处理装置中从粗产物气物流中分离二氧化碳。所述方法包括供料步骤，用来将 在气体纯化器中分离的二氧化碳物流送入所述设备的至少一部分，所述设备的至少一部分 选自生物物质供应系统，气化器，以及所述气体处理装置中的至少一种。本发明的用来由生物物质制备合成气的设备包括生物物质供应系统，其通过用加 压气体对生物物质加压，从而产生加压的生物物质的物流。所述设备还包括气化器，其用 来使得加入气化器的加压的生物物质至少部分地燃烧，以制得粗产物气物流。所述设备包 括若干气体处理装置，所述若干气体处理装置各自设计用来进行纯化步骤中的一个处理步 骤，以使得粗产物气物流转化为合成气物流。所述若干气体处理装置中的一种包括气体纯 化器，其用来从粗产物气物流中分离二氧化碳。所述设备包括供料装置，用来将所述在气体 纯化器中从粗产物气物流中分离的二氧化碳物流送入所述设备的至少一部分，所述设备的 至少一部分选自生物物质供应系统，气化器，以及所述若干气体处理装置中的至少一种。作为所述方法的原料，几乎任何种类的生物物质均适合用于气化。如果需要，首先 对所述生物物质进行干燥以使得水分含量降至35重量％或更低，例如10-20重量％。所述 生物物质通常选自源自植物、动物和/或鱼类的纯净原料和废料，例如城市垃圾，工业废料 或副产物，农业废料或副产物(也包括家畜粪便)，木材加工工业的废料或副产品，食品工 业的废料或副产品，海生植物(例如海藻)以及它们的组合。所述生物物质材料优选选自 不可食用的资源，例如不可食用的废料以及不可食用的植物材料，包括油、脂肪和蜡。本发 明优选的生物物质材料包括木材加工工业的废料和副产品，例如残渣，都市木材废料，伐木 废料，木屑，锯屑，稻草，木柴，木材，纸张，造纸或木料加工的副产品，短期轮作作物等。用于 所述方法的生物物质材料还可以包括植物油、动物脂肪、鱼油、天然蜡和脂肪酸。在气化器中形成的粗产物气包含以下主要组分一氧化碳和氢气。另外，其包含二 氧化碳和甲烷以及其它的气态物质。在本发明中，在纯化步骤中的二氧化碳去除步骤中，从粗产物气物流中分离气态 二氧化碳，分离得到的二氧化碳用于所述设备的至少一部分。
所述设备的至少一部分是1)生物物质供应系统，2)气化器，以及3)若干纯化装 置中的至少一种。可以将所述合成气送到另外的工艺步骤，将其转化为液体烃类产物，例如送到 费-托反应器。在气化领域中，人们已知使用氮气(N2)作为传输气体，将燃料送到气化器。还知 道优选在包括费-托工艺的方法或设备中使用二氧化碳代替氮气作为传输气体，这是因为 氮气会降低费-托反应器的能力，以及其中使用的可能的催化剂的能力。氮气还会降低纯 化步骤中使用的其它可能的催化剂将粗产物气转化为合成气的能力。人们已经在通过烃类 燃料气化制备合成气的工艺中使用的工艺步骤、反应器和其它设备中，将氮气用作惰性化 气体。二氧化碳不会像氮气一样对设备的性能带来负面影响。本发明的一个优点在于， 用于所述设备的二氧化碳可以由粗产物气制得。制得的二氧化碳的体积流量可以约占总气 体物流的25体积％。通过从粗产物气分离二氧化碳，将其再循环返回工艺中，并且在引导 合成气前进之前再次回收二氧化碳，可以在循环中对所有的二氧化碳加以利用。另外，回收 的二氧化碳的压力处于适于再循环的水平。本发明包括二氧化碳去除步骤，用来从粗产物气物流分离 二氧化碳作为独立的物 流。所述在包括气体纯化器的气体处理装置中，从粗产物气物流中分离二氧化碳的二氧化 碳去除步骤优选(但不是必须)包括以下步骤在低温高压的条件下将所述粗产物气物流 接触甲醇，制得至少包含二氧化碳的溶剂，降低所述至少包含二氧化碳的溶剂的压力以及/ 或者对溶剂进行汽提以释放并回收二氧化碳。所述在包括气体纯化器的气体处理装置中， 从粗产物气物流中分离二氧化碳的二氧化碳去除步骤另外(但不是必须)包括以下步骤 在高压的条件下使所述粗产物气物流接触物理溶剂，从而将二氧化碳溶解(吸收)到物理 溶剂中，降低所述至少包含二氧化碳的溶剂的压力以及/或者对所述至少包含二氧化碳的 溶剂进行汽提以释放并回收二氧化碳。或者，在二氧化碳去除步骤中采用胺处理工艺。在本发明的一个实施方式中，在制备步骤中，在生物物质供应系统中使用锁闭式 料斗，用来将生物物质加入气化器。使用锁闭式料斗得到加压生物物质的物流。在本发明 的这个实施方式中，将从粗产物气物流分离得到的二氧化碳物流送入锁闭式料斗。所述二 氧化碳在锁闭式料斗中用作加压气体，将生物物质的压力升高到在将生物物质从生物物质 供应系统送入气化器中之前、气化器中一般水平近似相等的水平。所述气化器中的压力水 平可以为例如2-25巴，优选8-12巴，例如约为10巴。在本发明的另一个实施方式中，在制备步骤中使用气化器，通过在化学计量比条 件下使得生物物质至少部分地燃烧，制得粗产物气的物流。在本发明的这个实施方式中，将 从粗产物气物流分离得到的二氧化碳物流送入气化器，用来移出气化器中的底灰。在本发明的另一个实施方式中，用来将粗产物气物流转化为合成气物流的纯化步 骤中的若干处理步骤中的一种是在重整装置中进行的催化处理步骤。在此实施方式中，将 从粗产物气物流分离得到的二氧化碳物流送入重整装置，用来从重整装置中的催化剂表面 除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。所述二氧化碳优选以二氧化碳的脉冲流的形式加 入重整装置，用来从重整装置内的催化剂表面上除去灰和/或烟炱沉积物。通过将二氧化 碳以气体脉冲的形式送入重整装置中，能有效地将沉积物/颗粒从重整装置的表面除去，从而改进了重整装置的运作。在本发明的另一个实施方式中，所述方法的纯化步骤包括一个冷却步骤，该冷却 步骤用来降低粗产物气物流的温度，所述冷却步骤在冷却器中进行。在本发明的这个实施 方式中，将从粗产物气物流分离得到的二氧化碳物流送入冷却器，用来从冷却器中除去灰 和/或烟炱沉积物之类的沉积物。同样在此实施方式中，二氧化碳优选以脉冲流的形式送 入冷却器中。通过从冷却器的表面除去沉积物/颗粒，可以改进冷却器的运作。在本发明的另一个实施方式中，用来将粗产物气物流转化为合成气物流的纯化步 骤中的若干处理步骤中的一种是用来过滤粗产物气物流的过滤步骤，所述过滤步骤使用过 滤器进行。在本发明的这个实施方式中，将从粗产物气物流分离得到的二氧化碳物流送入 过滤器，用来从过滤器中除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。在本发明的这个实施方 式中，优选将从粗产物气物流分离得到的二氧化碳物流以二氧化碳脉冲流的形式送入过滤 器，用来从过滤器中除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。尤其是通过将二氧化碳以气 体脉冲的形式送入过滤器中，有效地将沉积物/颗粒从过滤器的表面除去，从而改进了过 滤器的运作。本发明的这个实施方式优选(但不是必须)包括颗粒供料步骤，其用来将在 过滤器中从粗产物气物流除去的颗粒送入飞灰排放容器。在本发明的这个实施方式中，优 选(但不是必须)将二氧化碳送至飞灰排放容器的底部，用来将灰组分与未燃烧的烟炱/ 炭组分分离。所述二氧化碳在飞灰排放容器中作为增压气体，优选在将颗粒从过滤器送入 飞灰排放容器之前，将二氧化碳送入飞灰排放容器。将飞灰排放容器内的压力升高到近似 与过滤器内的压力相同的水平。所述过滤器中的压力水平可以为例如2-25巴，优选8-12 巴，例如约为10巴。本发明的一个优选的实施方式包括将在气体纯化器中从粗产物气物流分离得到 的二氧化碳物流从所述气体纯化器送入所述设备，用来从所述设备除去其它的气体，以使 得设备惰性化。如果将氮气用于该目的，由此会例如造成任选的费-托工艺的效率降低，所 述费-托工艺可以用来将合成气转化为液体炭质产物。本发明的一个优选的实施方式包括在工艺停止的情况下，将在气体纯化器中从粗 产物气物流分离的二氧化碳物流从所述气体纯化器送入所述设备作为保护气，用来防止停 止过程中设备发生氧化，特别是任何纯化装置的氧化。可以在工艺受到干扰的情况下采用 相同的步骤，以防设备受到氧化，特别是任何纯化装置受到氧化。本发明的一个优选的实施方式包括将在气体纯化器中分离的二氧化碳物流送入 储存装置的步骤。本发明的该优选实施方式优选(但不是必须)包括将二氧化碳物流从所 述储存装置送入设备的步骤，用来从设备除去气体，或者在设备停止或开启过程中使用二 氧化碳作为保护气。本发明的该优选实施方式优选(但不是必须)包括将二氧化碳物流从 储存装置送入设备的至少一部分的步骤，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统， 气化器，以及所述若干气体处理装置中的至少一种。
具体实施例方式附图
显示了用来由生物物质2制备液体烃类产物1的方法和设备的一个例子。所述液体烃类产物1是例如所谓的生物柴油，所述生物物质2是例如树皮，树桩，或者相应的森林残留物。
下面首先描述一种由生物物质2制备液体烃类产物1的方法，以及该方法优选的 实施方式。在此方法中使用一种设备，该设备包括生物物质供应系统4，用来对生物物质2进 行气化以产生粗产物气3的气化器6，以及若干气体处理装置，其用来对粗产物气3进行纯 化，以制备合成气7。所述方法包括通过以下方式用来制备粗产物气物流3的制备步骤在生物物质供 应系统4中用加压气体16对生物物质2加压，首先制得加压的生物物质物流5，然后使用例 如螺旋输送机(图中未显示)将加压的生物物质物流5输送入气化器6，使得加压的生物物 质5在化学计量条件下至少部分地燃烧，以制得粗产物气物流3。
所述生物物质2优选为直径30-80毫米、优选小于50毫米的磨碎的生物物质颗粒 的形式。所述方法包括纯化步骤，用来将粗产物气物流3从气化器6输送通过所述若干气 体纯化装置。在图中，所述若干气体纯化装置包括气体纯化器10，重整装置12，冷却器13 和过滤器14，这些步骤各自设置用来进行纯化步骤中的一个处理步骤，用来将粗产物气物 流3转化为合成气物流7。所述方法还可以包括转化步骤，用来将合成气物流7送入费_托反应器8，以将合 成气转化为液体烃类产物1。或者作为将合成气物流7送入费_托反应器8以将合成气转化为液体烃类产物1 的转化步骤的替代，所述方法可以另外包括以下步骤对合成气进行甲醇合成或乙醇合成 的步骤，或者对合成气进行加氢甲酰化反应以制备醛类的步骤。所述若干处理步骤中的一种是二氧化碳去除步骤，用来将二氧化碳从粗产物气物 流3分离，所述二氧化碳去除步骤在包括气体纯化器10的处理装置中进行。所述气体纯化器10优选(但不是必须)设计用来进行一种工艺，其中使用甲醇作 为溶剂从粗产物气物流3分离二氧化碳。所述二氧化碳去除步骤优选(但不是必须)包括 以下步骤在低温和高压条件下使粗产物气物流3接触甲醇，制得至少包含二氧化碳的溶 齐U，然后降低所述至少包含二氧化碳的溶剂的压力以及/或者对至少包含二氧化碳的溶剂 进行汽提，从而释放和回收二氧化碳。或者，所述二氧化碳去除步骤包括(但不是必须)以 下步骤在高压条件下使粗产物气物流接触物理溶剂以将二氧化碳溶解(吸收)到物理溶 剂中，然后降低所述至少包含二氧化碳的溶剂的压力以及/或者对至少包含二氧化碳的溶 剂进行汽提，从而释放和回收二氧化碳。或者在二氧化碳去除步骤中使用胺处理工艺，用来 从粗产物气物流中分离二氧化碳。所述方法包括供料步骤，用来将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9送入所 述设备的至少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统4，气化器6和至少 一种处理装置(10 (气体纯化器)，12 (重整装置)，13 (冷却器)以及14 (过滤器))。所谓 “将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9送入设备的至少一部分”表示可以将气体纯 化器10中分离的全部二氧化碳9送入设备的至少一部分，或者将气体纯化器10中分离的 一部分二氧化碳9送入设备的至少一部分。所述设备包括供料装置24，用来将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9送入 所述设备的至少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统4，气化器6和至少一种处理装置(10 (气体纯化器)，12 (重整装置)，13 (冷却器)以及14 (过滤器))。图中所示的方法中，在制备步骤中，在生物物质供应系统4中使用锁闭式料斗11， 用来将生物物质加入气化器。将气体纯化器10中分离的二氧化碳物流从气体纯化器10送 入锁闭式料斗11。所述二氧化碳在锁闭式料斗11中用作加压气体16。所述锁闭式料斗包 括第一燃料供料仓筒20和第二燃料供料仓筒21。所述第一和第二仓筒通过装有阀门22的 导管相连。锁闭式料斗的功能以及不同部件是本领域技术人员众所周知的。因此，下面以 最简略的方式描述锁闭式料斗的功能，该描述不对该装置构成限制。生物物质2在环境压 力条件下加入第一燃料仓筒20。然后将二氧化碳加入第一燃料仓筒20，使得其中的压力升 高到与气化器6内一般的压力近似相等的水平。所述气化器中的压力水平可以为例如8-12 巴，例如约为10巴。然后打开阀门22，将加压的生物物质5从第一燃料供料仓筒20送入第 二燃料供料仓筒21。接下来，关闭阀门22，将第一燃料仓筒20内的压力降低至环境压力， 然后再次开始加料顺序。通过例如螺旋输送机(图中未显示)将加压的生物物质5从第二 燃料供料仓筒21送入气化器6。在图中所示的方法中，在制备步骤中使用气化器6制备粗产物气物流3。在图中， 将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9从气体纯化器10加入气化器6的灰排放容器 23中，用来移出气化器6的灰排放容器的底灰。
如果该方法中使用的气化器6包括这样的气化器6的灰排放容器23，则该方法优 选(但不是必须)包括以下操作将二氧化碳物流9送入气化器6的灰排放容器23，使得 至少在将灰从气化器6送入气化器6的灰排放容器23中的时候，气化器6的灰排放容器23 内的压力升高到近似与气化器6内的一般压力近似相等的压力水平。所述气化器6中的压 力水平可以为例如2-25巴，优选8-12巴，例如约为10巴。在气化器6和气化器6的灰排 放容器23之间设置阀门(图中未显示)。当要将气化器的灰排放容器23清空的时候，关 闭阀门，然后可以将气化器6的灰排放容器23内的压力降至大气压力，然后可以将气化器 6的灰排放容器23清空。也可以将二氧化碳物流9加入气化器6中，用来调节气化器6内的温度。由于气 化器6常有的高温，二氧化碳9发生吸热反应，即在吸热的情况下进行反应，将二氧化碳9 转化为一氧化碳。该吸热反应降低了气化器6内的温度。用来将粗产物气物流3转化为合成气物流7的工艺中的若干处理步骤中的一种优 选(但不是必须)是催化处理步骤，其为在重整装置12中进行的重整步骤。所述重整装置 12将包含在粗合成气中的烃类转化为一氧化碳和氢气。所述烃类的重整通常使用固体催化 剂材料，在700-1000°C的温度下进行。如果该方法的纯化步骤包括这样的重整步骤，则可以 将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9在重整装置12中用作清洁剂。将二氧化碳从 气体纯化器10送入重整装置12中，用来从重整装置12的表面上以及从重整装置12内的 催化剂上除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。所述二氧化碳9优选(但不是必须)以 二氧化碳脉冲流的方式加入重整装置12中，用来从重整装置12的表面以及从重整装置12 内的催化剂上除去沉积物。如果该方法的纯化步骤包括这样的重整步骤，则所述纯化步骤优选(但不是必 须)包括供料步骤，用来将从重整装置12的表面以及从重整装置12内的催化剂上移除的 灰和/或烟炱(图中未显示)输送到重整装置的灰和/或烟炱排放容器18。如果所述方法的纯化步骤包括这样供料步骤，则二氧化碳物流9优选(但不是必须)送入重整装置的烟炱排放容器18，至少在将灰和/或烟炱从重整装置12送入重整装置的烟炱排放容器18的时候，将重整装置的烟炱排放容器18内的压力水平升高到近似与重整装置12内一般的压力水平近似相等的水平。所述重整装置12中的压力水平可以为例如2-25巴，优选8-12巴，例如约为10巴。优选将阀门(图中未显示)设置在重整装置12以及重整装置的烟炱排放容器18之间。当要将重整装置的烟炱排放容器18清空的时候，关闭阀门，然后可以将重整装置的烟炱排放容器18内的压力降至大气压力，然后可以将重整装置的烟炱排放容器18清空。所述方法的纯化步骤优选(但不是必须)包括冷却步骤，用来降低粗产物气物流3的温度，所述冷却步骤在冷却器13中进行。如果该方法的纯化步骤包括这样的冷却步骤，则可以将在气体纯化器10中从粗产物气物流3分离的二氧化碳物流9在冷却器中用作清洁剂。将所述二氧化碳从气体纯化器10送入冷却器13，用来从冷却器13除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。所述二氧化碳9更优选(但是不是必须)以二氧化碳脉冲流形式送入冷却器13，用来从冷却器13除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。如果本发明的纯化步骤包括这样的冷却步骤，则纯化步骤优选(但不是必须)包括供料步骤，用来将从冷却器13除去的灰和/或烟炱(图中未显示)送至冷却器的灰和/或烟炱排放容器19。如果所述方法的纯化步骤包括这样的供料步骤，则二氧化碳物流9优选(但不是必须)送入冷却器的烟炱排放容器19，至少在将灰和/或烟炱从冷却器13送入冷却器的烟炱排放容器18的时候，将冷却器的烟炱排放容器19内的压力水平升高到近似与冷却器13内一般的压力水平近似相等的水平。所述冷却器13中的压力水平可以为例如2-25巴，优选8-12巴，例如约为10巴。优选将阀门(图中未显示)设置在冷却器13以及冷却器的烟炱排放容器19之间。当要将冷却器的烟炱排放容器19清空的时候，关闭阀门，然后可以将冷却器的烟炱排放容器19内的压力降至大气压力，然后可以将冷却器的烟 炱排放容器19清空。用来将粗产物气物流3转化为合成气物流7的工艺中的若干处理步骤中的一种优选(但不是必须)是过滤步骤，其用来对粗产物气物流3进行清洁，所述过滤步骤在过滤器14中进行。所述过滤器14从粗产物气3中除去飞灰、烟炱、炭、床材料和白云石之类的固体颗粒。如果该方法的纯化步骤包括这样的过滤步骤，则可以将在气体纯化器10中从粗产物气物流3分离的二氧化碳物流9在冷却器中用作清洁剂。将二氧化碳从气体纯化器10送入过滤器14，用来从过滤器14除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。所述二氧化碳9优选(但不是必须)以二氧化碳脉冲流9的形式送入过滤器14，用来从过滤器14除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。如果该方法的纯化步骤包括这样的过滤步骤，则所述纯化步骤优选(但不是必须)包括颗粒供料步骤，用来将在过滤器14中从粗产物气物流3除去的固体颗粒(图中未显示)输送到飞灰排放容器15，所述容器15与过滤器14功能连接，设计用来接收从流经过滤器14的粗产物气3中移除的固体颗粒。如果该方法的纯化步骤包括这样的颗粒供料步骤，则在气体纯化器10中由粗产物气物流3分离得到的二氧化碳物流9优选(但不是必须)送到飞灰排放容器15的底部之上，用来将飞灰排放容器15中的灰组分(图中未显示)与未燃烧的烟炱/炭组分(图中未显示)分离。如果该方法的纯化步骤包括这样的颗粒供料步骤，则二氧化碳9优选(但不是必须)加入飞灰排放容器15，用来至少在将颗粒从过滤器14送入飞灰排放容器15的时候， 将飞灰排放容器15内的压力升高到与过滤器14内一般的压力水平近似相等的水平。所述 过滤器14中的压力水平可以为例如2-25巴，优选8-12巴，例如约为10巴。优选在过滤器 14和飞灰排放容器15之间设置阀门(图中未显示)。当需要将飞灰排放容器15清空的时 候，关闭阀门，将飞灰排放容器15内的压力降至大气压力，然后可以将飞灰排放容器15清 空。所述方法优选(但不是必须)包括将在气体纯化器10中从粗产物气物流3分离 的二氧化碳物流9送入设备中，使得设备惰性化。例如，在工艺开启时，可以将二氧化碳9 送入设备中，用来从设备中除去可能存在的残余氧气，以使得工艺惰性化。同样的，在工艺 停止的时候，可以将二氧化碳9送入设备中，用来从工艺中除去粗产物气3或合成气7，以使 得工艺惰性化。所述方法优选(但不是必须)包括在工艺停止的时候将在气体纯化器10中从粗 产物气物流3分离的二氧化碳物流9加入设备中，以防设备发生氧化，特别是在停止的过程 中，任意纯化装置被氧化。所述方法优选(但不是必须)包括以下步骤将在气体纯化器10中分离的二氧化 碳物流9送入储存装置17。如果所述方法包括将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9加入储存装置17 的步骤，则所述方法优选(但不是必须)包括用来将二氧化碳物流9从储存装置17送入设 备用于从所述设备除去气体或者在设备停止或开启过程中使用二氧化碳9作为保护气的步骤。如果所述方法包括将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9送入储存装置17 的步骤，则所述方法优选(但不是必须)包括以下步骤将二氧化碳物流9从储存装置17 送入设备的至少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统4，气化器6，以及 所述若干气体处理装置10、12、13、14中的至少一种。下面描述一种由生物物质2制备液体烃类产物1的设备以及该设备优选的实施方式。所述设备包括生物物质供应系统4，其通过以下方式将生物物质送到气化器使 用加压气体对生物物质2加压，产生加压的生物物质物流5。所述设备包括气化器6，其用来使加压的生物物质5在化学计量条件下至少部分 地燃烧，以制得粗产物气物流3。图中所示的设备包括费_托反应器8，其用来将合成气转化为液体烃类产物1。作为费-托反应器8的替代，所述设备可以包括用来对合成气7进行甲醇或乙醇 合成的装置(图中未显示)，或者用来对合成气7进行加氢甲酰基化反应以制备醛类的装置。图中所示的设备包括位于气化器6和费_托反应器之间的若干处理装置。各个处 理装置设计用来在工艺中进行工艺步骤，用来将粗产物气物流3转化为合成气。所述设备包括导管系统(未标以编号)，用来将粗产物气物流3从气化器6输送通过若干处理装置，以及用来将合成气物流送入费-托反应器。所述若干处理装置中的一种包括气体纯化器10，其用来从粗产物气物流3中分离 二氧化碳9。所述气体纯化器10优选(但不是必须)设计用来进行一种工艺，其中使用甲醇作为溶剂从粗产物气物流3分离二氧化碳。所述气体纯化器10优选(但不是必须)包括用 于在低温和高压条件下用甲醇对粗产物气物流3进行物理洗涤制得至少包含二氧化碳的 溶剂的装置，用于降低所述至少包含二氧化碳的溶剂的压力以及/或者对所述至少包含二 氧化碳的溶剂进行汽提从而释放和回收二氧化碳的装置。所述设备包括供料装置24，用来将在气体纯化器10中从粗产物气物流3中分离 的二氧化碳物流9送入所述设备的至少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供 应系统4，气化器6和所述若干处理装置(10 (气体纯化器)，12 (重整装置)，13 (冷却器) 以及14(过滤器))中的至少一种。在附图中，所述供料装置24包括导管装置(未标以编 号)，压缩机25与之功能连接，用来提高二氧化碳的压力，在导管装置中产生二氧化碳9的 流动。供料装置24还包括其它的设备，例如阀门，为了清楚简洁起见，图中未显示阀门。在图中所示的设备中，所述生物物质供应系统4包括锁闭式料斗11，通过用加压 气体对生物物质2进行加压，从而制得加压的生物物质物流5。在图中，供料装置24设计用 来将在气体纯化器10中分离的二氧化碳物流9从气体纯化器10送入锁闭式料斗11，在锁 闭式料斗中用作加压气体。所述设备的供料装置24优选(但不是必须)设计用来将在气体纯化器10中分离 的二氧化碳物流9送至储存装置17，该储存装置用来储存从粗产物气物流3分离的二氧化 碳。所述储存装置17是任何适于储存二氧化碳的装置，例如储存罐17。通过使用该储存罐 17，确保了用于不同部分的二氧化碳物流9可以保持在均一的水平。所述设备的供料装置24优选(但不是必须)设计用来将二氧化碳物流9从气体 纯化器10送到储存装置17，该储存装置用来储存二氧化碳，所述设备优选(但不是必须) 包括在设备停止的情况下将二氧化碳物流9送入设备的装置，在停止过程中，二氧化碳在 设备中用作保护气。作为替代或者补充，可以将供料装置24、25设计用来从储存装置17将 二氧化碳物流9送入设备，以使得设备惰性化。例如当工艺开始的时候，可以将二氧化碳9 送入设备，用来除去设备中可能存在的氧气。同样的，在工艺停止的时候，可以将二氧化碳 9送入设备中，用来从工艺中除去粗产物气3或合成气7。作为替代或补充，可以将供料装 置24，25设计用来将二氧化碳物流9从储存装置17送到设备的至少一部分，所述设备的至 少一部分选自生物物质供应系统4，气化器6，以及所述若干处理装置10，12，13，14中的至 少一种。对本领域技术人员显而易见的是，随着科技的发展，本发明的基本理念可以以各 种方式实施。因此本发明及其实施方式不限于以上的例子，可以在权利要求书的范围内变 化。编号含义如下1.液体烃类产物2.生物物质3.粗产物气物流
4.生物物质供应系统5.加压的生物物质物流6.气化器7.合成气物流8.费-托反应器9. 二氧化碳物流10.气体纯化器11.锁闭式料斗12.重整装置13.冷却器14.过滤器15.飞灰排放容器16.加压气体17.储存装置18.重整装置的灰和/或烟炱排放容器19.冷却器的灰和/或烟炱排放容器20.第一燃料仓筒21.第二燃料供料仓筒22.阀门23.气化器的灰排放容器24.供料装置 25.流动装置
权利要求
一种用于由生物物质(2)制备合成气(7)的方法，在此方法中使用一种设备，所述设备包括生物物质供应系统(4)，用来使得生物物质(2)气化以制备粗产物气(3)的气化器(6)，以及用来纯化粗产物气(3)以制备合成气(7)的若干气体处理装置(10，12，13，14)，其特征在于，所述方法包括制备粗产物气的制备步骤，在此步骤中，将加压的生物物质的物流(5)加入气化器(6)中，用来使得生物物质(5)至少部分地燃烧，以制得粗产物气物流(3)，其中是通过生物物质供应系统(4)中的加压气体将生物物质加入气化器(6)中的，纯化步骤，该步骤将由气化器(6)制得的粗产物气物流(3)输送通过所述若干气体处理装置(10，12，13，14)，其中所述若干气体处理装置(10，12，13，14)各自设置用来进行所述纯化步骤中的一个处理步骤，将粗产物气物流(3)转化为合成气物流(7)，其中一个处理步骤是二氧化碳去除步骤，其在包括气体纯化器(10)的一个气体处理装置中从粗产物气物流(3)中分离二氧化碳(9)，所述方法包括供料步骤，用来将在气体纯化器(10)中分离的二氧化碳物流(9)送入所述设备的至少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统(4)，气化器(6)，以及所述若干气体处理装置(10、12、13、14)中的至少一种。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在生物物质供应系统(4)中使用锁闭式料斗(11)，通过加压气体(16)对生物物质(2) 进行加压，从而将生物物质加入所述气化器(6)中， 将二氧化碳物流(9)加入所述锁闭式料斗(11)， 在锁闭式料斗(11)中将二氧化碳(9)用作加压气体(16)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用气化器(6)，通过加压的生物物质(5)的至少部分的燃烧制得粗产物气物流(3)， 将二氧化碳物流(9)加入所述气化器(6)， 使用所述二氧化碳移出气化器(6)内的底灰。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于所述纯化步骤中的至少一个处理步骤是在包括重整装置(12)的气体处理装置中进行 的催化处理步骤，将所述二氧化碳物流(9)加入所述重整装置(12)，用于从所述重整装置(12)除去灰和 /或烟炱沉积物之类的沉积物。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述纯化步骤中的至少一个处理步骤是用来降低粗产物气物流(3)的温度的冷却步 骤，所述冷却步骤在包括冷却器(13)的气体处理装置中进行，将所述二氧化碳物流(9)加入所述冷却器(13)，用于从所述冷却器(13)除去灰和/或 烟炱沉积物之类的沉积物。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于所述纯化步骤中的一个处理步骤是用来过滤粗产物气物流(3)的过滤步骤，所述过滤 步骤在包括过滤器(14)的气体处理装置中进行，将所述二氧化碳物流(9)加入所述过滤器(14)，用于从所述过滤器(14)除去灰和/或 烟炱沉积物之类的沉积物。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述用来过滤粗产物气物流(3)的过滤步骤包括将在过滤器(14)中从粗产物气物流 (3)除去的颗粒送到飞灰排放容器(15)，以及将所述二氧化碳物流(9)送到飞灰排放容器(15)的底部之上。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，使用二氧化碳在飞灰排放容器(15)中将灰组分与未燃烧的烟炱/炭组分分离。
9.如以上权利要求4-8中任一项所述的方法，其特征在于，以二氧化碳脉冲流的形式 加入二氧化碳物流(9)。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，将二氧化碳物流(9)加入设备 中，以从设备除去气体，从而使得设备惰性化。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，在设备停止或开启的时候将 二氧化碳物流(9)加入设备中作为保护气。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于所述用来在气体处理装置中从粗产物气物流(3)中分离二氧化碳(9)的二氧化碳去除 步骤包括以下步骤在低温和高压的条件下使粗产物气物流(3)接触甲醇，制得至少包含二氧化碳的溶 剂，以及降低所述至少包含二氧化碳的溶剂的压力以及/或者对所述至少包含二氧化碳的溶 剂进行汽提，以释放和回收二氧化碳。
13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，包括将所述在气体纯化器 (10)中分离的二氧化碳物流(9)送到储存装置(17)的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括用于将二氧化碳物流(9)从 储存装置(17)输送到所述设备的步骤，用来在设备停止或开启的过程中从设备中除去气 体，或者用来在设备停止或开启的过程中使用二氧化碳(9)作为保护气。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括用于将二氧化碳物流(9)从 储存装置(17)输送到所述设备的至少一部分的步骤，所述设备的至少一部分选自生物物 质供应系统(4)，气化器(6)，以及所述若干气体处理装置(10、12、13、14)中的至少一种。
16.一种用于由生物物质(2)制备合成气(7)的设备，其特征在于该设备包括生物物质供应系统(4)，其用来通过加压气体(16)对生物物质(2)加压，从 而制备加压的生物物质物流(5)，所述设备包括气化器(6)，其用来使加压的生物物质(5)至少部分地燃烧，以制得粗产 物气物流⑶，所述设备包括若干气体处理装置(10，12，13，14)，所述若干气体处理装置(10，12，13， 14)各自设计用来进行纯化步骤的一个处理步骤，以使得粗产物气物流(3)转化为合成气 物流(7)，所述若干气体处理装置(10，12，13，14)中的一种包括气体纯化器(10)，其用来从粗产 物气物流(3)中分离二氧化碳(9)，所述设备包括供料装置(24，25)，其用来将所述在气体纯化器(10)中从粗产物气物流 (3)中分离的二氧化碳物流(9)送入所述设备的至少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统(4)，气化器(6)，以及所述若干气体处理装置(10、12、13、14)中的至少一种。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述生物物质供应系统(4)包括锁闭式料斗(11)，其用来向气化器(6)输送生物物质⑵，所述供料装置(24，25)设计用来向所述锁闭式料斗(11)提供二氧化碳物流(9)，所述 二氧化碳在锁闭式料斗(11)中用作加压气体(16)。
18.如权利要求16或17所述的设备，其特征在于，所述供应装置(24，25)设计用来向气化器(6)输送二氧化碳物流(9)，用来将灰和/或 烟炱从所述气化器(6)底部移出。
19.如权利要求16-18中任一项所述的设备，其特征在于所述若干气体处理装置中的一种包括重整装置(12)，该重整装置(12)用来对粗产物 气物流(3)进行催化处理，所述供料装置(24，25)设计用来向重整装置(12)输送二氧化碳物流(9)，用来将灰和 /或烟炱沉积物之类的沉积物从所述重整装置(12)内的表面除去。
20.如权利要求16-19中任一项所述的设备，其特征在于所述若干气体处理装置中的一种包括冷却器(13)，该冷却器(13)用来降低粗产物气 物流⑶的温度，所述供料装置(24，25)设计用来将二氧化碳物流(9)加入所述冷却器(13)，用于从所 述冷却器(13)除去灰和/或烟炱沉积物之类的沉积物。
21.如权利要求16-20中任一项所述的设备，其特征在于所述若干气体处理装置中的一种包括过滤器(14)，该过滤器(14)用来对粗产物气物 流⑶进行过滤，所述供料装置(24，25)设计用来将二氧化碳物流(9)加入所述过滤器(14)，用于从所 述过滤器(14)除去灰和/或烟炱之类的沉积物。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，飞灰排放容器(15)与过滤器(14)功能连接，所述飞灰排放容器(15)设计用来接收在 过滤器(14)中从粗产物气物流(3)除去的颗粒，供料装置(24，25)设计用来将所述二氧化碳物流(9)送到飞灰排放容器(15)的底部 之上。
23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述供料装置(24，25)设计用来将二氧化碳物流(9)输送到所述飞灰排放容器(15)， 用来在飞灰排放容器(15)中将灰组分与未燃烧的烟炱/炭组分分离。
24.如权利要求19-23中任一项所述的设备，其特征在于，所述供料装置(24，25)设计 用来以二氧化碳脉冲流的形式输送二氧化碳物流(9)。
25.如权利要求19-24中任一项所述的设备，其特征在于包括储存装置(17)，该储存装置(17)用来储存从粗产物气物流(3)分离的二氧化碳(9)，所述供料装置(24，25)设计用来将二氧化碳物流(9)送入储存装置(17)。
26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，所述供料装置(24，25)设计用来将二氧化碳物流(9)从储存装置(17)输送入设备中， 用来从设备除去气体，或者在设备停止或开启的过程中作为保护气。
27.如权利要求25或26所述的设备，其特征在于，所述供料装置(24，25)设计用来将二氧化碳物流(9)从储存装置(17)送到设备的至 少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统(4)，气化器(6)，以及所述若干 气体处理装置(10，12，13，14)中的至少一种。
28.如权利要求16-27中任一项所述的设备，其特征在于 所述气体纯化器(10)包括用于以下目的的装置在低温和高压的条件下使粗产物气物流(3)接触甲醇，制得至少包含二氧化碳的溶 剂，以及降低所述至少包含二氧化碳的溶剂的压力以及/或者对所述至少包含二氧化碳的溶 剂进行汽提，以释放和回收二氧化碳。
全文摘要
本发明涉及一种由生物物质(2)制备合成气(7)的方法和设备。所述方法包括以下步骤制备步骤，用来制备粗产物气(3)；纯化步骤，其包括在气体处理装置(10，12，13，14)中进行的若干处理步骤，用来将粗产物气(3)转化为合成气(7)。其中一个处理步骤是二氧化碳去除步骤，其在包括气体纯化器(10)的一个气体处理装置中从粗产物气物流(3)中分离二氧化碳。所述方法包括供料步骤，用来将在气体纯化器(10)中分离的二氧化碳物流(9)送入所述设备的至少一部分，所述设备的至少一部分选自生物物质供应系统(4)，气化器(6)，以及所述若干气体处理装置(10、12、13、14)中的至少一种。
文档编号C10J3/84GK101802142SQ200880107652
公开日2010年8月11日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年7月20日
发明者P·克努蒂拉, P·库科宁, P·约凯拉 申请人:芬欧汇川集团