[发明专利]有机物或有机物混合物热解和气化的方法和设备

说明书

本发明涉及有机物或有机物混合物的热解和气化的一种方法，并涉及实施这种方法的一种设备。

对于通过例如气化和热解来处理和利用有机物和有机物混合物，已知有许多方法。根据所用的氧化或还原气体和根据在固体和气体之间的接触方式，这些方法是不同的。其中，在固体走向或气体走向上，可区分为循环流化床气化器、夹带输送气化器、旋转炉气化器和移动床气化器，具有逆流气体走向、顺流气体走向或交叉流气体走向。大多数已知的气化方法由于设备方面的工作量多，不适用于较小的、分散的系统。特别是在使用生物量作为应用材料时，较小的、分散的系统是合理的。

根据循环流化床的原理的气化方法的操作性能高度依赖于由待气化的应用材料和循环惰性材料组成的流化床的各个颗粒尺寸组合。从这一点上对应用材料的单位尺寸产生了相应的要求。在只可以使用粉碎的燃料颗粒的夹带输送床气化器的情况下，对于燃料制备方面产生了非常高的要求。

已知的气化方法的其它主要缺点是，应用材料的干燥、脱气、气化和焚烧的加工工艺步骤，在相互直接相连并且相互组合的区域中进行。结果，在反应器中的各个区域是不明确的，脱气、气化和焚烧不完全在各点上进行。在其它已知方法中，试图通过分开在脱气、气化和焚烧的燃料方面进行的各个工艺步骤，来消除这些缺点。

在DE 197 20 331 A1中，提出了干燥或潮湿的、细颗粒或碎片的生物体(biomass)和废物的气化或焚烧的方法和设备，其中，由于焚烧炉的热炉壁且由于热废气从焚烧炉流入脱气炉，生物原料在这里脱气，从而产生焦炭和热解气体，焦炭通过破碎机后到达气化反应器的发热床，而热解气体在提供有限量空气的条件下在气化反应器的焚烧室中燃烧，所产生的废气然后流过气化反应器的发热床，其中，发生碳氧化成CO，同时废气(CO₂)和水蒸汽(H₂O)还原成可燃性气体(CO，H₂)。由于因为与热燃烧废气接触的加热进行热解并且还进行热解气体的部分燃烧这一事实，用DE 197 20 331 A1中提出的方法只能生产低热值的产物气体。在使用具有高含量挥发成分和低热解焦炭产率的燃料时，存在由热解焦炭组成的气化反应器的发热床不能充分形成的危险，从而以产物气体热值为代价，不能充分进行碳氧化到CO和同时进行的废气和水蒸汽还原成可燃性贫煤气。

对于有机物和有机物混合物的气化，从美国4,568,362还知道一种方法，其中，把有机物引入热解反应器，在热解反应器中，有机物与传热介质接触，从而发生使有机物转变成热解产物的快速热解，热解产物由带有可冷凝物质的热解气体和固态含碳残渣组成，热解所需要的热能通过焚烧在燃烧反应器和热解反应器的第二个反应区域中的固态含碳残渣产生，含焦油的热解气体经过这种裂化反应和与水蒸汽的反应，获得一种具有高热值的产物气体。在这些方法中，在流化床中发生固体含碳残渣的热解和燃烧两种反应。在热解流化床的上部提供含焦油的热解气体的反应区域。流化床的操作需要很费力，在反应区域内控制热解气体的反应几乎是不可能的。

具有更老优先权的并且没有预公开的德国专利申请197 77693.0，在其基础上批准了德国专利DE 197 55 693 C1，公开了有机物和有机物混合物气化的一种方法。

本发明的主要目的是提供一种简单进行有机物或有机物混合物热解和气化的方法，和一种产生高热值气体的设备。

通过权利要求1和11的特征达到了这些目的。使用在从属权利要求中提出的特征产生了本发明的有利的实施方案和进一步的发展。

在有机物或有机物混合物的热解和气化方法中，根据本发明达到了这一目的，其中，在移动床反应器或旋转反应器中进行热解，还可向热解气体中加入冷凝剂，例如水蒸汽和/或氧气，并且把热解气体引入到反应区域中，其中，热解气体与冷凝剂反应。把固体含碳残渣还可有一部分热解气体本身或者与流化床材料一起引入到流化床燃烧反应器中，并在其中燃烧。流化床材料在这里被加热。使燃烧废气和流化床材料与反应区域接触，使得它们的热含量可以用于热解气体与冷凝剂反应。从流化床燃烧反应器中取出的并由灰分、未燃烧焦炭、和还可有另外提供的耐热流化床材料组成的流化床材料返回到热解反应器中作为传热介质，把热量传给应用材料，以通过与流化床材料接触和还可通过流化床燃烧反应器的热炉壁发生热解反应。