[发明专利]水汽重整含碳物质的方法

说明书

发明领域

本发明总地涉及水汽重整技术。

发明背景

水汽重整工艺是众所周知的，并且被用于将各种类型的含碳物质转化为有用的产品。 使用在这里，术语含碳物质(“CM”)包括任何含碳物质，包括：市政固态废物(“MSW”)； 工业、商业和公共废物(“ICIW”)；医疗废物；煤炭；煤炭废物；木废物；锯屑；林产品 废物；农业废物；污水；液态废物；危险废物；废油和油副产物；电子废物和其他类似的 含碳物；还包括诸如焚烧和/或燃烧灰烬的机会物质(opportunity material)，所述机会物 质可以被使用以便在现有的焚烧装置中实现转化升级的机会。

在水汽重整工艺中，含碳物质被置于水汽重整窑中，所述水汽重整窑通常包括可旋转 的鼓(drum)或窑。典型地，CM包括相当水平的水分(moisture)。在被加热的同时， 所述鼓被旋转以搅拌所述湿的CM。热通常是由在所述窑内但在所述旋转的鼓外部的天然 气燃烧器、合成气燃烧器或电感应加热来供应的。

水汽重整是一种吸热过程。然而，与放热的焚烧不同，在水汽重整中没有燃烧。相反， 与水组合在一起的CM在被搅拌的同时被加热，导致产生合成气(“syngas”)的反应。所 述合成气主要由氢(H₂)和一氧化碳(CO)组成。

这两种热过程之间关键的不同在于这些过程所生成的各自的产物。在焚烧/燃烧的情 况下，产物主要是氧化的有害化合物，而水汽重整在很大程度上产生有益的合成气燃料， 以及少量的酸和通常比燃烧的氧化产物容易净化得多的金属蒸气。

典型地，被用作输入到水汽重整工艺的CM进料(input)的废物包括大部分的氢和 碳，以及占小的百分比的其他元素，所述其他元素例如氯、氟、硫、氮、玻璃和各种金属。 例如，市政固态废物(MSW)通常具有比率约为1/1.7/0.5的碳/氢/氧。MSW通常还包括 重量比约为10％的固态惰性产物。

在典型的现有技术的水汽重整工艺中，合成气是以2-级过程产生的。首先，包含水和 CM的鼓被加热，典型地为以范围为650℃的温度加热90分钟。随后，包括金属和碳焦 (char)的固态物质从所述鼓中被提取。在此点处，CM的约60-70％已经被水汽重整以产 生合成气。该典型过程随后将“精炼(polish)”该合成气以将剩余的烃转化为合成气，并 且热解碳焦与惰性无机物的剩余物分离并被灼烧，或者碳焦加上其他固体的整个混合物被 处置。

发明概述

根据本发明，存在两种不同的水汽重整过程——单流单级(single stream，one-stage) 过程和双流多级(dual stream，multi-stage)过程。

对于在CM中具有非常少量的金属的状况来说，单级过程是优选的。这是因为下面描 述的单级过程涉及采用可以使金属气化的温度。在与CM混合的金属量是无足轻重 (inconsequential)的情况下，单级过程是优选的，因为任何金属蒸气的量是无足轻重的。 在去除基本上所有混合在CM中的金属在技术上不可行的情况下，优选地会/可能使用下 面所描述的多级过程。

对于单级过程和多级过程两者来说，CM(例如市政固态废物(“MSW”))首先被弄 碎。(为了本说明书和易于参考的目的，到水汽重整工艺的进料会被称为并且被认为是 MSW；然而，应该理解，可以使用任何CM，并且可以针对此相应地调适工艺)。