[发明专利]制备合成气的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及烃的气化。更具体地，本发明的实施方案涉及基于 煤的原料、废聚合物材料、和/或生物量材料的气化。

背景技术

气化是通常在高压下进行的将含碳的材料转化成一氧化碳和氢气的 高温过程。由于该气体经常用于化学品或合成烃燃料的合成，所以该气体 经常被称为“合成气”。合成气可以被用作产生电力或蒸汽的燃料和用作 氢源。

用于气化的一般进料包括纯的或为加工材料残渣的基于石油的材料， 例如重质原油、从焦油砂回收的沥青、来自油页岩的油母质、焦炭、和其 它高硫和/或高含金属的残渣、气体、和各种碳质的废材料。干燥的或浆状 的原料在高温和(通常)高压下，在还原(缺氧)气氛中，在气化器中反 应。得到的合成气一般含有以一氧化碳形式的大约85％的进料碳量，余量 为二氧化碳和甲烷的混合物。

固定床、流化床和气流床(entrained flow)为三种基本类型的气化器。 与其它两种类型的气化器相比，固定床气化器在相对低的出口温度(425 ℃-600℃)下操作且需要更少量的氧；然而，产物合成气含有许多未转化 的甲烷、以及副产物焦油和油。与可比较的固定床气化器相比，流化床气 化器在更中等的出口温度(900℃-1050℃)下操作且需要更大量的氧。尽 管来自流化床气化器的合成气具有较高的纯度，但是碳的转化率低于可比 较的气流床汽化器，所述可比较的气流床汽化器在高得更多的温度(1250 ℃-1600℃)下操作且需要显著更高的能量输入，但从该气流床汽化器可获 得具有最高纯度的合成气。

气流床气化器和特定固定床气化器较低区域中的高温将进料中的无 机材料转化成熔融玻璃化的材料，所述熔融玻璃化的材料当从气化器中去 除时固化，生成类似粗砂的材料且通常称为炉渣。流化床气化器生成不被 玻璃化但仅被固结或附聚的干灰。取决于气化器，期望在较低的温度下(不 成渣气化器)去除灰分，或在高温下(成渣气化器)作为低粘度的液体去 除灰分。该惰性炉渣或灰分在建造和建筑工业中具有许多应用。

可以利用已证实的工业技术处理原合成气，以去除痕量元素和其它杂 质，用于回收或再循环至气化器。硫可以作为适于销售的元素硫或硫酸来 回收。除了燃料源之外，合成气可以在燃料、化学品、肥料和工业气体的 生产中用作原材料。

附图简述

以上简单概括了本发明，其更具体的描述可以参照实施方案，其中一 些实施方案由附图阐释，使得上述本发明实施方案的特征可以以这种形式 详细地被理解。附图仅仅阐释一般的实施方案且因此不被认为是限制本发 明的范围，因为本发明可以允许其它等效的实施方案。

图1描述了根据一个或多个实施方案的说明性的气化系统。

图2描述了根据一个或多个实施方案的说明性的气化器。

图3描述了根据一个或多个实施方案的另一个说明性的气化系统。

图4描述了根据一个或多个实施方案的又一个说明性的气化系统。

以下将参照列举的附图详述本发明的这些实施方案。

实施方案的详述

现在将提供详述。各个附加的权利要求限定了单独的发明，其为了侵 权目的被认为是包括权利要求中说明的各种元素或限定的等同物。取决于 上下文，“本发明”以下的全部参考在一些情况下可以仅仅是指某些具体 的实施方案。在其它情况下，将被认为“本发明”的参照会是指在一个或 多个，但不必是全部权利要求中记载的主题。本发明的各个方面现将被更 详细地描述，包括具体的实施方案、描述和实施例，但是发明并不限于这 些实施方案、描述或实施例，当本专利的信息与可利用的信息和技术组合 起来时，包括这些实施方案、描述或实施例使得本领域普通技术人员能够 制造和使用本发明。

在一个或多个实施方案中，提供了将原料转化成合成气的气化系统和 方法。所述的气化系统和方法在灵活性、效率和安全性上提供了极好的平 衡，且伴随低排放至无排放。该系统和方法可以制备具有降低杂质、降低 的氧气消耗、和较高冷气效率的合成气物流。制备的合成气可以被进一步 加工成适于销售的产品，包括但不限于电、燃料、化学品、蒸汽、和氢。