[发明专利]通过等离子体气化生产的合成气

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月10日提交的美国申请号61/412078的权益。申请号61/412078的公开内容通过引用结合到本文中。

发明背景

本发明涉及一种用于产生和处理合成气的工艺和系统。具体地讲，本公开涉及一种合成气流和用于生产通过等离子体气化废物(包括市政固体废物(MSW))而生产的合成气流的方法。

有效管理和利用废物是全球问题。监管部门例如环境保护署(EPA)提出的当前的废物管理技术包括：首先，源头减少，第二，再循环和堆肥，最后，在垃圾填埋场或废物燃烧器中处置。管理废物的其它技术包括将废物转化为能量，包括工艺例如焚烧和热解。存在许多类型的废物，包括市政固体废物、商业和工业废物、建筑和拆除废物、固体回收燃料(SRF)、垃圾衍生燃料(RDF)、污水污泥、电子废物、医疗废物、核废物和危险废物。市政固体废物(MSW)也称为城市固体废物、垃圾(trash)、废弃物(rubbish)或废料(garbage)，主要包含家庭/家用废物。MSW通常为固体/半固体形式，并且包括纸和卡片、塑料、纺织品、玻璃、金属、可生物降解的废物(厨房废物、庭院清扫物/修剪物、木材废物)、惰性废物(灰尘、岩石)并且可包括少量的混杂材料例如电池、灯泡、药物、化学品、肥料等。通常发现MSW主要为纸/卡片和厨房废物，但是精确组成可能在一个区域与另一个区域不同，这取决于家庭和中转站和/或加工设备完成的再循环程度。

一种形式的废物管理包括气化。气化为将碳质原料(例如煤、石油、生物燃料、生物质、市政固体废物(MSW)和其它废物)转化为可燃气体(例如合成气体)的工艺。合成气体，通常称为合成气，为不同量的一氧化碳和氢气的混合物(CO+H₂)，并且具有多种应用。合成气可用于通过在燃气轮机、锅炉或往复式发动机中直接燃烧而发电，并且废热可用于产生蒸汽，该蒸汽通过蒸汽涡轮可提供另外的动力。合成气还可用于生产氢气或液体燃料或化学品，其可用作原料用于制造其它化学品，例如塑料。因此，气化为由有机材料生产有附加值的产品和/或能量的工艺。来自各种主要基于碳的原料在氧中的气化的典型的气体组成呈现于表1。

表1：来自各种主要基于碳的原料的气化的代表性合成气组成

 天然气沥青质煤石油焦炭 体积%，干气体，O₂燃烧体积%，干气体，O₂燃烧体积%，干气体，O₂燃烧体积%，干气体，O₂燃烧H₂ (v/v %)63.044.738.033.0CO (v/v %)33.545.045.053.2CO₂ (v/v %)3.010.015.012.0N₂ (v/v %)0.20.32.00.6CH₄ (v/v %)0.3500 ppm250 ppm0.2H₂S (ppm)01.30.91.5H₂/CO1.81.00.90.6