[发明专利]生物油与来自纸浆厂的含碱富能水溶液的气化

说明书

技术领域

本发明的领域涉及从可再生能源生产富能合成气，更具体地是通过气化来自纸浆厂的含碱富能水溶液(an alkali containing energy rich aqueous solution)来生产。更具体地，本发明涉及一种在气流夹带床气化反应器(entrained flow gasification reactor)中气化来自纸浆厂的含碱富能水溶液的方法，该方法包括以下步骤：供给所述含碱富能水溶液到所述气化反应器，在该反应器中，通过在使所述反应器的出口温度低于1400℃时，使用亚化学计量条件的氧化性介质气化所述含碱富能水溶液；以及在所述反应器中产生液体物质相和气体物质相。

背景资料

存在找到有效的技术并且进一步发展已知技术，将可再生能源转换成有用能量的需求。生物质是一种引起极大兴趣的可再生能源。

生物质是来自活的，或最近还活着的有机体的生物材料，如木材或有机废物。虽然矿物燃料来源于古老的生物，但是由于他们所含有的碳已经“脱离”碳循环很长时间，因而不被认为是普遍接受的所定义的生物质。因此其燃烧增加大气中的二氧化碳含量。

生物质能来自多种来源，如木材、废物、填埋气体。木材能源来自采伐的木材作为燃料的直接使用，以及来自木材废料流。一种源于木材的重要的能量来源是纸浆废液或“黑液”，其为纸浆和造纸工业过程中的副产品。废物能源是生物质能的另一大来源。废物能源主要来自城市固体废弃物(MSW)、工业废物和填埋气。

工业生物质可以来源于各种各样的植物，包括芒草、柳枝、麻、玉米、杨树、柳树、高粱、甘蔗、以及各种树木。

有很多利用各种类型的生物质作为可再生能源的可选技术方案。转换技术可直接释放能量，以热或电的形式，或可将其转换为另一种形式，例如液体生物燃料或可燃沼气。尽管对于一些种类的生物质资源，有可能有多个使用选择，然而对于另一些，有可能只有一种适当的技术。

其中一种可用的技术方案是热转换，其包括这样的过程：热是将生物质转换为另一种化学形式的主要转换机理。燃烧，烘焙，热解和气化等基本选择，在一定程度上主要由其所涉及的化学反应能够进行的程度来区别(主要是由氧供应和转化温度控制)。

气化是这样的方法，其通过在高温下使原料与控制量的氧气和水蒸气和/或水反应，将例如煤、石油、生物燃料或生物质等含碳物质转化成一氧化碳和氢。所产生的气体混合物被称为合成气体或合成气，且其本身是一种燃料。气化是一种从许多不同类型的有机或矿物材料中提取能量的方法。

气化的优点是，由于合成气能够以更灵活的方式燃烧/利用，所以使用合成气可能是比原燃料的直接燃烧更有效。合成气可直接在内燃机或燃气涡轮机中燃烧来发电，用于生产甲醇，氨，氢或合成柴油。后者通常是通过费-托(Fischer-Tropsch)过程产生。

生物质气化预计将在可再生能源经济中扮演重要的角色，因为对于大气中的CO₂来说，生物质的生产是中性的，并且使用生物质(例如生产燃料)的净效能是：相比于继续使用矿物燃料，降低了二氧化碳在大气中的浓度。虽然其他的生物燃料技术(例如生物气体和生物柴油的生产)也是有利于减少碳排放的有益燃料来源，但是气化可以采用更广泛的原料，可以用来生产更多种的燃料，并且是一种非常有效的从生物质中提取能量的方法。因此，对于约束碳排放的经济而言，生物质气化在技术上和经济上是最可行的能量转换路线之一。

目前主要有三种类型的商用气化器：固定床，流化床和气流夹带床气化器。在气流夹带床气化器中，干燥的粉碎固体或液体燃料或燃料浆料与氧或空气在顺流中气化，并且所述气化反应发生在由很细的颗粒/液滴形成的密集云中。因为高的工作温度并且因为煤颗粒和气化剂之间实现了良好的接触，大多数的煤适用于这种类型的气化器。气流夹带床气化器已被证明是煤或其他含碳燃料(例如残余油和石油焦)气化的高度有效单元。

黑液，来自于制浆过程中化学制浆木片，通常包含送入蒸煮器的木片一半以上的能量。在送入回收锅炉或气化工厂来产生能量以及回收煎煮用化学品之前，所述黑液需要浓缩到较高的干固体含量，通常为65-80%，该浓缩过程通常通过多效蒸发器蒸发。

其他流出物包括来自造纸厂的生物材料废物，如漂白纸浆的漂白流出物。通常，这些流出物具有低的固体含量和比用过的蒸煮液(如黑液)更低的能量含量。为了能够燃烧或气化所述流出物，所述流出物不得不蒸发到这样的程度，以使得产生的净能量会非常低。