[发明专利]采用酸性气体再循环的气化方法

说明书

一种将包含固态烃的原料转化为脱硫合成气的方法，包括以下步骤：a.在蒸汽、富氧气体和一定量的含硫工艺气体的存在下气化所述原料，以形成任选地包含焦油的粗合成气，b.任选地将所述粗合成气调节成含硫变换进料气体，c.使所述含硫变换进料气体与在水煤气变换工艺中具有催化活性的硫化物质接触，用于提供含硫富氢合成气，d.从所述含硫富氢合成气中分离H₂S和CO₂，用于提供所述含硫再循环气体和脱硫的富氢合成气。

本发明涉及通过原料的气化、原料的含硫变换(sour shift)和含硫气体(sourgas)的再循环而将包含固态烃的原料转化为富含氢的气体的方法。

在将固态原料转化为气态产物的方法中，通常通过在二氧化碳存在下的气化将固态原料转化为合成气。随后，通过水煤气变换(WGS)反应将一定量的CO变换成H₂来调节H₂和CO之间的比例。由于典型的水煤气变换反应是在不存在硫的情况下(以脱硫(sweet)模式)在对硫中毒敏感的催化剂材料上进行的，因此在变换反应的上游需要酸性气体去除(AGR)。由于WGS反应产生CO₂，因此在WGS反应的下游使用另外的AGR，以平衡合成气中反应物的比例并避免设备尺寸过大。期望减少设备的量，因此仅需要一次AGR的工艺将是有益的。这种方法可以包括使用耐硫催化剂(所谓的含硫变换催化剂)，其基于例如在适当的载体上的硫化材料，诸如钴与钼或钨的组合。然而，这样的催化剂确实需要硫的存在才具有活性，因此具有中等或低含量硫的原料，例如生物或可再生原料，不适用于这种工艺，因为原料中硫的量太低而不能维持含硫变换催化剂活性(硫化)，但同时又太高而不能在脱硫模式下操作WGS。

现在根据本发明，已经开发了一种方法，其可以通过采用含硫变换方法提供具有经调节的模量的合成气，同时仅需要单个AGR。这可以在中等至高硫水平(高于100ppmv)下进行。当硫的量低于100ppmv时，可以通过含硫气体从AGR的再循环而在工艺气体中提供升高的硫水平，进而实现这种配置，这具有维持硫含量足以维持催化剂活化的作用。

该方法可以用于生产甲烷、甲醇或来自/用于合成气的其他产物，在这种情况下，经调节的合成气中的H₂和CO之间的比例将被调节到用于所期望反应的适当比例，然后被引导至AGR并随后被引导与在甲烷化中具有催化活性的材料接触。

该方法也可以用于氨的生产，在这种情况下，会存在一定量的N₂并且尽可能多地将CO转化为CO₂并去除，然后引导至AGR，并且随后引导与在氨形成中有催化活性的材料接触。

在给出气相中的浓度的情况下，除非另有说明，否则它们是以摩尔浓度给出的。

在下文中，术语脱硫变换应当用于在小于0.1ppmv的硫化合物存在下进行的水煤气变换工艺，其使用催化活性物质，所述催化活性物质被硫化合物灭活，例如铜或锌。

在下文中，术语水煤气变换工艺应当用于其中CO和H2O反应形成H2和CO2的化学过程。

在下文中，术语含硫变换应当用于在硫化合物存在下进行的水煤气变换工艺，其使用催化活性物质，所述催化活性物质不被硫化合物灭活，例如镍、钴、钼和钴。

在下文中，合成气的模量是指示CO和H₂之间平衡并且补偿CO₂的存在的无量纲数，应定义为M＝(H₂-CO₂)/(CO+CO₂)。

在广义方面，本发明涉及一种用于将包含固态烃的原料转化为脱硫合成气的方法，包括以下步骤：

a.在蒸汽、富氧气体和一定量的含硫工艺气体的存在下将所述原料气化，以形成任选地包含焦油的粗合成气，

b.任选地将所述粗合成气调节成含硫变换进料气体，