[发明专利]用于将含碳材料转化为低焦油合成气体的方法

权利要求书

1.一种连续多级垂直顺序的气化方法，其用于将固体含碳燃料材料在气化器中转化为清洁(低焦油)合成气，所述气化器包括：

i)热解区，

ii)部分氧化区，其垂直位于所述热解区下游，并通过包括多个向上成角度的通气口的分离构件与所述热解区分开；

iii)还原区，其垂直位于所述部分氧化区下游并包括成角度的穿孔底板、相对于穿孔底板居中定位的一个或多个开口以及居中定位的偏转器；所述底板朝向所述一个或多个开口向下和向内倾斜，其中所述穿孔底板通过其中的穿孔的尺寸被构造成主要允许合成气通过其中，并且抑制在所述热解区中可获得的热解残余物的通过；

所述方法包括如下步骤：

a)通过所述热解区的上部垂直向下朝向热解区的下部供给含碳燃料材料，同时将所述燃料热解成包含烃材料的热解蒸气和包含炭和灰分的粗热解残余物；

b)任选地将第一氧化剂添加到所述热解区的下部以达到高于200℃的温度；

c)将所述热解蒸气引导至所述部分氧化(POX)区，并通过所述分离构件将所述热解残余物向下引导至所述还原区；

d)在所述部分氧化区中加入第二氧化剂，以达到足以将所述热解蒸气重整为含有显著降低水平的焦油的粗合成气的温度；

e)在所述还原区的底板上由步骤c)中形成的粗热解残余物形成具有均匀深度的热解残余物床；

f)使来自步骤d)的粗合成气向下通过步骤e)中形成的粗热解残余物床，并在所述粗合成气中的CO₂和/或H₂O与所述热解残余物床中的炭的碳之间进行吸热反应，同时在吸热反应过程中控制还原区压降、停留时间和粗合成气流动空速，以形成基本上不含焦油的增强合成气和脱碳的热解残余物；

g)使来自步骤f)的基本上不含焦油的增强合成气向上逆流流动，以加热所述热解区并随后冷却所述基本上不含焦油的增强合成气；

h)收集所述增强合成气；和

i)从所述气化器底部收集所述脱碳的热解残余物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在压力下进行，所述压力优选大于完全真空且小于600psig，更优选在大气压和100psig之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述合成气组合物的H₂:CO比为约0.5至约1.5，优选约0.8至约1.0。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述含碳燃料材料包括选自木屑、铁路枕木屑、废木材、林业废料、污水污泥、石油焦、煤、城市固体废物(MSW)、垃圾衍生燃料(RDF)或任意组合的生物质燃料。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述生物质燃料通过切碎、撕碎、挤出、机械加工、压实、造粒、制粒或压碎方法形成。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述生物燃料已经用液体或固体含碳材料喷涂、涂覆或浸渍。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中POX阶段温度高于1250℃，或高于灰分熔化温度以产生液态炉渣。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括加工和冷却无焦油合成气以用于发电和生产化学品，例如甲醇、DME汽油，和Fischer Tropsch液体，例如合成柴油、合成喷气燃料和合成蜡。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述第一氧化剂和第二氧化剂包括空气、富氧空气、纯度大于85重量％的氧气、纯度大于95重量％的氧气，或其组合。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一氧化剂和所述第二氧化剂相同。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一氧化剂和所述第二氧化剂不同。