[发明专利]控制合成气制备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过含碳物流部分氧化制备合成气的方法。

背景技术

通过部分氧化制备合成气的方法是实践中公知的。

通常，使用含氧气体(例如基本纯的氧气或(任选富氧的)空气等)在气化反应器中部分燃烧(或以其它方式部分氧化)含碳(烃质)物流(例如煤、褐煤、泥煤、木材、焦炭、烟煤或其它气态、液态或固态燃料或它们的混合物)，由此得到包含合成气(即CO和H₂)和CO₂等的产物流。

通常进一步处理该产物流，例如用于在骤冷段中冷却该产物流，和去除不需要的组分。而且，根据该产物流或其部分的最终用途，该产物流可以经过变换转化、湿气洗涤等。

制备合成气的已知方法的问题在于得到的产物流的质量可能会不同，这是由于例如进料到该气化反应器中的含碳物流和含氧物流、含碳物流中的灰量等的扰动或变化。如果例如使用煤作为含碳物流，煤的H₂O含量的变化会导致气化反应器中工艺条件的变化，因此产物流的组成也会变化。已知有多种控制部分氧化工艺的方法。例如GB-A-837074描述了一种方法，其中测定部分氧化工艺的产物气体中的二氧化碳来控制蒸汽流量。

US-A-2941877描述了一种控制部分氧化反应器中氧碳进料比的方法。通过使用红外测量技术测定产物气体中的甲烷含量来控制该氧碳进料比。使用甲烷作为控制输入的缺点在于该信号不是尖锐信号，使得控制不够精确。

 如果产物流(部分)的最终用户需要其中仅具有非常有限的变化的恒定质量时，上述问题甚至更加相关。

发明内容

本发明的一个目的是使上述问题至少最小化。

本发明的另一个目的是提供一种用于制备合成气的替代方法。

依照本发明，可以通过提供一种通过含碳物流部分氧化制备合成气的方法实现上述或其它目的中的一个或多个，其中使用氧碳比(O/C比)控制所述部分氧化，该方法至少包括以下步骤：

(a)将含碳物流和含氧物流以选定的O/C比进料到气化反应器中；

(b)在气化反应器中至少部分氧化所述含碳物流，由此得到至少包含合成气、CO₂和CH₄的气态产物流；

(c)测定步骤(b)中得到的产物流中CO₂的含量；

(d)将步骤(c)中测定的含量与预定含量进行比较，由此可能得到步骤(c)中测定的含量和预定含量之间的差值；

(e)基于步骤(d)中得到的差值调节步骤(a)中的O/C比。

已经令人惊奇地发现，通过在产物流中CO₂含量的基础上控制O/C比，可以在以非常简单的方式控制气化反应器中的工艺条件(例如气化温度)以及由此控制产物流的质量。

申请人进一步发现与通过红外测定的CH₄的信号相比，CO₂含量给出了灵敏的信号，使其更适合控制该工艺。申请人进一步发现为了获得其中仅具有非常有限变化的具有恒定质量的产物流，控制C/O比比控制正物流流量有效得多。

依照本发明，该含碳物流可以是任意适用于部分氧化由此得到包含合成气的产物流的适合的液态、气态或固态物流(包括浆液)。术语“含碳”的含义也包括“烃质”。已经发现如果使用优选为固态、颗粒状、高含碳量的原料作为含碳物流，本发明的方法特别适用。优选的原料是固态含碳原料。这种原料的实例为煤、生物质，例如木材和废物，优选为煤。更优选该固态含碳原料主要(即＞90wt.％)由自然形成的煤或合成的(石油)焦炭构成。适合的煤包括褐煤(lignite)、烟煤、次烟煤、无烟煤和褐煤(brown coal)。该固态含碳原料可以作为在水 中的浆液或更优选地作为原料和适合的载气的混合物进料到该工艺中。适合的载气是氮气。

作为含氧物流，可以使用任意适合物流。通常将使用基本纯的氧气(例如使用空气分离单元得到的)。但也可以使用空气或富氧空气。