[发明专利]用于合成气制备的四列催化气化体系

说明书

发明领域

本发明涉及具有两个用于通过在蒸汽存在下催化气化碳质原料制备气态产物、尤其甲烷的催化气化反应器(即，两列)的体系构造。

发明背景

由于诸如较高能源价格和环境考虑的许多因素，由诸如生物质、煤炭和石油焦炭的较低燃料值的碳质原料制备增值气态产物重新受到了重视。催化气化这类物质以生成甲烷和其它增值气体例如公开在US3828474、US3998607、US4057512、US4092125、US4094650、US4204843、US4468231、US4500323、US4541841、US4551155、US4558027、US4606105、US4617027、US4609456、US5017282、US5055181、US6187465、US6790430、US6894183、US6955695、US2003/0167961A1、US2006/0265953A1、US2007/000177A1、US2007/083072A1、US2007/0277437A1和GB1599932中。

通常，诸如煤炭或石油焦炭的碳质物质可通过在碱金属催化剂源和蒸汽存在下在高温高压下使物质气化而转化成多种气体，包括诸如甲烷的增值气体。从由气化器生成的粗制气体中除去细微的未反应的碳质物质粉末，以多重处理冷却并洗涤气体以除去包括一氧化碳、氢气、二氧化碳和硫化氢的不合需要的污染物和其它副产物。

为了增加碳质物质转化为包括甲烷的气态产物的产量，可同时运行多个并联的气化列(gasification train)，各列具有专门的原料加工和气体净化和分离体系。原料加工和气体纯化和分离体系中的各单元可能具有不同容量，导致整个系统内特定单元的过载或负载不足、效率损失和生产成本增加。因此，仍然需要效率和组分利用率增加并使总生产力损失减至最少的改善的气化体系。

发明概述

一方面，本发明提供由催化的碳质原料产生多种气态产物的气化体系，所述体系包括：

(a)第一和第二气化反应器单元，其中各气化反应器单元独立地包括：

(A1)反应室，在其中将催化的碳质原料和蒸汽转化为(i)包括甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和未反应的蒸汽的多种气态产物、(ii)未反应的碳质粉末和(iii)包括夹带的催化剂的固态炭产物；

(A2)进料口，用以供应所述催化的碳质原料到所述反应室；

(A3)进汽口，用以供应蒸汽到所述反应室；

(A4)热气出口，用以从所述反应室中排出热第一气流，所述热第一气流包含所述多种气态产物；

(A5)炭出口，用以从所述反应室中取出所述固态炭产物；和

(A6)粉末去除器单元，用以除去可能夹带在所述热第一气流中的至少相当大部分的未反应的碳质粉末；

(b)(1)单一催化剂装载单元，用以供应所述催化的碳质原料到所述第一和第二气化反应器单元的进料口，或

(2)第一和第二催化剂装载单元，用以供应所述催化的碳质原料到所述第一和第二气化反应器单元的进料口，

其中各催化剂装载单元独立地包括：

(B1)装载槽，用以接收一种或多种碳质颗粒并将催化剂装载到所述颗粒上以形成所述催化的碳质原料；和

(B2)干燥器，用以热处理所述催化的碳质原料以降低湿含量；

(c)(1)当仅存在所述单一催化剂装载单元时，单一碳质物质加工单元，用以供应所述碳质颗粒到所述单一催化剂装载单元的装载槽，或

(2)当存在所述第一和第二催化剂装载单元时，(i)单一碳质物质加工单元，用以供应所述碳质颗粒到所述第一和第二催化剂装载单元的装载槽，或(ii)第一和第二碳质物质加工单元，用以供应所述碳质颗粒到所述第一和第二催化剂装载单元的装载槽，

其中各碳质物质加工单元独立地包括：

(C1)接收器，用以接收并储存碳质物质；和

(C2)研磨机，用以将所述碳质物质研磨成碳质颗粒，所述研磨机与所述接收器连通；

(d)(1)单一换热器单元，用以从来自所述第一和第二气化反应器单元的热第一气流中除去热能以产生蒸汽并生成单一冷第一气流，或

(2)第一和第二换热器单元，用以从来自所述第一和第二气化反应器单元的热第一气流中除去热能以产生蒸汽、第一冷第一气流和第二冷第一气流；