[发明专利]用于至少部分气化固体有机进料的方法和装置

说明书

本发明涉及用于至少部分气化固体有机进料、特别是生物质的方法和装置，其具有低温气化器和高温气化器。

现有技术

用于由固体有机进料形成合成气体的方法(简称为气化方法)是众所周知的。有利地，可以使用煤或生物质作为所述方法的进料。在生物质气化方法的情况中，不仅仅使用例如木材废弃物和林业残渣或所谓的木质燃料，还使用例如稻草或谷壳的农业废弃物。

通过使用下游处理步骤(称为生物质制油(BTL)方法)气化生物质来形成合成气体，就可以获得例如合成生物燃料，其物理化学特性是与已知的天然气制油(GTL)和煤制油(CTL)燃料类似的。用于产生BTL燃料的装置的例子公开于Kiener，C.和Bilas，I.：SynthetischerBiokraftstoffderzewitenGeneration.WeltweiterstekommerzielleBTL-Produktionsanlage[Second-GenerationSyntheticBiofuel.FirstcommercialBTLproductionplantworldwide]，Energy2.0，2008年7月，第42-44页。

用于至少部分气化固体有机进料的方法和装置从例如EP0745114B1、DE4139512A1和DE4209549A1中是已知的。如在下文所揭示的，本申请在这种情况中涉及具有低温气化器和高温气化器的那些方法和装置。与其它方法相比，所述方法和装置特别允许更低的进料消耗，并具有更高的冷气体效率。

在低温气化器中，例如生物质的进料通过使用气化装置，在约300℃至600℃之间的温度下通过部分气化进行转化，从而形成焦炭(在生物质的情况中称为生物质焦炭)和低温碳化气体。在本申请的内容中，这种转化称为“低温碳化”。众所周知的是，低温碳化通过亚化学计量氧气供给来区分，并因此在相对低的温度下进行不完全的燃烧。

低温碳化气体随后会被传递至高温气化器的燃烧室，并因此由包含氧气的气体，例如或多或少的纯氧气，或者空气和/或例如源自燃气轮机或内燃机的含氧废气部分地氧化。通过这种氧化释放的热量会使温度提高至1200℃至2000℃，例如1400℃。在这样的条件下，在低温碳化气体中存在的芳香族化合物、焦油和含氧化合物被完全分解。结果，合成气体形成为基本上仅由一氧化碳、氢气、二氧化碳和蒸气构成的。此时，合成气体还可被称为原始(合成)气体。

在另一个阶段中，例如在高温气化器中结合的或者在其下游连接的淬火单元中，由此形成的合成气体会与源自低温气化器的焦炭接触。所述焦炭可以被预先单独地处理(例如通过研磨和转移)，并随后引入至淬火单元。焦炭和合成气体之间的吸热反应会将后者冷却至约900℃。这会导致二氧化碳部分转化为一氧化碳。

由此产生的富含一氧化碳的合成气体随后可被进一步调节。所述调节例如包含将残留的二氧化碳进一步冷却、脱尘、压缩和/或分离。

由低温气化器排出的低温碳化气体为焦油饱和的，或者基本上焦油饱和的。因此，当低温碳化气体的温度下降的时候，所述焦油会冷凝，并最终使管线和容器阻塞。相应的装置因此需要易于维护。

因此，需要改进相应装置的操作，特别是避免过量的焦油沉积。

发明内容

根据本发明，提供了包括独立权要求特征的，用于至少部分气化固体有机进料、特别是生物质的方法和装置，其具有低温气化器和高温气化器。优选实施方式为从属权利要求和说明书下文的主旨。

有益效果

本发明是对用于至少部分气化固体有机进料、例如生物质的已知方法的改进。如上所述的，包含焦油的低温碳化气体在低温气化器中，通过低温碳化由进料获得。随后在高温气化器中，通过部分氧化以及随后的部分还原，将低温碳化气体转化为合成气体。

根据本发明，已经发现在本文开端所描述的缺点可以通过使低温碳化气体与一部分所获得的合成气体和/或一部分源自其的气体混合物混合来克服。所述源自合成气体的气体混合物例如可以是经调节的合成气体，例如经脱尘、冷却、压缩和/或脱二氧化碳的合成气体。

由于低温碳化气体与一部分合成气体和/或一部分源自其的气体混合物混合，即焦油饱和的气体混合物与基本上焦油饱和的气体混合物的混合，焦油分压会被降低，作为其结果，在低温下的焦油冷凝会被可靠地防止。与之相应运行的装置因此被较少地维护，因为管线不会被焦油阻塞，或者几乎不会被焦油阻塞。