CN102165046A - 从生物质生成清洁的合成气 - Google Patents

从生物质生成清洁的合成气 Download PDF

Info

Publication number
CN102165046A
CN102165046A CN2009801459708A CN200980145970A CN102165046A CN 102165046 A CN102165046 A CN 102165046A CN 2009801459708 A CN2009801459708 A CN 2009801459708A CN 200980145970 A CN200980145970 A CN 200980145970A CN 102165046 A CN102165046 A CN 102165046A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermo
oxygenant
cracking
gas
synthetic gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801459708A
Other languages
English (en)
Inventor
C·L·B·穆伊
H·范德格瑞恩特
D·斯帕瑞卡
Y·李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexterra Systems Corp
Original Assignee
Nexterra Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexterra Systems Corp filed Critical Nexterra Systems Corp
Publication of CN102165046A publication Critical patent/CN102165046A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Multi-step processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • C10K1/024—Dust removal by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/001—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by thermal treatment
    • C10K3/003—Reducing the tar content
    • C10K3/008—Reducing the tar content by cracking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C10K3/023—Reducing the tar content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0255—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/062—Hydrocarbon production, e.g. Fischer-Tropsch process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0861—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/169—Controlling the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0959—Oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C10J2300/0976—Water as steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
    • C10J2300/1606—Combustion processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1625—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with solids treatment
    • C10J2300/1637—Char combustion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1643—Conversion of synthesis gas to energy
    • C10J2300/1646—Conversion of synthesis gas to energy integrated with a fuel cell
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1671—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1884—Heat exchange between at least two process streams with one stream being synthesis gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin

Abstract

将生物质气化来生成合成气。使合成气经受热裂解。将来自离开一个热裂解阶段的合成气的热量传递到进入该裂解阶段的合成气中。生物质气化装置可以包括一个热路径，该热路径被连接为用于将来自一个热裂解过程的出口的热量传递到该热裂解过程的一个入口。能量效率得到提高。合成气可以被用作发动机或燃料电池的燃料，被燃烧以产生热量、或被加工成一种燃料。

Description

从生物质生成清洁的合成气
相关申请的交叉引用
本申请要求了2008年6月25日提交的名称为从生物质生成清洁的合成气的美国专利申请号61/075,685以及2008年9月19日提交的并且名称为从生物质生成清洁的合成气的美国专利申请号61/098,643的优先权。为了美国的目的，本申请根据35U.S.C.§119要求了申请号61/075,685和61/098,643的权益。
技术领域
本发明涉及从生物质中生成合成气。本发明的实施方案提供了用于从生物质生成合成气的多种方法以及装置。这些方法和装置可以提供用于裂解该合成气中的某些部分。如此生产的合成气可以被用于广泛的应用中。
背景
可以通过生物质的热化学转化生成可燃性气体。生物质可以是任何适合的含碳燃料。生物质的非限制性例子包括：木材(处于任何适合的形式，包括锯屑、刨花、球粒、碎片、其他木材残余物以及类似物)，城市废物、污水、煤、沥青、化石燃料、食品废物、植物物质或类似物。可以通过在减少氧气的气氛中将生物质加热从该生物质中释放出可燃性气体。可以通过部分地氧化该生物质或者经由一个分离的热源来完成这种加热。
这种加热引起了该生物质释放可燃性气体(有时候称为“合成气”、“合成的气体”“发生炉气体”或“产物气体”)。
从生物质生产的可燃性气体可以被用于不同的应用。例如，这些气体可以被燃烧以生成热量，被处理以制造合成燃料(这些合成燃料可以包括气体、液体或固体的燃料)，被用来运转发动机，被用作用于燃料电池的燃料，被用作燃料来运转涡轮，等。
从生物质中释放的气体可以包括多个部分，例如焦油以及较重的烃，它们可以在管道以及其他设备中凝结。这可能引起显著的操作以及维护问题。
对于用于从生物质生产清洁的合成气的实用的并且高能效的方法以及装置存在着一种需要。
附图简要说明
附图展示了本发明的非限制性的实例的实施方案。
图1是一个流程图，展示了根据本发明的一个实例的实施方案的一种方法。
图2是一个框图，展示了根据本发明的一个实例的示意性实施方案的一个装置。
图3是一个框图，展示了根据本发明的另一个实例的实施方案的一个装置。
图4是一个框图，展示了根据本发明的另一个实例的实施方案的一个装置。
图4A是一个工艺图，示意性地展示了根据本发明的另一个实施方案的一个装置。
图5是一个实例的热裂解单元以及相关系统的示意性截面图。
图6是一个框图，展示了根据本发明的另一个实例的实施方案的一个装置。
图7是一个实例的热裂解单元以及相关系统的示意性截面图。
说明书
遍及以下说明，提出了具体的细节以便提供对本发明更彻底的理解。然而无需这些具体细节本发明可以被实施。在其他实例中，熟知的元件没有被详细地示出或说明以避免使本发明不必要地难理解。因此，该说明书以及附图应被视为是一种说明性的，而不是一种限制性的意义。
图1展示了根据本发明的一个实例的实施方案用于气化生物质的一种方法10。在框12处，方法10将生物质11引入到一个室中，在该室中该生物质可以被加热。该生物质可以包括任何适合类型的生物质。在一个实例的实施方案中，该生物质包括木材并且框12包括将该木材置于一个气化室中。在一些实施方案中，该木材以小片的形式进行供应，在一些实施方案中，这些小片是尺寸高达约1或2英寸(约25至50mm)的片。在一些实施方案中，这些小片是尺寸范围从1/8英寸至约3或4英寸(约1/2mm至约10cm)的不均匀的片。在一些实施方案中，在框12中引入生物质是基本上连续地进行的，在其他实施方案中，引入生物质是间歇地进行的(即，周期性地，按需要地，或类似地)。
在一些实施方案中，框12包括穿过一个气化室的底部上的开口向上引入该生物质。在这样的一些实施方案中，该生物质可以在该气化室的底部形成一个堆。
在框14中，通过在减少氧气的条件下将该生物质升温到一个提高的温度将该生物质汽化从而产生原料合成气。在一些实施方案中，通过进行该生物质的部分氧化将该生物质进行加热。在这样一些实施方案中，可以将空气或另一种含氧气体以足以允许部分氧化该生物质的一个量值引入到该气化室中。在其他实施方案中，通过应用来自一个外部来源的热量将该生物质进行加热从而热裂解该生物质。
在一些实施方案中，该生物质的温度被保持在低于来自该生物质的灰分将熔化而生成炉渣的温度的一个温度下。来自某些类型的生物质的灰分的熔点在大约2100°F至约2200°F的范围内。例如，在一些实施方案中，在框14中该生物质的温度被防止超过约1800°F。可以通过控制被引入到该生物质中的空气或其他气体中的氧气的浓度(例如鼓风)而控制该生物质的温度。
在框16中，将该原料合成气抽出。在一些实施方案中，该原料合成气通过一个管道被抽出，该管道被连接为用于接收来自一个气化室的合成气，在该气化室中完成框14。在一些实施方案中，该原料合成气的温度在它离开该气化室的该点处低于900°F(约480℃)。在一些实施方案中，该原料合成气的温度在它离开该气化室的该点处在300°F(约150℃)至高达约1000°F(约540℃)的范围内。
在框18中，该原料合成气的温度被提高了。在一些实施方案中，框18包括使用从下游位置处的合成气中提取的热量来将该合成气加热。在一些实施方案中，框18包括将该原料合成气的温度升高至少8000F(约430℃)。在一些实施方案中，框18包括将该原料合成气的温度升高1000°F(约540℃)或更高。
在一些实施方案中，该加热过的原料合成气具有至少1600°F(约870℃)的温度。在一些实施方案中，该加热过的原料合成气的温度是至少约1200°F(约650℃)。在一些实施方案中，该加热过的原料合成气的温度是至少约1300°F(约700℃)。
在框20中，该加热过的原料合成气被通到一个裂解阶段。
在框22中，将该原料合成气在该裂解阶段中进行处理。在该裂解阶段中的条件促进了该原料合成气中的重的或焦油部分的分解。在该合成气中存在的焦油和/或其他较重的烃可以在该裂解阶段中被分解。通过提供氧化剂该裂解阶段可以有助于这样一些部分的分解，这些氧化剂促进了在该裂解阶段工作的温度下这些凝结部分的分解。通过提供来自一个等离子体焰炬的能量以促进在该裂解阶段工作的温度下这些凝结的部分的分解，该裂解阶段还可以或可替代地可以有助于这样一些部分的分解。该裂解阶段可以另外地包括以下各项中的一个或多个：
·一种或多种催化剂；以及
·注入蒸汽或其他化学品，这些化学品与碳结合从而避免或减少烟灰形成。
在一些实施方案中，在该热裂解阶段中该合成气的温度是至少1600°F(约870℃)。在一些实例的实施方案中，裂解阶段在约1600°F(约870℃)至约2100°F(约1150℃)的范围内的温度下进行。
在一些实例的实施方案中，在该裂解阶段中或其上游处将蒸气注入到该合成气之中。引入蒸气可以减少烟灰的形成。蒸气可以与焦油进行反应从而形成一氧化碳，否则焦油可以形成烟灰颗粒。
当框22涉及将该合成气与一种氧化剂进行混合时，可以对该氧化剂进行预热。在一些实施方案中，对该氧化剂进行预热包括使用从下游位置处的合成气提取的热量来将该氧化剂进行加热。该氧化剂可以，例如包括氧气、环境空气或它们与一种另外的和/或与多种其他气体(例如蒸气或类似物)的混合物。
引入被预热的合成气的结果是，可以在裂解框22中保持对于热裂解适合的温度，其中减少框22中有待生成的热量的要求或减少框22中另外有待提供给该合成气的能量的要求，或两者。当通过合成气的放热氧化作用在框22中生成热量时，将一个减少部分的化学计量的空气(氧化剂)引入到该裂解阶段中可以达到想要的温度。在一些实施方案中，该裂解阶段中增量的当量比是小于0.15。在一些实施方案中，热裂解框22中该增量的当量比是在0.10-0.15的范围内。
在一些实施方案中，热裂解包括使用一种等离子体焰炬来提供热裂解该引入的原料合成气所要求的一些或全部的能量。可以使用任何适合类型的等离子体焰炬。例如，可以使用一种等离子体电弧来加热少量的惰性气体，然后可以将该惰性气体吹入该裂解室中。可替代地，可以经由该等离子体焰炬引入一种还原气体或一种氧化气体。当在框22中通过操作一个等离子体焰炬生成热量时，使用减少量的应用到该等离子体焰炬上的能量(引入被预热的原料合成气的结果)可以达到想要的温度。在一些实施方案中，在缺少氧气和/或水的条件下可以实现该合成气的完全裂解。然而，氧气和/或水的存在可以防止或减少作为该裂解过程的一种产物烟灰的形成。在一些实施方案中，通过操作一种等离子体焰炬与在一个亚化学计量的量的氧化剂存在下放热氧化合成气的组合在框22中可以生成热量。在一些这样的实施方案中，该裂解阶段中增量的当量比可以是小于0.15，并且可以是小于0.10。
在一些实施方案中，当引入该热裂解阶段时该合成气所经历的温度上升是约1000°F(约550℃)或更小。在某些实例中这个温度上升可以更小，例如500°F(约260℃)或更小，或在某些实施方案中是400°F(约200℃)或更小。在一个实例的实施方案中，加热过的合成气在约1200°F(约650℃)的温度下进入该裂解阶段并且在该裂解阶段中达到约2100°F(约1150℃)的温度。在这个实例的实施方案中当引入到该热裂解阶段时该合成气所经历的温度上升是约900°F(约480℃)。在另一个实例的实施方案中，加热过的合成气在约1300°F(约700℃)的温度下进入该裂解阶段并且在该裂解阶段中达到约2000°F(约1100℃)的温度，从而在该裂解阶段中温度上升是约700°F(约370℃)。
该裂解阶段可以包括一个阶段，该阶段中合成气被通入并且穿过热裂解室中的一个体积。该热裂解室可以包括一个耐火材料衬里的容器。在一个实例的实施方案中，该热裂解室包括一个圆柱形的室，该室具有多个轴向的入口以及出口的端口以及位于接近该入口端口的一个区域内的多个氧化剂端口。在一些实施方案中，这些氧化剂端口径向地进入该热裂解室。在一些实施方案中，存在两组或更多组氧化剂端口，每组可以包括围绕该热裂解室环圆周地间隔开的多个氧化剂端口。
在一些实施方案中，该热裂解室可以包括一个等离子体焰炬。在包括一个等离子体焰炬的一些实施方案中，这些氧化剂端口被省略了。包括一个等离子体焰炬的一些实施方案包括用于将蒸气加入该热裂解室之中或其上游处的一个路径。氧化剂可以通过多个氧化剂端口(如果存在的话)和/或通过该等离子体焰炬被引入到该裂解室中。
在一些实施方案中，该热裂解阶段是在一个热裂解室中进行的，该热裂解室处于与该气化室分开的分离的结构。
在框24中该合成气从该裂解阶段流出。
在框26中，将一些热量从该合成气中去除。框26可以包括使该合成气穿过一个热交换器，例如在一些实施方案中，在框26处提取的热量被用于升高框18中的原料合成气的温度。在一些实施方案中，在框26处提取的热量被用于升高框22中被引入的氧化剂的温度。
在框28中，该合成气被任选地进一步冷却和/或过滤。
在框29中，该合成气被作为一种燃料提供到以下各项中的的一个或多个：
·一个燃烧器(框29A)
·一个发动机(框29B)
·一个燃料电池(框29C)
·一个涡轮(框29D)
·一个用于制造合成燃料的过程(框29E)
·等。
图2示意性地显示了根据本发明的一个实例的实施方案的装置30。装置30包括一个生物质供应32以及一个气化室34。一个输送器35将来自生物质供应32的生物质传送到气化室34。通过将生物质进行加热、或者间接地或者通过部分氧化该生物质在气化室34中生成合成气。
一个热裂解单元40接收来自汽化器室34的原料合成气。热裂解单元40包括一个室，在该室中该合成气被保持在足以分解焦油、较重的烃以及类似物的一个温度下。将控制量的一种氧化剂(例如，空气或另一种含氧气体)引入到热裂解单元40中。可以将水引入热裂解单元40之中或其上游处，该水可以以蒸气的形式。在其中足够的水已经存在的情况下(例如，在其中来自供应32的生物质具有足够高的水分含量的情况下)，注入水可能是不必要的。
一个热路径41将来自离开热裂解单元40的合成气的热量传送到在热裂解单元40中尚未被处理的原料合成气中。
在所说明的实施方案中一个氧化剂供应系统42被连接为用于将空气或另一种氧化剂供应到热裂解单元40中一个第二热路径43将来自离开热裂解单元40的合成气的热量通过氧气供应系统42传送到被供应到热裂解单元40中的氧化剂中。
将来自热裂解单元40的合成气递送到以下各项中的一个或多个：
·一个燃烧器45A。
·一个发动机45B。发动机45B可以是一个内燃机或一个涡轮机，例如在一些实施方案中，发动机45B驱动一个发电机46来生成电力。·A一个燃料电池45C。
·A一个化学处理45D。化学处理45D可以将合成气作为一种原料并且将该合成气加工成一种合成燃料。
可任选地提供一个储存罐44。
图6示意性地显示了根据本发明的另一个实例的实施方案的装置31。除了提供了一个等离子体焰炬46来向一个热裂解单元39中的合成气提供热量以便将热裂解单元39中的合成气保持在足以分解焦油、较重的烃以及类似物的一个温度下以外，装置31与装置30类似。装置31包括许多与装置30相同的部件，它们具有与图6中同样的参考号。此外，展示了无氧化剂供应系统的装置31。然而，在一些实施方案中，装置31可以包括一个与用于热裂解单元39的氧化剂供应系统42类似的氧化剂供应系统。如使用装置30，可以将水(任选地以蒸气的形式)引入热裂解单元39中或其上游处。
图3显示了根据本发明的一个实例的实施方案的一个气化装置50。装置50包括一个生物质供应52以及一个气化室54。一个输送器55将来自生物质供应52的生物质传送到气化室54。
在所展示的实施方案中，在气化室54中在控制气氛下通过部分氧化该生物质将该生物质进行加热(至少部分地)。一个氧化剂供应系统56将氧化剂(例如可以包括空气，空气和/或氧气与蒸汽和/或燃料气的混合物，或类似物)供应到气化室54。一个控制器57调节了输送器55以及氧化剂供应系统56的操作以便保持用于气化该生物质的适当的条件。在可替代的实施方案中，可以提供其他装置，例如间接加热器用来加热汽化器室54中的生物质。
一个管道58将来自气化室54的原料合成气传送到一个第一热交换器59的冷侧。该原料合成气的温度在第一热交换器59中被升高。然后将加热过的原料合成气穿过一个管道61进入一个热裂解单元60。热裂解单元60可以例如以基本上与图2的热裂解单元40或与图6的热裂解单元39相同的方式被构造并且操作。
第一热交换器59可以包括例如一个气体-气体热交换器(例如一个壳管式或板式热交换器)或一个其中一个循环热交换介质的中间体将热量传送到引入的合成气体中的热交换器。图3的装置50包括一个任选的第二热交换器69。
合成气离开热裂解单元60进入管道62中，该管道最终连接到第一热交换器59的热侧。在所展示的实施方案中，管道62具有一个第一部分62A(该第一部分将来自热裂解单元60的合成气传送到第二热交换器69的热侧)以及一个第二部分62B(该第二部分将来自第二热交换器69的热合成气传送到第一换热器59的热侧)。在第一热交换器59中来自离开热裂解单元60的该热合成气的热量被传递到正在从管道58被移出穿过第一热交换器59进入热裂解单元60中的原料合成气中。
离开该热裂解单元60的热侧的合成气经由一个过滤器64以及一个冷却器65被递送到一个发动机66(或其他最终使用或存储体)中。当该合成气被用作一个发动机的燃料时，该合成气在它被吸入到该发动机中的该点处处于约110°F(约45℃)或更低的温度通常是令人希望的。
在所展示的实施方案中，将空气或另一种氧化剂递送该热裂解单元60中。在空气进入热裂解单元60之前将它穿过一个第二热交换器69的冷侧进行输送。已经离开热裂解单元60的热合成气穿过第二热交换器69的热侧。
在所展示的实施方案中，已经离开热裂解单元60的热合成气首先穿过二热交换器69的热侧并且然后穿过第一热交换器59的热侧。这个顺序不是强制性的。在其他实施方案中，该合成气首先穿过第一热交换器59并且然后穿过第二热交换器69。在又其他的实施方案中该合成气被分成平行地穿过第一热交换器59和第二热交换器69的多个流。
在装置50中，第一热交换器59提供了一个热路径，该热路径将来自离开热裂解单元60的合成气的热量传送到在热裂解单元60中尚未被处理的原料合成气中。
在装置50中，气化室54可以采取多种形式中的任一种。在一些实施方案中，气化室54是一个向上通风的气化室并且在高于从中正在生成合成气的生物质的一个位置处将原料合成气抽出。在某些实施方案中，气化室54包括一个底部进料的气化室。可以被用于装置50中的底部进料气化室的类型的非限制性例子在以下专利以及专利申请中进行描述：
·US 6120567
·US 2004/0107638
·PCT/US2007/011965
·CA 1380910
·CA2486318。
可以提供其他类型的气化室来生成原料合成气。对于气化生物质有用的的广泛的气化室在生物质气化领域的技术文献中进行了描述。
图4显示了根据一个替代的实施方案的装置70。图3和4的装置具有多个共同的部件。这些部件在图4中具有与图3中相同的参考号。装置70任选地包括用于加热热裂解单元60中的合成气的一个等离子体焰炬76。装置70包括一个第一热交换器72以及一个第二热交换器74。第一热交换器72的冷侧处于被从气化室54流至热裂解单元60的原料合成气占据的路径上。该第二热交换器74的热侧处于被已经离开热裂解单元60的热合成气占据的路径上。穿过该第二热交换器74的冷侧的空气接收来自该第二热交换器74的热侧的热合成气的热量。例如将空气加热到超过1600°F(约870℃)的温度。一些加热过的空气被作为一种氧化剂经由路径75供应到热裂解单元60中。一些加热过的空气可以任选地被供应到等离子体焰炬76中。剩余的加热过的空气穿过该第一热交换器72的热侧。这样做，热量从该热空气中被转移到穿过该第一热交换器72的冷侧的原料合成气中。可以将热空气(现在处于低温下)排出，用来对生物质进行干燥或预热，用于其他加热功能，或类似用途。
可以提供鼓风机，可调节的阀门以及类似物以根据需要保持适合的空气、合成气以及其他流体的流量。这些部件被本领域的普通技术人员所理解并且为了避免使本发明难理解在此没有展示。
图4A是一个工艺图，展示了用于生产清洁的合成气的装置，该装置与图4中绘出的装置类似。图4A显示了一个冷却器64A，该冷却器包括一个用于除去水蒸气的冷凝器以及一个过滤器65A。在所展示的实施方案中，在该热裂解器中提供了一个等离子体焰炬76A以便提供能量来将处于该裂解阶段的合成气进行加热。
图5示意性的显示了一个热裂解单元80，它包括一个衬有一个耐火材料的层82的容器81。与热裂解单元80类似的一个热裂解单元可以被用于以上描述的实施方案的任何一个中(尽管这不是强制性的-可以使用其他类型的热裂解单元)。
合成气可以穿过一个入口84A进入容器81并且，在热裂解单元80中处理之后可以在出口端口84B处离开。在容器81中可任选地提供了一个催化剂结构85。将氧化剂经由两个环形的径向方向的端口86引入到容器81中。通过一个鼓风机87将空气供应到端口86，该鼓风机经由一个控制阀门89为歧管88进料。图5显示了一个可任选的预热器91(它可以包括一个热交换器)，该预热器在空气被引入热裂解单元80之前将该空气加热。可以在正在被递送到热裂解单元80中的空气所占据的路径上在任何适合位置处提供预热器91(如果存在的话)。
在图5中展示的实施方案中，一个控制器90响应于来自测量热裂解单元80中的温度的至少一个温度传感器92的以及监控流入容器81中的空气的质量流量的质量流量传感器94A以及94B的信号，控制了阀门89打开的程度。控制器90可以包括一个适合的可编程的或硬连线的过程控制器，一个被编程的计算机控制系统，或类似物。控制器90控制了进入容器81的空气注入量以在容器81中保持一个想要的温度。
图5显示了一个任选的蒸汽入口管线95，该入口管线被连接为用于将蒸气经由一个歧管88供应到容器81中。通过响应来自控制器90的信号来操作的阀门96对蒸汽的注入量进行控制。在包括蒸汽注入的一个可替代的实施方案中，其他位置处将蒸汽注入热裂解单元80之中和/或其上游处。
图7示意性地显示了一个热裂解单元100。热裂解单元100包括许多与热裂解单元80相同的部件，并且通过与图5中相同的参考号指出这些部件。热裂解单元100可以被用于以上描述的实施方案的任何一个中。
在所展示的热裂解单元100中，合成气穿过入口84A进入容器81并且在热裂解单元100中对其进行处理之后穿过出口端口84B离开。在容器81中提供了一个等离子体焰炬96以及一个任选的催化剂结构85。操作等离子体焰炬96来将热裂解单元100中的合成气进行加热，并且由此将该合成气保持在足以分解焦油、较重的烃以及类似物的一个温度下。控制器97(该控制器可以是任何适合的可编程的或硬连线的过程控制器，一个被编程的计算机控制系统或类似物)可以被用于响应温度传感器92调节等离子体焰炬96的操作。在一些实施方案中，热裂解单元100可以进一步包括用于将氧化剂引入容器81中的多个端口。在这个实例中，一个适合的控制器同样地可以被用于调节进入容器81(如关于热裂解单元80所描述的)中的空气注入量以及等离子体焰炬96的操作以便在容器81中保持的一个想要的温度。
图7中展示的实施方案还包括任选的蒸汽入口95，该蒸汽入口被连接为用于将蒸汽穿过歧管88以及端口86供应到容器81中。阀门96响应于来自控制器97的信号控制了进入容器81中的蒸汽的注入量。作为替代方案，可以在其他位置处将蒸汽注入热裂解单元100之中和/或其上游处。
在上文中提及一个部件(例如，一个室、管道、组件、装置等)时，除非另外说明，所提及的这个部件(包括所提及的“装置”)应被解释为包括作为这个部件的等效物的、执行所述部件的功能的任何部件(即，它是功能性的等效物)，包括与所披露的结构在结构上不等效的、完成本发明的所展示的示例性实施方案中的功能的部件。
因为对本领域的普通技术人员根据以上披露应该清楚，在不背离本发明的精神或范围下在本发明的实践中许多变更或改变是可能的。例如，在此描述的任何一个实施方案的特征可以与在此描述的其他实施方案的特征进行结合以提供另外的实施方案。

Claims (54)

1.一种用于生产合成气的方法，该方法包括：
将生物质加热；
收集从该生物质释放的原料合成气；
将该原料合成气加热；并且
使该加热过的原料合成气经受热裂解。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将该原料合成气加热包括：将来自已经经受了热裂解的高温合成气的热量传递到该原料合成气。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将来自该高温合成气的热量传递到该原料合成气包括将该高温合成气穿过一个热交换器的一个热侧并且将该原料合成气穿过该热交换器的一个冷侧。
4.根据权利要求2所述的一种方法，其中将来自该高温合成气的热量传递到该原料合成气包括将来自该高温合成气的热量传递到一种热交换介质并且将来自该热交换介质的热量传递到该原料合成气。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的一种方法，其中将该生物质加热是在一个气化室中进行的并且将该原料合成气经受热裂解是在与该气化室分开的一个室中进行的。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的一种方法，其中将该原料合成气加热包括将该原料合成气的温度升高至少1000°F。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的一种方法，其中在将该原料合成气加热之前，该原料合成气具有小于1000°F的温度。
8.根据权利要求7所述的一种方法，其中在将该原料合成气加热之前，该原料合成气具有在300°F至1000°F范围内的温度。
9.根据权利要求1至8中任何一项所述的一种方法，其中在将该原料合成气加热之后并且在使该原料合成气经受热裂解之前，该原料合成气具有至少1300°F的温度。
10.根据权利要求9所述的一种方法，包括在使该原料合成气经受热裂解的时候将该加热过的原料合成气的温度升高不超过1000°F的一个量值。
11.根据权利要求1至10中任何一项所述的一种方法，其中使该加热过的原料合成气经受热裂解包括用一个等离子体焰炬将该合成气加热。
12.根据权利要求2至11中任何一项所述的一种方法，其中使该加热的原料合成气经受热裂解包括将氧化剂加入该合成气。
13.根据权利要求12所述的一种方法，包括在将该氧化剂加入该合成气之前对该氧化剂进行预热。
14.根据权利要求13所述的一种方法，其中对该氧化剂进行预热包括将来自该高温合成气的热量转移给该氧化剂。
15.根据权利要求12至14中任何一项所述的一种方法，其中使该加热过的原料合成气经受热裂解包括保持不超过0.15的增量的当量比。
16.根据权利要求15所述的一种方法，包括将该增量的当量比保持在约0.1至0.15的范围之内。
17.根据权利要求16所述的一种方法，其中保持该增量的当量比包括控制对该合成气加入的该氧化剂。
18.根据权利要求1至11中任何一项所述的一种方法，其中使该加热的原料合成气进行热裂解包括保持不超过0.15的增量的当量比。
19.根据权利要求1至11中任何一项所述的一种方法，包括将该增量的当量比保持在约0.1至0.15的范围内。
20.根据权利要求1至19中任何一项所述的一种方法，包括用已经经受了热裂解的这种合成气来运转一台发动机。
21.根据权利要求20所述的一种方法，包括用该发动机驱动一台发电机来发电。
22.根据权利要求1至16中任何一项所述的一种方法，包括将一种燃料供应给一个燃料电池，该燃料包含该合成气。
23.根据权利要求1至16中任何一项所述的一种方法，包括加工该合成气以生成一种合成燃料。
24.根据权利要求1和2中的一项所述的一种方法，其中将该生物质加热包括使用来自一个外部来源的热量使该生物质热解。
25.根据权利要求1至24中任何一项所述的一种方法，其中将该生物质加热包括将该生物质的温度保持在低于来自该生物质的灰分的熔化温度之下。
26.根据权利要求1至24中任何一项所述的一种方法，其中将该生物质加热包括将该生物质的温度保持在不超过1800°F的一个温度范围内。
27.根据权利要求1至26中任何一项所述的一种方法，其中将该生物质热裂解包括将蒸汽注入该合成气之中。
28.根据权利要求27所述的一种方法，其中将蒸汽注入该合成气之中是在发生该生物质的热裂解的一个位置的上游处进行的。
29.一种用来生成合成气的装置，包括：
一个汽化器室；
一个热裂解单元；
在该汽化器室与该热裂解单元之间的一个流体路径，该流体路径穿过一个第一热交换器的冷侧，该第一热交换器具有被来自离开该热裂解单元的气体的热量加热的一个热侧。
30.根据权利要求29所述的装置，其中该热裂解单元包括一个等离子体焰炬。
31.根据权利要求29或30所述的装置，其中该气化室包括一个向上通风的气化室。
32.根据权利要求31所述的装置，其中该气化室是底部进料的。
33.根据权利要求29至32中任何一项所述的装置，包括一个氧化剂供应系统，该氧化剂供应系统被配置为用于将一种氧化剂供应给该热裂解单元，该氧化剂供应系统包括一个控制器，该控制器被配置为用于调节被供应到该热裂解单元中的氧化剂的一个量值以便保持一个不超过约0.15的增量的当量比。
34.根据权利要求29至33中任何一项所述的装置，包括一个第二流体路径，该第二流体路径被配置为用于将一种氧化剂传送到该热裂解单元并且该第二流体路径穿过一个第二热交换器的一个冷侧，该第二热交换器具有被离开该热解单元的气体所加热的一个热侧。
35.根据权利要求29至34中任何一项所述的装置，其中该热裂解单元包括一个室，该室含有一种催化剂。
36.一种适合用于从生物质产生合成气的装置，包括：
一个气化室；
一个热裂解单元；
一个管道，该管道被连接为用于将来自该气化室的合成气传递到该热裂解单元；以及
一个热路径，该热路径被连接为用于将来自已穿过该热裂解单元的合成气的热传送到尚未进入该热裂解单元的合成气。
37.根据权利要求36所述的一种装置，其中该热裂解单元包括一个等离子体焰炬。
38.根据权利要求36或37之一所述的一种装置，其中该热裂解单元包括：
一个衬有耐火材料的容器；
一个入口，该入口被连接为用于接收来自该管道的合成气；以及
一个出口，该出口被连接为用于使合成气通过进入该合成气热路径。
39.根据权利要求38所述的一种装置，其中该热裂解单元包括一个氧化剂供应系统，该氧化剂供应系统被连接为用于将一种氧化剂引入该热裂解单元中。
40.根据权利要求39所述的一种装置，其中该氧化剂供应系统包括：
一个阀门；
一个控制器，该控制器被配置为用于控制该阀门；
该控制器被连接为用于接收来自至少一个温度传感器的一个温度信号，该温度传感器被定位为用于测量该热裂解单元的该容器内的温度；以及
至少一个质量流量传感器，该质量流量传感器被连接为用于向该控制器提供一个信号，该信号指示进入该热裂解单元的该容器中的一个流量的该氧化剂。
41.根据权利要求39或40之一所述的一种装置，其中该热裂解单元包括位于接近该入口的一个区域内的氧化剂端口。
42.根据权利要求39或40之一所述的一种装置，其中该热裂解单元包括围绕该容器环圆周地间隔开的至少一组氧化剂端口。
43.根据权利要求39至42中任何一项所述的一种装置，包括一个氧化剂热路径，该氧化剂热路径将该热裂解单元与该热裂解单元氧化剂供应系统热连接。
44.根据权利要求43所述的一种装置，其中该氧化剂热路径以及该合成气热路径是平行连接的。
45.根据权利要求43或44之一所述的一种装置，其中该氧化剂热路径包括一个氧化剂热交换器，该氧化剂热交换器被连接为用于传递来自从该热裂解单元的出口通过的合成气的热。
46.根据权利要求38至45中任何一项所述的一种装置，其中该合成气热路径包括一个合成气热交换器，该合成气热交换器被连接为用于传递来自从该热裂解单元的出口穿过的该合成气的热量。
47.根据权利要求36至48中任何一项所述的一种装置，包括一个水注入单元，该水注入单元被连接为在该合成气进入该热裂解单元之前将水注入其中。
48.根据权利要求47所述的一种装置，其中该水注入单元是可操作的以便将水以蒸汽的形式注入该合成气中。
49.根据权利要求36至48中任何一项所述的一种装置，其中该等离子体焰炬包括一个等离子体电弧，该等离子体电弧被配置为将一种惰性气体加热并且用于将该加热的惰性气体递送到该热裂解单元之中。
50.根据权利要求36至48中任何一项所述的一种装置，其中该等离子体焰炬被连接到一个还原或氧化气体的源上、并且被配置为用于在该气体中生成一种等离子体并且用于将该气体递送到该热裂解单元之中。
51.一种生成合成气的系统，包括：
一个生物质供应；
一个气化室；
一个第一氧化剂供应系统，该第一氧化剂供应系统被连接为用于将氧化剂供应至该气化室，该第一氧化剂供应系统包括一个控制器，该控制器被配置为用于控制用于气化该生物质的条件；
一个管道，该管道被连接为用于将来自该气化室的合成气经由一个热交换器的冷侧传送到一个热裂解单元；
该热裂解单元被连接为用于接收来自该热交换器的冷侧的加热的合成气；
一个第二管道，该第二管道被连接为用于将来自该热裂解单元的一个出口的合成气传送到一个热交换器的热侧；
一个第二氧化剂供应系统，该第二氧化剂供应系统被配置为用于将空气或另一种氧化剂供应到该热裂解单元之中；以及
一个处理单元，该处理单元被连接为用于接收该合成气并包括以下各项中的一个或多个：一个存储罐、一个燃烧器、一个发动机、一个染料电池，以及一个化学处理单元，该化学处理单元被配置为用于将合成气加工成一种合成燃料。
52.根据权利要求51所述的一种装置，其中该热裂解单元包括一个等离子体焰炬，该等离子体焰炬是可操作的以便将该热裂解单元中的合成气加热。
53.多种方法，包括：任何新的、有用的以及创造性步骤、行为、如在此描述的多个步骤和/或多个行为的组合或多个步骤和/或多个行为的亚组合。
54.一种装置，包括：任何新的、有用的创造性特征，如在此描述的多个特征的组合或多个特征的亚组合。
CN2009801459708A 2008-06-25 2009-06-25 从生物质生成清洁的合成气 Pending CN102165046A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7568508P 2008-06-25 2008-06-25
US61/075,685 2008-06-25
US9864308P 2008-09-19 2008-09-19
US61/098,643 2008-09-19
PCT/CA2009/000866 WO2009155697A1 (en) 2008-06-25 2009-06-25 Generating clean syngas from biomass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102165046A true CN102165046A (zh) 2011-08-24

Family

ID=41443941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801459708A Pending CN102165046A (zh) 2008-06-25 2009-06-25 从生物质生成清洁的合成气

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8936886B2 (zh)
EP (1) EP2303993A4 (zh)
CN (1) CN102165046A (zh)
BR (1) BRPI0914765A2 (zh)
CA (1) CA2727827C (zh)
WO (1) WO2009155697A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103965965A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 通用电气公司 用于气化的系统和方法
CN104629779A (zh) * 2014-12-12 2015-05-20 中山大学 一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8776700B2 (en) * 2009-03-26 2014-07-15 Elio Faussone System and process for the pyrolysation and gasification of organic substances
US10471384B2 (en) 2009-04-22 2019-11-12 The Babcock & Wilcox Company System and method for reducing halogen levels necessary for mercury control, increasing the service life and/or catalytic activity of an SCR catalyst and/or control of multiple emissions
US9416328B2 (en) 2010-01-06 2016-08-16 General Electric Company System and method for treatment of fine particulates separated from syngas produced by gasifier
US20110162278A1 (en) * 2010-01-06 2011-07-07 General Electric Company System for removing fine particulates from syngas produced by gasifier
KR101208059B1 (ko) 2010-06-18 2012-12-04 한국에너지기술연구원 열교환기를 이용한 합성가스의 정제 장치
US8882493B2 (en) * 2011-03-17 2014-11-11 Nexterra Systems Corp. Control of syngas temperature using a booster burner
US9028571B2 (en) 2011-04-06 2015-05-12 Ineos Bio Sa Syngas cooler system and method of operation
ES2477120B1 (es) * 2013-01-15 2015-04-27 Blueplasma Power, S.L. Procedimiento para la gasificacion de biomasa, dispositivo para aplicar dicho procedimiento
EP3030335A4 (en) * 2013-08-08 2017-04-05 Babcock and Wilcox Power Generation Group, Inc. System and method for reducing halogen levels necessary for mercury control
US9567539B2 (en) 2013-09-05 2017-02-14 Ag Energy Solutions, Inc. Apparatuses, systems, mobile gasification systems, and methods for gasifying residual biomass
ES2441691B1 (es) * 2013-10-21 2014-08-11 Eqtec Iberia S.L. Procedimiento para el acondicionamiento de una corriente de gas proveniente de un gasificador, craqueo termico de alquitranes y reformado con vapor y reactor empleado
WO2016037070A1 (en) * 2014-09-04 2016-03-10 Ag Energy Solutions, Inc. Apparatuses, systems, tar crackers, and methods for gasifying having at least two modes of operation
WO2016112460A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-21 Plasco Energy Group Inc. Plasma-assisted method and system for treating raw syngas comprising tars
SI25771A (sl) 2019-01-07 2020-07-31 Teos Perne Naprava za uplinjanje trdnih materialov z vsebnostjo ogljika, s poudarjeno koncentracijo katranov in njihovo katalitsko pretvorbo v ogljikov monoksid in vodik
SI25770A (sl) 2019-01-07 2020-07-31 Teos Perne Postopek uplinjanja trdnih materialov z vsebnostjo ogljika, s poudarjeno koncentracijo katranov in njihovo katalitsko pretvorbo v ogljikov monoksid in vodik
JP2022521284A (ja) * 2019-02-21 2022-04-06 テクノロギアン トゥトキムスケスクス ヴェーテーテー オイ 炭化水素を製造するための方法及びプロセス配列、並びに使用
CA3156311A1 (en) * 2019-10-08 2021-04-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy GAS PURIFICATION METHOD AND APPARATUS AND USE
RU2721695C1 (ru) * 2020-02-04 2020-05-21 Юрий Федорович Юрченко Способ переработки органического сырья с получением синтетического топливного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза гравитационного типа
US11827859B1 (en) 2022-05-03 2023-11-28 NuPhY, Inc. Biomass gasifier system with rotating distribution manifold

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1692476A (en) * 1926-03-12 1928-11-20 James M Wadsworth Method and apparatus for cracking and rectifying petroleum oils and the like
US4381187A (en) * 1980-03-24 1983-04-26 United Technologies Corporation Process for gasifying liquid hydrocarbon fuels
US4691846A (en) 1985-06-11 1987-09-08 Cordell Henry L Method and apparatus for gasifying solid organic materials
US6120567A (en) * 1985-06-11 2000-09-19 Enviro-Combustion Systems Inc. Method of gasifying solid organic materials
US4909727A (en) * 1987-03-04 1990-03-20 Combustion Tec, Inc. Oxygen enriched continuous combustion in a regenerative furance
DE3732867A1 (de) * 1987-09-25 1989-04-06 Michel Kim Herwig Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von generatorgas und aktivierter kohle aus festen brennstoffen
IT1248156B (it) * 1991-05-08 1995-01-05 Daneco Danieli Ecologia Spa Procedimento di conversione del combustibile derivato dai rifiuti (rdf) in gas combustibile.
EP0801218B1 (en) 1996-04-09 2001-07-11 ANSALDO RICERCHE S.r.l. Method and system of producing and utilizing fuel gases, in particular gases obtained from biomasses or refuse
NL1007710C2 (nl) 1997-12-05 1999-06-08 Gibros Pec Bv Werkwijze voor het verwerken van afval- respectievelijk biomassamateriaal.
AU4615800A (en) 1999-05-21 2000-12-12 Ebara Corporation Electric generating system by gasification
US6506510B1 (en) * 2000-12-15 2003-01-14 Uop Llc Hydrogen generation via methane cracking for integrated heat and electricity production using a fuel cell
NL1016975C2 (nl) 2000-12-22 2002-06-25 Biomass Technology Group B V Werkwijze voor het uitvoeren van een kraakreactie in een omkeerstroomreactor.
US8317886B2 (en) * 2002-05-22 2012-11-27 Nexterra Systems Corp. Apparatus and method for gasifying solid organic materials
CA2486318C (en) 2003-11-07 2011-03-29 Nexterra Energy Corporation An apparatus and method for gasifying solid organic materials
DE102004024672B4 (de) 2004-05-18 2007-06-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines teerfreien Schwachgases durch Vergasung von Biomasse
NZ567582A (en) * 2005-10-21 2011-12-22 Taylor Biomass Energy Llc Process and system for gasification with in-situ tar removal having a gas conditioning module
EA200802255A1 (ru) * 2006-05-05 2009-10-30 Пласкоенерджи Айпи Холдингз, С.Л., Билбау, Шафхаузен Брэнч Система повторного использования тепла для применения с газификатором
NZ573217A (en) * 2006-05-05 2011-11-25 Plascoenergy Ip Holdings S L Bilbao Schaffhausen Branch A facility for conversion of carbonaceous feedstock into a reformulated syngas containing CO and H2
US20070266914A1 (en) * 2006-05-18 2007-11-22 Graham Robert G Method for gasifying solid organic materials and apparatus therefor
JP2009545636A (ja) * 2006-06-05 2009-12-24 プラスコエナジー アイピー ホールディングス、エス．エル．、ビルバオ、シャフハウゼン ブランチ 垂直な連続処理領域を含むガス化装置
PA8780401A1 (es) * 2007-05-11 2008-12-18 Plasco Energy Group Inc "un sistema de reformulación del gas comprendiendo medios para optimizar la eficacia de conversión de gas"

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103965965A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 通用电气公司 用于气化的系统和方法
CN104629779A (zh) * 2014-12-12 2015-05-20 中山大学 一种热解与等离子体组合从城市垃圾中制取合成气的工艺

Also Published As

Publication number Publication date
EP2303993A4 (en) 2013-01-23
BRPI0914765A2 (pt) 2015-10-20
WO2009155697A1 (en) 2009-12-30
CA2727827C (en) 2015-04-28
US8936886B2 (en) 2015-01-20
CA2727827A1 (en) 2009-12-30
EP2303993A1 (en) 2011-04-06
US20110104575A1 (en) 2011-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102165046A (zh) 从生物质生成清洁的合成气
RU2561793C2 (ru) Энергетическая установка с газификатором и обработка отходов
JPH0613718B2 (ja) 発生炉ガスを製造するための反応器
US20140004471A1 (en) Control of syngas temperature using a booster burner
EA022238B1 (ru) Способ и система для производства чистого горячего газа на основе твердых топлив
EP3030838B1 (en) Apparatus for generating energy by gasification
US9057028B2 (en) Gasifier power plant and management of wastes
CN102782099A (zh) 用于从气化器产生的合成气中去除细小微粒的系统
EP2126008A2 (en) Three-stage gasifier, fixed bed, which has buffer zone of gaseous flow between pyrolysis zone and combustion zone
CN101230281A (zh) 一种固体生物质半水煤气发生炉
WO2013183003A1 (en) Plant and method of pyrolysis of organic material
JP2015180734A (ja) 合成ガスを製造するための方法および装置
WO2014207944A1 (ja) 燃焼システム
CN110030558A (zh) 有机固体燃料热解、气化及焚烧一体化装置及处理方法
US20120297775A1 (en) Integrated gasifier power plant
JP5860469B2 (ja) 間接的加熱ガス化中にコークスを生産する方法および設備
RU2303050C1 (ru) Газогенератор
CN112126472A (zh) 一种生物质热解气化回转炉设备
JP4440519B2 (ja) 固形供給物の熱変換から得られるガスから可燃性ガスを製造する方法およびプラント
CA2723601C (en) Method and apparatus for efficient production of activated carbon
JP5762109B2 (ja) タール分解方法およびタール分解設備
US2476760A (en) Process and apparatus for the operation of gas producers
CN104152182A (zh) 一种生物质气化发电的方法
WO2012162842A1 (en) Syngas generator incorporating regenerative thermal cracker
EP4151706A1 (en) A method and a device to produce low-tar- and low-dust product gas

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110824