CN102625821A - 利用氧气进行生物质蒸汽重整的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供并描述了一种在至少一个流化床反应器内，用氧气进行生物质热化学气化的装置。所述流化床反应器的所述流化床内设有加热器，所述流化床反应器可被可燃气体和氧气的至少部分氧化反应加热。

Description

利用氧气进行生物质蒸汽重整的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于固体燃料气化和/或热解的流化床反应器，该固体燃料优选生物质。该流化床反应器具有一加热器，该加热器用于加热流化床反应器的流化床，该加热器具有至少一个空腔。本发明还涉及流化床反应器中固体燃料气化和/或热解的方法，该固体燃料优选生物质，该流化床反应器优选上述类型。
背景技术
利用蒸汽重整由生物质生产合成气的第一步是吸热的。因此该过程中必须输入能量。这可以通过生物质的部分燃烧来完成。在大约800℃的温度水平将氧气输送进入反应器并不简单。然而，由于大量的氧气供应，可局部达到这样的温度，该局部的温度是如此之高，以致它们会引起生物质的灰成分的熔融。由于这个原因，或者氧气必须用蒸汽或氮气稀释，或者生物质必须以小焦炭颗粒的形式作为惰性床料的一小部分提供。这将热量传递给床料。因此流化床反应器经常和空气一起运作。
这种类型的最著名的工业工厂位于奥地利居辛(见：在居辛具有2MWe/4.5MWth的双床流化床气化；R·劳赫，H·霍夫鲍尔；木材能源研讨会，2002年10月18日，瑞士苏黎世联邦理工学院)。这个工厂有两台流化床反应器，这两台流化床反应器通过沙电路相互连接。该反应器，称为燃烧器，用空气来运作。这里，燃烧焦炭颗粒，将循环沙床加热到接近950℃。该焦炭颗粒的温度在这些氧化条件下可高于1100℃。因此，这种类型的反应器可仅用木材安全运作。使用作物类型的生物质，由于其灰熔点低，会导致沙的凝聚。
对于可能会有利于氢生产的加压气化，这种类型的反应器不太适合。
原则上，流化床反应器也可以通过直接输送纯氧自热地运作。然而，在实践中，即使氧气用蒸汽稀释到原来的二分之一，在这种情况下也会超过生物质的灰熔点。随后自热运作需要特定配置的氧气供应，如DE 10242594A1公开的，以及用于熔融灰的专用提取物。这种灰不能作为无机肥料重新利用。
用纯氧的话，不管是居辛类型的异热运行，还是通过注入纯氧的自热运行，都不可能不超过灰熔点。即使是氧含量为21％(空气)也是有问题的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是避免上述的缺点，并允许在流化床反应器中的生物质气化过程使用氧气。特别地，其目的在于使纯氧可用于具有低灰熔点的生物质的蒸汽重整。
本发明的目的通过权利要求1和权利要求16的技术特征来实现。权利要求2至15和权利要求17至25涉及本发明进一步的优选结构。
根据本发明，加热器因此具有氧气供给器，该氧气供给器用于将含有氧气的气体输送进入加热器的空腔，该空腔与加热器的多孔透气段相邻。这允许通过含氧气体中的氧气来控制氧化。例如，这可以是空气。然而，技术上优选工业纯氧。该多空透气段也可以达到使含氧气体与可燃气体接触、从而将可燃气体氧化的效果，而流化床的焦炭颗粒不会同时与氧气直接反应。因此，实际上，焦炭颗粒主要远离氧化区。
加热器可以以各种各样的方式形成。然而，由于多孔结构，出于成本原因加热器特别优选包含至少一个管体，特别是多个管体。为了简单起见，以下仅对管体本身经常提及。不需要反复提及的是，作为管的一种选择方式，也可能提供仅有一个管体；或者作为一种选择或者附加方式，也可能提供一种不同的加热器结构。
根据所述方法，将含氧气体输送至加热器的空腔，所述含氧气体和/或可燃气体流经所述加热器的所述多孔透气段。所述可燃气体至少部分被所述含氧气体氧化，同时放热。随后，所述氧化反应的热传递至所述流化床反应器的所述流化床。
为了简单起见，下面将结合该装置和方法的进一步的改进进行描述；本领域的技术人员将会分别认识到这些改进的特定装置特征和方法特征。
在流化床反应器的第一优选结构中，管体优选设置在所述流化床反应器内，至少各种所述管体形成为至少部分多孔的、透气的管体。这允许适当的引导包含在其内的气体。因此，对于每个管体来说，多孔和透气并不是绝对必要的，并且这些管体也没有必要连续多孔和透气。
在特别优选的流化床反应器中，所述加热器包括多个管体，所述多个管体彼此同心排列设置。因此，设置多个组，这些组具有至少两个管体，每个组中的管体都彼此同心排列设置。这里，当然，完全相互同心排列不是必要的。在每一组管体中设置内管体和外管体，至少形成所述内管体或所述外管体，以使其为多孔的和透气的。通过这种方式，在所述内管体和所述外管体之间形成环形空间，在所述环形空间内可以设置其他装置。所述环形空间可以用作另外的气流通道，用于适当地引导所包含气体气流。
鉴于管体的这种布置，可形成氧气供给器，以便输送含氧气体进入所述内管体。因为焦炭颗粒不能进入环形空间，在没有焦炭颗粒的情况下，所述可燃气体的氧化可以发生在所述环形空间内。所述外管体还可以用于屏蔽环形空间内可选择的高温，以使不会超出流化床内焦炭颗粒的灰熔点。
如果可燃气体不是从流化床穿过相应的多孔透气外管体，进入所述环形空间，而是从外部直接输送至环形间隙，随后含氧气体也可以被输送至内管体与外管体之间的环形空间。氧气随后可以远离外管体，以避免或至少减少不需要的反应。
设置用于输送所述可燃气体的可燃气体供给器，以便将所述可燃气体输送至所述内管体，或者输送至所述外管体和/或所述内管体之间的所述环形空间。这样，可能确保所述可燃气体能够被输送至最佳方法的加热器。
例如，为了使所述可燃气体能够从流化床输送至所述加热器，或者为了能够将含氧或氧化气体从所述加热器输送至流化床，各自的内管体和各自的外管体均可以形成为多孔的和透气的。
在所述内管体和所述外管体之间，可任选地设置至少一个另外的优选的多孔透气管体和/或至少一个可选择的多孔透气隔热罩。例如，这可用于与流化床内的焦炭颗粒相关的防热。
如果试图避免加热器中的气体与流化床的气体混合，外管体可以由至少一个透气套管围住。随后，可以说，该套管由可燃气体的氧化从内部加热，并将相应的热传递到流化床。该套管本身可以形成同心管体。
在一个流化床反应器中，该流化床反应器在设计上形成很简单，所述氧气供给器可包括喷嘴式底板，所述喷嘴式底板用于将含氧气体输送至所述空腔，同时用于将流化气输送至流化床反应器的流化床。
同时为了将含氧气体和可燃气体输送至加热器的空腔，并将流化气输送至流化床反应器的流化床，同样，所述可燃气体供给器也可以整合进所述喷嘴式底板中。
优选地，将所述加热器设在固定流化床和/或循环流化床内。在那，热传递特别好，并比流化床外侧好得多。所述循环流化床可以包含惰性床料。然而，也可以避开这种方式，例如流化床由焦炭颗粒形成。这被称为焦炭云。通过加热器，可以很好地向焦炭颗粒供给热量，例如用蒸汽重整。
如果所述加热器的多孔透气段，优选所述至少一个多孔透气管体，至少局部包括催化剂材料和/或由催化剂材料制得，可发生焦油的催化转化。为此，优选地，用含有焦油的热解气作为所述可燃气体，所述热解气在热解反应器内、在所述流化床反应器上游的方法步骤中形成。随后，该可燃气体可优选地在其部分氧化后，流经所述多孔透气段，从而与催化剂接触。
在保持上述优势的情况下，如果形成所述多孔透气段，特别是多孔透气管体，以使其可以被电加热，则能够增加加热器的有效性。在这种情况下，所述多孔透气段，特别是多孔透气管体，可以选择地用作加热电阻器。所述多孔透气段，特别是多孔透气管体，优选地由金属、导电材料形成。然而，对于每一个所述多孔透气段，特别是多孔透气管体，没有必要都是可以电加热的。特别是在管体相互同心排列设置的情况下，只要内管体和/或外管体是可电加热的就足够了。
也可以预先采取措施，以在超过流化床反应器高度对所述加热电阻器进行分段，以使在彼此独立的相应部分，可以调节和/或控制所述加热器的电加热功率。尤其是，当流化床反应器也被细分成不同的部分时，例如通过使用穿孔金属板，分段加热器可能是有利的。例如，所述穿孔金属板可以用于为加热器的单独电路部分供给电压。
根据本方法，在一个特别优选的典型实施方式中，所述含氧气体，沿着所述流化床反应器的所述流化床的方向，流经所述加热器的所述多孔透气段，并氧化所述流化床内的可燃气体，所述流化床位于所述多孔透气段内和/或紧靠着面向所述流化床的所述多孔透气段边上。这实现了氧化与焦炭颗粒的空间隔离，以致可以避免超过灰熔点温度。再者，加热器的多孔透气段通过氧化反应仔细地加热，随后，例如通过热辐射，将相应的热传递至流化床、尤其是焦炭颗粒。
作为一种选择，所述流化床反应器的所述流化床的所述可燃气体，可沿着所述加热器的所述空腔的方向，流经所述加热器的所述多孔透气段，并被所述含氧气体氧化，所述含氧气体位于所述加热器的所述多孔透气段内和/或所述加热器的所述空腔内。在这种情况下也能达到上述的优点。
在另一种选择方法中，所述含氧气体被输送至至少一个多孔透气内管体，所述含氧气体流经所述内管体的孔系统，该内管体位于所述内管体和多孔透气外管体之间的环形空间内；所述可燃气体被输送至位于所述内管体和所述外管体之间的环形空间。在所述环形空间内，所述可燃气体最终被所述含氧气体氧化，随后，所述至少部分被氧化的气体从加热器中产生，经过所述外管体的孔系统。为了加热所述流化床反应器，优选地，所述至少部分被氧化的气体流进所述流化床反应器中。尤其是，所述至少部分被氧化的气体流进所述流化床反应器的流化床中，在所述流化床中，所述至少部分被氧化的气体的热量传递至焦炭颗粒。
关于这一点，所述至少部分被氧化的气体流经多孔透气管体和/或位于所述内管体和所述外管体之间的隔热罩，优选地流进所述流化床反应器中，更优选地流进所述流化床反应器的流化床中。通过这种方式，可实现关于焦炭颗粒的更好的隔热。因此可以避免因温度升高过快而导致的焦炭颗粒所含的灰熔融。
在优选的可选方法中，所述含氧气体被输送至至少一个多孔透气内管体，从所述至少一个多孔透气内管体流经所述内管体的孔系统，进入位于所述内管体和外管体之间的环形空间。此外，向所述环形空间供给可燃气体，该可燃气体在所述环形空间内被所述含氧气体氧化。这样，通过排放，将所述至少部分被氧化的气体从所述流化床反应器排出，但不直接引入所述流化床反应器的流化床。这样，可以预防相应的混合。
作为一种选择，所述可燃气体可以被输送至至少一个多孔透气内管体，流经所述内管体的所述孔系统，进入位于所述内管体和外管体之间的环形空间，所述含氧气体被输送至所述环形空间。因此，所述可燃气体在所述环形空间内被所述含氧气体氧化。随后，通过排放，将所述至少部分被氧化的气体从所述流化床反应器排出。
在至少一些选择方法中，优选地，将来自所述流化床反应器上游的热解反应器的热解气，优选含有焦油的热解气，用作可燃气体。因此，可以提供并很容易地使用这种气体。此外，使用热解气可能导致热解气里所含焦油的放空。
根据另外一个不同的方法，所述含氧气体被输送至至少一个多孔透气内管体，随后流经所述内管体的所述孔系统，进入位于所述内管体和所述外管体之间的环形空间。另一方面，所述可燃气体从所述流化床反应器的所述流化床，沿着位于所述内管体和所述外管体之间的环形空间，流经多孔透气外管体。所述可燃气体最终被所述环形空间内的含氧气体氧化，所述至少部分被氧化的气体通过排放从所述流化床反应器排出。
以在设计上很简单且方法管理简单的方式，所述可燃气体和/或所述含氧气体可以通过所述流化床反应器的喷嘴式底板输送，所述流化床反应器的所述流化气通过喷嘴式底板输送至流化床。
采用本发明，基本上可以避免氧气与由生物质形成的焦炭颗粒直接接触。根据本发明，异热和自热操作都是可能的。这里，氧气意指含有氧气的气体，但优选工业纯氧。
这里，流化床意指任何形式的具有浮动的焦炭颗粒的反应区域，所述焦炭颗粒由生物质形成。所述流化床可以含有惰性床料，例如沙。本发明可以用于常规的有沙或者没有沙的固定流化床、循环流化床或者焦炭云。
就焦炭云来说，意指很多焦炭颗粒分布在气流中，焦炭颗粒的尺寸是如此小，以致于工业废气，例如以热解气的形式，使其至少保持在悬浮状态，并且特别是经由气体进一步输送。
形成加热器的结构，优选有一个大的表面积且至少部分是透气的，其设置在所述流化床反应器的所述流化床内。
为了加热通过热传导、热对流和热辐射将热量传递至流化床的结构，可以通过气体的氧化或部分氧化利用氧气。优选地，用于工业应用的结构可以基本上由多个和/或多重管体形成。所述管体可以大量设置在所述流化床反应器的所述流化床中。部分管体可以是透气的，其他的是气密的，这取决于方法管理。例如，具有连接孔空间的烧结管体、织物或穿孔的、透气的管体。
有利的方法管理可以通过具有多孔结构的管体实现，这由筒式过滤器可知。陶瓷材料和金属材料都是适合的。所述管体可以包含另外的管体，所述另外的管体同样具有透气的结构或可以设计成不透气的。
对该结构的加热，特别是对所述结构的所述外管体的加热，例如可以通过以下的方法实现。
(a)由于足够的正压力差的应用，其中，所述流化床反应器的反应空间内的压力比多孔结构内的压力小，氧气被输送至所述结构，特别是所述管体，流经相应的线路，沿着所述流化床反应器的反应空间的方向，从内向外穿过透气外管壁。随后，所述流化床反应器内所含气体在该结构外层的孔中或者紧邻该结构被氧化。这种氧化作用导致该结构被加热。在一个具有很小的孔或者细小穿孔的结构中，氧化反应直接发生在管壁附近，大部分的能量被用于加热管体。因此，被氧化或者被部分氧化的气体残留在所述流化床反应器内。因此在这种情况下，气化是自热的。
(b)由于负压力差的应用，其中，所述流化床反应器的反应空间内的压力大于所述多孔结构内的压力，所述流化床反应器的气体沿着所述结构内部的方向流动。在所述壁的孔中或者结构中，该气体与输送至所述结构的氧气反应，特别地，作为压力差的功能。优选地，氧化反应发生在内壁上，类似于(a)中的情况。被氧化或者被部分氧化的气体，即反应产物，从管体排出，作进一步的利用。该进一步的利用可以例如是使热焓适用于整个过程。也可以将被氧化或者被部分氧化的气体引至一个更高的压力下，并输送到所述流化床反应器的反应空间内。
(c)特别地，当所述结构是由多个多孔层构成，优选由多个同心的多孔管体构成时，任何所需的可燃气体可以用于加热所述结构。随后，优选地所述结构包括至少两个同心的、多孔的管体。所述可燃气体可被引进所述结构的所述多孔层的中间空间，特别是引入位于所述同心管体之间的所述环形空间，或者引入所述结构的内部或者各自的内同心管体的内部。随后在另一个各自的空间、中间空间、环形空间或内部引入氧气，以使通过至少一个层或壁，将所述可燃气体和所述氧气最初彼此分开。
例如，如果将氧气引入内透气管体，且将气体引入环形间隙，随后氧气以正压力差流进环形空间，在环形空间内气体至少部分被氧化。因此，内管体变热，并将热量传递给外管体，外管体依次将热传递给所述流化床反应器的所述流化床。如果选择含有焦油的热解气作气体，使内管体达到尽可能高的温度是可取的。在这种情况下，在环形空间内设置附加的隔热罩是有利的，例如以筒状打孔金属板的形式，以便在相应的中部空间内达到高温，而反应空间内的温度不会急剧增加而引起灰熔融的发生。因此，隔热罩设在反应区域和最外面的同心多孔管体之间。可以配置用于形成隔热罩的金属板，以最大可能地发生湍流，以使气体分子进入与热的管体壁尽可能多地接触。为了帮助焦油分解，催化地涂覆至少所述内管是有利于的。例如，来自周期表中第八族的镍基催化剂适合用在这，该镍基催化剂可以被氨分解。将镍基催化剂与MgO、ZrO2或ZrO2-Al2O3掺杂也是有利的。由于催化焦油在高温处分解热解气，获得基本上无焦油的合成气。
如果外管体是透气的，由于相应的压差的应用，部分被氧化的热解气可能流入流化床反应器，热解气中焦油含量基本上发生催化和/或热反应。然而，基本上无焦油的热解气也可能随着合成气从环形空间排出，作进一步的利用。在这种情况下，外管体可以是气密的。
(d)气体与氧气的至少部分氧化反应也可以发生在该结构外部。在最简单的情况下，至少部分被氧化的气体在流经所述结构时，随后加热所述结构。接着该结构将热量传递至所述流化床反应器的所述流化床。气体的至少部分氧化反应也可以完全发生在所述流化床反应器外部或者靠近该结构下方，尤其是管体。可燃气体与氧气的结合可能发生在结构的内部，尤其是管体的内部。同样地，在这些情况下，透气管体可能是有利的，因为可以减少轴向上的温差。
如果含有焦油的热解气被用作可燃气体，那么设置带有催化剂的结构，特别是至少一个内管体是有利的。该结构或者所述至少一个管体也可以由催化材料制成。随后所有的部分被氧化的热解气必须流经至少一个催化活性结构，以使热解气的焦油含量可以减少，甚至比(c)中的情况更显著。
如果可燃气体由于相应的压力差的作用，流经透气管体，进入流化床反应器，为了在所述流化床反应器中被氧化，这些管体也可以设有催化剂。将催化过程设在结构内部不是必需的。这个过程也可以在流化床反应器外部的装置中进行。
DE 19807988A1中描述了热解气生成的初步阶段。专利申请DE 102008014799A1和DE 102008032166A1也使用了初步阶段，在初步阶段中生成了含有焦油的热解气。
如果可燃气体，例如含有焦油的热解气，不是或者不完全是作为流化气用于流化床反应器，而是至少部分输送至所述结构用于至少部分氧化，随后为了为流化床反应器的运作提供足够的流化气，流化床反应器的部分气体可以循环，并用作流化气。在这种情况下，可能需要环流风机，该环流风机将合成气或者热解气从流化床反应器的输出端送回至输入端。
如果热解气用于加热结构，那么首先净化该气体并可选择地使其摆脱催化剂毒物是可取的，该催化剂毒物例如硫。热气体脱硫通常是足够的，这本身是已知的。尽管通过压力脉冲可以将管体上的灰尘分离，就滤筒来说这是常规的，硫化物可以导致形成低熔点灰，低熔点的灰会在管体内变为堆积物。
如果被引入的气体完全被工业纯氧氧化，这只要通过一个循环风机就可以完成。温度的发生会受到再循环的所述部分被氧化的气体的限制，以使结构收到保护，防止温度过高。合成气的生成经常伴随着另一个过程，这个过程是处理这些气体使其形成气态或者液体物质，例如氢气、甲烷、甲醇或推进剂。当转化和净化这些产物时，经常形成可燃气体和蒸汽，这些产物可以用于加热流化床反应器内的结构，也可以以上述的方式作为可燃气体。这些也可能部分具有高的氢含量，通过完全氧化，从氢中可以获得蒸汽，这对于整个过程是很有用的。例如，蒸汽随时可以作为流化气用于这里所述的流化床反应器，用于均匀的蒸汽反应(转换)或甲烷化。
根据本发明的装置和根据本发明的方法适合于加压的过程管理，也适用于无压过程。纯氧优选用于较大的加压厂，而空气可能更有利于小的无压厂，因为小量的纯氧的生成相对是成本密集型。
在所述的方法中，避免或者至少较大地减少了焦炭颗粒和氧气之间的直接接触。反而，通过辐射、对流和热传导，将热传递到焦炭颗粒。由于焦炭转化是吸热反应，如果存在环境气体或邻近的沙颗粒，焦炭颗粒优选总是比结构、环境气体或邻近的沙颗粒更冷。焦炭颗粒与结构间的温差可以通过结构表面的尺寸控制，以致能够引起20℃和300℃之间的温差。因此，本发明也适用于具有低熔点的生物质。这适合于大量有价值的作物型生物质。虽然用到氧气，重整过程可以通过异热地实现。这增加了合成气产品的质量。本发明也允许热催化减少焦油的含量。
流化床反应器可以设为用于固体燃料例如生物质的热解。流化床反应器也可以设为用于从固体燃料生产合成气，优选从上述热解的热解气。可选择地，流化床反应器可以设为用于蒸汽重整，包括在第一反应器部分的热解(热解反应器)和在第二反应器部分(合成气反应器)的合成气生产。
附图说明
下面，本发明将通过附图作更详细的解释，附图仅仅代表本发明的典型实施例。其中：
图1显示了具有固定流化床的流化床反应器，其中氧气通过具有多孔壁的管体引入。
图2显示了图1中多孔管的纵截面。
图3显示了图1中多孔管的横截面。
图4显示了具有循环流化床的流化床反应器，其中氧气通过具有多孔壁的管体引入。
图5显示了氧化过程位于外部的流化床反应器。
图6显示了具有两个同心排列设置的透气管体的流化床反应器。
图7显示了图6中透气管体的纵截面。
图8显示了图6中透气管体的横截面。
图9显示了图6中具有隔热罩的透气管体的横截面。
图10显示了具有两个同心排列设置的管体的串联流化床反应器，只有内管体是透气的。
图11显示了图10中管体的纵截面。
图12显示了图10中管体的横截面。
图13显示了一个流化床反应器，其中气体的氧化过程发生在多孔管的内部。
具体实施方式
图1示出了流化床反应器9a，该流化床反应器9a具有固定流化床10，该固定流化床10位于喷嘴式底板12和上端16之间。为了帮助降低生物质的尺寸，该流化床可以含有沙。该流化床由流化气13液化，该流化气例如蒸汽和/或热解气体。生物质14通过供应部件输送至流化床反应器。合成气15在流化床反应器中生成，穿过整个流化床11上的空间(悬浮段)，离开位于前端的流化床反应器9a。流化床包含加热器28，该加热器28包括多个具有空腔29的多孔管体1a，氧气6通过氧气供给器30以线路5的形式输送至空腔29。氧气6流经加热器28的多孔透气段31，该多孔透气段31由多孔管体1a沿着流化床10的方向形成。
来自流化床10的可燃气体通过扩散和对流进入多孔管体1a的外层，并在多孔管1a的外层被氧气6氧化。加热管体1a因此被加热，并通过热传递将热传给流化床10。流化床的焦炭颗粒主要通过沙和气体的热传导间接加热。因为焦炭的气化是吸热的，焦炭颗粒是流化床10内最冷的颗粒。可以适当地选择管体1a的孔隙度和孔径，以使氧气的压力损失比流化床10上端和下端的压力差更大。从而达到近似的均匀加热。同时，选择管体1a的孔隙度和孔径，以使焦炭颗粒不能进入管体1a的孔系统中，并与其中的氧气6接触。
图4示出了具有循环流化床的流化床反应器9b。在这种反应器中，气体速度是如此之高，以至于没有设置固定流化床。流化床10的床料以一种已知的方法通过旋风器27和靠虹吸气体8运作的虹吸管不断循环。因此，多孔管体1a可以填满几乎整个反应空间。喷嘴式底板12由双层底板构成，该双层底板由板17和板18形成。该双层底板用于分散氧气6。氧气6也可以用其他方式分散。
根据实验，热传递到在喷嘴式底板上的第一个厘米内的管体1a与传递到流化床反应器的中心部分内并不一样。由于这个原因，在较低的区域不加热管体1a是有用的，在管体1a的较低区域没有做成多孔。这可以通过用保护管4以短的气密管的形式插入或者包住管体1a来实现。由于双层底板，流化气13通过多个管式喷嘴20供料，该管式喷嘴20延伸穿过板17和板18形成的双层底板。在一个板上设有单向阀21。除了向管体1a供给流化气外，还向流化床反应器9a供给流化气。
图5显示了具有固定流化床10的流化床反应器9a，其中，任何所需的可燃气体7从外部输送通过可燃气体供给器32，在装置22中该可燃气体7至少被氧气6部分氧化。热的、部分被氧化的气体流经双层底板，如图4所示，穿过多个多孔管体1a，进入流化床10。如果多孔管体1a的数量很多，热主要通过辐射、热传递和对流传递到流化床。管体1a的数量少时，热通过部分氧化的气体本身传递。在两种情况下，焦炭颗粒都不与氧气接触。
这种设计尤其适合含有焦油的热解气的氧化或部分氧化，优选地，含有焦油的热解气在氧化前应该进行除尘。部分氧化热解气的高温可以用于焦油的催化分解。这可以通过向管体1a提供催化剂实现，或者在流化床反应器的外部设置催化反应器。如果通过部分氧化或催化反应的气体强烈过热，例如通过多个管体1a，应该确保管体1a的温度不至于太高，以致流化床10内的灰熔融。
图6示出了具有固定流化床10的流化床反应器9a，其中，管体1a包括进一步同心排列设置的多孔管体2a，选择该多孔管体2a的孔隙度，以使焦炭颗粒不能进入管体的孔系统中，或者至少不能穿过管体。同心排列设置的管体1a和管体2a形成一个环形空间33，允许更强的过热可燃气体7，这是由于可燃气体7与氧气6的氧化反应或部分氧化反应发生在内管体2a，内管体2a主要以辐射形式传递热量到外管体1a。如果附加的透气管体3也设置在环形空间，可以加强温度的升高。例如管体3可以由冷轧的金属板形成，其中开口可以冲压，以使板金属突出部仍然作为板金属上的挡流板。这种设计尤其适合焦油的热/催化分解。优选地，至少内管体2a应该有催化活性层或或者完全由催化材料制成。优选地，在这样情况下保护管4应该比较长，以使热解气在进入管体3时仍然是冷的，因此所包含的焦油不能到达流化床反应器9a。换言之，焦油分子应该有机会进入并与热的内管体2a接触。在这种情况下，隔热罩3也可以形成具有用于焦油分解的催化活性层的多孔管体，而不是金属板。
如图6至9所示，被氧化的或部分被氧化的气体7可以排放进入流化床10。此处，气体7和氧气6的输送通过具有两个腔室的喷嘴式底板12进行，该两个腔室由板17、板18和板19形成。
图10显示了具有固定流化床10的串联流化床反应器9a，其中包含惰性床料及两个另外的流化床23，该惰性床料例如沙。这些流化床23仅由焦炭云组成，该焦炭云自流化床10升起。在该另外的流化床23和固定流化床10之间是反应空间11。如图6，该结构由多个管体1b形成，每一管体有附加的同心排列设置的内管体2a或2b。将可燃气体7引入由两个管体形成的环形空间。氧气6被输送至内管体2a。在流化床10含有沙的区域，内管体2a由多孔管体2a组成；在另外的流化床23和反应空间11的区域，内管体2b由多孔管体2b或具有较高的流体阻力的管体2b组成，较高的流体阻力使得氧气6穿过内管体2b比穿过固定流化床10的多孔管体少。这是有利的，因为固定流化床10内的热传递比另外的流化床23和反应空间11更好。管体1b是不透气的。因此，被氧化或部分被氧化的气体24必须排放入空间26，空间26由中间底板25形成。整个过程中，气体24从空间26被传送作进一步的利用。
图13显示了在流化床10区域具有多个多孔管体1a的流化床反应器9a，这些多孔管体在流化床上方合并为气密管1b。每一管体1a含有另外的同心排列设置的多孔管体2a，该多孔管体2a使得氧气6流进环形空间。该氧气6流经由板17和板18形成的双层底板，进入管体2a。在这种情况下，利用减压从流化床10抽出可燃气体7。整个过程中，被氧化或部分被氧化的气体24被传送作进一步的利用。这个过程可以归为间接气化方法，因为合成气没有承载所生成的二氧化碳。由于该反应是一个平衡反应，被氧化的氢气和被氧化的一氧化碳又在流化床里不断形成。
下面列出本发明的附图标记：
1a  可加热的多孔管体或穿孔管体
2b  可加热管体
2a  多孔内管体
2b  穿孔内管体
3   隔热罩
4   用于密封流入区域的保护管
5   供料管体
6   氧气
7   可燃气体
8   虹吸气体
9a  具有固定流化床的流化床反应器
9b  具有循环流化床的流化床反应器
9c  多段流化床反应器
10  固定流化床
11  流化床上方的空间(悬浮段)
12  喷嘴式底板
13  流化气
14  生物质或焦炭(残留焦炭)
15  合成气或生成气
16  固定流化床的上限
17  喷嘴式底板的上板
18  喷嘴式底板的下板
19  喷嘴式底板的中板
20  喷嘴式底板内的喷嘴
21  喷嘴上的单向阀
22  燃烧器
23  焦炭的流化阶段
24  整个过程中用于进一步利用的气体
25  中间底板
26  气体收集空间
27  旋风器
28  加热器
29  空腔
30  氧气供给器
31  多孔透气段
32  可燃气体供给器
33  环形空间

Claims (25)

1.一种用于固体燃料气化和/或热解的流化床反应器(9a，9b)，该固体燃料优选生物质，所述流化床反应器具有加热器(28)，所述加热器(28)用于加热流化床反应器(9a，9b)的流化床(10)，所述加热器(28)具有至少一个空腔(29)，其特征在于：所述加热器(28)具有一个氧气供给器(30)，所述氧气供给器(30)用于将含氧气体输送进入所述加热器(28)的所述空腔(29)中，并且所述空腔(29)邻接所述加热器(28)的多孔透气段(31)。
2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于：所述加热器(28)包括多个管体(1a，1b，2a，2b)，所述管体(1a，1b，2a，2b)设在流化床反应器(9a，9b)内，并且至少各种所述管体(1a，2a)形成为至少部分多孔透气的管体(1a，2a)。
3.根据权利要求2所述的流化床反应器，其特征在于：所述加热器(28)包括多个管体(1a，1b，2a，2b)，所述多个管体(1a，1b，2a，2b)彼此同心排列设置，分别具有内管体(1a，1b，2a，2b)和外管体(1a，1b，2a，2b)，并且至少所述内管体(1a，2a)或所述外管体(1a，2a)设为多孔的和透气的。
4.根据权利要求3所述的流化床反应器，其特征在于：将所述氧气供给器(30)设为以便将含氧气体(6)输送进入环形空间(33)，所述环形空间(33)位于所述外管体(1a，1b，2a，2b)和所述内管体(1a，1b，2a，2b)之间。
5.根据权利要求2至4任一项所述的流化床反应器，其特征在于：所述氧气供给器(30)设为以便将含氧气体(6)输送进入所述内管体(1a，1b，2a，2b)。
6.根据权利要求3至5任一项所述的流化床反应器，其特征在于：为了将可燃气体(7)输送至所述内管体(1a，1b，2a，2b)或者输送至位于所述外管体(1a，1b，2a，2b)和/或所述内管体(1a，1b，2a，2b)之间的所述环形空间(33)，设置用于输送所述可燃气体(7)的可燃气体供给器(32)。
7.根据权利要求3至5任一项所述的流化床反应器，其特征在于：相应的所述内管体(1a，2a)和相应的所述外管体(1a，2a)设为多孔透气的。
8.根据权利要求3至7任一项所述的流化床反应器，其特征在于：至少一个附加的、可选择的多孔透气管体和/或至少一个可选择的透气隔热罩(3)设置在环形空间(33)内，所述环形空间(33)位于所述内管体(1a，1b，2a，2b)和所述外管体(1a，1b，2a，2b)之间。
9.根据权利要求3至8任一项所述的流化床反应器，其特征在于：所述外管体(2a)被至少一个透气性的套管围住，所述套管优选为管体(1b)的形式。
10.根据权利要求1至9任一项所述的流化床反应器，其特征在于：所述氧气供给器(30)包括喷嘴式底板(12)，所述喷嘴式底板(12)用于将含氧气体(6)输送至所述空腔(29)，同时用于将流化气输送至所述流化床反应器(9a，9b)的所述流化床(10)。
11.根据权利要求10所述的流化床反应器，其特征在于：为了同时将所述含氧气体(6)和所述可燃气体(7)输送至所述空腔(29)，并将流化气输送至所述流化床反应器(9a，9b)的所述流化床(10)，将所述可燃气体供给器(32)并入所述喷嘴式底板。
12.根据权利要求1至11任一项所述的流化床反应器，其特征在于：所述加热器(28)设在固定流化床(10)和/或循环流化床内，所述循环流化床具有或者没有惰性床料。
13.根据权利要求1至11任一项所述的流化床反应器，其特征在于：所述加热器(28)设在没有惰性床料的焦炭云床内。
14.根据权利要求1至13任一项所述的流化床反应器，其特征在于：所述加热器(28)的多孔透气段(31)，优选所述至少一个多孔透气管体(1a，2a)，至少局部包括催化剂材料和/或由催化剂材料制得。
15.根据权利要求1至14任一项所述的流化床反应器，其特征在于：所述多孔透气段(31)，尤其是多孔透气管体(1a，2a)，是可电加热的。
16.流化床反应器内固体燃料的气化和/或热解方法，所述固体燃料优选生物质，所述流化床反应器优选根据权利要求1-15任一项所述的流化床反应器；其特征在于：
将含氧气体输送至加热器的空腔，
所述含氧气体和/或可燃气体流经所述加热器的所述多孔透气段，
所述可燃气体至少部分经所述含氧气体氧化而放热，
所述热经由所述至少部分氧化而释放，并传递至所述流化床反应器的所述流化床。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述含氧气体沿着所述流化床反应器的所述流化床的方向，流经所述加热器的所述多孔透气段，并将所述流化床内的可燃气体氧化，所述流化床位于所述多孔透气段内和/或紧靠着面向所述流化床的所述多孔透气段边上。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述流化床反应器的所述流化床的所述可燃气体，沿着所述加热器的所述空腔的方向，流经所述加热器的所述多孔透气段，并被所述含氧气体氧化，所述含氧气体位于所述加热器的所述多孔透气段内和/或所述加热器的所述空腔内。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：所述含氧气体被输送至至少一个多孔透气内管体，其中所述含氧气体流经所述内管体的所述孔系统，进入所述内管体和多孔透气外管体之间的环形空间内；其中所述可燃气体被输送至位于所述内管体和所述外管体之间的所述环形空间；在所述环形空间内，所述可燃气体被所述含氧气体氧化，且其中所述至少部分被氧化的气体流经所述外管体的所述孔系统，优选地，流进所述流化床反应器，更优选地流进所述流化床反应器的所述流化床。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：所述至少部分被氧化的气体流经多孔透气管体和/或隔热罩，所述隔热罩位于所述内管体和所述外管体之间，优选地流进所述流化床反应器，更优选地流进所述流化床反应器的所述流化床。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述含氧气体被输送至至少一个多孔透气内管体，其中所述含氧气体流经所述内管体的所述孔系统，进入位于所述内管体和外管体之间的环形空间；可燃气体被输送至位于所述内管体和所述外管体之间的环形空间，所述可燃气体被所述环形空间内的所述含氧气体氧化，所述至少部分被氧化的气体通过排放从所述流化床反应器排出。
22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述可燃气体被输送至至少一个多孔透气内管体，所述可燃气体流经所述内管体的所述孔系统，进入位于所述内管体和外管体之间的环形空间；所述含氧气体被输送至位于所述内管体和所述外管体之间的环形空间，所述可燃气体被所述环形空间内的所述含氧气体氧化，所述至少部分被氧化的气体通过排放从所述流化床反应器排出。
23.根据权利要求18-22任一项所述的方法，其特征在于：使用来自所述流化床反应器上游热解反应器的热解气作为所述可燃气体，所述热解气优选地含有焦油。
24.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：将所述含氧气体输送至至少一个多孔透气内管体，其中所述含氧气体流经所述内管体的所述孔系统，进入位于所述内管体和所述外管体之间的环形空间；所述可燃气体从所述流化床反应器的所述流化床，沿着位于所述内管体和所述外管体之间的中间空间的方向，流经多孔透气外管体；所述可燃气体被所述含氧气体氧化；所述至少部分被氧化的气体通过排放从所述流化床反应器排出。
25.根据权利要求16至24任一项所述的方法，其特征在于：所述可燃气体和/或所述含氧气体通过双层底板输送至所述流化床反应器，其中所述流化床反应器的所述流化气通过所述双层底板被输送至所述流化床。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104736231B (zh) * 2012-10-17 2017-03-08 Ifp 新能源公司 使用用于引入固体粒子的辅助管将催化剂致密装填到蒸汽重整反应器‑交换器的嵌套管中的气动系统
CN107110492A (zh) * 2014-09-11 2017-08-29 科罗拉多州立大学研究基金会 侧面给料强制通风式生物质燃烧烹饪炉
CN112517621A (zh) * 2020-11-18 2021-03-19 吉林大学 一种用于污染土壤原位热脱附加热装置中的加热管
CN112930227A (zh) * 2018-10-01 2021-06-08 米莱娜-奥尔加联合创新资产管理有限公司 用于由燃料产生合成气体的反应器

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012065272A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Highbury Biofuel Technologies Inc. Freeboard tar destruction unit
CN102517078B (zh) * 2011-11-23 2013-12-18 任杰 一种制取可燃气体的气化器
WO2014070857A2 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 Thermochem Recovery International, Inc. System and method for processing raw gas with in-situ catalyst regeneration
DE102013101368B4 (de) * 2013-02-12 2023-04-27 Gidara Energy B.V. Wirbelschichtvergaser
CN103193202A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 南京理工大学 一种生物质链式循环制氢装置及其工艺
KR101895891B1 (ko) 2016-09-22 2018-09-07 한국에너지기술연구원 가스화 반응 및 혼합 효율을 향상시키기 위한 바이오매스 내부순환 유동층 가스화 장치
CN108794294B (zh) * 2017-04-27 2020-12-11 中国科学院大连化学物理研究所 流化床气体分布器、应用其的反应器及生产对二甲苯联产低碳烯烃的方法
CN108786669B (zh) 2017-04-27 2021-01-12 中国科学院大连化学物理研究所 流化床气体分布器、应用其的反应器及生产对二甲苯联产低碳烯烃的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3341648A (en) * 1966-07-18 1967-09-12 Exxon Research Engineering Co Electrode installation
US4982068A (en) * 1979-06-14 1991-01-01 United Kingdom Atomic Energy Authority Fluid permeable porous electric heating element
WO1991010867A1 (en) * 1990-01-16 1991-07-25 Automated Dynamics Corporation Porous ceramic body electrical resistance fluid heater
JP2001235129A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 循環流動層炉
CN2499385Y (zh) * 2001-08-24 2002-07-10 中国石油天然气股份有限公司 部分氧化制备合成气的径向反应器
CN101394924A (zh) * 2005-12-14 2009-03-25 犹德有限公司 氧化反应器和氧化方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS533913A (en) 1976-07-01 1978-01-14 Kiyuuroku Kk Method of heatttreating with laser beams
JPS6347691Y2 (zh) * 1985-03-07 1988-12-08
US5059404A (en) * 1989-02-14 1991-10-22 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Indirectly heated thermochemical reactor apparatus and processes
JP2711371B2 (ja) * 1991-07-31 1998-02-10 日本鋼管株式会社 筒型表面燃焼バーナのガス拡散機構
JP3316550B2 (ja) 1993-06-11 2002-08-19 株式会社ニコン 自動焦点調節カメラ
US5455011A (en) * 1994-02-28 1995-10-03 The Babcock & Wilcox Company System and method for heating and gasification of residual waste liquor
DE4415678A1 (de) 1994-05-04 1995-11-09 Hoechst Ag Elektrochemische Zelle
DK0904335T3 (da) * 1996-05-20 2001-06-11 Dynamotive Technologies Corp Energibesparende forflydning af biomaterialer ved thermolyse
US6077323A (en) * 1997-06-06 2000-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis gas production by ion transport membranes
DE19807988B4 (de) 1998-02-26 2007-11-08 Wolf, Bodo, Dr.-Ing. Verfahren zur Abtrennung von flüchtigen Bestandteilen aus festen Brennstoffen
DE19827879C1 (de) 1998-06-23 2000-04-13 Dbb Fuel Cell Engines Gmbh Wasserdampfreformierungsreaktor, insbesondere mit autothermer Prozeßführung
DE19948332B4 (de) * 1999-10-07 2005-09-22 Steer, Thomas, Dr.-Ing. Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen heizwertreicher Brennstoffe
JP2001165408A (ja) 1999-12-08 2001-06-22 Tokyo Gas Co Ltd 表面燃焼バーナを備えたラジアントチューブ
US6830596B1 (en) 2000-06-29 2004-12-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Electric power generation with heat exchanged membrane reactor (law 917)
US7267804B2 (en) * 2000-07-07 2007-09-11 Buxbaum Robert E Membrane reactor for gas extraction
DE10222604A1 (de) * 2001-07-20 2003-02-06 Bu Bioenergie & Umwelttechnik Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Gas
DE10242594B4 (de) 2002-09-13 2005-10-06 Sekundärrohstoff-Verwertungszentrum Schwarze Pumpe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen von Vergasungsmittel in druckaufgeladene Vergasungsräume
US20040185398A1 (en) 2002-12-20 2004-09-23 Fina Technology, Inc. Method for reducing the formation of nitrogen oxides in steam generation
JP2005330370A (ja) 2004-05-19 2005-12-02 Takuma Co Ltd 間接加熱式流動床ガス化装置
EP2035751A2 (en) 2006-06-26 2009-03-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. A solid fuel stove with improved combustion
CN201203144Y (zh) 2007-12-21 2009-03-04 刘伟奇 生物质高效气化反应桶
JP4436424B2 (ja) 2007-12-27 2010-03-24 新日本製鐵株式会社 タール含有ガスの改質方法
DE102008014799A1 (de) 2008-03-18 2009-09-24 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas aus Biomasse
DE102008032166A1 (de) 2008-07-08 2010-01-14 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von teerfreiem Synthesgas aus Biomasse

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3341648A (en) * 1966-07-18 1967-09-12 Exxon Research Engineering Co Electrode installation
US4982068A (en) * 1979-06-14 1991-01-01 United Kingdom Atomic Energy Authority Fluid permeable porous electric heating element
WO1991010867A1 (en) * 1990-01-16 1991-07-25 Automated Dynamics Corporation Porous ceramic body electrical resistance fluid heater
JP2001235129A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 循環流動層炉
CN2499385Y (zh) * 2001-08-24 2002-07-10 中国石油天然气股份有限公司 部分氧化制备合成气的径向反应器
CN101394924A (zh) * 2005-12-14 2009-03-25 犹德有限公司 氧化反应器和氧化方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104736231B (zh) * 2012-10-17 2017-03-08 Ifp 新能源公司 使用用于引入固体粒子的辅助管将催化剂致密装填到蒸汽重整反应器‑交换器的嵌套管中的气动系统
CN107110492A (zh) * 2014-09-11 2017-08-29 科罗拉多州立大学研究基金会 侧面给料强制通风式生物质燃烧烹饪炉
CN112930227A (zh) * 2018-10-01 2021-06-08 米莱娜-奥尔加联合创新资产管理有限公司 用于由燃料产生合成气体的反应器
CN112930227B (zh) * 2018-10-01 2023-07-28 米莱娜-奥尔加联合创新资产管理有限公司 用于由燃料产生合成气体的反应器
CN112517621A (zh) * 2020-11-18 2021-03-19 吉林大学 一种用于污染土壤原位热脱附加热装置中的加热管

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US20150079525A1 (en) 2015-03-19
WO2011026630A2 (de) 2011-03-10

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