EA017213B1 - Устройство и способ получения синтез-газа, имеющего повышенный тепловой коэффициент полезного действия - Google Patents

Устройство и способ получения синтез-газа, имеющего повышенный тепловой коэффициент полезного действия Download PDF

Info

Publication number
EA017213B1
EA017213B1 EA201001501A EA201001501A EA017213B1 EA 017213 B1 EA017213 B1 EA 017213B1 EA 201001501 A EA201001501 A EA 201001501A EA 201001501 A EA201001501 A EA 201001501A EA 017213 B1 EA017213 B1 EA 017213B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
synthesis gas
reforming unit
synthesis
steam
Prior art date
Application number
EA201001501A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201001501A1 (ru
Inventor
Рифат А. Чалаби
Офнейл Хенри Перри
Original Assignee
Рифат А. Чалаби
Офнейл Хенри Перри
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 Рифат А. Чалаби, Офнейл Хенри Перри filed Critical Рифат А. Чалаби
Publication of EA201001501A1 publication Critical patent/EA201001501A1/ru
Publication of EA017213B1 publication Critical patent/EA017213B1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60—Processes
    • C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
    • C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
    • 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
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/466—Entrained flow 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
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
    • 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
    • C10K3/006—Reducing the tar content by steam reforming
    • 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
    • C10K3/04—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 reducing the carbon monoxide content, e.g. water-gas shift [WGS]
    • 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
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners
    • 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
    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • C10J2300/1823—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water for synthesis gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству и способу получения синтез-газа. Устройство содержит камеру (12) пиролиза для получения синтез-газа, установку (14) риформинга, трубопроводные средства (22, 24), образующее циркуляционный контур для многократной циркуляции газов между указанной камерой пиролиза и указанной зоной реакции конверсии водяного газа, и средства для добавления водорода в указанный циркулирующий газ в указанном контуре за счет реакции конверсии водяного газа.

Description

Изобретение относится к способу получения синтез-газа.
Уровень техники
Газификация представляет собой процесс, в котором углеродистые материалы, такие как биомасса, превращаются в монооксид углерода и водород за счет взаимодействия исходного материала при высоких температурах с регулируемым количеством кислорода. Образовавшаяся газообразная смесь называется синтез-газом или сингазом. Синтез-газ главным образом состоит из СО (монооксид углерода) и водорода. Два этих компонента являются основными конструктивными элементами для спиртов (метанол, этанол, пропанол и др.).
Газификация представляет собой эффективный способ для извлечения энергии из многих органических материалов и обеспечивает чистое устранение отходов. Газификация является более эффективным процессом, чем непосредственное сжигание исходного топлива, в частности потому, что большая часть органических материалов, содержащихся в перерабатываемом материале, превращается в энергию (более высокая термическая эффективность).
Синтез-газ можно сжигать непосредственно в двигателях внутреннего сгорания или использовать для получения спиртов, таких как метанол, этанол и пропанол, а также водорода. В настоящее время газификация ископаемых топлив широко используется для того, чтобы вырабатывать электроэнергию в промышленном масштабе.
Обычно при производстве синтез-газа в реакторе газификации протекают различные процессы.
Пиролиз.
Первым процессом является пиролиз, который протекает, когда за счет повышения температуры внутри устройства газификации в атмосфере, не содержащей кислорода, углеродистый материал нагревается. Процесс пиролиза представляет собой газификацию органических материалов без доступа кислорода. Для производства синтез-газа из органических материалов возможным способом является или процесс газификации (частичное окисление органического материала), или пиролиз (без окисления органического материала). В процессе пиролиза образуется больше синтез-газа, так как образующийся синтезгаз не окисляется.
Процесс риформинга.
Этот процесс осуществляется в высокотемпературной камере риформинга, в которую поступает синтез-газ из камеры пиролиза. В камере риформинга температура синтез-газа повышается до высокого значения (больше 900°С) для того, чтобы расщепить смолы до более простых углеродных молекул. Когда в камеру риформинга добавляется водяной пар, изменяется соотношение водород/монооксид углерода; это достигается за счет использования реакции конверсии водяного газа (реакция конверсии).
Реакция конверсии является эндотермической химической реакцией, в которой вода и монооксид углерода взаимодействуют с образованием диоксида углерода и водорода:
СО + Н2О СО2 + Н2 (1)
За счет реакции конверсии увеличивается количество полученного водорода. Однако реакция конверсии является эндотермической реакцией, для которой требуется высокая температура. Реакция конверсии является чувствительной к температуре, причем с повышением температуры реакция конверсии в сторону образования продуктов. В результате реакция смещения поглощает значительную долю энергии из камеры риформинга, что делает ее себестоимость чрезмерно высокой. Попытки снижения температуры реакции с использованием катализаторов не имели особенного успеха.
Более важно, что в реакции конверсии также потребляется монооксид углерода из синтез-газа. Монооксид углерода требуется для получения необходимого соотношения водород/СО в производстве спиртов, таких как метанол, этанол и пропанол.
Следовательно, существует оптимальный диапазон для реакции конверсии водяного газа, в котором использование большего сдвига (в сторону образования продуктов) становится менее выгодным, так как будет значительно увеличиваться потребление СО, а также потребление энергии.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении разработан усовершенствованный способ производства синтез-газа.
Соответственно, настоящее изобретение относится к устройству для производства синтез-газа, которое включает: камеру пиролиза для образования синтез-газа; установку риформинга; трубопроводное средство, образующее циркуляционный контур для многократной циркуляции газов между указанной камерой пиролиза и указанной зоной реакции конверсии водяного газа; и средство для добавления водорода в указанный циркулирующий газ в указанном контуре за счет реакции конверсии водяного газа.
В предпочтительном варианте осуществления указанная установка риформинга включает зону реакции конверсии водяного газа; причем указанное устройство дополнительно содержит систему контроля для непрерывного наблюдения за содержанием водорода в синтез-газе, в указанной установке риформинга и регулирования циркуляции газа между указанной камерой пиролиза и указанной зоной реакции конверсии водяного газа, в зависимости от определенного содержания водорода.
Выгодно, чтобы указанная система контроля включала средство для непрерывного наблюдения за составом синтез-газа в указанной установке риформинга, причем указанная система контроля выполнена
- 1 017213 с возможностью, чтобы регулировать подачу указанного газа, по меньшей мере, в один из аппаратов газового синтеза и средство генерации пара, в зависимости от определенного состава синтез-газа.
Предпочтительно аппарат содержит средства для регулирования перемещения газов в указанный аппарат газового синтеза и указанное средство генерации пара, причем указанная система контроля выполнена с возможностью контроля указанных средств для того, чтобы регулировать подачу указанного газа, по меньшей мере, в один из указанных аппаратов газового синтеза и в указанное средство генерации пара, в зависимости от определенного состава синтез-газа.
Предпочтительно аппарат дополнительно содержит средства для впрыскивания водяного пара в указанный газ в указанной установке риформинга, причем указанная система контроля выполнена с возможностью регулирования впрыскивания водяного пара в указанный газ в зависимости от содержания водорода в синтез-газе в указанной установке риформинга.
Предпочтительно аппарат дополнительно содержит воздуходувные средства в указанном трубопроводном средстве для циркуляции указанных газов, причем указанная система контроля выполнена с возможностью регулирования указанных воздуходувных средств в зависимости от содержания водорода в синтез-газе в указанной установке риформинга.
Выгодно, чтобы указанная установка риформинга содержала камеру смешения после указанной зоны реакции конверсии водяного газа в указанном циркуляционном контуре, причем указанная система контроля выполнена с возможностью регистрации содержания водорода в синтез-газе в указанной камере смешения, в зависимости от чего регулируется циркуляция газа между указанной камерой пиролиза и указанной зоной реакции конверсии водяного газа.
Предпочтительно, чтобы указанные средства для впрыскивания пара в указанный газ в указанной установке риформинга были выполнены так, чтобы впрыскивать пар в указанную камеру смешения.
Выгодно, чтобы указанная установка риформинга содержала камеру накопления между указанной зоной реакции конверсии водяного газа и указанным реактором газового синтеза и указанным средством генерации пара, причем указанная система контроля выполнена с возможностью непрерывного наблюдения за составом синтез-газа в указанной камере накопления.
Камера пиролиза может представлять собой камеру пиролиза с периодической загрузкой.
Предпочтительно указанная система контроля выполнена с возможностью циркуляции синтез-газа более чем 3 раза и до 24 раз между камерой пиролиза и установкой риформинга. Предпочтительно система контроля выполнена с возможностью циркуляции синтез-газа более чем 3 раза и до 15 раз между камерой пиролиза и установкой риформинга.
Выгодно, чтобы система контроля была выполнена с возможностью циркуляции синтез-газа более чем 3 раза и до 10 раз между камерой пиролиза и установкой риформинга.
Настоящее изобретение также относится к способу получения синтез-газа в периодическом процессе, включающему в себя образование синтез-газа в камере пиролиза; и пропускание указанного газа из указанной камеры пиролиза в зону реакции конверсии водяного газа для получения потока конверсированного синтез-газа, обогащенного по содержанию водорода, в котором указанная камера пиролиза и указанная зона конверсии реакции водяного газа находятся в циркуляционном контуре конверсированного газа, причем указанный синтез-газ многократно рециркулируется через указанный контур.
В предпочтительном варианте осуществления монооксид углерода, израсходованный в указанной реакции в указанной реакционной зоне, компенсируется водородом.
Предпочтительно израсходованный СО компенсируется непрерывно.
Синтез-газ образуется в камере пиролиза с периодической загрузкой и синтез-газ циркулируют в указанном контуре от 3 до 24 раз, предпочтительно от 3 до 15 раз и более предпочтительно от 3 до 10 раз.
В установке риформинга целесообразно предусмотрена зона реакции конверсии водяного газа и для нагревания газа используют синтез-газ, пропускаемый через установку риформинга.
Предпочтительно установка риформинга содержит камеру смешения и камеру накопления, причем в указанной камере смешения предусмотрена зона реакции конверсии водяного газа.
В одном варианте осуществления для газификации органических материалов в камере пиролиза используется модифицированный синтез-газ. Состав синтез-газа в указанной установке риформинга постоянно наблюдается для того, чтобы определить содержание водорода в синтез-газе, причем в указанную зону реакции конверсии водяного газа добавляют водяной пар, в зависимости от определенного содержания водорода, чтобы стимулировать образование водорода.
В идеале процесс контролируется путем регулирования скорости циркуляции газа.
Предпочтительно каждую партию синтез-газа оценивают, чтобы определить, достигнут ли один или несколько заданных контрольных критериев качества синтез-газа, и в случае достижения требуемых контрольных критериев качества, партию синтез-газа направляют в процесс газового синтеза, а в противном случае эту партию используют для производства пара, который применяют для увеличения выхода синтез-газа.
В настоящем изобретении предложен способ, в котором монооксид углерода, израсходованный в реакции конверсии водяного газа, постоянно компенсируется, энергия, потребляемая для получения во
- 2 017213 дорода, постоянно подводится, причем качество полученного синтез-газа надежно контролируется.
Кроме того, изобретение относится к способу, в котором процесс пиролиза имеет значительный подъем (повышенную эффективность) путем регулирования химического состава горячих газов (с малым содержанием кислорода), применяемых для газификации органических материалов.
Более того, изобретение относится к способу, в котором эксплуатация системы пиролиза тесно связана с работой и газовой средой реактора риформинга.
Кроме того, изобретение относится к периодическому реактору риформинга, который эксплуатируется в тесной связи с периодической системой пиролиза, с целью активного получения синтез-газа контролируемого качества.
Краткое описание чертежа
В последующем настоящее изобретение дополнительно описано с помощью примера со ссылкой на сопровождающий чертеж, на котором показана система для получения синтез-газа из органического материала.
Подробное описание чертежа
Обратимся к чертежу, на котором система 10 включает камеру 12 пиролиза, через которую пропускается органический материал. Камера 12 пиролиза обычно эксплуатируется в температурном диапазоне между 500 и 700°С, причем эта температура обычно генерируется за счет ввода синтез-газа с высокой температурой.
Кроме того, система включает установку 14 риформинга, которая состоит из основной камеры 16, камеры 18 смешения и камеры 20 накопления. Основная камера 16 реактора риформинга связана с камерой 12 пиролиза контуром с системой труб, в котором трубопровод 22 обеспечивает поток газов из камеры 12 пиролиза в основную камеру 16 реактора риформинга. Камера 18 смешения, а также камера 20 накопления открыты в основную камеру 16 реактора риформинга для того, чтобы получать газы из этой основной камеры.
Кроме того, камера 18 смешения соединена с камерой 12 пиролиза системой труб или с помощью трубопровода 24, который обеспечивает поток газов из камеры 18 смешения обратно в камеру 12 пиролиза. В системе труб 22 и 24 предусмотрены соответствующие рециркуляционные вентиляторы 26, 27 для форсирования циркуляции газов. Дополнительная система труб или трубопровод 27 обеспечивает обводную линию установки риформинга, причем в системе труб 27 предусмотрен рециркуляционный вентилятор 29 для форсирования циркуляции газов.
Основная камера 16 реактора риформинга обычно эксплуатируется при температуре от 900 до 1400°С, причем нагрев газов, достижение и поддержание температуры обеспечиваются системой горелки 28, в которой обычно сжигается природный газ или его аналог. Кроме того, тепло в основную камеру 16 реактора риформинга поступает за счет частичного окисления синтез-газа, выходящего из камеры 12 пиролиза и поступающего по трубопроводу 22 в основную камеру 16 реактора риформинга.
Газы, выходящие из основной камеры 16 реактора риформинга в камеру 20 накопления, анализируются с использованием первого средства 30 отбора проб, которое определяет состав синтез-газа в камере накопления. Целесообразно, первое средство 30 отбора проб представляет собой устройство непрерывного отбора проб. Газы из камеры 20 накопления могут быть направлены или в паровой котел 32 по трубопроводному устройству 34, или в направлении системы 35 газового синтеза по трубопроводу 36 для синтеза таких спиртов, как метанол и этанол.
Регулирование движения газов из камеры 20 накопления по трубопроводам 34, 36 может быть осуществлено с использованием подходящих средств, таких как заслонки или клапаны 33 в трубопроводах, регулирование которых осуществляется системой 38 контроля, которая управляет заслонками или клапанами в зависимости от сигналов, генерируемых средством 30 отбора проб.
Когда состав синтез-газа в камере 20 накопления, регистрируемый с использованием средства 30 отбора проб, имеет высокое качество и соответствует требуемым критериям, система 38 контроля, управляющая заслонками или клапанами в трубопроводах 34, 36, направляет газы по трубопроводу 36 в сторону реактора 35 газового синтеза. Когда состав газа не соответствует требуемым критериям, этот газ направляется в паровой котел 32 по трубопроводу 34.
Паровой котел 32 используется для генерирования пара, который направляется в камеру 18 смешения реактора риформинга по трубопроводу 42.
Второе средство 44 отбора проб (целесообразно, также устройство непрерывного отбора проб) определяет состав газов в камере 18 смешения реактора риформинга и регулирует вентиляторы 26, 27, в зависимости от определенного состава.
Реакция конверсии водяного газа протекает в камере 18 смешения реактора риформинга, причем состав газов риформинга анализируется с помощью средства 44 отбора проб. Энергия монооксида углерода, который потребляется при протекании реакции конверсии в реакционной зоне, компенсируется газом с высокой термической эффективностью - водородом. Система 38 контроля управляет рециркуляционными вентиляторами 26, 27 в зависимости от сигналов от средства 44 отбора проб, таким образом, рециркуляционные вентиляторы 26, 27 определяют уровень рециркуляции между установкой 14 рифор
- 3 017213 минга и камерой 12 пиролиза, в зависимости от состава газов, анализируемого с помощью средства 44 отбора проб.
Каждый рециркуляционный вентилятор проталкивает синтез-газ между камерами. Вентиляторы имеют увеличенный размер для того, чтобы обеспечить циркуляцию газов между камерами с очень высокой скоростью. Обычно рециркуляционные вентиляторы 26, 27 сконструированы так, чтобы регулировать рециркуляцию газов от 3 до 24 раз, до того как они покинут газовый контур в направлении камеры 20 накопления.
Большую ценность имеет то, что органические материалы в камере 12 пиролиза непрерывно нагреваются горячими газами рециркуляции, поступающими по трубопроводу 24, таким образом, газифицируется больше органических материалов в камере 12 пиролиза. Вентилятор 29 регулируется системой контроля, направляя газ в обход установки риформинга, причем температура газа в камере 12 пиролиза достигает требуемого уровня, предотвращая излишний перегрев газа.
Синтез-газ в камере 18 смешения реактора риформинга модифицирован, за счет описанного выше процесса, с целью увеличения доли присутствующего водорода. Этот газ с повышенным содержанием водорода также используется для газификации органического материала в камере 12 пиролиза и обеспечивает гораздо большую способность теплопередачи. При рабочей температуре в камере пиролиза равной 600°С, удельная теплоёмкость водорода составляет 14,76 кДж/(кг-К), по сравнению с удельной теплоёмкостью природного газа (газообразные продукты сгорания кислородного топлива) 1,76 кДж/(кг-К). Повышенная теплоёмкость приводит к большей передаче тепла органическому материалу, и, в свою очередь, это обеспечивает более быстрое выделение органического материала и значительно сокращает время газификации. Таким образом, результатом повышенной эффективности газификации является значительно улучшенная степень использования топлива и значительно улучшенная степень переработки органических материалов по сравнению с традиционными способами с использованием нагретых газов.
Кроме того, система 38 контроля регулирует введение пара в камеру 18 смешения реактора риформинга по трубопроводу 42, в зависимости от результата анализа средством 44 отбора проб. Регулирование удобно осуществляется с помощью клапана 43. Содержание водорода в синтез-газе в камере 18 анализируется с помощью средства отбора проб, и в зависимости от результата система 38 контроля регулирует введение пара с целью увеличения или уменьшения количества пара и образования водорода. Кроме того, система 38 контроля управляет рециркуляционными вентиляторами 26, 27 и таким образом регулирует скорость циркуляции газов.
Преимущество камеры 20 накопления заключается в том, что произведенный синтез-газ, который поступает в камеру накопления, подается для процесса газового синтеза по трубопроводу 36, только когда газ обладает соответствующим качеством по данным анализа с помощью средства 30 отбора проб. Если газ не обладает соответствующим качеством, он используется для производства пара с помощью парового котла 32, который, в свою очередь, увеличивает производство синтез-газа. В целом, конструкция системы обеспечивает минимум 10 и до 200 проходов газа по контуру трубопроводов 22, 24 и через камеру 12 пиролиза и установку 14 риформинга, до того как газ покинет контур в направлении камеры 20 накопления и последующих процессов.
Настоящее изобретение обеспечивает значительный уровень контроля качества полученного синтез-газа. Многократное пропускание синтез-газа по всей системе, как описано выше, является выгодным, так как позволяет газифицировать больше органических материалов в камере пиролиза.

Claims (26)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для осуществления периодического способа получения синтез-газа, имеющего повышенный тепловой коэффициент полезного действия, включающее камеру (12) пиролиза для пиролиза органического материала путем нагрева материала в атмосфере, не содержащей кислород, для получения синтез-газа, по существу, содержащего СО и Н2;
    установку (14) риформинга для повышения температуры синтез-газа, чтобы расщепить содержащиеся в них смолы до более простых углеродных молекул, причем установка риформинга содержит зону реакции конверсии водяного газа;
    трубопроводные средства (22, 24), образующие циркуляционный контур для многократной циркуляции газов между указанной камерой пиролиза и указанной зоной реакции конверсии водяного газа;
    средство для добавления пара в указанный циркулирующий газ в указанной зоне реакции конверсии водяного газа, так чтобы за счет протекания реакции конверсии водяного газа потреблялся СО и образовывался Н2, причем продукт реакции конверсии водяного газа компенсирует СО, израсходованный в ходе указанной реакции, образуя газ с высоким тепловым коэффициентом полезного действия за счет увеличения доли Н2, присутствующего в синтез-газе;
    и трубопровод обводной линии, параллельно указанной установке риформинга, для циркуляции синтез-газа через камеру пиролиза без пропускания газа через установку риформинга;
    причем указанное устройство обеспечивает рециркуляцию через камеру пиролиза синтез-газа с повышенным тепловым коэффициентом полезного действия, усиливающую теплопередачу к органическо
    - 4 017213 му материалу в камере пиролиза, сокращая время газификации материала.
  2. 2. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит систему (38, 44, 30) контроля для постоянного наблюдения за содержанием водорода в синтез-газе в указанной установке риформинга и для регулирования циркуляции газа между указанной камерой пиролиза и указанной зоной реакции водяного газа в зависимости от определенного содержания водорода.
  3. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором указанная система контроля содержит средство (30) для постоянного наблюдения за составом синтез-газа в указанной установке (14) риформинга, причем указанная система контроля выполнена с возможностью регулирования подачи указанного газа по меньшей мере в одно из устройств: в устройство (35) газового синтеза или в парогенерирующее средство (32) в зависимости от определенного состава синтез-газа.
  4. 4. Устройство по п.3, дополнительно содержащее средство (33) для регулирования движения газов в указанное устройство газового синтеза и указанное парогенерирующее средство, причем указанная система контроля выполнена с возможностью регулирования указанного средства (33), контролируя таким образом подачу указанного газа по меньшей мере в одно из указанных устройств: в устройство газового синтеза или в указанное парогенерирующее средство в зависимости от определенного состава синтезгаза.
  5. 5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором указанная система (38) контроля выполнена с возможностью регулирования впрыскивания пара в указанный газ в зависимости от содержания водорода в синтез-газе в указанной установке риформинга.
  6. 6. Устройство по любому из пп.1-5, которое дополнительно содержит воздуходувные средства (26, 27) в указанных трубопроводных средствах (22, 24) для рециркуляции синтез-газа, причем указанная система контроля выполнена с возможностью регулирования указанных воздуходувных средств в зависимости от содержания водорода в синтез-газе в указанной установке риформинга.
  7. 7. Устройство по любому из пп.1-6, в котором указанная установка (14) риформинга содержит камеру (18) смешения, в которой предусмотрена указанная зона реакции конверсии водяного газа в указанном циркуляционном контуре, причем указанная система (38, 44, 30) контроля выполнена с возможностью постоянного наблюдения за содержанием водорода в синтез-газе в указанной камере смешения, регулируя таким образом циркуляцию газа между указанной камерой пиролиза и указанной зоной реакции конверсии водяного газа в зависимости от определенного содержания водорода.
  8. 8. Устройство по п.7, в котором указанное средство (42) для впрыскивания пара в указанный газ в указанной установке риформинга (14) выполнено так, чтобы впрыскивать пар в указанную камеру (18) смешения.
  9. 9. Устройство по пп.3-8, в котором указанная установка (14) риформинга содержит камеру (20) накопления между указанной зоной реакции конверсии водяного газа и указанным устройством газового синтеза и указанным парогенерирующим средством, причем указанная система контроля выполнена с возможностью постоянного наблюдения за составом синтез-газа в указанной камере накопления.
  10. 10. Устройство по любому из пп.1-9, которое дополнительно содержит вентилятор в трубопроводе обводной линии для регулирования потока синтез-газа через трубопровод обводной линии.
  11. 11. Устройство по любому из пп.1-10, в котором указанная система (38) контроля выполнена с возможностью обеспечения циркуляции синтез-газа между камерой (12) пиролиза и установкой (14) риформинга более 3 раз и до 24 раз.
  12. 12. Устройство по любому из пп.1-11, в котором указанная система (38) контроля выполнена с возможностью обеспечения циркуляции синтез-газа между камерой (12) пиролиза и установкой (14) риформинга более 3 раз и до 15 раз.
  13. 13. Устройство по любому из пп.1-12, в котором указанная система контроля (38) выполнена с возможностью обеспечения циркуляции синтез-газа между камерой (12) пиролиза и установкой (14) риформинга более 3 раз и до 10 раз.
  14. 14. Способ получения синтез-газа в периодическом процессе переработки органического материала, включающий стадии, на которых проводят пиролиз загрузки органического материала в камере (12) пиролиза путем нагревания материала в атмосфере, не содержащей кислорода, для получения синтез-газа, по существу, содержащего СО и Н2;
    пропускают синтез-газ через установку риформинга, температуру в которой повышают для того, чтобы расщепить содержащиеся в нем смолы до более простых углеродных молекул, и рециркулируют в камеру пиролиза, причем при пропускании синтез-газа через установку риформинга осуществляют введение пара в синтез-газ таким образом, чтобы пар вступал в реакцию конверсии водяного газа, в которой потребляется СО и образуется Н2, и продукт реакции водяного газа компенсировал СО, израсходованный в ходе указанной реакции, образуя газ с высоким тепловым коэффициентом полезного действия за счет увеличения доли Н2, присутствующего в синтез-газе; и рециркулируют синтез-газ, имеющий высокую теплоемкость, через камеру пиролиза, где осуществляют газифицирование содержащегося в камере органического материала, подводя при этом энергию, чтобы восполнить затраты энергии на протекание указанной реакции; и
    - 5 017213 газ направляют в обход установки (14) риформинга, для того чтобы предотвратить излишний перегрев газа, когда температура рециркулирующего синтез-газа достигнет требуемого уровня.
  15. 15. Способ по п.14, в котором израсходованный СО компенсируют непрерывно.
  16. 16. Способ по любому из пп.14-15, в котором синтез-газ циркулируют между камерой пиролиза и установкой (14) риформинга более 3 раз и до 24 раз.
  17. 17. Способ по п.16, в котором синтез-газ циркулируют через указанный контур от 3 до 15 раз.
  18. 18. Способ по п.16, в котором синтез-газ циркулируют через указанный контур от 3 до 10 раз.
  19. 19. Способ по любому из пп.14-18, в котором установка (14) риформинга содержит первую и вторую зону, причем синтез-газ модифицируют внутри одной зоны установки риформинга.
  20. 20. Способ по п.19, в котором синтез-газ, пропускаемый через установку (14) риформинга, используют для нагрева газа.
  21. 21. Способ по п.19 или 20, в котором установка (14) риформинга содержит камеру (18) смешения и камеру (20) накопления, причем в указанной камере (18) смешения предусмотрена зона реакции конверсии водяного газа.
  22. 22. Способ по любому из пп.14-21, в котором постоянно наблюдают за составом синтез-газа в указанной установке (14) риформинга, чтобы определить содержание водорода в синтез-газе.
  23. 23. Способ по п.22, в котором добавляют пар в указанную зону реакции конверсии водяного газа в зависимости от определенного содержания водорода, чтобы стимулировать образование водорода.
  24. 24. Способ по любому из пп.14-23, в котором процессом управляют путем регулирования скорости циркуляции газа.
  25. 25. Способ по любому из пп.14-24, в котором каждую партию синтез-газа оценивают, чтобы определить, достигнут ли один или несколько заданных контрольных критериев качества синтез-газа, и в случае достижения требуемых контрольных критериев качества партию синтез-газа выпускают в процесс газового синтеза, в противном случае эту партию используют для производства пара, который применяют для увеличения выхода синтез-газа.
  26. 26. Способ по п.25, в котором синтез-газ используют для производства пара, при котором газ подают по трубопроводу в паровой котел, причем пар, полученный в паровом котле, подают в установку риформинга для использования в реакции конверсии водяного газа.
EA201001501A 2008-03-18 2009-03-18 Устройство и способ получения синтез-газа, имеющего повышенный тепловой коэффициент полезного действия EA017213B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US3769508P 2008-03-18 2008-03-18
GBGB0805020.5A GB0805020D0 (en) 2008-03-18 2008-03-18 Active reformer
PCT/GB2009/000708 WO2009115784A2 (en) 2008-03-18 2009-03-18 Active reformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201001501A1 EA201001501A1 (ru) 2011-04-29
EA017213B1 true EA017213B1 (ru) 2012-10-30

Family

ID=39328349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201001501A EA017213B1 (ru) 2008-03-18 2009-03-18 Устройство и способ получения синтез-газа, имеющего повышенный тепловой коэффициент полезного действия

Country Status (15)

Country Link
US (1) US9090838B2 (ru)
EP (1) EP2254973B1 (ru)
JP (1) JP5389897B2 (ru)
KR (1) KR20100136979A (ru)
CN (1) CN101978033B (ru)
BR (1) BRPI0908722A2 (ru)
CA (1) CA2718623A1 (ru)
EA (1) EA017213B1 (ru)
ES (1) ES2511265T3 (ru)
GB (1) GB0805020D0 (ru)
HK (1) HK1154037A1 (ru)
MX (1) MX2010009818A (ru)
PL (1) PL2254973T3 (ru)
UA (1) UA101185C2 (ru)
WO (1) WO2009115784A2 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8592190B2 (en) * 2009-06-11 2013-11-26 Ineos Bio Limited Methods for sequestering carbon dioxide into alcohols via gasification fermentation
GB2475889B (en) * 2009-12-04 2012-06-20 Rifat Al Chalabi Gassification system
CN104284966B (zh) * 2012-05-18 2016-10-26 日本蓝色能源株式会社 生物质的气化装置
DE102013008518A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial
CN103691367B (zh) * 2013-12-15 2015-06-10 衢州昀睿工业设计有限公司 一种等压自循环化学合成器
CN103691368B (zh) * 2013-12-17 2015-06-10 衢州昀睿工业设计有限公司 单程压缩的自循环化学合成反应器
NL2013957B1 (en) 2014-12-11 2016-10-11 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Reactor for producing a product gas from a fuel.
CN104807001B (zh) * 2015-05-13 2017-07-28 中海国利环保科技有限公司 用于提高锅炉内部热效的水分解燃烧装置
JP2019157123A (ja) * 2018-03-09 2019-09-19 大阪瓦斯株式会社 炭素質材料のガス化方法
CN113631860A (zh) * 2019-02-20 2021-11-09 厄尔·德克尔 用于城市固体废弃物的高级热化学转化处理的方法和反应器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5344848A (en) * 1993-05-27 1994-09-06 Meyer Steinberg Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material
USRE35377E (en) * 1993-05-27 1996-11-12 Steinberg; Meyer Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material
WO2003066517A1 (en) * 2002-02-05 2003-08-14 The Regents Of The University Of California Production of synthetic transportation fuels from carbonaceous materials using self-sustained hydro-gasification
WO2004072207A1 (en) * 2003-02-17 2004-08-26 Fortum Oyj Method for producing synthesis gas
US20050032920A1 (en) * 2002-02-05 2005-02-10 Norbeck Joseph M. Steam pyrolysis as a process to enhance the hydro-gasification of carbonaceous materials
EP1510567A1 (fr) * 2003-08-27 2005-03-02 Institut Francais Du Petrole Procédé et installation de production à haut rendement d'un gaz de synthèse dépollué à partir d'une charge riche en matière organique.
WO2008010994A2 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 The Regents Of The University Of California Controlling the synthesis gas composition of a steam methane reformer
WO2008010993A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 The Regents Of The University Of California Operation of a steam methane reformer by direct feeding of steam rich producer gas from steam hydro-gasification
US20080021123A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Norbeck Joseph M Method and apparatus for steam hydro-gasification in a fluidized bed reactor
WO2009050494A2 (en) * 2007-10-20 2009-04-23 Moulson Process Plant Limited Production of fuel from refuse

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK142624B (da) 1978-04-13 1980-12-01 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til fremstilling af en metanrig gas.
US4597776A (en) 1982-10-01 1986-07-01 Rockwell International Corporation Hydropyrolysis process
GB9308898D0 (en) 1993-04-29 1993-06-16 H & G Process Contracting Peaked capacity power station
JP2001131560A (ja) * 1999-11-09 2001-05-15 Hitachi Ltd 炭化水素原料の熱分解方法及び熱分解装置
US6692545B2 (en) 2001-02-09 2004-02-17 General Motors Corporation Combined water gas shift reactor/carbon dioxide adsorber for use in a fuel cell system
US20060234228A1 (en) * 2002-05-21 2006-10-19 Joji Oshima Method of identifying nucleic acid
JP4366946B2 (ja) 2003-02-07 2009-11-18 オイレス工業株式会社 スラスト滑り軸受
CN101094910A (zh) 2004-12-30 2007-12-26 国际壳牌研究有限公司 有关煤变为液体的方法的改进
US20070129450A1 (en) 2005-11-18 2007-06-07 Barnicki Scott D Process for producing variable syngas compositions
DE102006032104A1 (de) 2006-07-11 2008-01-24 Linde Ag Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5344848A (en) * 1993-05-27 1994-09-06 Meyer Steinberg Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material
USRE35377E (en) * 1993-05-27 1996-11-12 Steinberg; Meyer Process and apparatus for the production of methanol from condensed carbonaceous material
WO2003066517A1 (en) * 2002-02-05 2003-08-14 The Regents Of The University Of California Production of synthetic transportation fuels from carbonaceous materials using self-sustained hydro-gasification
US20050032920A1 (en) * 2002-02-05 2005-02-10 Norbeck Joseph M. Steam pyrolysis as a process to enhance the hydro-gasification of carbonaceous materials
WO2004072207A1 (en) * 2003-02-17 2004-08-26 Fortum Oyj Method for producing synthesis gas
EP1510567A1 (fr) * 2003-08-27 2005-03-02 Institut Francais Du Petrole Procédé et installation de production à haut rendement d'un gaz de synthèse dépollué à partir d'une charge riche en matière organique.
WO2008010994A2 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 The Regents Of The University Of California Controlling the synthesis gas composition of a steam methane reformer
WO2008010993A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 The Regents Of The University Of California Operation of a steam methane reformer by direct feeding of steam rich producer gas from steam hydro-gasification
US20080021123A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Norbeck Joseph M Method and apparatus for steam hydro-gasification in a fluidized bed reactor
WO2009050494A2 (en) * 2007-10-20 2009-04-23 Moulson Process Plant Limited Production of fuel from refuse

Also Published As

Publication number Publication date
CN101978033A (zh) 2011-02-16
US9090838B2 (en) 2015-07-28
CA2718623A1 (en) 2009-09-24
US20110012064A1 (en) 2011-01-20
EP2254973B1 (en) 2014-06-04
BRPI0908722A2 (pt) 2016-08-09
UA101185C2 (ru) 2013-03-11
WO2009115784A3 (en) 2010-04-15
JP2011515530A (ja) 2011-05-19
WO2009115784A2 (en) 2009-09-24
CN101978033B (zh) 2013-10-09
MX2010009818A (es) 2010-12-21
KR20100136979A (ko) 2010-12-29
ES2511265T3 (es) 2014-10-22
EP2254973A2 (en) 2010-12-01
HK1154037A1 (en) 2012-04-13
JP5389897B2 (ja) 2014-01-15
PL2254973T3 (pl) 2014-12-31
GB0805020D0 (en) 2008-04-16
EA201001501A1 (ru) 2011-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA017213B1 (ru) Устройство и способ получения синтез-газа, имеющего повышенный тепловой коэффициент полезного действия
Hofbauer et al. The FICFB—gasification process
Yoon et al. Gasification and power generation characteristics of rice husk and rice husk pellet using a downdraft fixed-bed gasifier
US9074150B2 (en) Treatment chain and process for the thermochemical conversion of a wet feed of biological material by gasification
RU2495914C2 (ru) Устройства и способы обработки водорода и монооксида углерода
Hofbauer et al. Stoichiometric water consumption of steam gasification by the FICFB-gasification process
US20110088321A1 (en) Method and apparatus of gasification under the integrated pyrolysis reformer system (iprs)
RU2007108085A (ru) Способ превращения углеродистых материалов в энергетические газы, способ получения синтез-газа (варианты), способ получения жидкого топлива (варианты), установка для получения синтез-газа (варианты)
Moon et al. Transient behavior of devolatilization and char reaction during steam gasification of biomass
Song et al. Simulation of air-steam gasification of pine sawdust in an updraft gasification system for production of hydrogen-rich producer gas
JP2011515530A5 (ru)
EP2589646B1 (en) Method for recovering energy from biomass, in particular from vegetable biomass
Fatema et al. Gasification of kitchen wastes in an updraft fluidized bed gasifier and simulation of the process with Aspen Plus
Kumar et al. Effect of moisture content and equivalence ratio on the gasification process for different biomass fuel
JP4438791B2 (ja) アンモニア製造方法及び装置
RU136799U1 (ru) Комплекс энерготехнологический многофункциональный переработки биомассы
CA3196638A1 (en) Process for gasifying an organic material and plant for carrying out said process
Kalisz et al. Energy balance of high temperature air/steam gasification of biomass in updraft, fixed bed type gasifier
Brynda et al. Application of staged biomass gasification for combined heat and power production
Sezer et al. Investigation of oak wood biochar gasification in downdraft gasifier using ASPEN Plus simulation
JP7291677B2 (ja) 水性ガス生成システム、バイオマス発電システム及びバイオマス水素供給システム
Jalil et al. EVALUATION OF FIXED BED GASIFIER PERFORMANCE DURING COMBUSTION OF VARIOUS LIGNOCELLULOSIC BIOMASS
CA1226736A (en) Method and apparatus for the continuous gasification of solid fuel
Koukouzas et al. Fixed bed gasification of biomass fuels: experimental results
Narnaware et al. Air-Steam Gasification of Wheat Straw for Bio-hydrogen Production Check for updates

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU