FI125812B - Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta Download PDF

Info

Publication number
FI125812B
FI125812B FI20086032A FI20086032A FI125812B FI 125812 B FI125812 B FI 125812B FI 20086032 A FI20086032 A FI 20086032A FI 20086032 A FI20086032 A FI 20086032A FI 125812 B FI125812 B FI 125812B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
superheater
synthesis gas
crude synthesis
product
gas
Prior art date
Application number
FI20086032A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20086032A (fi
FI20086032A0 (fi
Inventor
Pekka Knuuttila
Pekka Jokela
Petri Kukkonen
Original Assignee
Upm Kymmene 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 Upm Kymmene Corp filed Critical Upm Kymmene Corp
Publication of FI20086032A0 publication Critical patent/FI20086032A0/fi
Priority to FI20086032A priority Critical patent/FI125812B/fi
Priority to CA2741987A priority patent/CA2741987A1/en
Priority to CN2009801471818A priority patent/CN102227487A/zh
Priority to EP09760921.8A priority patent/EP2350233B1/en
Priority to BRPI0919864A priority patent/BRPI0919864A2/pt
Priority to PCT/FI2009/050874 priority patent/WO2010049592A1/en
Priority to US13/126,789 priority patent/US20110203277A1/en
Priority to RU2011121562/04A priority patent/RU2495908C2/ru
Publication of FI20086032A publication Critical patent/FI20086032A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI125812B publication Critical patent/FI125812B/fi

Links

Classifications

    • 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
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/86—Other features combined with waste-heat boilers
    • 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
    • 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
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/482—Gasifiers with stationary fluidised bed
    • 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
    • C10K1/002—Removal of contaminants
    • C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
    • C10K1/004—Sulfur containing contaminants, e.g. hydrogen sulfide
    • 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
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • 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
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/16—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with non-aqueous liquids
    • C10K1/165—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with non-aqueous liquids at temperatures below zero degrees Celsius
    • 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
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/06—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for spark ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/08—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for compression ignition
    • 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
    • C10J2300/0903—Feed preparation
    • C10J2300/0906—Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
    • 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
    • C10J2300/0903—Feed preparation
    • C10J2300/0909—Drying
    • 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
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C10J2300/092—Wood, cellulose
    • 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
    • C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • 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
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
    • C10J2300/1659—Conversion of synthesis gas to chemicals to liquid hydrocarbons
    • 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
    • C10J2300/1675—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity making use of a steam turbine
    • 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
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-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
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • 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

Description

Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta
Keksinnön ala
Esillä oleva keksintö liittyy nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseen kiinteästä biomassasta patenttivaatimusten 1, 14 johdannon mukaisesti. Erityisemmin esillä oleva keksintö liittyy menetelmään ja laitteistoon nestemäisen hiilivetytuotteen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta kaasuttamalla kiinteää biomassaa kaasuttimessa raakasynteesikaasun tuottamiseksi, käsittelemällä raakasynteesikaasua raakasynteesikaasun puhdistamiseksi puhdistetun synteesikaasun saamiseksi, joka käsittely käsittää raakasynteesikaasun lämpötilan laskemisen lauhduttimessa, joka tuottaa kylläistä höyryä, ja altistamalla puhdistettu kaasu Fischer-Tropsch -synteesille Fischer-Tropsch -reaktorissa nestemäisen hiilivetytuotteen tuottamiseksi.
Keksinnön tausta
On tunnettua tuottaa nestemäisiä polttoaineita kiinteästä lähtöaineesta, joka sisältää orgaanista materiaalia. Tuotannon aikana kiinteä lähtöaine kaasutetaan sen muuntamiseksi raakasynteesikaasuksi. Muodostettu raa-kasynteesikaasu sitten puhdistetaan puhdistetuksi synteesikaasuksi. Puhdistettu synteesikaasu muunnetaan edelleen nestemäiseksi hiilivetytuotteeksi käyttäen Fischer-Tropsch tyyppistä synteesiä. Täten muodostettu nestemäistä hiilivetytuotetta voidaan sitten jalostaa nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi. Tällainen biomassasta nesteeksi -prosessi on yleisesti tunnettu esimerkiksi julkaisuista US 2005/0250862 A1 ja WO 2006/043112.
Kaasutuksesta tulevan raakasynteesikaasun lämpötila on yleensä ainakin 700 °C tai enemmän. Raakasynteesikaasun puhdistuksen aikana synteesikaasun lämpötila on laskettava lämpötilaan, joka tarvitaan kiinteiden hiukkasten poistamiseksi raakasynteesikaasusta. Raakasynteesikaasun lämpötilan laskeminen on olennaista puhdistusvaiheille, kuten suodatusvaiheelle, vesi-kaasun konvertiovaiheelle (WGS) ja pesuvaiheelle, jotka on järjestetty jäähdy-tysvaiheen myötävirran puolelle. Raakasynteesikaasu jäähdytetään ennen sen johtamista suodatusvaiheeseen, koska jos raakasynteesikaasu syötettäisiin jäähdyttämättömänä kaasuttimesta suodattimeen voisi raakasynteesikaasun lämpötila aiheuttaa raakasynteesikaasusta poistettujen hiukkasten sintraantu-misen tai tukkeutumisen suodattimeen. Lisäksi WGS-reaktori ja pesuri on suunniteltu toimimaan lämpötiloissa, jotka ovat olennaisesti alhaisempia kuin noin 700 °C.
Täten raakasynteesikaasun lämpötilaa alennetaan lauhduttimessa raakasynteesikaasun puhdistamisen aikana. Lauhdutuksen aikana raakasynteesikaasun lämpötila alennetaan välille noin 175 - 275 °C, sovelluksesta riippuen. Lauhdutin voi käsittää höyrystimen tai vaihtoehtoisesti syöttöveden esi-lämmittimen ja höyrystimen. Täten lauhdutuksen aikana lauhduttimessa voidaan muodostaa höyryä.
Lauhdutukseen liittyvä ongelma on se, että jäähdytettävä raakasyn-teesikaasu koostuu pääosin vedystä ja hiilimonoksidista pelkistävässä atmosfäärissä. Raakasynteesikaasun syövyttävän kaasuseoksen takia lauhduttimen lämpöpinnat voivat kohdata metallin pulveroitumista, minkä seurauksena lauhdutin voi tuottaa vain kylläistä höyryä, jonka lämpötila on noin 300 - 330 °C. Tällaista kylläistä höyryä ei voida hyödyntää tehokkaasti.
Keksinnön lyhyt selostus
Esillä olevan keksinnön tavoite on aikaansaada menetelmä ja laitteisto edellisten ongelmien ratkaisemiseksi. Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan mukaisella menetelmällä. Menetelmä on tunnettu lauhduttimella tuotetun kylläisen höyryn tulistamisesta tulistimessa tulistetun höyryn tuottamiseksi. Keksinnön tavoitteet saavutetaan edelleen patenttivaatimuksen 14 tunnusmerkkiosan mukaisella laitteistolla. Laitteistolle on tunnusomaista, että laitteisto käsittää edelleen tulistimen tulistetun höyryn tuottamiseksi lauhduttimella tuotetusta kylläisestä höyrystä.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti lauhdutuksessa muodostettu kylläinen höyry edelleen tulistetaan tulistimessa tulistetun höyryn tuottamiseksi, jonka lämpötila on noin 500 - 550 °C. Täten lauhduttimessa muodostettu kylläinen höyry muunnetaan muotoon, jota voidaan hyödyntää höyryturbiinissa tai itse prosessissa nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta.
Esillä olevan keksinnön edullisessa suoritusmuodossa yhtä tai useampaa sivutuotetta, jota muodostuu tuotettaessa nestemäistä hiilivetytuotetta kiinteästä biomassasta, hyödynnetään polttoaineena tulistimessa. Eräässä suoritusmuodossa Fischer-Tropsch -synteesissä muodostuvaa häntäkaasua hyödynnetään polttoaineena tulistimessa. Erässä toisessa esillä olevan keksinnön suoritusmuodossa raakasynteesikaasua suodatetaan suodattimessa hiukkasten, kuten tuhkan ja hiiltojäännöksen, poistamiseksi raakasynteesikaa- susta ja ainakin osa suodattimessa suodatetuista hiukkasista hyödynnetään polttoaineena tulistimessa. Vielä eräässä esillä olevan keksinnön suoritusmuodossa raakasynteesikaasu puhdistetaan ultrapuhdistuksella rikkikomponent-tien, CO2-, H20-, HCN-, CH3CI- karbonyyli-, Cl- ja ΝΟχ-rikin poistamiseksi raa-kasynteesikaasusta ja ainakin osa muodostetusta sivutuotekaasusta hyödynnetään tai tuhotaan tulistimessa. Eräässä esillä olevan keksinnön suoritusmuodossa Fischer-Tropsch -synteesistä saatava nestemäinen hiilivetytuote jalostetaan biopolttoaineeksi ja ainakin osa jalostuksessa muodostetuista sivu-tuotejakeista hyödynnetään polttoaineena tulistimessa.
Esillä olevan keksinnön etu on se, että lauhdutusvaiheessa muodostetun kylläisen höyryn tulistaminen muuttaa kylläisen höyryn muotoon, jota voidaan hyödyntää edelleen prosessissa nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta tai höyryturbiinissa. Täten Alistuksessa tuotettu tulistettu höyry voi parantaa prosessin nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kokonaistehokkuutta. Esillä olevan keksinnön lisäetu on se, että prosessista nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta peräisin olevia sivutuotteita voidaan hyödyntää Alistuksessa polttoaineena tulisteta varten.
Kuvioiden lyhyt selostus
Seuraavassa keksintö selostetaan tarkemmin edullisten suoritusmuotojen avulla viittaamalla oheiseen, jossa kuvio 1 esittää kaavamaisen virtauskaavion esillä olevan keksinnön eräästä suoritusmuodosta.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Kuvio 1 esittää virtauskaavion menetelmän ja laitteiston eräästä suoritusmuodosta nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta. Pitää kuitenkin huomata, että esillä olevan keksinnön menetelmä ja laitteisto käsittää kiinteän biomassan 2 kaasutuksen kaasuttimessa 6 raaka-synteesikaasuksi 3, raakasynteesikaasun käsittelyn käsittelyvälineillä 18, 19, 20, 21, 22, 24, 23, 25 puhdistetuksi synteesikaasuksi 4 ja puhdistetun syn-teesikaasun altistamisen Fischer-Tropsch -synteesille Fischer-Tropsch -reaktorissa 5 nestemäisen hiilivetytuotteen 1 tuottamiseksi, mutta käsittelyvaiheiden ja käsittelyvälineiden kokoonpano voi vaihdella suoritusmuodosta toiseen.
Kuten kuviossa 1 on esitetty, kiinteä biomassa 2 syötetään kaasut-timeen 6 kiinteän biomassan esikäsittely- ja syöttövälineiden 31 kautta. Tässä hakemuksessa termillä kiinteä biomassa käsittää olennaisesti minkä tahansa tyyppisen kiinteän biomassan, joka on sopivaa kaasutettavaksi. Kiinteä biomassa valitaan tyypillisesti kasvi-, eläin- ja/tai kalateollisuuden koskemattomista materiaaleista tai jätemateriaaleista, kuten yhdyskuntajätteestä, teollisuus-jätteestä sivutuotteista, maatalousjätteestä tai sivutuotteista, puunjalostusteollisuuden jätteestä tai sivutuotteista, elintarviketeollisuuden jätteestä tai sivutuotteista, merikasveista tai niiden yhdistelmistä. Kiinteä biomassa voi käsittää myös kasviöljyjä, eläinrasvoja, kalaöljyjä. Luonnonvahat ja rasvahapot voivat tai vastaavat voivat olla vaihtoehtoisesti nestemäisessä muodossa. Biomassan esikäsittely- ja syöttövälineet 31 voivat käsittää murskaimen ja/tai kuivaimen kiinteän biomassan 2 murskaamiseksi ja sen kuivaamiseksi alle 20 %:n kosteuspitoisuuteen, edullisesti lämpökuivauksella. Biomassan 2 esikäsittely- ja syöttövälineet 31 voivat edelleen käsittää sulkusiilon kiinteän biomassan 2 pai-neistamiseksi ainakin paineeseen, joka vallitsee kaasuttimessa 6.
Kiinteän biomassan esikäsittely- ja syöttövälineistä 31 biomassa 2 syötetään kaasuttimeen 6. Kaasuttimessa 6 kiinteä biomassa 2 kaasutetaan raakasynteesikaasun 3 tuottamiseksi, joka käsittää hiilimonoksidia ja vetyä. Tässä yhteydessä raakasynteesikaasu tarkoittaa synteesikaasua, joka voi hiilimonoksidin ja vedyn lisäksi käsittää epäpuhtauksia, kuten hiilidioksidia (CO2), metaania (CH4), vettä (H20), typpeä (N2), vetysulfidia (H2S), ammoniakkia (NH3), vetykloridia (HCI), tervaa ja pieniä hiukkasia, kuten tuhkaa ja nokea. Kaasutusvaihe käsittää kiinteän biomassan 2 ainakin osittaisen polttamisen kaasuttimessa 6 raakasynteesikaasun 3 tuottamiseksi. Kaasutin 6 voi olla lei-jupetikaasutin, esimerkiksi kiertoleijupetireaktori tai kerrosleijupetireaktori. Happea ja höyryä, jolla on noin 200 °C:een lämpötila, ja lisäksi mahdollisesti myös kierrätettyä häntäkaasua 9 Fischer-Tropsch -reaktorista 5 käytetään leijutusai-neena kaasuttimessa 6. Kiinteän biomassan 2 yhdisteet reagoivat höyryn kanssa endotermisesti muodostaen vetyä ja vetyä, ja kiinteän biomassan 2 yhdisteet reagoivat hapen kanssa eksotermisesti muodostaen hiilimonoksidia, hiilidioksidia ja lisää höyryä. Tämän tulos on raakasynteesikaasu 3. Kaasutin voi toimia esimerkiksi 10 banssa ja 850 °C:ssa.
Kaasuttimesta 6 raakasynteesikaasu 3 syötetään käsittely- ja puhdistusvälineisiin kaasutuksessa saadun raakasynteesikaasun puhdistamiseksi. Edullisessa suoritusmuodossa raakasynteesikaasun 3 käsittely käsittää sarjan käsittelyvaiheita ja -laitteistoja, joissa suoritetaan monenlaista raakasynteesi-kaasun käsittelyä raakasynteesikaasun 3 puhdistamiseksi muotoon, joka on sopiva Fischer-Tropsch -tyyppistä synteesiä varten. Tämä tarkoittaa, että esimerkiksi raakasynteesikaasu 3 puhdistetaan ja puhdistetulla synteesikaasulla on vedyn moolisuhde hiilimonoksidiin välillä 2,5:1 - 0,5:1, edullisesti 2,1:1 -1,8:1, ja edullisemmin noin 2:1.
Kaasuttimesta 6 raakasynteesikaasu 3 syötetään reformerin 18 katalyyttistä käsittelyä varten raakasynteesikaasussa 3 olevan tervan ja metaanin muuntamiseksi hiilimonoksidiksi ja vedyksi. Reformerissa 18 käytetty katalyytti voi käsittää esimerkiksi nikkeliä. Koska tervan ja metaanin reformointi ovat en-dotermisia kemiallisia reaktioita ja kaasuttimesta 6 lähteä raakasynteesikaasu on liian alhaisessa lämpötilassa, lämmitetään raakasynteesikaasua ennen sen syöttämistä reformeriin 18, edullisesti syöttämällä happea raakasynteesikaa-suun. Kuumien kohtien ja tuhkan sulamisen estämiseksi happi sytytetään yhdessä höyryn ja kierrätetyn FT-häntäkaasun kanssa. Raakasynteesikaasun lämpötila on täten esimerkiksi 900 °C ennen kuin raakasynteesikaasu virtaa reformeriin.
Kaasuttimen 6 ja reformerin 18 välissä voi olla myös yksi tai useampi hiukkaserotusvaihe hiukkasten, kuten tuhkan, hiiltojäännöksen ja petima-teriaalin erottamiseksi raakasynteesikaasusta 3. Hiukkaserotusvaiheet suoritetaan edullisesti yhdellä tai useammalla syklonilla (ei esitetty).
Reformerin 18 jälkeen raakasynteesikaasu 3 syötetään seuraavaan käsittelyvaiheeseen, jossa se syötetään lauhduttimeen 19 raakasynteesikaasun 3 lämpötilan alentamiseksi. Lauhdutuksen aikana raakasynteesikaasun 3 lasketaan välille noin 175 - 275 °C, edullisesti noin 250 °C:een, sovelluksesta riippuen. Lauhdutin 19 voi käsittää höyrystimen tai vaihtoehtoisesti syöttöve-den esilämmittimen ja höyrystimen. Täten lauhdutuksen aikana lauhduttimessa 19 muodostuu höyryä. Lauhdutettava raakasynteesikaasu 3 koostuu pääosin vedystä ja hiilimonoksidista pelkistävässä atmosfäärissä. Raakasynteesikaasun 3 syövyttävän kaasuseoksen takia lauhduttimen lämpöpinnat voivat kohdata metallin pulveroitumista, minkä seurauksena lauhduttimen 19 lämpötila täytyy pitää alueelle, joka on metallin pulveroitumislämpötilan alapuolella. Tämän takia lauhdutin 19 voi tuottaa vain kylläistä höyryä, jonka lämpötila on esimerkiksi noin 300 - 330 °C, korkeassa paineessa, kuten 115 bar.
Raakasynteesikaasun lauhduttaminen on olennaista seuraavalle käsittelyvaiheelle, suodatusvaiheelle, joka seuraa lauhdutusvaihetta. Raakasyn- teesikaasu 3 täytyy lauhduttaa ennen sen johtamista suodatusvaiheeseen koska jos raakasynteesikaasu syötetään lauhduttamattomana kaasuttimesta 6 suodattimeen 20, voi raakasynteesikaasun 3 lämpötila aiheuttaa raakasyn-teesikaasusta 3 poistettujen hiukkasten sintraatumisen tai tukkeutumisen suodattimeen 20, jota käytetään suodatusvaiheessa. Suodatin 20 käsittää edullisesti metallisen tai sintterikynttiläsuodattimen. Suodatuskakku poistetaan suo-datuselementeistä toistamalla typpi- tai CO -paineisku. Suodattimessa 20 kiinteät hiukkaset, kuten tuhka, noki, hiiltojäännös ja mukana kulkeutuneet petima-teriaalit poistetaan raakasynteesikaasusta 3.
Raakasynteesikaasun 3 käsittely käsittää edullisesti myös vaiheen vedyn ja hiilimonoksidin moolisuhteen säätämiseksi vesikaasun konvertointire-aktiolla vesikaasunkonvertointireaktorissa (WGS) 21 välille 2,5:1 - 0,5:1, edullisesti välille 2,1:1 -1,8:1, ja edullisemmin arvoon noin 2:1. WGS-reaktori 21 on sijoitettu suodattimen 20 myötävirran puolelle ja täten suodatettua raakasyn-teesikaasua 3 syötetään WGS-reaktoriin 21, kuten kuviossa 1 on esitetty.
Raakasynteesikaasua 3 käsitellään edelleen edullisesti pesurissa 22 jäljellä olevien kiintoaineiden, jäljellä olevien tervakomponenttien ja myös HCI:n, NH3:n ja muiden komponenttien poistamiseksi raakasynteesikaasusta 3 pesemällä. Pesuri 22 voidaan sijoittaa WGS-reaktorin 21 myötävirran puolelle, edullisesti siten, että raakasynteesikaasu 3 syötetään WGS-reaktorista 21 pesuriin 22.
Raakasynteesikaasun 3 käsittely voi käsittää myös ultrapuhdistus-välineet 23 raakasynteesikaasun puhdistamiseksi. Ultrapuhdistusvälineet poistavat rikkikomponentteja, kuten H2S, C02:ta (hiilidioksidi), H20:ta (vesi), HCN:ää (syaanivety), CH3CI:ta (metyylikloridi), karbonyylejä, Cl:a (kloori) ja NOx:a (typpioksidi) raakasynteesikaasusta 3. Edullisesti raakasynteesikaasu 3 syötetään pesurista 22 ultrapuhdistusvälineisiin 23. Ultrapuhdistus voidaan suorittaa fyysisellä puhdistusprosessilla, jossa metanoli- tai dimetyylieetteriä käytetään liuottimena 30-40 barn paineessa ja kylmälämpötiloissa (-25 °C) -(-60 °C). Vaihtoehtoisesti ultrapuhdistus voidaan suorittaa kemiallisella puhdistusprosessilla, jossa raakasynteesikaasu pestään kemiallisesti, esimerkiksi amiinilla.
Ennen ultrapuhdistusvälineitä 23 raakasynteesikaasun 3 paine nostetaan kompressorissa 24 noin 30 - 40 bardin siten, että ultrapuhdistusvälineisiin menevä raakasynteesikaasu 3 on jo sopivassa paineessa.
Käsittely voi myös käsittää käsittelyvaiheen, joka käsittää suojapeti-reaktorin 25, jossa mahdolliset jäännösrikkikomponentit poistetaan raakasyn-teesikaasusta 3. Suojapetireaktori 25 käsittä ZnO-katalyytin ja aktiivihiilen. Edullisesti suojapetireaktori 25 on sijoitettu ultrapuhdistusvälineiden 23 myötävirran puolelle.
Raakasynteesikaasun 3 käsittely voi käsittää kaikki edellä mainitut vaiheet ja laitteistot tai se voi käsittää vain jotkin edellä selitetyistä vaiheista ja laitteistoista. Lisäksi käsittelyvaiheet ja -vaiheet voivat myös käsittää lisäkäsit-telyvaiheita ja -laitteistoja, joita ei ole selitetty. Käsittelyvaiheiden ja -laitteistojen järjestys on edullisesti edellä selitetty, mutta joissakin tapauksissa se voi olla erilainen.
Käsittelyvälineistä, ja tässä tapauksessa suojapetireaktorista 25, puhdistettu synteesikaasu 4, joka on saatu raakasynteesikaasusta 3 käsittely-välineillä, syötetään Fischer-Tropsch -reaktoriin 5 Fischer-Tropsch -synteesin suorittamiseksi puhdistetulle synteesikaasulle 4. Fischer-Tropsch -synteesissä hiili- ja vetymonoksidi muunnetaan monen muotoisiksi nestemäisiksi hiilivedyiksi katalysoidulla kemiallisella reaktiolla. Tämän prosessin päätarkoitus on tuottaa synteettinen öljyä korvaava tuote, nestemäinen hiilivetytuote 1. Toivottu polttoainekomponentti on diesel -jae ja sivutuotteena tuotetaan myös naftaa. Fischer-Tropsch -reaktori 5 toimii tyypillisesti lämpötilassa 200 - 220 °C. Prosessi sisältää sisäisen jäähdytyksen ja tuotettua lämpöä voidaan hyödyntää matalapaineisena höyrynä. Fischer-Tropsch -synteesi tuottaa myös sivutuotteena niin sanottua häntäkaasua 9.
Nestemäinen hiilivetytuote 1 voidaan edelleen syöttää Fischer-Tropsch reaktorista 5 tuotteenjalostusosastoon 32, missä nestemäiset hiilivety-tuotteet 1 ensin höyrystetään äkkinäisesti (flashed) kevyiden hiilivetyjen erottamiseksi tuotevirrasta. Äkkinäisesti höyrystetty tuotevirta vetykrakataan diesel -jakeen maksimoimiseksi.
Vetyisomerointi alentaa diesel -jakeen samenemispistettä mahdollistaen diesel -tuotteen käytön kylmissä säissä. Tislausprosessissa raskaat ja-keet erotetaan ja kierrätetään takaisin vetykrakkaus- ja vetyisomerointiosastoi-hin. Tislaus myös erottaa lopulliset lopputuotteet, diesel -jakeet 34 ja naftaja-keet 35 toisistaan. Tuotteen jalostus voi myös erottaa joitakin sivutuotejakeita 47 diesel- ja nafta -jakeista 34, 35.
Kuten edellä on selitetty raakasynteesikaasun 3 tai puhdistetun syn-teesikaasun 4 lämpötilaa on alennettava lauhduttimessa synteesikaasun käsit telyn aikana käsittelyvälineiden ja Fischer-Tropsh -reaktorin 5 toimintarajoitusten takia. Lauhdutin 19 on edullisesti sijoitettu käsittelyvaiheisiin ja edullisemmin reformerin 18 myötävirran puolelle ja ennen suodatinta 20. Kuten aikaisemmin on mainittu lauhdutin 20 käsittää höyrystimen tai vaihtoehtoisesti syöt-töveden esilämmittimen ja höyrystimen. Täten lauhdutuksen aikana lauhdutti-messa 20 voidaan muodostaa höyryä. Lauhdutuksen aikana raakasynteesi-kaasun lämpötila lasketaan välille noin 174 - 275 °C, sovelluksesta riippuen. Tyypillisesti raakasynteesikaasun 3 lämpötila alennetaan noin 250 °C:een. Lauhdutin 19 tuottaa korkeapaineista kylläistä höyryä 51, jonka lämpötila on edullisesti noin 300 - 330 °C ja paine noin 100-130 bar. Tyypillisesti kylläinen höyry 51 on lämpötilassa noin 320 °C ja paineessa 115 bar.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti korkeapaineinen kylläinen höyry 51 syötetään lauhduttimesta 19 tulistimeen 50 tulistetun höyryn 52, 53 tuottamiseksi. Tulistin 50 voi olla mikä tahansa tunnetun tyyppinen tulistin, joka on sopiva höyryn tulistamiseksi. Tulistin on polttolaitteisto, joka on varustettu tulis-timella tulistusputkistossa kiertävän kylläisen höyryn tulistamiseksi. Polttolait-teiston polttoaineena voidaan käyttää erityyppisiä polttoaineita. Tulistettu höyry 52, 53, joka lähtee tulistimesta 50, on tyypillisesti lämpötilassa välillä 500 - 550 °C, edullisesti 510 °C, ja paineessa noin 100 - 130 bar, edullisesti paineessa 115 bar. Tällä tavalla kylläinen höyry lauhduttimesta 19 voidaan muuntaa muotoon, jota voidaan hyödyntää edelleen menetelmässä nestemäisen hiilivety-tuotteen 1 tuottamiseksi tai energian tuottamiseksi.
Tulistettu höyry 53 voidaan edelleen syöttää höyryturbiiniin 55 sähköenergian tuottamiseksi. Tässä sovelluksessa tulistin 50 on toiminnallisesti yhdistetty höyryturbiiniin 55 tulistetun höyryn 53 hyödyntämiseksi höyryturbiinissa 55. Jos laitteisto nestemäisen hiilivetytuotteen 1 tuottamiseksi on sijoitettu teollisuuslaitoksen yhteyteen tai tehdaspaikalle, kuten metsäteollisuusteh-taan, voidaan tulistettua höyryä 53 käyttää jo olemassa olevassa höyryturbiinissa. Metsäteollisuustehdas voi olla saha, sellutehdas, paperitehdas, joka käsittää höyryä tuottavan kattilan tai kattiloita, kuten soodakattilan, tehokattilan, jätelämpökattilan, joka tuottaa höyryä turbiinille. Tässä tapauksessa lämpöte-ho, joka vastaa tulistetun höyryn 53 lämpötehoa, joka hyödynnetään höyryturbiinissa 55, voidaan säästää metsäteollisuustehtaan olemassa olevassa kattilassa tai kattiloissa. Täten polttoaineen kulutusta voidaan vähentää.
Vaihtoehtoisesti tai lisäksi tulistimesta 50 saatua tulistettua höyryä 52 voidaan hyödyntää raakasynteesikaasun 3 tai puhdistetun synteesikaasun 4 paineistamiseen ennen sen syöttämistä Fischer-Tropsch -reaktoriin 5. Täten tulistettua höyryä 52 voidaan myös syöttää tulistimesta 50 kompressoriin 24, kuten kuviossa 1 on esitetty. Täten tulistin 50 on toiminnallisesti yhdistetty kompressorin 24 tulistetun höyryn 52 hyödyntämiseksi paineistamaan raaka-synteesikaasua 3 ennen sen syöttämistä Fischer-Tropsch -reaktoriin 5.
Esillä olevan keksinnön edullisessa suoritusmuodossa yhtä tai useampaa sivutuotetta, jota muodostetaan menetelmässä nestemäisen hiilivety-tuotteen 1 tuottamiseksi kiinteästä biomassasta 2, käytetään polttoaineena tu-listimessa 50.
Kuten edellä on selitetty, häntäkaasua muodostuu Fischer-Tropsch -synteesissä Fischer-Tropsch -reaktorissa 5. Tämä häntäkaasu 9 on hyvin puhdasta ja käsittää palavia komponentteja. Häntäkaasun 9 palavat pääkomponentit ovat hiilimonoksidi, vetyjä hiilivedyt C1-C5. Lisäksi menetelmän nestemäisen hiilivetytuotteen 1 valmistamiseksi kiinteästä biomassasta 2 massa-ja energialaskelmat osoittavat, että lämpöteho lauhduttimessa 19 muodostetun kylläisen höyryn 51 tulistamiseksi ja häntäkaasun 9 lämpöteho vastaavat olennaisesti toisiaan. Täten häntäkaasua 9 voidaan käyttää polttoaineena tulisti-messa 50 ja sitä voidaan syöttää tulistimeen 50 häntäkaasun syöttövälineillä. Osa häntäkaasusta 9 voidaan myös kierrättää kaasuttimeen 6. Häntäkaasun syöttövälineet käsittävät putket ja mahdolliset venttiilit tai vastaavat häntäkaasun 9 johtamiseksi Fischer-Tropsch -reaktorista 5 tulistimeen 50.
Myös ainakin osaa suodattimessa 20 suodatetusta materiaalista voidaan hyödyntää tulistimessa 50 polttoaineena. Raakasynteesikaasusta 3 suodattimessa 20 suodatetut hiukkaset käsittävät tyypillisesti tuhkaa, nokea ja hiiltojäännöstä. Tuhka käsittää paljon hiiltä, tyypillisesti noin 35 - 45 %. Täten tuhkaa 49 voidaan syöttää hiukkasten syöttövälineillä suodattimesta 20 tulistimeen 50 käytettäväksi polttoaineena kylläisen höyryn 51 tulistamiseksi. Hiukkasten syöttövälineet käsittävät putket, kuljettimet tai vastaavat tuhkan 49 kuljettamiseksi suodattimesta 20 tulistimeen 50.
Ultrapuhdistusvälineet 23 muodostavat H2S -rikasta sivutuotekaa-sua 49, joka käsittää myös rikkikomponentteja, C02:ta (hiilidioksidi), H20:ta (vesi), HCN:ää (syaanivety), CHaChta (metyylikloridi), karbonyylejä, Cl:a (kloori) ja NOx:a (typpioksidi), raakasynteesikaasun puhdistuksen tuloksena. Tämä sivutuotekaasu 48 voidaan joissakin sovelluksissa syöttää ultrapuhdistuksen syöttövälineillä tulistimeen 50 käytettäväksi siinä polttoaineena. Samaan aikaan, tai vaihtoehtoisesti, tulistin 50 kykenee myös tuhoamaan H2S-rikasta kaasua, joka on lähtöisin ultrapuhdistuksesta 23. Tämä hfeS-rikas kaasu ei kaikissa tapauksissa aikaansaa yhtään lisää polttoainekapasiteettia tulistimessa 50, mutta tämä aikaansaa vaihtoehtoisen prosessivaiheen hajuisen kaasuvir-ran 48 tuhoamiseksi. Jos tämä H2S:ää käsittävä hajuinen kaasu 48 poltetaan tulistimessa 50 täytyy tuotetut savukaasut puhdistaa, esimerkiksi pesemällä, rikkidioksidikomponenttien poistamiseksi. Myös tulistimessa oleva poltin täytyy suunnitella alhaisen ΝΟχ-pitoisuuden polttimena savukaasujen ΝΟχ-pitoisuu-den saamiseksi ΝΟχ-päästötasojen alapuolelle. Sivutuotteen syöttövälineet voivat käsittää putket, venttiilit tai vastaavat sivutuotekaasujen 48 johtamiseksi ultrapuhdistuksesta 23 tulistimeen 50.
Tuotteenjalostusosastossa 32 sivutuotejakeita 47 voidaan muodostaa diesel -jakeiden 34 ja nafta -jakeiden 35 lisäksi. Nämä jakeet käsittävät kaasumaisia tai nestemäisiä kevyitä hiilivetyjä. Myös ainakin osa tuotteenjalos-tuksen sivutuotejakeista 47 voidaan syöttää tuotteenjalostuksen sivutuotteiden syöttövälineillä tulistimeen 50 käytettäväksi polttoaineena kylläisen höyryn 51 tulistamiseksi. Tuotteenjalostuksen sivutuotteiden syöttövälineet voivat käsittää putket, venttiilit tai vastaavat sivutuotejakeiden 47 johtamiseksi ultrapuhdistuksesta 23 tulistimeen 50.
Tulistin 50 on edullisesti järjestetty käyttämään kevyttä polttoöljyä ja/tai maakaasua tukipolttoaineena 46 tulistimessa 50. Tukipolttoainetta 46 voidaan hyödyntää käynnistämistä varten tai tulistuksen ohjaamiseksi tai tarvittaessa lisäpolttoaineena.
Täten esillä oleva keksintö aikaansaa, että yhtä tai useampaa sivutuotetta 9, 47, 48, 49, jotka on muodostettu prosessissa nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta 2, voidaan käyttää polttoaineena tulistimessa 50 lauhdutusvaiheesta peräisin olevan kylläisen höyryn 51 tulistamiseksi. Prosessissa nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta 2 raakasynteesikaasun 3 lauhdutuksesta peräisin olevaa kylläistä höyryä voidaan käyttää myös puhdistetun synteesikaasun 4 paineistamiseen kompressorissa ennen sen syöttämistä Fischer-Tropsch -reaktoriin 5. Täten menetelmän ja laitteiston nestemäisen hiilivetytuotteen 1 tuottamiseksi biomassasta energiatehokkuus tai teollisuuslaitoksen, jossa on integroitu laitteisto nestemäisen hiilivetytuotteen 1 tuottamiseksi biomassasta, energiatehokkuutta voidaan parantaa.
Alan ammattilaiselle on ilmeitä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintöjä sen suoritusmuodot eivät rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.
LISTA VIITENUMEROISTA
1 Nestemäinen hiilivetytuote 2 Kiinteän biomassa 3 Raakasynteesikaasu 4 Puhdistettu synteesikaasu 5 Kaasutin 9 Häntäkaasu 18 Reformed 19 Lauhdutin 20 Suodatin 21 Vesikaasun konvertioreaktori (WGS) 22 Pesuri 23 Ultrapuhdistus 24 Kompressori 25 Suojapetireaktori 31 Kiinteän biomassan esikäsittely-ja syöttövälineet 32 Tuotteenjalostusvälineet 34 Diesel -jae 35 Nafta -jae 46 Tukipolttoaine 47 Tuotteenjalostuksen sivutuotejae 48 Ultrapuhdistuksen sivutuotekaasu 49 Suodatettu tuhka 50 Tulistin 51 Kylläinen höyry 52 Tulistettu höyry höyry kompessoriin 53 Tulistettu höyry höyryturbiiniin 55 Höyryturbiini

Claims (22)

1. Menetelmä nestemäisen hiilivetytuotteen (1) tuottamiseksi kiinteästä biomassasta (2), joka menetelmä käsittää: kaasutetaan kiinteää biomassaa (2) kaasuttimessa (6) raakasyn-teesikaasun (3) tuottamiseksi; käsittelemällä raakasynteesikaasua (3) raakasynteesikaasun (3) puhdistamiseksi puhdistetun synteesikaasun (4) saamiseksi, joka käsittely käsittää raakasynteesikaasun (3) lämpötilan laskemisen lauhduttimessa (19), joka tuottaa kylläistä höyryä (51); altistetaan puhdistettu kaasu (4) Fischer-Tropsch -synteesille Fi-scher-Tropsch -reaktorissa (5) nestemäisen hiilivetytuotteen tuottamiseksi (1); tulistetaan lauhduttimella (19) tuotettu kylläinen höyry (51) tulisti-messa (50) tulistetun höyryn (52, 53) tuottamiseksi, tunnettu kylläisen höyryn (51) tulistamisesta käyttämällä menetelmässä muodostettua yhtä tai useampaa sivutuotetta (9, 49, 48, 47) polttoaineena tulistimessa (50).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu Fi-scher-Tropsch -synteesissä muodostetun häntäkaasun (9) syöttämisestä tulis-timeen (50) käytettäväksi polttoaineena tulistimessa (50).
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu raakasynteesikaasun (3) käsittelystä suodattamalla raakasynteesikaasua (3) suodattimessa (20) hiukkasten, kuten tuhkan (49), poistamiseksi raakasyn-teesikaasusta (3).
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu suodattimessa (20) kerätyn tuhkan, joka käsittää hiiltojäännöstä, syöttämisestä tu-listimeen (50) käytettäväksi polttoaineena tulistimessa (50).
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu raakasynteesikaasun (3) käsittelystä ultrapuhdistuksella (23) rikkikomponenttien, C02:n (hiilidioksidi), H20:n (vesi), HCN:n (syaanivety), CH3CI:n (metyylikloridi), karbonyylien, Cl:n (kloori) ja NOx:n (typpioksidi) poistamiseksi raakasynteesikaasusta (3).
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu ult-rapuhdistuksessa (23) muodostetun sivutuotekaasun (48) syöttämisestä tulis-timeen (50) käytettäväksi polttoaineena tulistimessa (50).
7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu ultrapuhdistuksessa (23) muodostetun H2S-pitoisen sivutuotekaasun (48) syöttämisestä tulistimen (50) tuhottavaksi tulistimessa (50).
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi tuotteen jalostamisen (32) Fischer-Tropsch -synteesistä saadun nestemäisen hiilivetytuotteen (1) jalostamiseksi ainakin yhdeksi diesel -jakeeksi (34) ja ainakin yhdeksi nafta -jakeeksi (35).
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu nestemäisen hiilivetytuotteen (1) sivutuotejakeiden (47), jotka muodostetaan tuot-teenjalostuksessa (32), syöttämisestä tulistimeen (50) käytettäväksi polttoaineena tulistimessa (50).
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu kevyen polttoöljyn ja/tai maakaasun käytöstä tukipolttoainee-na (46) tulistimessa (50).
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu tulistetun höyryn (53) hyödyntämisestä höyryturbiinissa.
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu tulistetun höyryn (52) hyödyntämisestä raakasynteesikaa-sun (3) tai puhdistetun synteesikaasun (4) paineistamiseksi ennen sen syöttämistä Fischer-Tropsch -reaktoriin (5).
13. Laitteisto nestemäisen hiilivetytuotteen (1) tuottamiseksi kiinteästä biomassasta (2), joka laitteisto käsittää: kaasuttimen (6) kiinteää biomassan (2) kaasuttamiseksi raakasyn-teesikaasun (3) tuottamista varten; käsittelyvälineet (18, 19, 20, 21, 22, 24, 23) raakasynteesikaasun (3) käsittelemistä varten puhdistetun synteesikaasun (4) saamiseksi, jotka käsittelyvälineet käsittävät lauhduttimen (19) raakasynteesikaasun (3) lämpötilan laskemiseksi, joka lauhdutin (19) on järjestetty tuottamaan kylläistä höyryä (51); Fischer-Tropsch -reaktorin (5) puhdistetun kaasun (4) altistamiseksi Fischer-Tropsch -synteesille nestemäisen hiilivetytuotteen (1) tuottamiseksi; ja tulistimen (50) tulistetun höyryn (52, 53) tuottamiseksi lauhdutti-mella (19) tuotetusta kylläisestä höyrystä (51), tunnettu siitä, että tulistin (50) on järjestetty tulistamaan kylläistä höyrytä (51) yhdellä tai useammalla laitteistossa muodostetulla sivutuotteella (9, 49, 48, 47).
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää häntäkaasun syöttövälineet Fischer-Tropsch -synteesissä muodostetun häntäkaasun (9) syöttämiseksi tulistimeen (50) käytettäväksi polttoaineena tulistimessa (50).
15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käsittelyvälineet käsittävät suodattimen (20) raakasynteesikaasun (3) suodattamiseksi suodattimessa (20) hiukkasten, kuten tuhkan (49), poistamiseksi raakasynteesikaasusta (3), ja että laitteisto lisäksi käsittää hiukkasten syöttövälineet ainakin osan suodattimessa (20) suodatetuista hiukkasista syöttämiseksi tulistimeen (50) käytettäväksi polttoaineena tulistimessa (50).
16. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen 13-15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käsittelyvälineet käsittävät ultrapuhdistus-välineet (23) rikkikomponenttien, C02:n (hiilidioksidi), H20:n (vesi), HCN:n (sy-aanivety), Ch^Clin (metyylikloridi), karbonyylien, Cl:n (kloori) ja NOx:n (typpioksidi) poistamiseksi raakasynteesikaasusta (3), ja että laitteisto edelleen käsittää ultrapuhdistuksen sivutuotteen syöttövälineet ainakin osan ultrapuhdis-tuksessa muodostetuista sivutuotekaasuista (48) syöttämiseksi tulistimeen (50).
17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ultrapuhdistuksen sivutuotteen syöttövälineet on sovitettu syöttämän ultra-puhdistuksessa muodostettua H2S-rikasta sivutuotekaasua (48) tulistimeen (50) tuhottavaksi tulistimessa (50).
18. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen 13-17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käsittelyvälineet käsittävät tuotteenjalos-tusvälineet (32) Fischer-Tropsch -synteesistä saadun nestemäisen hiilivety-tuotteen (1) jalostamiseksi, ja että laitteisto edelleen käsittää tuotteenjalostuk-sen sivutuotteen syöttövälineet ainakin osan sivutuotejakeista (47), jotka on muodostettu tuotteenjalostuksessa, syöttämiseksi tulistimeen (50) käytettäväksi polttoaineena tulistimessa (50).
19. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen 13-18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tulistin (50) on järjestetty käyttämään kevyttä polttoöljyä ja/tai maakaasua tukipolttoaineena (46) tulistimessa (50).
20. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen 13-19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tulistin (50) on toiminnallisesti yhdistetty höyryturbiiniin tulistetun höyryn (53) hyödyntämiseksi höyryturbiinissa.
21. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen 13-20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tulistin (50) on toiminnallisesti yhdistetty kompressoriin (24) tulistetun höyryn (52) hyödyntämiseksi paineistamaan raa-kasynteesikaasua (3) puhdistetuksi synteesikaasuksi (4) ennen sen syöttämistä Fischer-Tropsch-reaktoriin (5).
22. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen 13-21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on integraalinen osa teollisuuslaitosta, jossa höyryturbiini (55).
FI20086032A 2008-10-31 2008-10-31 Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta FI125812B (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20086032A FI125812B (fi) 2008-10-31 2008-10-31 Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta
BRPI0919864A BRPI0919864A2 (pt) 2008-10-31 2009-10-30 metodo e aparelho para produzir biocombustivel liquido a partir de biomassa solida
CN2009801471818A CN102227487A (zh) 2008-10-31 2009-10-30 由固体生物质生产液体生物燃料的方法和设备
EP09760921.8A EP2350233B1 (en) 2008-10-31 2009-10-30 Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass
CA2741987A CA2741987A1 (en) 2008-10-31 2009-10-30 Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass
PCT/FI2009/050874 WO2010049592A1 (en) 2008-10-31 2009-10-30 Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass
US13/126,789 US20110203277A1 (en) 2008-10-31 2009-10-30 Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass
RU2011121562/04A RU2495908C2 (ru) 2008-10-31 2009-10-30 Способ и устройство для производства жидкого биотоплива из твердой биомассы

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20086032 2008-10-31
FI20086032A FI125812B (fi) 2008-10-31 2008-10-31 Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20086032A0 FI20086032A0 (fi) 2008-10-31
FI20086032A FI20086032A (fi) 2010-05-01
FI125812B true FI125812B (fi) 2016-02-29

Family

ID=39924669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20086032A FI125812B (fi) 2008-10-31 2008-10-31 Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20110203277A1 (fi)
EP (1) EP2350233B1 (fi)
CN (1) CN102227487A (fi)
BR (1) BRPI0919864A2 (fi)
CA (1) CA2741987A1 (fi)
FI (1) FI125812B (fi)
RU (1) RU2495908C2 (fi)
WO (1) WO2010049592A1 (fi)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20115038L (fi) * 2011-01-14 2012-07-15 Vapo Oy Menetelmä btl-tehtaassa muodostuvien kaasujen sisältämän lämpöenergian hyödyntämiseksi
FI20115147L (fi) * 2011-02-16 2012-08-17 Upm Kymmene Corp Menetelmä ja laitteisto mustan väripigmentin valmistamiseksi
CA2852761C (en) * 2011-10-26 2017-05-16 Rentech, Inc. Gasifier fluidization
FI20116107L (fi) * 2011-11-09 2013-05-10 Upm Kymmene Corp Menetelmä ja järjestelmä nestemäisen polttoaineen tuottamiseksi biomassasta
FI20125658L (fi) * 2012-06-14 2013-12-15 Upm Kymmene Corp Menetelmä ja järjestelmä nestemäisen polttoaineen valmistamiseksi biomassasta
US10041006B2 (en) * 2014-05-30 2018-08-07 Sgce Llc Methods, systems, and apparatuses for recycling fischer-tropsch water and fischer-tropsch tail gas
JP6345139B2 (ja) * 2015-03-13 2018-06-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスエンジンシステム
AT516987B1 (de) * 2015-03-24 2017-07-15 Gussing Renewable Energy Int Holding Gmbh Verfahren zum Kühlen eines heißen Synthesegases
CN107365597A (zh) * 2017-07-14 2017-11-21 东北大学 一种利用有机质废弃物气化合成液体衍生燃油的方法
DE102018002086A1 (de) * 2018-03-09 2019-09-12 Borsig Gmbh Quenchsystem
GB2593231B (en) 2020-03-17 2022-03-23 Velocys Tech Limited Process
GB2593939B (en) 2020-04-09 2022-04-27 Velocys Tech Limited Manufacture of a synthetic fuel
GB2595004B (en) 2020-05-13 2023-05-17 Velocys Tech Limited Production of synthetic fuels
GB2599967B (en) 2020-10-14 2022-12-14 Velocys Tech Ltd Gasification process
GB2615674A (en) 2020-10-21 2023-08-16 Velocys Tech Ltd Gasification process

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3881004A (en) * 1972-12-29 1975-04-29 Masar Inc Ammonium nitrate plant
US4134740A (en) * 1977-12-14 1979-01-16 Texaco Inc. Method for energy utilization in producing synthesis gas and recovering unconverted carbon
US6673845B2 (en) * 2001-02-01 2004-01-06 Sasol Technology (Proprietary) Limited Production of hydrocarbon products
FI120909B (fi) * 2001-04-12 2010-04-30 Neste Oil Oyj Menetelmä hiilipitoisen materiaalin käsittelemiseksi
AU2002324270B2 (en) * 2001-08-22 2007-10-11 Sasol Technology (Proprietary) Limited Production of synthesis gas and synthesis gas derived products
US6976362B2 (en) * 2001-09-25 2005-12-20 Rentech, Inc. Integrated Fischer-Tropsch and power production plant with low CO2 emissions
US6596780B2 (en) * 2001-10-23 2003-07-22 Texaco Inc. Making fischer-tropsch liquids and power
US7500997B2 (en) * 2002-02-05 2009-03-10 The Regents Of The University Of California Steam pyrolysis as a process to enhance the hydro-gasification of carbonaceous materials
US7208530B2 (en) * 2002-02-05 2007-04-24 The Regents Of The University Of California Production of synthetic transportation fuels from carbonaceous material using self-sustained hydro-gasification
FR2861402B1 (fr) * 2003-10-24 2008-09-12 Inst Francais Du Petrole Production de carburants liquides par un enchainement de procedes de traitement d'une charge hydrocarbonee
US7300642B1 (en) * 2003-12-03 2007-11-27 Rentech, Inc. Process for the production of ammonia and Fischer-Tropsch liquids
GB0423037D0 (en) * 2004-10-18 2004-11-17 Accentus Plc Process and plant for treating biomass
NZ579550A (en) * 2007-02-12 2011-01-28 Sasol Tech Pty Ltd Co-production of power and hydrocarbons
EP2176385A1 (en) * 2007-04-18 2010-04-21 Sgc Energia Sgps, S.a. Waste to liquid hydrocarbon refinery system
US9434615B2 (en) * 2007-07-20 2016-09-06 Upm-Kymmene Oyj Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass
FI20075794L (fi) * 2007-11-09 2009-05-10 Upm Kymmene Oyj Integroitu prosessi diesel-polttoaineen valmistamiseksi biologisesta materiaalista ja prosessiin liittyvät tuotteet, käyttötavat ja laitteisto

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010049592A1 (en) 2010-05-06
US20110203277A1 (en) 2011-08-25
RU2011121562A (ru) 2012-12-10
CA2741987A1 (en) 2010-05-06
BRPI0919864A2 (pt) 2015-12-15
FI20086032A (fi) 2010-05-01
FI20086032A0 (fi) 2008-10-31
EP2350233B1 (en) 2020-09-02
EP2350233A1 (en) 2011-08-03
CN102227487A (zh) 2011-10-26
RU2495908C2 (ru) 2013-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI125812B (fi) Menetelmä ja laitteisto nestemäisen biopolttoaineen tuottamiseksi kiinteästä biomassasta
DK2190950T3 (en) Method and apparatus for production of liquid biofuel from solid biomass
KR101424941B1 (ko) 탄소질 공급원료의 히드로메탄화
US9145525B2 (en) Acid gas management in liquid fuel production process
US20080098654A1 (en) Synthetic fuel production methods and apparatuses
US20110209407A1 (en) Heat recovery in black water flash systems
KR20130080471A (ko) 탄소질 공급원료의 히드로메탄화
JP2013541622A (ja) 炭素質フィードストックの水添メタン化
KR101818783B1 (ko) 이-단 가스 발생 장치로 저 메탄 합성가스의 생산
US20230383203A1 (en) Process and apparatus
US20230227741A1 (en) Process

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 125812

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B