RU2600373C2 - Частичное окисление метана и высших углеводородов в потоках синтез-газа - Google Patents
Частичное окисление метана и высших углеводородов в потоках синтез-газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600373C2 RU2600373C2 RU2013155468/05A RU2013155468A RU2600373C2 RU 2600373 C2 RU2600373 C2 RU 2600373C2 RU 2013155468/05 A RU2013155468/05 A RU 2013155468/05A RU 2013155468 A RU2013155468 A RU 2013155468A RU 2600373 C2 RU2600373 C2 RU 2600373C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- synthesis gas
- oxygen
- stream
- fuel
- hydrogen
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 203
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 156
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 149
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 126
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 126
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 126
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 83
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 52
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 36
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 33
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 26
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 42
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 40
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 6
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 44
- 238000002407 reforming Methods 0.000 abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 30
- 238000002309 gasification Methods 0.000 abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 83
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- -1 but not limited to Substances 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 241001416152 Bos frontalis Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010983 kinetics study Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C10J3/463—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension in stationary fluidised beds
-
- 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
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/005—Carbon dioxide
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- C10K3/005—Reducing the tar content by partial oxidation
-
- 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
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
- C01B2203/0255—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/062—Hydrocarbon production, e.g. Fischer-Tropsch process
-
- 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
- C10J2300/16—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
- C10J2300/1681—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with biological plants, e.g. involving bacteria, algae, fungi
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки углеродсодержащих материалов. Проводят газификацию биомассы. Получают поток сырого синтез-газа 5. Поток сырого синтез-газа 5 содержит смолы, водород и СО, а также один или несколько легких углеводородов, выбранных из группы, состоящей из метана, углеводородов, содержащих 2 или 3 атома углерода, и их смеси. Получают поток горячего окислителя в результате горения части кислорода 7 в смеси с топливом 9. Вводят полученный поток горячего окислителя в поток сырого синтез-газа 5. Проводят частичное окисление одного или нескольких указанных легких углеводородов для увеличения количества водорода и СО в синтез-газе и преобразование смол в более низкомолекулярные продукты, включая водород и СО. Изобретение позволяет ускорить кинетику риформинга и повысить эффективность риформера при преобразовании смолы и метана в синтез-газ. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 1 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к обработке потоков синтез-газа, в частности, потоков синтез-газа, полученных от газификации углеродистых исходных материалов, таких как биомасса.
Уровень техники
При производстве топлива из углеродистых исходных материалов, таких как биомасса, углеродистые исходные материалы обрабатывают с получением газового потока, который содержит соединения, которые могут химически преобразовываться в соединения, которые являются пригодными для использования в качестве, например, жидких топлив для транспортных средств. Настоящее изобретение является пригодным для использования при обработке газового потока (упоминаемого в настоящем документе как "синтез-газ"), который образуется при газификации углеродистых исходных материалов, таких как биомасса, для повышения эффективности получения жидких топлив для транспортных средств из синтез-газа.
Краткое изложение сущности изобретения
Один из аспектов настоящего изобретения представляет собой способ обработки синтез-газа, включающий
(A) создание потока сырого синтез-газа, получаемого посредством газификации углеродистых исходных материалов, где поток сырого синтез-газа может необязательно содержать смолы и содержать водород и CO, а также один или несколько легких углеводородов, выбранных из группы, состоящей из метана, углеводородов, содержащих 2 или 3 атома углерода, и их смеси;
(B) добавление кислорода в поток сырого синтез-газа, при этом в поток сырого синтез-газа подается тепло при скорости, большей чем 125 БТЕ на фунт добавляемого кислорода (293 кДж/кг), и частичное окисление одного или нескольких указанных легких углеводородов для увеличения количества водорода и CO в синтез-газе, в то же время, преобразуя смолы, если они присутствуют, в более низкомолекулярные продукты, включая H2 и CO.
Как используется в настоящем документе, "биомасса" означает водоросли или материал, содержащий любой продукт из целлюлозы или гемицеллюлозы или лигнина, включая, но не ограничиваясь этим, твердые бытовые отходы (MSW), древесину (включая древесную стружку, поленья; плиты, другое вторичное сырье и готовые деревянные изделия и древесные отходы, включая опилки и древесную пульпу из различных видов древесины, включая березу, клен, пихту, сосну, ель) и растительный материал, такой как травы и другие сельскохозяйственные культуры, а также продукты, полученные из растительного материала, такие как рисовая шелуха, рисовая солома, остатки соевых бобов, кукурузные кочерыжки и багасса из сахарного тростника.
Как используется в настоящем документе, "углеродистые исходные материалы" означают биомассу, уголь любого сорта (включая антрацит, битумный уголь и лигнит), кокс, полученный из угля любого сорта, нефтяной кокс или битум.
Как используется в настоящем документе, "ископаемое топливо" означает продукт, пригодный для использования в качестве топлива, который находится либо в форме отложений в земле и используется в той форме, в которой его находят, либо получаемый посредством разделительной и/или химической переработки того продукта, который находится в отложениях в земле.
Как используется в настоящем документе, "продукт топлива" означает углеводородный материал (который включает оксигенированный углеводородный материал), пригодный для использования в качестве топлива и содержащий продукт, выбранный из группы, состоящей из алканов, жидких при 25°C и при атмосферном давлении, алкенов, жидких при 25°C и при атмосферном давлении, алканолов, жидких при 25°C и при атмосферном давлении, и их смесей.
Как используется в настоящем документе, "смолы" означают любой углеводород с температурой кипения при условиях окружающей среды, равной или большей, чем температура кипения бензола, и включают смеси двух или более таких углеводородов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой блок-схему способа преобразования биомассы в топливо, с помощью которого может быть осуществлено настоящее изобретение.
Фиг.2 представляет собой вид в поперечном сечении генератора горячего кислорода, пригодного для использования при осуществлении настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет собой частичный вид в поперечном сечении узла риформера, пригодного для использования при осуществлении настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой график прироста объединенного выхода водорода плюс монооксид углерода в зависимости от стехиометрического отношения.
Фиг.5 представляет собой график прироста объединенного выхода водорода плюс монооксид углерода в зависимости от времени пребывания в установке риформера.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение является особенно пригодным для использования при операциях, которые преобразуют биомассу в продукт топлива. Фиг.1 представляет собой блок-схему, которая показывает типичные стадии такой операции, также включающей стадию способа, которая включает настоящее изобретение.
Следующее далее описание будет относиться к вариантам осуществления, в которых исходные материалы биомассы обрабатывают с помощью газификации с помощью топлив и, в частности, спиртов и дизельного топлива. Специалист в данной области заметит, что этот вариант осуществления может быть соответствующим образом расширен на другие углеродистые материалы, например, на уголь, кокс, нефтяной кокс, а также для производства бензина и других жидкостей Фишера-Тропша. Также, настоящее изобретение может быть адаптировано для обработки синтез-газа, полученного из биомассы с помощью реакционной технологии, иной, чем газификация биомассы, например, посредством пиролиза. Когда следующее далее описание относится к газификации биомассы, оно не должно ограничиваться газификацией или биомассой, если только это не указано конкретно.
Обращаясь к фиг.1, здесь поток 1 биомассы вводят в узел 2 газификации. Поток 1 может предварительно обрабатываться для понижения содержания влажности в биомассе, например, посредством нагрева биомассы.
Поток 3 газификации также вводят в узел 2 газификации. Поток 3, как правило, содержит воздух, водяной пар или кислород, или два или все три газа из воздуха, водяного пара и кислорода. Узел 2 может содержать один реактор газификации или ряд соединенных ступеней, которые в целом достигают желаемой газификации, то есть образования газового потока 5, который содержит (по меньшей мере) водород и монооксид углерода и который, как правило, содержит другие вещества, такие как диоксид углерода, пары воды, углеводороды (включая метан), улетучившиеся смолы, вещество в виде частиц и сульфиды.
Как правило, узел 2 содержит газогенератор с подвижным слоем, такой как газогенераторы Lurgi® или газогенератор с псевдоожиженным слоем. Примеры коммерчески доступных газогенераторов с псевдоожиженным слоем включают газогенератор с двойным псевдоожиженным слоем и с косвенным нагревом, разработанный Silvagas (современный поставщик технологий - Rentech), или газогенератор с наддувом O2 с прямым нагревом, разработанный Gas Technology Institute (современные поставщики технологий - Synthesis Energy Systems, Andritz-Carbona). Обсуждение газогенераторов на биомассе можно найти в открытой литературе, например, в A Survey of Biomass Gasification by Reed & Gaur, 2001. Эти газогенераторы на биомассе производят синтез-газ, который содержит водород и монооксид углерода при молярном отношении (водород:монооксид углерода) меньше, чем 2:1. Водород и монооксид углерода генерируют посредством разрушения материала биомассы при таких условиях, что полного окисления до воды и диоксида углерода не происходит. Поток 3 газификации, который предпочтительно содержит водяной пар и кислород, вводят в слой таким образом, что он проходит через биомассу и вступает в контакт с биомассой, нагревает биомассу и ускоряет указанное выше разрушения материала биомассы. Поток 3 газификации, как правило, вводят при температуре в пределах от 100°F (32°С) до 750°F (362°С) и при давлении от 30 фунт/кв.дюйм абс. (1,9 кг/кв.см) до 550 фунт/кв.дюйм абс. (34 кг/кв.см).
Внутри газогенератора с подвижным слоем, сверху донизу, могут присутствовать различные зоны реакции, а именно, зона сушки, где высвобождается влажность, зона извлечения, где имеет место пиролиз биомассы, зона газификации, где осуществляются в основном эндотермические реакции, зона экзотермического окисления или горения и зона золы в нижней части газогенератора. Если поток газификации вступает в контакт с биомассой противоточным образом, горячая сухая биомасса, не содержащая летучих веществ, взаимодействует с относительно холодным поступающим потоком газификации, и горячий сырой газ перед выходом в виде потока 5 обменивается теплом с относительно холодной поступающей биомассой. Профиль температуры в каждой части газогенератора изменяется, когда биомасса проходит через различные зоны в газогенераторе. В зоне газификации температура может изменяться в пределах между 1400°F (682°С) и 2200°F (1082°С).
В газогенераторах с псевдоожиженным слоем твердые продукты биомассы эффективно полностью перемешиваются. Температура во всех частях слоя является по существу одинаковой и может находиться в пределах примерно от 1200°F (582°С) до 1600°F (782°С). Главные преимущества газогенератора с псевдоожиженным слоем представляют собой высокие скорости теплопереноса, гибкость по отношению к топливу и способность перерабатывать исходные материалы с высоким содержанием влажности. Разнообразные газогенераторы с псевдоожиженным слоем применялись/разрабатывались и продолжают применяться/разрабатываться для газификации биомассы. Ключевые параметры способа включают тип частиц, размер частиц и способ псевдоожижения. Примеры конфигураций, используемых для применения при газификации биомассы, включают пузырьковый псевдоожиженный слой, где пузырьки газа проходят через твердые продукты, для осуществления циркуляции псевдоожиженного слоя, где частицы уносятся вместе с газом, затем отделяются с помощью циклона и возвращаются в газогенератор. Газогенераторы с псевдоожиженным слоем могут работать ниже температуры плавления золы исходных материалов или могут иметь области слоя, где температура выше температуры плавления золы, чтобы помочь агломерировать золу перед тем, как она покинет газогенератор. Генерируемый синтез-газ будет содержать примеси и таким образом потребует кондиционирования, сходного с газогенератором с подвижным слоем, описанным выше. Уровни смолы могут быть ниже, но они по-прежнему достаточны, чтобы создавать проблемы в расположенных далее теплообменниках и технологических узлах.
Низкотемпературные газогенераторы, такие как газогенераторы с псевдоожиженным слоем, вероятно, будут преобладать в применениях для газификации биомассы. Для некоторых низкотемпературных типов газогенераторов, таких как типы с пузырьковым псевдоожиженным слоем (BFB) или с циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB), синтез-газ может содержать 5-15% об. CH4, 1-5% об. C2 (то есть углеводородов, содержащих 2 атома углерода) и 1-100 г смолы/м3 н.у. синтез-газа по отношению к влажному веществу. CH4, который присутствует, будет действовать как инертное вещество дальше по ходу способа получения продукта топлива, представляет ли он собой каталитический способ, то есть способ Фишера-Тропша, или ферментацию. Таким образом, образование CH4 в газогенераторе уменьшает общую долю углерода в биомассе, которая преобразуется в жидкости/продукт топлива. Смолы образуются посредством термического разложения или частичного окисления любого органического материала. Благодаря высоким температурам кипения этих частиц, они будут конденсироваться из потока синтез-газа, когда он охлаждается перед последующей переработкой, создавая множество рабочих проблем. Обычные узлы очистки синтез-газа, как правило, содержат систему скруббинга смолы, которая является дорогостоящей и требует трудоемкого обслуживания.
Газовый поток 5, который образуется в узле 2 газификации, как правило, покидает узел 2 газификации при температуре в пределах примерно между 1000°F (482°С) и 1600°F (782°С).
Затем поток 5 обрабатывают в узле 4 в соответствии с настоящим изобретением (как описано более подробно в настоящем документе) для уменьшения количеств метана, которые присутствуют в потоке, и для получения дополнительных количеств водорода и монооксида углерода (CO). Если в потоке присутствуют смолы, некоторые присутствующие смолы или все они могут также преобразовываться в более низкомолекулярные продукты.
Поток 13, который образуется в узле 4, предпочтительно охлаждают и обрабатывают для удаления веществ, которые не должны присутствовать, когда поток вводится в реактор 10 (описанный в настоящем документе), который производит топливо. Узел 6 представляет собой узел, который охлаждает поток 13, например, с помощью теплообмена с поступающей водой 25, с получением потока 29 нагретой воды и/или водяного пара. Узел 6 может также содержать реактор преобразования оксида углерода в диоксид углерода, в котором монооксид углерода из потока 13 взаимодействует с парами воды с получением водорода, тем самым создавая путь для установления отношения водорода к монооксиду углерода в потоке.
Полученный охлажденный поток 14 вводится в узел 8. Узел 8 представляет собой ступень кондиционирования для удаления примесей 49, которые могут присутствовать, например, частиц, кислотных газов, включая CO2, аммиака, частиц серы и других неорганических веществ, таких как щелочные соединения. Примеси могут удаляться в одном узле или в ряде узлов, каждый из которых предназначен для удаления различных видов этих примесей, которые присутствуют, или для понижения уровней конкретных загрязнений до желаемых низких уровней. Узел 8 представляет собой удаление примесей, которое достигается либо в одном узле, либо в нескольких узлах. Охлаждение и удаление примесей предпочтительно осуществляют в показанной последовательности, но они могут осуществляться и в обратной последовательности, или все в одном узле. Детали этого не показаны, но должны быть очевидны специалистам в данной области. Узел 8, как правило, включает операции для конечного удаления частиц, ΝH3, частиц серы и для удаления CO2. Удаление CO2, как правило, осуществляют с помощью способа на основе растворителя, который либо использует физический растворитель, например метанол, либо химический растворитель, например амин. Для установок без добавления тепла и кислорода, как в настоящем изобретении, когда синтез-газ, как правило, содержит по отношению к влажному веществу >20% об. CO2, а возможно >30% об. CO2, главным является наличие системы удаления CO2. Отсутствие системы удаления CO2 значительно повышает уровень разбавителя в синтез-газе, который вводится в узел преобразования в жидкое топливо. Кроме понижения уровней преобразования H2 и CO в реакторе, который производит продукт топлива, дополнительный CO2 создает необходимость в большем оборудовании (трубопроводы и реакторы). Эти операции удаления примесей могут осуществляться в отдельных реакторах, или две или более из них могут осуществляться в одном и том же реакторе, в зависимости от используемой технологии.
Получаемый охлажденный кондиционированный газовый поток 15 содержит, по меньшей мере, водород и монооксид углерода. Конкретная композиция может изменяться в широких пределах в зависимости от исходных материалов биомассы, типа газогенератора, промежуточных стадий переработки и рабочих условий. Поток 15, как правило, содержит (по отношению к сухому веществу) 20-50% об. водорода и 10-45% об. монооксида углерода. Поток 15, как правило, также содержит диоксид углерода в количествах от <1 до 35% об.
Затем поток 15 вводят в реактор 10, где получают продукт топлива. Предпочтительно, продукт топлива получают посредством способа каталитического преобразования, например, способа Фишера-Тропша. Однако настоящее изобретение является преимущественным также и тогда, когда продукт топлива получают посредством ферментации или других механизмов преобразования. Если используют способ каталитического преобразования, тогда поток 15 может потребовать некоторого сжатия перед введением в реактор 10 в зависимости от давления потока 15. Если конечный продукт представляет собой топливо дизельного типа, одна ступень сжатия может быть достаточный. Для спиртов, например метанола, этанола, могут потребоваться 2-3 ступени сжатия.
Рассматривая преобразование Фишера-Тропша, здесь, как правило, реакция Фишера-Тропша может осуществляться в любом реакторе, который может выдерживать используемые температуры и давления. Давление в реакторе, как правило, находится в пределах между 300 фунт/кв.дюйм абс. (19 кг/кв.см) и 1500 фунт/кв.дюйм абс. (93 кг/кв.см), в то время как температуры могут находиться в пределах между 400°F (182°С) и 700°F (342°С). Таким образом, реактор будет содержать катализатор Фишера-Тропша, который будет находиться в форме частиц. Катализатор может содержать, в качестве своего активного компонента катализатора, Co, Fe, Ni, Ru, Re и/или Rh. Действие катализатора может ускоряться с помощью одного или нескольких промоторов, выбранных из щелочного металла, V, Cr, Pt, Pd, La, Re, Rh, Ru, Th, Mn, Cu, Mg, K, Na, Ca, Ba, Zn и Zr. Катализатор может представлять собой катализатор на носителе, в этом случае активный компонент катализатора, например Co, наносят на соответствующий носитель, такой как оксид алюминия, диоксид титана, диоксид кремния, оксид цинка, или на сочетание любых из них.
При преобразовании Фишера-Тропша водород и монооксид углерода в потоке 15 взаимодействуют под давлением в присутствии катализатора при температуре реакции в указанном диапазоне с получением смеси алканолов или смесей алканов и алкенов, которые могут содержать от 1 до более чем 60 атомов углерода. Получается также вода и диоксид углерода.
Поскольку реакция Фишера-Тропша является экзотермической, в реакторах Фишера-Тропша предпочтительно присутствуют охлаждающие змеевики для получения пара для удаления тепла реакции. В некоторых типах реакторов свежий катализатор предпочтительно добавляют в реактор 10, когда требуется, без прерывания способа, для поддержания высокого преобразования реагентов и для обеспечения того, что распределение размеров частиц для частиц катализатора поддерживается по существу постоянным. В других типах реакторов, таких как реакторы со слоем насадки, такое добавление свежего катализатора не является необходимым; вместо этого катализатор удаляется и заменяется периодически.
Способ осуществления вариантов реакции Фишера-Тропша для получения спиртов из синтез-газа хорошо известен и осуществляется на практике в течение нескольких лет. Полезное описание находится в "Synthesis of Alcohol by Hydrogenation of Carbon Monoxide". R.B. Anderson, J. Feldman and H.H. Storch, Industrial & Engineering Chemistry, Vol. 44, No. 10, pp 2418-2424 (1952). Несколько патентов описывают также различные аспекты способа преобразования Фишера-Тропша, которые могут использоваться для получения алканолов, включая этанол. Например, патент США № 4675344 приводит подробности условий способа, например, температуру, давление, поверхностную часовую скорость, а также композицию катализатора для оптимизации способа Фишера-Тропша с целью повышения C2-C5 спиртов по сравнению с метанолом. Этот патент также показывает, что желаемое отношение водород:монооксид углерода в газовом потоке исходных материалов находится в пределах от 0,7:1 до 3:1. Патент США № 4775696 описывает новую композицию катализатора и процедуру синтеза спиртов посредством преобразования Фишера-Тропша. Патент США № 4831060 и патент США № 4882360 предлагают обстоятельное обсуждение предпочтительной композиции катализатора и процедур синтеза для получения смеси продуктов с более высоким отношением C2-5 спиртов по сравнению с метанолом. Катализатор, как правило, состоит из:
(1) каталитически активного металла, молибдена, вольфрама или рения, в свободной или комбинированной форме;
(2) металла сокатализатора, кобальта, никеля или железа, в свободной или комбинированной форме;
(3) промотора Фишера-Тропша, например, щелочных или щелочноземельных металлов, таких как калий;
(4) необязательного носителя, например, оксида алюминия, силикагеля, диатомовой земли.
Использование указанной выше композиции катализатора обеспечивает как высокие скорости получения, так и высокие селективности.
Когда желаемый продукт топлива представляет собой метанол, каталитическое преобразование работает любым способом, который известен как благоприятный для образования метанола, например, осуществляя реакцию с помощью медно-цинкового катализатора.
Общая стехиометрия для получения спиртов из синтез-газа с использованием способа Фишера-Тропша может быть приведена следующим образом ("Thermochemical Ethanol via Indirect Gasification and Mixed Alcohol Synthesis of Lignocellulosic Biomass". S. Phillips, A. Aden, J. Jechura, D. Dayton and T. Eggeman Technical Report, NREL/TP-510-41168, April 2007):
n CO+2n H2→CnH2n+1OH+(n-1) H2O.
Как можно увидеть из этой стехиометрии, оптимальное молярное отношение водорода к монооксиду углерода в синтез-газе составляет 2:1. Несколько более низкое отношение компенсируется до некоторой степени с помощью катализаторов, используемых для получения смеси спиртов (например, сульфида молибдена), которые, как известно, обеспечивают некоторую активность при конверсии водяного газа. Осуществление реакции конверсии водяного газа, показанной в настоящем документе:
CO+H2O→CO2+H2,
в реакторе Фишера-Тропша эффективно повышает отношение водород:монооксид углерода и, соответственно, повышает степень преобразования синтез-газа в этанол.
Поток 15 может, по желанию, вводиться в реактор или реакторы, которые образуют желаемое топливо (не показано), в одном или нескольких положениях.
Смесь продуктов, образующихся в реакторе 10, представлена на фиг.1 как поток 17. Этот поток 17 обрабатывают в узле 12 извлечения продукта с извлечением потока 21 желаемого продукта топлива, такого как этанол, а также потока 23 жидких и/или твердых побочных продуктов (таких как длинноцепные алканы и/или алканолы, например, нафта) и потока 19 газообразных побочных продуктов. Ступень 12 показана отдельно от реактора 10, но на практике реакцию Фишера-Тропша/каталитическую реакцию и обеспечение разделения продуктов можно осуществлять в одном общем технологическом узле, который содержит ряд из нескольких операций. Извлечение желаемого продукта в ступени 12 осуществляют посредством отгонки или других технологий разделения, которые хорошо известны специалистам в данной области. В ступени 12 компоненты потока 17 могут также подвергаться воздействию такой обработки как гидрокрекинг, гидрообработка и изомеризация, в зависимости от желаемых конечных продуктов и желаемых их относительных количеств. Другая конфигурация может включать использование реактора ферментации в узле 10. Конечный продукт в этом случае, как правило, представляет собой этанол. Здесь, узел 12 будет, как правило, содержать сепаратор газ-жидкость, дистилляционную колонну и молекулярные сита. Непрореагировавший остаточный газ из сепаратора газ-жидкость составляет поток 19 и, когда он используется, поток 25.
Газообразный поток 19 содержит, по меньшей мере, один газ из водорода, монооксида углерода, паров воды и легких углеводородов, таких как метан и/или C2-C8 углеводороды с 0-2 атомами кислорода. Для каждого компонента потока 19 их общее количество может быть получено в реакторе 10, или же это общее количество может вводиться в реактор 10 и не взаимодействовать в нем, или же количество компонента может представлять собой сочетание образовавшихся количеств и количеств, вводимых в реактор 10 и не прореагировавших в нем.
Поток 25, который составляет, по меньшей мере, часть или, возможно, весь поток 19, может использоваться в узле 4 в качестве топлива, которое сгорает или иным образом взаимодействует с получением тепла, как описано в настоящем документе по отношению к настоящему изобретению. Поток 25 или часть потока 25 может вводиться как топливо 205 (см. фиг.2), которое вводится в генератор 202 горячего кислорода и сгорает в генераторе 202 горячего кислорода, как описано в настоящем документе. Поток 25 или часть потока 25 может вводиться в поток 5, который затем вводится в узел 4. Поток 23 можно использовать в качестве реагента на других операциях, его можно использовать в качестве топлива на других стадиях способа или сжигать в факеле.
Водяной пар (поток 31), сформированный из потока 30 воды, который используют для удаления тепла из реактора 10, может необязательно вводиться в узел 4 или узел 2 газификации.
Обращаясь опять к фиг.1, здесь в узле 4 (также упоминаемом в настоящем документе как риформер) настоящее изобретение поставляет кислород и дополнительное тепло в поток 5 синтез-газа. Дополнительное тепло может доставляться любым из различных путей, как описано в настоящем документе. Дополнительное тепло может доставляться посредством прямого теплопереноса тепла горения дополнительного топлива и окислителя, добавляемого к синтез-газу (то есть, продукты горения содержатся в потоке синтез-газа). Альтернативно, для переноса тепла в синтез-газ можно использовать электрический нагрев (плазму) или косвенный теплоперенос тепла горения (генерируемого отдельно). Окислитель, предпочтительно кислород, в потоке, содержащем, по меньшей мере, 90% об. кислорода, также добавляют в синтез-газ для частичного окисления метана и смол. Необязательно, в риформер можно добавлять вторичные реагенты, такие как водяной пар или углеводороды, для регулировки конечных характеристик синтез-газа для последующей переработки.
В предпочтительном варианте осуществления дополнительное тепло подводится одновременно с окислителем для частичного окисления посредством использования генератора горячего кислорода. Посредством инжекции как тепла, так и окислителя в синтез-газ одновременно с генератором горячего кислорода можно усилить перемешивание, ускорить кинетику окисления и ускорить кинетику риформинга метана и смол в потоке синтез-газа.
Обращаясь к фиг.2, для получения потока 201 горячего кислорода высокой скорости обеспечивают поток 203 окислителя, имеющего концентрацию кислорода, по меньшей мере, 30 объемных процентов, а предпочтительно, по меньшей мере, 85 объемных процентов, в генератор 202 горячего кислорода, который предпочтительно представляет собой камеру или канал, имеющий вход 204 для окислителя 203 и имеющий выходное сопло 206 для потока 201 горячего кислорода. Наиболее предпочтительно, окислитель 203 представляет собой технически чистый кислород, имеющий концентрацию кислорода, по меньшей мере, 99,5 объемных процентов. Окислитель 203, поступающий в генератор 202 горячего кислорода, имеет начальную скорость, которая, как правило, находится в пределах от 50 до 300 футов в секунду (fps) (15-90 м/сек) и, как правило, будет меньше, чем 200 fps (60 м/сек).
Поток 205 топлива поступает в генератор 202 горячего кислорода через соответствующий канал 207 для топлива, заканчивающийся соплом 208, которое может представлять собой любое соответствующее сопло, как правило, используемое для инжекции топлива. Топливо может представлять собой любую соответствующую горючую текучую среду, примеры которой включают природный газ, метан, пропан, водород и газ от коксовых батарей, или может представлять собой технологический поток, такой как поток 25, получаемый из потока 19. Предпочтительно, топливо представляет собой газообразное топливо. Жидкие топлива, такие как топочный мазут номер 2 или поток 23 побочных продуктов, также могут использоваться, хотя при этом было бы труднее поддерживать хорошее перемешивание и надежное и безопасное горение с помощью окислителя, с помощью жидкого топлива, по сравнению с газообразным топливом.
Топливо 205, поступающее в генератор 202 горячего кислорода, сгорает в нем вместе с окислителем 203 с получением тепла и продуктов реакции горения, таких как диоксид углерода и пары воды.
Продукты реакции горения, генерируемые в генераторе 202 горячего кислорода, смешиваются с непрореагировавшим кислородом окислителя 203, обеспечивая, таким образом, теплом оставшийся кислород и повышая его температуру. Предпочтительно, топливо 205 подается в генератор 202 горячего кислорода при такой скорости, которая соответствует поддержанию стабильного пламени для конкретного расположения сопла 208 в генераторе 202. Скорость топлива в сопле 208 служит для удерживания окислителя в реакции горения, поддерживая, таким образом, стабильное пламя. Скорость топлива делает возможным дальнейшее удержание продуктов реакции горения и окислителя в реакции горения, это улучшает перемешивание горячих продуктов реакции горения с оставшимся кислородом в генераторе 202 горячего кислорода и, таким образом, обеспечивает более эффективный нагрев оставшегося кислорода.
Как правило, температура оставшегося окислителя в генераторе 202 горячего кислорода повышается, по меньшей мере, примерно на 500°F (242°С), предпочтительно, по меньшей мере, примерно на 1000°F (482°С). Поток 201 горячего кислорода, полученный таким путем, проходит из генератора 202 горячего кислорода в узел 4 через соответствующее отверстие или сопло 206 как поток горячего кислорода высокой скорости, имеющий температуру, по меньшей мере, 2000°F (982°С). Как правило, скорость потока горячего кислорода будет находиться в пределах от 500 до 4500 футов в секунду (fps) (15-135 м/сек) и, как правило, будет превышать скорость потока 203, по меньшей мере, на 300 fps (90 м/сек).
Композиция потока горячего кислорода зависит от условий, при которых генерируется поток, но, предпочтительно, он содержит, по меньшей мере, 50% об. O2. Образование потока горячего кислорода высокой скорости может осуществляться в соответствии с описанием в патенте США № 5266024.
Используя дополнительное тепло в сочетании с окислителем, реакции частичного окисления риформинга могут осуществляться, потребляя меньшее количество CO и H2, чем имеется в сыром синтез-газе, который вводится узел 4 риформера.
Дополнительное тепло должно быть больше, чем тепло, обеспечиваемое с помощью простого предварительного нагрева кислорода до 600°F (282°С) (например, добавляют больше, чем 125 БТЕ/фунт кислорода (293 кДж/кг)). Увеличение температуры в риформере с использованием дополнительного тепла ускоряет кинетику риформинга и тем самым повышает эффективность риформера при преобразовании смолы и метана в синтез-газ.
Скорость инжекции дополнительного окислителя предпочтительно контролируется для осуществления риформинга метана и смол с образованием таких частиц, как CO и H2, в то же время уменьшая образование CO2 и H2O, которое представляет собой расходование желаемых частиц.
Этот способ подвода тепла и кислорода имеет ряд преимуществ. Во-первых, поток горячего окислителя действует в качестве теплоносителя для инжектирования тепла в сырой синтез-газ. Во-вторых, поток горячего окислителя содержит радикалы от горения топлива, которые, как показано, ускоряют кинетику реакции и риформинга смолы. Струя горячего окислителя с исключительно высокой скоростью, с высоким импульсом, также ускоряет перемешивание между окислителем и синтез-газом. По необходимости, струя высокой скорости также может использоваться для инжекции вторичных реагентов, таких как водяной пар, посредством использования струи высокой скорости для смешивания окислителя с вторичными реагентами, когда он также взаимодействует с синтез-газом.
Фиг.3 изображает предпочтительный специально сконструированный риформер 301, в котором поток 201 горячего кислорода (который необязательно содержит также водяной пар) может смешиваться с синтез-газом 5 от газификации биомассы. Этот риформер 301 конструировался бы для обеспечения большого времени пребывания со сведением к минимуму требований к капитальным затратам. Конструкция риформера должна облегчать перемешивание потока 201 с сырым синтез-газом 5, а также реакцию смеси потоков 201 и 5. Один из путей для осуществления этого заключался бы в создании переходной зоны 303 турбулентного перемешивания, в которой горячий кислород, поступающий как поток 201, и синтез-газ, поступающий как поток 5, перемешиваются и воспламеняются. Эта зона 303 могла бы представлять собой просто хорошо сконструированный канал или проход с огнеупорной футеровкой. Оптимальная конструкция переходной зоны 303 может зависеть от размера риформера 4. В некоторых случаях, в частности для риформеров меньшего размера, может быть возможным использование единственной струи горячего кислорода в любом заданном положении для смешивания с синтез-газом. Установки больших размеров могут потребовать множества струй горячего кислорода в любом заданном расположении. Во всех случаях эта зона 303 должна конструироваться для сведения к минимуму 'короткого замыкания' сырого синтез-газа вокруг струи (струй) окислителя. Сырой синтез-газ, который образует короткое замыкание в зоне перемешивания, будет проходить в риформер и из него непрореагировавшим и уменьшать общую эффективность риформера. Можно использовать обычные инструменты конструирования, такие как компьютерная динамика текучих сред (CFD), для обеспечения точного перемешивания. Переходная зона 303 должна также конструироваться для сведения к минимуму потерь тепла. Наконец, моделирование кинетики говорит, что общая эффективность риформинга повышается, если внутренние стенки секции переходной зоны 303 излучают тепло в положение струи 201 для ускорения начала реакции риформинга. Это моделирование кинетики также говорит, что существенная часть риформинга имеет место в струе (струях) 201 окислителя, когда синтез-газ захватывается в струе (струях) 201.
После того как реакция между синтез-газом 5 и горячим окислителем 201 потребит кислород горячего окислителя, полученная горячая газовая смесь попадает в секцию 305 риформинга, где возникает возможность для осуществления реакций риформинга, таких как реакции риформинга метана и конверсии водяного газа. Этот риформер может содержать или не содержать катализатор риформинга. Дополнительное тепло или окислитель могут подаваться в риформер для оптимизации общей эффективности риформинга. Время пребывания в риформере должно быть настолько продолжительным, насколько это возможно (2-3 секунды). Кроме того, как переходная зона 303, так и секция 305 риформинга должны быть сконструированы таким образом, чтобы сводилось к минимуму осаждение сажи/золы, выносимой из газогенератора, если только не включены условия для удаления золы во время работы.
Имеются многочисленные альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения. Применимость каждой альтернативы зависит от сочетания характеристик сырого синтез-газа (температуры и композиции) и от конструкции риформера. Предпочтительные альтернативы обсуждаются ниже.
Раздельная инжекция тепла и окислителя
Одна из альтернатив заключается в добавлении дополнительного тепла как тепла горения, производимого посредством сгорания топлива и окислителя, имеющего содержание кислорода, по меньшей мере, 90% об., в узле риформера 4 с использованием соответствующей горелки (упоминаемой как кислородно-топливная горелка), вводя при этом отдельно в узел риформера кислород, необходимый для реакций частичного окисления/риформинга. Кислородно-топливная горелка, поджигаемая в потоке синтез-газа, используется для повышения температуры синтез-газа. Кислород инжектируют отдельно для частичного окисления метана и/или смол. Поскольку радикалы от кислородно-топливного горения инжектируются отдельно от кислорода для частичного окисления, инициирование реакций частичного окисления может быть замедлено. Это приводит к возникновению требования более продолжительного времени пребывания для достижения данного уровня риформинга. Раздельная инжекция тепла (кислородно-топливная горелка) и кислорода могла бы использоваться для исключения участков перегрева в риформере.
Добавление дополнительного топлива и кислорода к синтез-газу в дополнение к окислителю
Другой вариант осуществления настоящего изобретения заключается в добавлении дополнительного топлива и кислорода непосредственно в синтез-газ в узле 4 риформера, без использования горелки. При достаточно высоких температурах топливо и кислород будут сгорать в риформере и повышать температуру риформера. Понадобилось бы введение достаточного количества кислорода, чтобы сжечь добавленное топливо и частично окислить метан и/или смолы. Поскольку высвобождение тепла в этом режиме является более 'диффузным', потребовались бы достаточно большие времена пребывания, чтобы оно было эффективным. Экспериментальные данные, полученные для этого варианта осуществления, говорят, что для риформера с большим временем пребывания этот альтернативный режим может обеспечить приросты выхода синтез-газа, сравнимые с оптимальным вариантом осуществления (инжекция горячего кислорода). Однако если топливо является менее активным химически (таким как метан), тогда дополнительный кислород может реально взаимодействовать с более активными химически компонентами синтез-газ, такими как водород, до того как он может взаимодействовать с целевым топливом.
Несвязанный с горением нагрев синтез-газа при добавлении кислорода
Хотя многие варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают дополнительное тепло для синтез-газа посредством горения дополнительного топлива, возможно также увеличение температуры синтез-газа (в сочетании с инжекцией кислорода) с помощью способов, не связанных с горением. Например, можно было бы использовать электрические нагревательные элементы. Поскольку эти элементы должны работать в экстремальных окружающих средах, этот вариант является менее привлекательным. Тепло могло бы также добавляться в сырой синтез-газ посредством использования плазменного устройства, с одновременной инжекцией окислителя или вторичных реагентов или без нее. Если добавление тепла с помощью средств, не связанных с горением, является четко отделенным от инжекции окислителя, может происходить нежелательное формирование углерода (сажи) из-за крекинга смол, перед тем как смогут иметь место реакции риформинга.
Опосредованный нагрев синтез-газа с добавлением кислорода
Тепло может также добавляться в синтез-газ с помощью косвенных способов, под этим подразумевается, что устройства, генерирующие тепло или продукты горения, не находятся в прямом контакте с синтез-газом. Примеры включают сжигание дополнительного топлива вместе с окислителем, который может представлять собой воздух или газообразный поток, имеющий содержание кислорода выше, чем у воздуха, в трубах, расположенных в потоке синтез-газа. Этот способ может быть привлекательным с точки зрения работы, поскольку можно было бы использовать любое топливо (включая твердые продукты) и можно было бы использовать любой окислитель (включая воздух). Однако с термодинамической точки зрения это представляет собой наименее эффективный способ нагрева синтез-газа, поскольку выходная температура нагревателя будет умеренно высокой (даже при предварительном нагреве воздуха). Высокие температуры способа также создают значительные ограничения на материалы и могут сделать этот способ непрактичным.
Добавление вторичных реагентов в сочетании с дополнительным теплом и кислородом
Инжекция вторичных реагентов может быть объединена с настоящим изобретением для регулировки конечных характеристик синтез-газа. Например, моделирование кинетики говорит, что инжекция водяного пара (в частности, водяного пара, который нагревается кислородно-топливной горелкой), как показано, увеличивает выход водорода, в то же время значительно увеличивая отношение H2/CO. Инжекция углеводородов, таких как метан, или больших количеств остаточного газа из потока 19 может также увеличить выход водорода, в то же время увеличивая также общее количество синтез-газа (CO+H2). Увеличение выхода синтез-газа, связанное с добавлением углеводородов, понижает концентрацию CO2 в конечном синтез-газе, что понижает затраты на удаление CO2.
Посредством ускорения кинетики риформинга (посредством использования дополнительного тепла) настоящее изобретение делает возможным риформинг смол и метана в устройствах, где холодные окислители были бы менее эффективными. Например, тепло и окислители могут инжектироваться в заполненное газом пространство над газогенератором или в проход, выходящий из газогенератора, где время пребывания было бы очень коротким. При таких условиях было бы возможным получение значительного усовершенствования риформинга с помощью настоящего изобретения по сравнению с инжекцией кислорода без тепла.
Температура и количество предварительно нагреваемого окислителя могут оптимизироваться на основе конечного использования 'очищенного' синтез-газа. Одно из условий представляет собой мягкий риформинг смол с высокими температурами конденсации для того, чтобы облегчить использование 'грязного' синтез-газа в системах горения. Поскольку смолы легче подвергаются воздействию риформинга, чем метан, именно для риформинга смолы потребуется меньше кислорода. Другой крайний случай представляет собой полное преобразование метана и смол в CO+H2 для использования в следующих далее системах переработки химикалиев/топлив.
Необходимо отметить, что на стадии преобразования CO2 в синтез-газе представляет собой разбавитель. В зависимости от содержания CO2 в синтез-газе конечная стадия очистки должна включать удаление CO2 - дорогостоящую работу узла для маломасштабных систем газификации. Такая система является коммерчески доступной и, как правило, применяет использование физических растворителей, например метанола, или химических растворителей, например аминов. Для некоторых потоков синтез-газа, в частности, для потоков с высокими концентрациями CO2, настоящее изобретение, как ожидается, значительно уменьшит содержание CO2 в синтез-газе, поступающем из газогенератора на биомассе. Для этих потоков синтез-газа такое уменьшение скорости потока CO2 значительно уменьшит потребление энергии (доли рециклирования и регенерируемой энергии) из системы удаления CO2 или, потенциально, вообще устранит необходимость в удалении CO2.
Для этих потоков синтез-газа с высоким содержанием CO2 работа с риформером с генератором горячего кислорода, как описано в настоящем документе, при соответствующих скоростях инжекции O2, может понизить уровни CO2 от >30% об. до <15% об. Это соответствующим образом уменьшает размеры системы удаления CO2 по сравнению с теми, которые потребовались бы для синтез-газа с высокой концентрацией CO2. В некоторых случаях, было бы преимущественным вообще устранить систему удаления CO2, поскольку способ преобразования топлива может приспособить дополнительный разбавитель в потоке синтез-газа. Важно отметить, что понижение уровней CO2 для потоков синтез-газа с высокой концентрацией CO2 (>20%) сопровождается одновременным повышением уровней CO, которое будет понижать эффективное отношение H2/CO (возможно, влияя на эффективность реакции Фишера-Тропша или других операций получения топлива). Однако это можно компенсировать посредством добавления H2 или синтез-газа, обогащенного H2, в обрабатываемый синтез-газ, который вводится в реактор получения топлива. По этой причине для таких потоков сырого синтез-газа с высокими концентрациями CO2 может быть преимущественным использование для риформинга одного только горячего кислорода (без перегретого водяного пара).
Настоящее изобретение имеет несколько преимуществ по сравнению с современным уровнем техники. Во-первых, для ускорения риформинга смол и метана температура риформера должна быть выше, чем выходная температура синтез-газа, типичная для низкотемпературных газогенераторов. Посредством инжекции холодного окислителя, воздуха или кислорода в синтез-газ современный уровень техники в основном использует часть синтез-газа как 'топливо' для предварительного нагрева оставшейся части до рабочей температуры риформера. В настоящем изобретении это потребление синтез-газа исключается посредством создания альтернативных средств нагрева синтез-газа. В оптимальном режиме тепло и кислород инжектируют в синтез-газ одновременно посредством использования генератора горячего кислорода, такого, как описано в настоящем документе. Получаемая в результате горячая химически активная струя кислорода из генератора горячего кислорода может значительно уменьшать время смешивания и ускорить кинетику окисления и риформинга. Это ускоренное окисление и риформинг с помощью горячего кислорода также делают возможным осуществление риформинга смолы и метана при гораздо более коротких временах пребывания и более низких температурах, чем с помощью холодного кислорода в предыдущем уровне техники.
Другое преимущество настоящего изобретения относится к увеличению гибкости работы способа. Посредством независимого добавления тепла и кислорода к синтез-газу (даже если это происходит одновременно) пропорция каждого из них может изменяться, основываясь на условиях газогенератора. Например, если температура синтез-газа, поступающего в риформер, повышается из-за изменений работы газогенератора, количество дополнительного тепла может быть уменьшено. Изначальная гибкость настоящего изобретения позволяет оператору легко регулировать параметры, такие как общее количество дополнительного тепла, количество окислителя и количество вторичных реагентов, в ответ на изменения исходных материалов газогенератора, композиции сырого синтез-газа или желаемой композиции синтез-газа после риформинга. Наконец, настоящее изобретение может увеличить прирост производства водорода по сравнению с современным уровнем техники, используя при этом такое же количество окислителя.
Предлагаемая концепция делает эффективной работу по риформингу CH4, смолы и других частиц углеводородов до H2 и CO, как измерено в терминах прироста изменения H2 и сочетания CO и H2. Также, для выбранных потоков синтез-газа и при соответствующих скоростях добавления кислорода имеется значительное уменьшение уровней CO2 в синтез-газе, что могло бы, в конечном счете, привести к увеличению общих уровней преобразования углерода в биомассе в желаемое жидкое топливо. Уменьшение концентрации CO2 может также осуществляться посредством использования вторичных реагентов в сочетании с дополнительным теплом и кислородом. Например, топливо, такое как метан или поток 19 остаточного газа, можно было бы использовать для увеличения объема синтез-газа и, потенциально, для риформинга некоторой части имеющегося CO2, так что уровни CO2 в получаемом в результате синтез-газе понижаются.
Настоящее изобретение повышает общую эффективность способа преобразования биомассы в альтернативные топлива, такие как топлива для транспортных средств. Номинально, до 50% энергии синтез-газа из газогенератора на биомассе содержится в смолах CH4 и других углеводородных частицах. Риформинг смолы, метана и других углеводородов увеличивает скорость потока синтез-газа и делает возможным получение большего количества продукта топлива для данного количества биомассы. Посредством более эффективного использования окислителя (то есть с получением большего выхода синтез-газа на данное количество окислителя) оператор может либо использовать меньше окислителя и тем самым понизить его стоимость, либо использовать такое же количество окислителя и получить более высокий удельный выход. Более высокий удельный выход позволяет оператору либо уменьшить скорость горения биомассы (если часть получения этанола является ограничивающей для способа), либо производить больше биологических топлив для транспортных средств. Обе эти стратегии будут увеличивать прибыль для оператора. Изначальная гибкость настоящего изобретения также позволяет оператору лучше оптимизировать систему, основываясь на используемых исходных материалах, так что используется только минимальное количество окислителя. Наконец, посредством уменьшения перемешивания и ускорения кинетики может стать возможным уменьшение размера вторичного риформера по сравнению с использованием только лишь воздуха или холодного кислорода.
Определено также, что для некоторой композиции сырого синтез-газа и при соответствующих скоростях добавления кислорода имеется значительное уменьшение уровней CO2 в синтез-газе. Это уменьшает размер системы удаления CO2 на конечной стадии очистки для газогенераторов, производящих эти потоки сырого синтез-газа с высоким содержанием CO2. В некоторых случаях это может вообще устранить необходимость в системе удаления CO2. Это обеспечивает значительное сокращение капитальных и рабочих затрат в целом. Также, преобразование некоторого количества CO2 в CO в риформере делает большее количество синтез-газа доступным для преобразования в жидкое топливо. Это существенно увеличивает выход биотоплива для данного количества биомассы.
ПРИМЕР 1
Эффективность использования генератора горячего кислорода, описанного выше, для риформинга смолы и метана оценивают с использованием кинетической модели. Сырой синтез-газ, как предполагается, покидает газогенератор при 1500°F (732°С) и имеет композицию, показанную в таблице 1. Частицы смолы моделируют с использованием C2H4 в качестве суррогата. Риформер, как предполагается, является адиабатическим и имеет время удерживания приблизительно 2,5 секунды. Фиг.4 иллюстрирует эффективность горячего кислорода для риформинга на основе прироста образующегося CO+H2. Как можно увидеть на фигуре, добавление тепла в кислород увеличивает эффективность риформинга для данного стехиометрического отношения риформера. Это стехиометрическое отношение риформера (упоминаемое также как "SR") определяется как свободный кислород, инжектируемый в синтез-газ, деленный на количество кислорода, необходимое для полного сжигания синтез-газа. Отметим: SR риформера, как определено в настоящем документе, не включает кислород, потребляемый как дополнительное топливо для генерирования тепла. Хотя для данного SR риформера в целом инжектируется чуть больше кислорода, если включить кислород, потребляемый для генерирования тепла, это количество является малым по сравнению с количеством добавляемого синтез-газа.
| Таблица 1 Композиция сырого синтез-газа в исследованиях кинетики |
|
| Частицы | % об. |
| H2 | 22,0% |
| H2O | 13,0% |
| CH4 | 15,0% |
| CO | 14,0% |
| CO2 | 34,0% |
| C2H4 | 2,0% |
В этом примере может быть вычислено количество дополнительного тепла для риформера при SR=0,21. В этих вычислениях температура кислорода, как предполагается, равна 77°F (20°С), и не используют вторичных реагентов, так что поступление тепла от предварительного нагрева равно нулю. Поступление топлива составляет 1780 БТЕ (более низкая тепловая ценность) на фунт инжектируемого кислорода в целом (4165 кДж/кг). Ощутимое тепло при 1500°F (732°С) от продуктов реакции топлива и кислорода составляет 473 БТЕ/фунт кислорода в целом (1106 кДж/кг). По этой причине, в этом случае дополнительное тепло составляет 1307 БТЕ/фунт кислорода в целом (3051 кДж/кг). Если включается вторичный реагент, такой как водяной пар, энтальпия водяного пара при температуре инжекции будет включаться как поступающее тепло. Энтальпия инжектируемого водяного пара при температуре синтез-газа (как предполагается, 1500°F (732°С)) должна учитываться в части физического тепла. По этой причине, если температура инжектируемого водяного пара меньше, чем температура синтез-газа, это уменьшает дополнительную тепловую ценность.
| Таблица 2 Примерные вычисления дополнительного тепла |
|
| Тепло (БТЕ/фунт O2) | |
| Предварительный нагрев O2 | 0 |
| Топливо | 1780 (293 кДж/кг) |
| Физическое тепло | -473 (-1106 кДж/кг) |
| Дополнительное тепло | 1307 (3051 кДж/кг) |
Таблица 3 показывает результаты кинетической модели для оптимальной скорости инжекции кислорода для этого конкретного случая. Эти данные иллюстрируют, что когда нагрев синтез-газа объединяют с инжекцией окислителя, оптимальное SR (исключая кислород, потребляемый для генерирования тепла) на самом деле ниже, чем в случае холодного кислорода. Прирост генерирования водорода и синтез-газа (моль H2+CO) также гораздо выше, чем для случая холодного кислорода. Даже когда анализ осуществляют на основе инжекции кислорода в целом (не показано), горячий кислород обеспечивает более высокие выходы синтез-газа, чем холодный кислород при такой же скорости инжекции кислорода. Отношение H2/CO очищенного синтез-газа выше для случая горячего кислорода, что может быть важным для последующей переработки. Кроме того, для этой конкретной композиции сырого синтез-газа использование кислорода реально уменьшает количество и концентрацию CO2 в конечном синтез-газе, при этом горячий кислород дает даже более низкие концентрации CO2, чем холодный кислород сам по себе.
| Таблица 3 Предсказываемые рабочие характеристик риформинга с горячим кислородом |
|||
| Сырой синтез-газ | Холодный кислород | Горячий кислород | |
| Частицы (% об.) | |||
| H2 | 22,0% | 22,1% | 22,6% |
| H2O | 13,0% | 29,3% | 28,7% |
| CH4 | 15,0% | 0,3% | 0,4% |
| CO | 14,0% | 34,1% | 34,3% |
| CO2 | 34,0% | 15,0% | 13,8% |
| C2H4 | 2,0% | ||
| Оптимальное SR* | --- | 0,28 | 0,21 |
| H2/CO | 1,57 | 0,62 | 0,66 |
| Прирост H2 | --- | 29,3% | 47,2% |
| Прирост синтез-газа | --- | 357,0% | 398,0% |
Другой аспект оптимального варианта осуществления заключается в возможности сведения к минимуму размера устройства риформера или в полном устранении отдельного риформера. Как иллюстрируется на фиг.5, когда тепло инжектируется одновременно с кислородом с использованием генератора горячего кислорода, как описано в настоящем документе, значительная часть риформинга (видимая как прирост выхода водорода плюс монооксид углерода в зависимости от времени пребывания) имеет место в течение первых 1/2-1 секунды. Для этих данных горячий кислород A определяется как имеющий стехиометрическое отношение (общий поступающий кислород, деленный на количество, необходимое для сжигания инжектируемого топлива), равное 6. Горячий кислород B имеет стехиометрическое отношение 3. На самом деле, величина риформинга с помощью горячего окислителя гораздо выше, чем с помощью холодного кислорода, при коротких временах пребывания. По этой причине, при инжекции горячего кислорода, возможно достижение риформинга синтез-газа, полученного из биомассы, посредством инжекции в проход из газогенератора или посредством инжекции горячего кислорода в свободное пространство в верхней части газогенератора, если оно присутствует. Это привело бы к значительному уменьшению капитальных затрат и сложности системы, и является более привлекательным для модернизации установок.
Claims (8)
1. Способ обработки синтез-газа, включающий
(A) создание потока сырого синтез-газа, получаемого посредством газификации углеродистых исходных материалов, где поток сырого синтез-газа может необязательно содержать смолы и содержать водород и СО, а также один или несколько легких углеводородов, выбранных из группы, состоящей из метана, углеводородов, содержащих 2 или 3 атома углерода, и их смеси;
(B) добавление кислорода в поток сырого синтез-газа, при этом в поток сырого синтез-газа подается тепло в количестве большем, чем 125 БТЕ на фунт добавляемого кислорода (293 кДж/кг), за счет смешивания топлива и кислорода и горения части кислорода в смеси с указанным топливом с образованием потока горячего окислителя, который имеет температуру, по меньшей мере, 2000°F (982°С) и который содержит кислород и продукты указанного горения, и введения указанного потока горячего окислителя в указанный поток сырого синтез-газа, и частичное окисление одного или нескольких указанных легких углеводородов для увеличения количества водорода и СО в синтез-газе, в то же время преобразуя смолы, если они присутствуют, в более низкомолекулярные продукты, включая водород и СО.
(A) создание потока сырого синтез-газа, получаемого посредством газификации углеродистых исходных материалов, где поток сырого синтез-газа может необязательно содержать смолы и содержать водород и СО, а также один или несколько легких углеводородов, выбранных из группы, состоящей из метана, углеводородов, содержащих 2 или 3 атома углерода, и их смеси;
(B) добавление кислорода в поток сырого синтез-газа, при этом в поток сырого синтез-газа подается тепло в количестве большем, чем 125 БТЕ на фунт добавляемого кислорода (293 кДж/кг), за счет смешивания топлива и кислорода и горения части кислорода в смеси с указанным топливом с образованием потока горячего окислителя, который имеет температуру, по меньшей мере, 2000°F (982°С) и который содержит кислород и продукты указанного горения, и введения указанного потока горячего окислителя в указанный поток сырого синтез-газа, и частичное окисление одного или нескольких указанных легких углеводородов для увеличения количества водорода и СО в синтез-газе, в то же время преобразуя смолы, если они присутствуют, в более низкомолекулярные продукты, включая водород и СО.
2. Способ по п. 1, в котором указанное топливо, которое смешивают с кислородом и которое сгорает с образованием указанного потока горячего окислителя, содержит газообразные побочные продукты, образовавшиеся при получении продуктов топлива из синтез-газа, образовавшегося на стадии (В).
3. Способ по п. 1, в котором указанное топливо, которое добавляют в указанный сырой синтез-газ, содержит газообразные побочные продукты, образовавшиеся при получении продуктов топлива из синтез-газа, образовавшегося на стадии (В).
4. Способ по п. 1, дополнительно включающий введение обработанного синтез-газа, получаемого на стадии (В), в реактор, который производит продукт топлива из указанного обработанного синтез-газа, где указанный реактор также производит остаточный газ и поток жидких побочных продуктов, часть которого или весь он добавляется в сырой синтез-газ и сгорает с получением тепла на стадии (В).
5. Способ по п. 1, который дополнительно включает преобразование синтез-газа, полученного на стадии (В), в продукт топлива.
6. Способ обработки синтез-газа, включающий
генерирование потока сырого синтез-газа посредством газификации углеродистых исходных материалов, где поток сырого синтез-газа может необязательно содержать смолы и содержит водород и СО, а также один или несколько легких углеводородов, выбранных из группы, состоящей из метана, углеводородов, содержащих 2 или 3 атома углерода, и их смесей; и обработку указанного потока сырого синтез-газа с помощью способа по п. 1;
(В) добавление кислорода в поток сырого синтез-газа, при этом в поток сырого синтез-газа подается тепло в количестве большем, чем 125 БТЕ на фунт добавляемого кислорода (293 кДж/кг), за счет смешивания топлива и кислорода и горения части кислорода в смеси с указанным топливом с образованием потока горячего окислителя, который имеет температуру, по меньшей мере, 2000 °F (982 °С) и который содержит кислород и продукты указанного горения, и введения указанного потока горячего окислителя в указанный поток сырого синтез-газа, и частичное окисление одного или нескольких указанных легких углеводородов для увеличения количества водорода и СО в синтез-газе, преобразуя при этом смолы в более низкомолекулярные продукты.
генерирование потока сырого синтез-газа посредством газификации углеродистых исходных материалов, где поток сырого синтез-газа может необязательно содержать смолы и содержит водород и СО, а также один или несколько легких углеводородов, выбранных из группы, состоящей из метана, углеводородов, содержащих 2 или 3 атома углерода, и их смесей; и обработку указанного потока сырого синтез-газа с помощью способа по п. 1;
(В) добавление кислорода в поток сырого синтез-газа, при этом в поток сырого синтез-газа подается тепло в количестве большем, чем 125 БТЕ на фунт добавляемого кислорода (293 кДж/кг), за счет смешивания топлива и кислорода и горения части кислорода в смеси с указанным топливом с образованием потока горячего окислителя, который имеет температуру, по меньшей мере, 2000 °F (982 °С) и который содержит кислород и продукты указанного горения, и введения указанного потока горячего окислителя в указанный поток сырого синтез-газа, и частичное окисление одного или нескольких указанных легких углеводородов для увеличения количества водорода и СО в синтез-газе, преобразуя при этом смолы в более низкомолекулярные продукты.
7. Способ по п. 6, дополнительно включающий преобразование синтез-газа, полученного на стадии (В), в продукт топлива.
8. Способ по п. 1, в котором указанный поток сырого синтез-газа содержит смолы, и где смолы в указанном потоке сырого синтез-газа преобразуются в более низкомолекулярные продукты.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201161486486P | 2011-05-16 | 2011-05-16 | |
| US61/486,486 | 2011-05-16 | ||
| US13/468,189 | 2012-05-10 | ||
| US13/468,189 US20120291351A1 (en) | 2011-05-16 | 2012-05-10 | Reforming methane and higher hydrocarbons in syngas streams |
| PCT/US2012/037562 WO2012158536A1 (en) | 2011-05-16 | 2012-05-11 | Partial oxidation of methane and higher hydrocarbons in syngas streams |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013155468A RU2013155468A (ru) | 2015-06-27 |
| RU2600373C2 true RU2600373C2 (ru) | 2016-10-20 |
Family
ID=47173850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013155468/05A RU2600373C2 (ru) | 2011-05-16 | 2012-05-11 | Частичное окисление метана и высших углеводородов в потоках синтез-газа |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20120291351A1 (ru) |
| EP (1) | EP2710095B1 (ru) |
| JP (1) | JP2014518924A (ru) |
| KR (1) | KR20140043751A (ru) |
| CN (1) | CN103857772A (ru) |
| BR (1) | BR112013029511B1 (ru) |
| CA (1) | CA2836270C (ru) |
| ES (1) | ES2734478T3 (ru) |
| MX (1) | MX364832B (ru) |
| PL (1) | PL2710095T3 (ru) |
| PT (1) | PT2710095T (ru) |
| RU (1) | RU2600373C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012158536A1 (ru) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9157042B2 (en) * | 2008-07-16 | 2015-10-13 | Kellogg Brown & Root Llc | Systems and methods for producing substitute natural gas |
| US9157043B2 (en) * | 2008-07-16 | 2015-10-13 | Kellogg Brown & Root Llc | Systems and methods for producing substitute natural gas |
| US9132401B2 (en) * | 2008-07-16 | 2015-09-15 | Kellog Brown & Root Llc | Systems and methods for producing substitute natural gas |
| US11525097B2 (en) | 2010-02-08 | 2022-12-13 | Fulcrum Bioenergy, Inc. | Feedstock processing systems and methods for producing fischer-tropsch liquids and transportation fuels |
| US12252655B2 (en) | 2010-02-08 | 2025-03-18 | Fulcrum Bioenergy, Inc. | Feedstock processing systems and methods for producing Fischer-Tropsch liquids and transportation fuels |
| US8604088B2 (en) | 2010-02-08 | 2013-12-10 | Fulcrum Bioenergy, Inc. | Processes for recovering waste heat from gasification systems for converting municipal solid waste into ethanol |
| US8882493B2 (en) * | 2011-03-17 | 2014-11-11 | Nexterra Systems Corp. | Control of syngas temperature using a booster burner |
| US9499404B2 (en) | 2011-09-27 | 2016-11-22 | Thermochem Recovery International, Inc. | System and method for syngas clean-up |
| US8753854B2 (en) | 2011-12-22 | 2014-06-17 | Iogen Corporation | Method for producing renewable fuels |
| US8658026B2 (en) | 2011-12-22 | 2014-02-25 | Iogen Corporation | Method for producing fuel with renewable content having reduced lifecycle greenhouse gas emissions |
| WO2015037710A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質の製造装置及び有機物質の製造方法 |
| EP2902466A1 (de) * | 2014-02-04 | 2015-08-05 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Oxygenaten mit Dampferzeugung |
| CN107635951A (zh) | 2015-05-01 | 2018-01-26 | 维洛西斯技术有限公司 | 用于操作整合气体到液体设备的方法 |
| US10260005B2 (en) | 2016-08-05 | 2019-04-16 | Greyrock Technology LLC | Catalysts, related methods and reaction products |
| ES2914044T3 (es) | 2018-06-29 | 2022-06-07 | Shell Int Research | Reactor calentado eléctricamente y un proceso de conversión de gas mediante el uso de dicho reactor |
| GB2592240B (en) * | 2020-02-21 | 2022-03-23 | Advanced Biofuel Solutions Ltd | Waste processing system |
| US11555157B2 (en) | 2020-03-10 | 2023-01-17 | Thermochem Recovery International, Inc. | System and method for liquid fuel production from carbonaceous materials using recycled conditioned syngas |
| US11667857B2 (en) * | 2020-03-16 | 2023-06-06 | Lanzatech, Inc. | Use of fermentation tail gas in integrated gasification and gas fermentation system |
| GB2593231B (en) * | 2020-03-17 | 2022-03-23 | Velocys Tech Limited | Process |
| US20230183063A1 (en) * | 2020-06-22 | 2023-06-15 | Praxair Technology, Inc. | Flexible method of partial oxidation |
| AU2021295971B2 (en) * | 2020-06-22 | 2023-11-02 | Praxair Technology, Inc. | Startup methods for oxidation reactor |
| US11466223B2 (en) | 2020-09-04 | 2022-10-11 | Thermochem Recovery International, Inc. | Two-stage syngas production with separate char and product gas inputs into the second stage |
| US12351458B2 (en) * | 2021-01-25 | 2025-07-08 | Praxair Technology, Inc. | Methods of operational flexibility in partial oxidation |
| EP4323308A4 (en) | 2021-04-15 | 2025-04-23 | Iogen Corporation | Process and system for producing low carbon intensity renewable hydrogen |
| WO2022221954A1 (en) | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Iogen Corporation | Process and system for producing fuel |
| KR102778727B1 (ko) * | 2021-06-24 | 2025-03-07 | 주식회사 엘지화학 | 합성가스 및 방향족 탄화수소의 제조방법 |
| KR102778736B1 (ko) * | 2021-06-24 | 2025-03-07 | 주식회사 엘지화학 | 합성가스 및 방향족 탄화수소의 제조방법 |
| KR102756238B1 (ko) * | 2021-06-24 | 2025-01-21 | 주식회사 엘지화학 | 합성가스의 제조방법 |
| KR102778740B1 (ko) * | 2021-06-24 | 2025-03-07 | 주식회사 엘지화학 | 합성가스의 제조방법 |
| US11807530B2 (en) | 2022-04-11 | 2023-11-07 | Iogen Corporation | Method for making low carbon intensity hydrogen |
| CN115305107A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种流化床轻烃加工装置的再生器外补热设备 |
| WO2024111562A1 (ja) * | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 住友重機械工業株式会社 | 熱交換器型炭化水素合成用反応器 |
| JPWO2024111649A1 (ru) * | 2022-11-22 | 2024-05-30 | ||
| US12264068B2 (en) | 2023-04-04 | 2025-04-01 | Iogen Corporation | Method for making low carbon intensity hydrogen |
| CN118165767B (zh) * | 2024-03-21 | 2024-09-20 | 中国天楹股份有限公司 | 一种基于气化炉的生物质制备绿色甲醇的离网系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515604A (en) * | 1982-05-08 | 1985-05-07 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Process of producing a synthesis gas which has a low inert gas content |
| CA1311923C (en) * | 1984-10-02 | 1992-12-29 | Heinz Mallek | Gasification process and apparatus |
| RU2404117C2 (ru) * | 2005-03-14 | 2010-11-20 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Способ приготовления смеси монооксида углерода и водорода |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882360A (en) | 1984-07-30 | 1989-11-21 | The Dow Chemical Company | Process for producing alcohols from synthesis gas |
| US4675344A (en) | 1984-07-30 | 1987-06-23 | The Dow Chemical Company | Method for adjusting methanol to higher alcohol ratios |
| US4831060A (en) | 1984-07-30 | 1989-05-16 | The Dow Chemical Company | Mixed alcohols production from syngas |
| GB2165551B (en) * | 1984-10-10 | 1988-08-17 | Shell Int Research | Process for the production of synthesis gas |
| US4775696A (en) | 1986-12-22 | 1988-10-04 | Texaco Inc. | Synthesis gas to alcohols process |
| US5266024A (en) | 1992-09-28 | 1993-11-30 | Praxair Technology, Inc. | Thermal nozzle combustion method |
| JP2003336079A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Kyuchiku Ind Co Ltd | 熱分解ガスの改質方法 |
| JP3890442B2 (ja) * | 2002-09-24 | 2007-03-07 | 国立大学法人東京工業大学 | 乾留ガス発生方法及び乾留ガス発生システム |
| US7008967B2 (en) * | 2002-10-28 | 2006-03-07 | Sasol Technology (Proprietary) Limited | Production of synthesis gas and synthesis gas derived products |
| US20060101715A1 (en) * | 2004-11-17 | 2006-05-18 | Karel Vlok | Apparatus and method for coal gasification |
| JP2006231301A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 廃棄物ガス化装置 |
| JP4551860B2 (ja) * | 2005-10-27 | 2010-09-29 | 株式会社東芝 | 廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法 |
| AU2007247893B2 (en) * | 2006-05-05 | 2013-02-21 | Plascoenergy Ip Holdings, S.L., Bilbao, Schaffhausen Branch | A gas reformulating system using plasma torch heat |
| WO2008103831A1 (en) * | 2007-02-21 | 2008-08-28 | Energy & Environmental Research Center Foundation | Thermally stable cocurrent gasification system and associated methods |
| JP5309620B2 (ja) * | 2008-03-10 | 2013-10-09 | 株式会社Ｉｈｉ | ガス化設備のタール改質方法及び装置 |
| CN101348264B (zh) * | 2008-09-05 | 2010-04-14 | 黄鸿宁 | 一种清洁低能耗合成氨生产方法 |
| WO2010122025A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Production of a synthesis gas blend and use in a fischer-tropsch process |
| FR2945034B1 (fr) * | 2009-04-29 | 2012-06-08 | Inst Francais Du Petrole | Procede integre de production d'energie et/ou de gaz de synthese par production d'oxygene in situ, combustion et gazeification en boucle chimique |
| US8631647B2 (en) * | 2010-01-21 | 2014-01-21 | Westport Power Inc. | System and method for regenerating an engine exhaust after-treatment device |
| FI123686B (fi) * | 2010-03-03 | 2013-09-30 | Neste Oil Oyj | Menetelmä kaasutuskaasun reformoimiseksi |
-
2012
- 2012-05-10 US US13/468,189 patent/US20120291351A1/en not_active Abandoned
- 2012-05-11 PT PT12727183T patent/PT2710095T/pt unknown
- 2012-05-11 BR BR112013029511A patent/BR112013029511B1/pt active IP Right Grant
- 2012-05-11 EP EP12727183.1A patent/EP2710095B1/en active Active
- 2012-05-11 MX MX2013013452A patent/MX364832B/es active IP Right Grant
- 2012-05-11 ES ES12727183T patent/ES2734478T3/es active Active
- 2012-05-11 CA CA2836270A patent/CA2836270C/en active Active
- 2012-05-11 PL PL12727183T patent/PL2710095T3/pl unknown
- 2012-05-11 KR KR1020137032937A patent/KR20140043751A/ko not_active Ceased
- 2012-05-11 JP JP2014511420A patent/JP2014518924A/ja active Pending
- 2012-05-11 RU RU2013155468/05A patent/RU2600373C2/ru active
- 2012-05-11 WO PCT/US2012/037562 patent/WO2012158536A1/en not_active Ceased
- 2012-05-11 CN CN201280035295.5A patent/CN103857772A/zh active Pending
-
2015
- 2015-12-18 US US14/973,774 patent/US20160102259A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515604A (en) * | 1982-05-08 | 1985-05-07 | Metallgesellschaft Aktiengesellschaft | Process of producing a synthesis gas which has a low inert gas content |
| CA1311923C (en) * | 1984-10-02 | 1992-12-29 | Heinz Mallek | Gasification process and apparatus |
| RU2404117C2 (ru) * | 2005-03-14 | 2010-11-20 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Способ приготовления смеси монооксида углерода и водорода |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WANG et al, Performance optimization of two-staged gasification system for woody biomass, Fuel Processing Technology, March 2007, v.88, issue 3, abstract. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX2013013452A (es) | 2014-07-14 |
| EP2710095B1 (en) | 2019-05-01 |
| CN103857772A (zh) | 2014-06-11 |
| BR112013029511A2 (pt) | 2017-01-24 |
| WO2012158536A1 (en) | 2012-11-22 |
| RU2013155468A (ru) | 2015-06-27 |
| JP2014518924A (ja) | 2014-08-07 |
| MX364832B (es) | 2019-05-08 |
| US20120291351A1 (en) | 2012-11-22 |
| KR20140043751A (ko) | 2014-04-10 |
| PL2710095T3 (pl) | 2019-10-31 |
| ES2734478T3 (es) | 2019-12-10 |
| US20160102259A1 (en) | 2016-04-14 |
| EP2710095A1 (en) | 2014-03-26 |
| PT2710095T (pt) | 2019-07-16 |
| CA2836270C (en) | 2017-03-14 |
| BR112013029511B1 (pt) | 2019-11-26 |
| CA2836270A1 (en) | 2012-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2600373C2 (ru) | Частичное окисление метана и высших углеводородов в потоках синтез-газа | |
| Zhu et al. | Co-gasification of beech-wood and polyethylene in a fluidized-bed reactor | |
| EP2350233B1 (en) | Method and apparatus for producing liquid biofuel from solid biomass | |
| Xiao et al. | Two-stage steam gasification of waste biomass in fluidized bed at low temperature: Parametric investigations and performance optimization | |
| US20080016769A1 (en) | Conversion of carbonaceous materials to synthetic natural gas by pyrolysis, reforming, and methanation | |
| DK2190950T3 (en) | Method and apparatus for production of liquid biofuel from solid biomass | |
| US11834614B2 (en) | Gasification process | |
| Yang et al. | Biomass gasification for synthetic liquid fuel production | |
| Liu et al. | Steady state modelling of steam-gasification of biomass for H2-rich syngas production | |
| CN102076830A (zh) | 两段高温预热蒸汽气化器 | |
| CN102781818A (zh) | 使用化石燃料来增加生物质基燃料效益 | |
| WO2010124066A2 (en) | Integrated, high-efficiency processes for biomass conversion to synthesis gas | |
| US20080016756A1 (en) | Conversion of carbonaceous materials to synthetic natural gas by reforming and methanation | |
| Overend | Thermochemical conversion of biomass | |
| Dahmen et al. | Synthesis gas biorefinery | |
| Nisamaneenate et al. | Advanced reforming of agro-waste by modular gasifier for fuel generation | |
| KR20240125929A (ko) | 바이오매스 가스화로에서 메탄올 생산 | |
| WO2021191925A1 (en) | Gasification system design and process for reduction in tar formation | |
| AU2021106819A4 (en) | Method and Process for producing Hydrogen | |
| Thulasiraman et al. | Syngas from residual biogenic waste | |
| WO2024073846A1 (en) | System and process for hydroconverting biomass to renewable synthetic crude oil | |
| EP4655363A1 (en) | Process and plant for producing hydrocarbons from liquid oils | |
| Wallman | Wang, D. et al. | |
| Albertazzi et al. | Thermal biomass conversion | |
| AU2019268408A1 (en) | Method of and system for reactive distillation of bio-crudes |