TW202342705A - 不需外加水之製造合成燃料的系統和方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用於製造合成燃料(尤其是噴射機燃料(煤油)、汽油及/或柴油)的系統，其包含：
a) 用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的設備，
b) 用於製造包含一氧化碳、氫、二氧化碳及水之原料合成氣的合成氣製造設備，該合成氣製造設備具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備之二氧化碳的供應管線、空氣的供應管線及水的供應管線，
c) 用於分離在該合成氣製造設備中所製造之該原料合成氣中之二氧化碳和水的分離設備，
d) 用於藉由費托程序(Fisher-Tropsch process)以從該合成氣製造烴類的費托設備，其中該合成氣中之二氧化碳和水於該分離設備中分離出，
e) 用於將在該費托設備中所製造之該烴類精煉成合成燃料的精煉設備，
f) 用於使水除鹽的除鹽設備，該除鹽設備具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備的水供應管線以及導引至該費托設備之水排放管線，及
g) 水純化設備，其包含來自該費托設備的水供應管線，以用於純化於該費托設備中所產生的水，
其中該系統進一步包含將甲烷以外的烴類轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫的預重組器、及i)從該水純化設備導引至該預重組器之水蒸氣供應管線、ii)從該精煉設備導引至該預重組器之程序氣體供應管線及/或從該費托設備導引至該預重組器之返回氣體管線、及iii)從該預重組器導引至與該合成氣體製造設備連接之水供應管線的循環管線。
Description
本發明係關於一種用於製造合成燃料(尤其是噴射機燃料、柴油及/或汽油)的系統或方法。
有很多不同之用於製造合成燃料(尤其是噴射機燃料、柴油、汽油或類似者)的方法。該等方法主要是基於化石原料之加工諸如原油之精煉、煤之液化或從天然氣、水和氧合成燃料。從天然氣、水和氧合成燃料之方法也已知為『氣體至液體』方法。在該方法中，包含氫和一氧化碳之合成氣首先從天然氣、水和氧製造出，其然後在費托合成中轉化成烴類，該烴類主要由長鏈正烷烴類。該等烴類然後利用裂解和異構化以轉化成合成燃料。
類似方法是電能轉化成合成燃料之方法，其已知為『電力至液體方法』。為此目的，將水和二氧化碳轉化成合成氣，該合成氣然後以與該『氣體至液體』方法類似的方式被加工成合成燃料。該『氣體至液體』方法和該『電力至液體』方法的明顯缺點是需要大量外加水。然而，具有所需純度之水是昂貴原料。此外，在該已知方法中，所產生之未應用於該方法之相對大量的廢氣和廢水，就環境觀點是非所欲的。
由此開始，本發明之目的是要提供一種用於製造合成燃料之系統和方法，其可在沒有或頂多小量外加水之狀況下且在只產生極小量之未經使用之排出的氣體及廢水的情況下被操作而使合成燃料產率提高，且其仍可只利用電能且較佳地利用再生能量來操作。
根據本發明之目的係藉由一種用於製造合成燃料(尤其是噴射機燃料、柴油及/或汽油)的系統達成，該系統包含：
a) 用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的設備，
b) 用於製造包含一氧化碳、氫、二氧化碳及水之原料合成氣的合成氣製造設備，該合成氣製造設備具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備之二氧化碳的供應管線、空氣的供應管線及水或水蒸氣的供應管線，
c) 用於分離在該合成氣製造設備中所製造之該原料合成氣中之二氧化碳和水的分離設備，
d) 用於藉由費托程序(Fisher-Tropsch process)以從該合成氣體製造烴類的費托設備，其中該合成氣中之二氧化碳和水於該分離設備中分離出，
e) 用於將在該費托設備中所製造之該烴類精煉成合成燃料的精煉設備，
f) 用於將水除鹽的除鹽設備，該除鹽設備具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備的水供應管線以及導引至該費托設備之水排放管線，及
g) 水純化設備，其包含來自該費托設備的水供應管線，以用於純化於該費托設備所產生的水，
其中該系統進一步包含將甲烷以外的烴類轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫的預重組器、及i)從該水純化設備導引至該預重組器之水蒸氣供應管線、ii)從該精煉設備導引至該預重組器之程序氣體供應管線及/或從該費托設備導引至該預重組器之返回氣體管線、及iii)從該預重組器導引至與該合成氣製造設備連接之水供應管線的循環管線。
因為在根據本發明之系統和根據本發明之方法中，用於燃料合成(尤其是用於合成氣製造及費托合成)所需之水部分地從周圍空氣獲得且用於燃料合成所需之二氧化碳完全從周圍空氣獲得，且在燃料合成(諸如特別是費托合成)期間，在該水純化設備中所製造之(反應)水，以及較佳在該除鹽設備內之合成氣製造中所製造之(反應)水被純化至用於循環所需之程度，在該預重組器中被加工且從該處返回至該合成氣製造設備，根據本發明之系統和根據本發明之方法可僅利用從周圍空氣所產生之水和從在費托合成中之系統操作及任意之其他系統部件(諸如合成氣製造設備)所製造之(反應)水，亦即在沒有或頂多小量的外加水供應下且特別地以二氧化碳－中性方式來操作。因為在用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的設備中，從該空氣所得之水本身一般對此目的是不夠的，為要可在沒有或頂多小量的外加水供應下運作，在該費托設備中(尤其是在該合成氣製造設備中)所進行之該費托合成所製造之該(反應)水的使用是重要的。僅由於以下事實而可能使用在該合成氣製造設備中於該費托合成期間所製造之該(反應)水：由於遭受約2質量%之烴類諸如特別是C
1-6醇類、醛類和丙酮汙染而有極高COD含量的特徵，該(反應)水在該水純化設備中純化，以至少分離造成該高COD含量之雜質，且然後在經由該水供應管線被返回至該合成氣製造設備之前，在該預重組器中被處理。如以下說明的，在該水純化設備中之該水的純化較佳是進行至使該約2質量%的烴雜質中之至少大部分殘留在該純化的水中，其中在該純化的水中造成該高COD含量的雜質已經分離出。該等烴類然後在該預重組器中轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫，彼等可在該合成氣製造設備中再循環。因此，除了在該費托合成中所製造之該(反應)水，來自費托合成之烴廢料也可在該合成氣製造設備中再循環。根據本發明之系統的另一優點是：利用從該精煉設備導引至該預重組器之程序氣體供應管線或從該費托設備導引至該預重組器之返回氣體管線，尤其含有C
1-5烴類之來自該精煉設備的程序氣體或尤其含有C
1-7烴類、一氧化碳及二氧化碳之來自該費托設備的程序氣體係在該預重組器中被轉換成甲烷、碳氧化物、水和氫，彼等在該合成氣製造設備中再循環，其中彼等經由循環管線被供應至該合成氣製造設備中。因此，烴副產物在根據本發明之系統或根據本發明之方法中再循環，而非作為廢產物被排放或處置，此不僅減低所製造之廢產物的量，且也特別使產率最大化且因此將該合成氣製造系統之效率提高至少13%。因此，用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備、該除鹽設備、該水純化設備、該預重組器及該合成氣製造設備協乘地一起運作，以不僅使用在該費托合成中所製造之(反應)水，也再循環在該費托合成及任意地該精煉設備中所製造之烴類，因此使合成燃料的產率最大化，使烴廢料之量最小化且將該系統之外加水需求減至零或至少減至極低值。除此之外，在該系統操作期間，從該系統排放之廢水的量因而可明顯地減低。此外，根據本發明之系統及根據本發明之方法可能明顯地減低未被使用之排放的氣體的量，因為所製造之程序氣體在該系統之個別部件中再循環。最後，根據本發明之系統和根據本發明之方法可以只利用電能且以節省資源方式被操作，因為不需要天然或化石原料諸如原油、天然氣及類似者。
根據本發明，用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的設備是一種可萃取周圍空氣中之二氧化碳和水且使二者可彼此分開地被獲得的設備。用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的設備因此可同時收集空氣中之二氧化碳和水，但之後，該水與該二氧化碳被分離，使得用於分開地萃取二氧化碳和水之該設備提供水流和分離之二氧化碳流。
根據本發明，該分離設備係經設計以分離在該合成氣製造設備中所製造之原料合成氣中的二氧化碳和水，該費托設備係經設計以利用費托程序從該合成氣(其中之二氧化碳和水係在該分離設備中被分離出)製造烴類，且該精煉設備係經設計以將在該費托設備中所製造之烴類精煉成該合成燃料。此意為：用於分離二氧化碳和水之該分離設備係經由原料合成氣之供應管線與該合成氣製造設備連接，利用費托程序製造烴類之該費托設備係經由合成氣之供應管線與該分離設備連接，且該精煉設備係經由烴類供應管線與該費托設備連接。
如以上說明的，根據本發明之系統可在沒有或頂多小量的外加水之情況下操作且因此較佳沒有外加水供應管線。外加水供應管線是指將水從外部導入該系統之任何管線，除了將含有小百分率之水的周圍空氣導入該系統的管線以外。
根據本發明，該系統包含用於將比甲烷具有高碳之烴類轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫之預重組器及從該水純化設備導引至該預重組器的水蒸氣供應管線，透過該管線以供應來自該水純化設備之水蒸氣，該水蒸氣含有得自在該費托設備中所進行之該費托合成的較高碳烴類。較高碳烴類是指每個分子具有多於1個碳原子之所有烴化合物及尤其是C
2-7烴類。該預重組器能將已經累積在該費托設備及該精煉設備中的烴類裂解成甲烷、碳氧化物、水和氫，且因此例如藉由將彼等供應至該合成氣製造設備而在根據本發明之系統中再循環。因為所有在該預重組器中所產生之含烴類之廢氣流皆被轉化，實際上，根據本發明之系統不排放烴類，且該系統的效率藉由再循環該氣態烴流而明顯地提高。結果，該預重組器提高在根據本發明之系統中所進行之方法中的碳產率且因此也提高該方法之總產率。此外，藉由將汙染物含量降至低於1ppb的範圍，該預重組器保護下游合成氣製造設備不遇有害的硫化合物，若該合成氣製造設備包含一或多個共固體氧化物電解電池是特別有利的。最後，藉由在該預重組器中從該流移除較高碳烴類，該預重組器保護該下游之合成氣製造設備以免於焦化。
詳細地，三個部分反應係在該預重組器(其也可被稱為自發性熱重組器或絕熱重組器)中進行，亦即如下所示之部分反應：在該等碳氧化物(CO、CO
2)、甲烷、氫和水之間的熱動力平衡中的吸熱反應，及接著放熱甲烷化反應和放熱轉化反應：
該預重組器較佳含有氧化鎳作為觸媒。尤其是在該觸媒含有經負載於載體之氧化鎳時，獲得良好結果，該載體是例如氧化鋁，較佳為Al
2O
3。該觸媒特佳也含有氧化鉻(Cr
2O
3)。含有20至30質量%之鎳在氧化鋁載體上的觸媒是極特佳的，且該觸媒也可任意地含有氧化鉻。該等觸媒之熱穩定性保證可達至少650℃。此外，該等觸媒對焦化具有極高抗性。
該預重組器較佳經設計成固定床反應器，特佳是在該預重組器的操作期間，使得流動從頂部至底部通過該預重組器。
再者，該預重組器較佳經設計使得彼可在5至30巴之壓力及/或380與650℃之間的溫度下被操作。
根據本發明之系統因此包含從該精煉設備導引至該預重組器之程序氣體供應管線及/或從該費托設備導引至該預重組器之返回氣體管線。此外，該系統包含從該預重組器導引至與該合成氣製造設備連接之水供應管線之循環管線，以至少大量地再循環在該精煉設備及該費托設備中所製造且在該預重組器中所加工之該程序氣體。再者，水蒸氣返回管線較佳也從該費托設備導引至該合成氣製造設備。
然而，較佳的是，將在該費托設備操作期間所製造之該程序氣體之一部分以噴燈氣體，形成從系統排放出(該氣體在以下被稱為噴燈氣體以區別彼與其他程序氣體)，以避免該程序氣體中惰性氣體加多。因這理由，該費托設備較佳也具有噴燈氣體排放管線。
根據本發明之進一步較佳具體例，用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備是一種直接空氣捕捉設備，其具有多個平行連接之吸附/解吸模組，其方式是使吸附/解吸模組在達到其平衡負荷之後，從吸附模式切換成解吸模式。在該直接空氣捕捉設備的操作期間，二氧化碳和水係在非連續程序中，藉由吸附在吸附劑(較佳是經胺官能化的多孔性固體)上而從周圍空氣中分離出。一但該吸附劑載滿二氧化碳和水，則以此方式被吸附之二氧化碳和水或水蒸氣即藉由解吸而從該吸附劑分離出。為要使該程序至少類似連續，如以上說明的，多個吸附/解吸模組較佳平行連接。雖然該吸附係在低溫下，較佳在周圍溫度(-20至40℃)及常壓下進行，該解吸則是在例如0.1至0.3巴絕對之真空及較佳120至150℃之高溫下進行。一旦該吸附劑載滿該二氧化碳和水，則關掉空氣供應和排氣至該設備以開始解吸，且藉由將熱媒抽送經過該吸附劑以加熱該吸附劑而開始解析期。同時，開啟水環泵以萃取二氧化碳和水蒸氣之混合物，該水環泵加上150至200℃之高解吸溫度造成真空以允許有最佳解吸。來自該吸附/解吸模組之氣流係在水環泵上游經冷卻水冷卻，且該水環泵之液環也是水冷卻的。該水環泵產生低壓，使得高純度二氧化碳和水之混合物可在下游的分離器中被分離。雖然在該空氣中之雜質原則上可被認為是相對低的，很多雜質諸如尤其是很多陰離子及陽離子(諸如氨、鈣、鎂、鐵、銅、錳及氯化物、硫酸鹽、氮化物、硝酸鹽、硫酸鹽等)由於該不連續之吸附方法，而累積在從周圍空氣中所分離出之水中，該等雜質必須在該下游的合成氣製造之前被分離出。對於以根據本發明之較佳的共固體氧化物電解電池製造合成氣，需要最大2μS/cm且較佳小於2μS/cm之導電度。因此，在用於分開地萃取二氧化碳和水之該裝置中從周圍空氣所萃取之二氧化碳和水不一起供應至該合成氣製造設備，而是水首先藉由冷凝以從該二氧化碳中分離出，所分離之水被供應至除鹽設備，而不含水之二氧化碳被供應至該合成氣製造設備。一旦完成解吸，則在再次開始吸附空氣中之二氧化碳和水之前，吸附/解吸模組首先冷卻至約25℃。為此目的，該設備之空氣入口和出口再次被打開。
經由上述之水供應管線，將該合成氣製造所需之具有所要求的純度的水供應至該合成氣製造設備，該水較佳呈水蒸氣形式，該水蒸氣較佳另含有源自該預重組器之甲烷、碳氧化物及氫，且該水另外可與源自該費托設備之水蒸氣一同進料。水蒸氣是指經蒸發之水，亦即氣態水。即使用於合成氣製造之水較佳以水蒸氣形式被供應，在本文中，水有時一般在上下文中係在沒有指定凝集狀態下被提及。然而，這也適用於所有在上述和後續的具體例，其中較佳將該水以水蒸氣形式供應至該合成氣製造設備。
尤其是在該合成氣製造設備包含一或多個共固體氧化物電解電池時，在合成氣製造中獲得良好結果。經分開地供應至該合成氣製造設備的水蒸氣和二氧化碳在該共固體氧化物電解電池中被轉化成含有一氧化碳、氫、水蒸氣和二氧化碳的氣體混合物，該電解電池較佳在800至1000℃，無加壓及較佳每級1.29V、不大於1.6V及0.6A/cm
2的DC電壓下操作。以此方式製造之該原料合成氣含有例如50至60質量%的一氧化碳、5至10質量%的氫、10至12質量%的水蒸氣及20至30質量%的二氧化碳。在陶瓷薄膜之第二面上，吹入熱空氣以發散所形成之氧氣流。排出的空氣則由空氣和實質比例之氧組成。在該共固體氧化物電解電池中，該水蒸氣電解(反應(1): 2*H
2O=2*H
2+O
2)連接至該逆水氣轉移反應(RWGS=逆水氣轉移)(反應(2): CO
2+H
2= H
2O+CO)。在該情況下，1莫耳之得自反應(1)的氫在反應(2)中被消耗，且1莫耳之在反應(2)中所形成之水係在反應(1)中被消耗，而獲得總反應式CO
2+2*H
2O=2*H
2+CO+ 1.5*O
2，其在純化學計量情況下，所產生之H
2/CO比率為2。該氧係經由該薄膜輸送回到該共固體氧化物電解電池的空氣室中。該H
2/CO比率可經由起始材料被設定成1.5至5，而該H
2/CO比率相關於後續之費托合成，較佳被設定成稍大於2.0。在該合成氣製造設備中整體製造含有一氧化碳、氫、水蒸氣和二氧化碳之氣體混合物。在該氣體混合物已經冷卻之後所冷凝出之水具有相對高之離子濃度，這就是為何彼較佳係經由該水供應管線，從該合成氣製造設備導引至該除鹽設備。可以製造在1.5至5之H
2/CO莫耳比率範圍內之該原料合成氣，對於該費托合成，目標是大於2.0之H
2/CO比率。因為共固體氧化物電解電池對C
2+烴類極敏感，因為該共固體氧化物電解電池在彼等於該C
2+烴類存在下操作時會焦化，返回到該合成氣製造設備之該程序氣體和返回氣體以及來自該費托設備和該精煉設備之含有烴類的程序水係在根據本發明之預重組器中被處理，在該預重組器中，在甲烷以外的烴類被轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫。然後甲烷與氧在該合成氣製造設備中被轉化成碳氧化物及水蒸氣，其然後依次被加工成合成氣。經由該預重組器引導至該合成氣製造設備中的甲烷因此對於減少該程序吸熱以維持約1,000℃之反應溫度有明顯貢獻。
在一或多個共固體氧化物電解電池中所製造之該原料合成氣仍含有明顯比例之二氧化碳及小量的水蒸氣，二者在下游的分離設備中被分離出，以使該費托合成最佳化。較佳地，該分離設備包含用於藉由吸附以分離該原料合成氣中之二氧化碳的胺洗滌器、用於將水冷凝且將該合成氣壓縮至在該費托合成中所需之壓力的壓縮器、引導至該合成氣製造設備或至二氧化碳管線(其係從用於分開地萃取二氧化碳和水之裝置引導至該合成氣製造設備)之二氧化碳返回管線、以及導引至該費托設備的合成氣供應管線。在該胺洗滌器中，二氧化碳係藉由利用至少一種吸附劑(其較佳由胺化合物諸如單乙醇胺及/或二醇胺及水所組成)吸附以從該原料合成氣中分離出，且經由該二氧化碳返回管線返回到該合成氣製造設備。在該下游壓縮器中，將其餘之合成氣壓縮至該費托合成所需之壓力，同時水係經冷凝且從該合成氣中分離出。將所分離之水經由該水供應管線從該分離設備進料至該除鹽設備，同時將其餘的(純化的)合成氣供應至該費托設備。經供應至該費托設備之合成氣較佳含有80至90質量%的一氧化碳和10至15質量%的氫。分離該原料合成氣中之二氧化碳是有利的，因為不然的話二氧化碳會被循環且濃度增加，因為在該費托合成本身中二氧化碳被製造但不會被轉化。結果，二氧化碳的濃度藉由分離該原料合成氣中之二氧化碳而不提高，且該系統之後續部件被保護以免受過量的二氧化碳之污染。在該除鹽設備中，來自至少用於分開地萃取二氧化碳和水之設備的廢水流以及較佳地來自該合成氣製造設備之廢水流及/或來自該分離設備之廢水流及/或用於將水冷凝且壓縮該合成氣之該壓縮器的廢水流及特佳來自該合成氣製造設備之廢水流和來自該分離設備之廢水流以及來自用於將水冷凝且壓縮該合成氣之壓縮器的廢水流被加工，其方式是使得該等廢水流可直接用在該系統之其他部件中，諸如特別是在該合成氣製造設備、該費托合成以及若可行的話，氫製造中。例如，來自用於分開地萃取二氧化碳和水之該設備的該廢水流含有明顯量之銨離子以及明顯量之鈣、鎂、氯化物及硫酸鹽離子。彼也含有其他離子諸如硝酸鹽、氮化物、硫化物、鐵及錳。此外，來自該合成氣製造設備的廢水流、來自該分離設備的廢水流、及來自用於將水冷凝且壓縮該合成氣之該壓縮器的廢水流含有矽、鈉、鈣、硼、鎂、鐵、鋰、鎳、及鉛離子。為此目的，在本發明之觀念的進一步發展中建議：該除鹽設備係設計成使得水可被除鹽且脫氣至其導電度少於20μS/cm，較佳少於10μS/cm，特佳少於5μS/cm且最佳至多2μS/cm的程度。在本發明中，具有2μS/cm之最大導電度之經除鹽的水也被稱為徹底除鹽的水，且為此目的所設計之除鹽設備被稱為完全除鹽設備。為此目的，該除鹽設備及較佳之完全除鹽設備較佳具有一或多種陰離子及陽離子交換劑及用於脫氣之薄膜設備。在脫氣期間，可靠地分離在水中之二氧化碳、一氧化碳、氮和氧。該陰離子及陽離子交換劑較佳在苛性鈉或氫氯酸之幫助下被排放。在所得的廢水被供應至該除鹽設備之前，所得的廢水比水具有約6倍的離子濃度，且由於同時排放陰離子及陽離子交換劑，其該可呈中性廢水形式進料至都市廢水廠。
然後在該費托設備中，將該合成氣轉化成烴類。該費托合成較佳係在具有觸媒之反應器中，在170至270℃，較佳190至250℃且最佳210至230℃，諸如220℃之溫度下進行。適合的觸媒尤其是選自由鈷觸媒所組成之群組，諸如較佳是Co/MMT(蒙脫石)或Co/SiO
2。該費托合成較佳是在一或多個管束設備中進行，該觸媒位於管中，但冷媒(較佳是鍋爐進料水)導引在套管空間中。該費托設備較佳包含一或二個反應器，以可在一或二個階段中進行該費托合成。由於成本理由，該費托合成較佳在一階段中進行。例如，該費托合成係在25至35巴之壓力或較佳也在例如45巴之較高壓力下進行。壓力愈高，可建構之反應器愈小。該費托合成較佳在獲得92%或更高之一氧化碳轉化率的方式下進行。在該費托合成中，獲得液體產物型之冷凝液和蠟，該冷凝液和蠟被供應至下游的精煉設備。該費托合成之極強的放熱程序係藉由鍋爐進料水冷卻，該鍋爐進料水係從該除鹽設備，經由對應管線，被導引至該費托設備且被蒸發以冷卻該等反應器。在該費托合成中所製造之至少大部分的水蒸氣較佳經由上述之較佳的水蒸氣返回管線被供應至該合成氣製造設備。較佳使用來自該費托設備之過量水蒸氣以供在其他系統單元中之加熱，使得不需外部水蒸氣。
在該精煉設備中，將該費托合成之產物精煉成合成燃料，尤其是噴射機燃料(煤油)、柴油及/或汽油。為供製造工業上有用的煤油、柴油和汽油，需要藉由加氫異構化及裂解(異構裂解)，轉化該費托合成之烷烴產物，其方式是使得以製造具有所需冷性質(較佳具有對應於不高於-40℃之『冷過濾阻塞點』的過濾性之溫度限制)的高品質噴射機燃料。重質產物在該異構裂解反應器中再循環，其方式是使得以僅製造煤油和汽油作為產物。所得之輕質氣體作為程序氣體從該精煉設備經由上述較佳之該程序氣體供應管線被導引至該預重組器。
為此目的，該精煉設備較佳包含一或多個異構裂解反應器。較佳地，該一或多個異構裂解反應器含有不需硫化之觸媒，因此避免反應產物受含硫成分污染，轉而使在異構裂解期間所製造之程序氣體以及所製造之水蒸氣能返回到該合成氣製造設備，其較佳包含一或多個共固體氧化物電解電池。共固體氧化物電解電池在不受破壞下，僅耐受在1ppb或更低之範圍內之極低硫濃度。尤其在該一或多個異構裂解反應器之觸媒為選自由釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑、金、銅、錸、汞所組成之群組中的元素及該等元素之二或多種的任何組合時，獲得良好結果。該一或多個異構裂解反應器特佳含有鉑/鈀觸媒作為觸媒。異構裂解是一種催化反應，其中特別地，製造長鏈烷烴類以形成具有用於製造煤油之改良的冷性質的較短鏈異構物。該催化反應較佳在利用氫冷卻之床反應器中進行，以確保最大床溫度。例如，該床反應器係在至少70巴之壓力下操作。
再者，該精煉設備較佳包含一或多個用於分離輕質烴類(亦即C
1至C
4烴類)的氫汽提器。與慣常用於此目的之水蒸氣相比，使用氫作為汽提介質之優點是：由於氫之較低分子質量，氫比水蒸氣獲得明顯更好的汽提效果且可經由至該合成氣製造設備之該烴返回氣流返回到總程序。這意指在從該異構裂解器至該水純化系統之廢水中的較佳最大硫含量可靠地維持住。
最後，該精煉設備較佳包含一或多個蒸餾塔，以供將該合成燃料分成個別餾份諸如噴射機燃料及柴油，噴射機燃料及汽油，噴射機燃料、汽油和柴油，或類似者。
該異構裂解反應器及該氫汽提器需要氫。對於此目的，在本發明觀念之進一步發展中建議：該系統進一步具有氫製造設備及較佳也具有氫壓縮設備。較佳地，利用鹼性低溫及高壓水電解來進行氫製造。再者，較佳是：該系統具有氫壓縮設備以令在該氫製造設備中所製造之氫處於60至80巴，諸如70巴之壓力，其為在該異構裂解反應器及該氫汽提器中精煉所需的。較佳地，該系統進一步包含從該除鹽設備導引至該氫製造設備的水供應管線、導引至該氫製造設備之空氣供應管線、從該氫製造設備導引至該氫壓縮設備之氫管線、從該氫壓縮設備導引至該除鹽設備之水管線及從該氫壓縮設備導引至該精煉設備之氫管線。
在該費托合成期間所產生之具有高比例烴類諸如特別是醇類、醛類、羧酸類等且具有約40,000 mg/l之化學需氧量(COD)的廢水不能被直接供應至都市生物廢水處理廠。此外，該廢水含有約2質量%之烴類，其根據本發明應較佳被用於燃料合成。一般，從該費托合成所產生之廢水含有明顯量之甲醇和乙醇且另外含有小量的丙醇類、丁醇類、2-戊醇、正己烷、乙醛、丙醛及丙酮。因此，該費托廢水係經由對應管線進料至該水純化設備。再者，在精煉期間所形成之該費托水較佳經由對應管線進料至該水純化設備。該水純化設備較佳具有一或多個部分蒸發單元，其中較佳地該廢水中之至少70%係藉由部分蒸發以分離且因此其中所含之所有烴類中之至少75%且較佳至少95%被分離出。可選擇地或在一或多個部分蒸發單元之外，較佳可以使用所有其他類型之水純化設備，該水純化設備將水蒸氣和其中所含之所有烴類中之至少75%及較佳至少95%從該廢水中分離出。根據本發明，所分離之水蒸氣以及較佳所分離之烴類之至少部分及較佳全部係經由該水供應管線或水蒸氣供應管線被導至該預重組器中。
一或多個部分蒸發單元特佳被用作為該水純化設備，一或多個共固體氧化物電解電池被用作為該合成氣製造設備且該精煉設備含有一或多個具有不需硫化之觸媒的異構裂解反應器。這可靠地確保：即使經過更長的持續操作時間，只有不會不利地影響該共固體氧化物電解電池(諸如藉由破壞及/或焦化該等電池)之化合物經由該預重組器供應至該合成氣製造設備。
本發明之另一主題是一種製造合成燃料(特別是噴射機燃料、汽油及/或柴油)的方法，該方法係在上述系統中進行。
如以上說明的，根據本發明之方法可在沒有外加水下或在頂多小量外加水的情況下被操作。因這理由，較佳少於20%，較佳少於10%，特佳少於5%的外加水，且最佳沒有外加水，被供應至根據本發明之方法。外加水供應意指從外部進入該系統之任何水的供應，其尚未在用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之設備中被獲得。
根據本發明之進一步較佳具體例，藉由以至少一種胺化合物且較佳以單乙醇胺及/或二醇胺和水吸附，在該分離設備中提供從該合成氣分離出之二氧化碳。
再者，較佳是：將在該除鹽設備中之水純化成具有導電度少於20μS/cm，較佳少於10μS/cm，特佳少於5μS/cm且最佳至多2μS/cm的水。
在本發明觀念之進一步發展中，建議：噴燈氣體係衍生自該費托設備，該噴燈氣體之流量大於從分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備所排出之流中所含之氮和氬的量與從該費托設備至該預重組器之該返回氣流中所設定之氮和氬的總濃度的商，其中從該費托設備至該預重組器之該返回氣流中之氮和氬的總濃度較佳被設定成1.5至10質量%。這可靠地防止惰性氣體諸如氮和氬累積在該合成氣製造設備及該費托設備中。
根據本發明，在該精煉設備中所製造之程序氣體(該程序氣體較佳含有氫和C
15烴類)且/或在該費托設備中所製造之返回氣體(其較佳含有氫、一氧化碳、二氧化碳、水、氮及C
17烴類)被供應至該預重組器，其中在以此方式製造之氣體被進料至該合成氣製造設備之前，其被轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫。在該精煉設備中所製造之程序氣體及在費托設備中所製造之返回氣體較佳被供應至該預重組器。
特別是在該系統具有氫製造設備和氫壓縮設備且該精煉設備包含一或多個異構裂解反應器、氫汽提器及一或多個蒸餾塔，在該氫製造設備中所製造之氫被供應至該氫壓縮設備且在其中被壓縮且所壓縮之氫被供應至該該精煉設備之異構裂解反應器和氫汽提器時，也獲得良好結果。製造該氫所需之水較佳係從該除鹽設備被供應至該氫製造設備。
根據本發明之進一步較佳具體例，該精煉設備包含異構裂解反應器，其含有不需硫化之觸媒。較佳地，該觸媒含有選自釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑、金、銅、錸、汞所組成之群組中的元素及以上元素之二或多者的任何組合。該觸媒特佳含有鉑/鈀。特佳地，該單元完全不含有需要硫化之觸媒。
在本發明觀念之進一步發展中，建議：該水純化設備經供應來自該費托設備之水和來自該精煉設備之水，在該水純化設備中水係藉由部分蒸發而純化，使得該廢水中之至少70%係藉由該部分蒸發而分離出且因此所有烴類中之至少75%及較佳至少95%被分離出。以此方式分離之水蒸氣以及以此方式分離之烴類被供應至該預重組器，且具有少於2,000 mg/l之COD的非部分蒸發的水被供應至都市廢水廠。
較佳地，在用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之該設備、該合成氣體製造設備、該分離設備及該任意地氫壓縮設備中所製造之水中之至少80%、更佳至少90%、特佳至少95%且最佳至少100%被供應至該除鹽設備。
再者，較佳是，在該分離設備中，二氧化碳完全從該合成氣體中分離出，使得在該費托設備中從合成氣體所製造之該返回氣體中含有少於5重量%之二氧化碳。
最後，較佳的是，在該精煉設備中製造噴射機燃料、汽油及/或柴油，且較佳是噴射機燃料和汽油二者。
在以下，本發明將引用圖式更詳細地被說明，其中：
在圖1中顯示之用於製造合成燃料之系統(10)包含：
a) 用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的設備(12)，其具有空氣供應管線(14)和排出之空氣管線(16)，
b) 用於製造包含一氧化碳、氫、二氧化碳及水之原料合成氣的合成氣製造設備(18)，該合成氣製造設備(18)具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備(12)之二氧化碳的供應管線(20)、空氣的供應管線(22)、及水或水蒸氣的供應管線(24)、及原料合成氣排放管線(25)，
c) 用於分離在該合成氣製造設備(18)中所製造之該原料合成氣中之二氧化碳和水的分離設備(26)，其具有開口在該分離設備(26)並導引至該二氧化碳供應管線(20)(其係從用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備(12)導引至該合成氣製造設備(18))的二氧化碳返回管線(27)，
d) 用於藉由費托程序(Fisher-Tropsch process)以從合成氣製造烴類的費托設備(28)，其中該合成氣中之二氧化碳和水於該分離設備(26)中分離出，該合成氣係經由從該分離設備(26)導引至該費托設備(28)之合成氣供應管線(29)供應至該費托設備(28)，
e) 用於將在該費托設備(28)中所製造之該烴類精煉成合成燃料的精煉設備(30)，該精煉設備係經由烴供應管線(31)與該費托設備連接，
f) 用於將水除鹽的除鹽設備(32)，該除鹽設備(32)具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備(12)的水供應管線(34)，來自該合成氣製造設備(18)之水供應管線(36)、及來自該分離設備(26)之水供應管線(38)，還有導引至該費托設備(28)之水排放管線(40)，及
g) 水純化設備(42)，其包含來自該精煉設備(30)之水供應管線(44)以及來自該費托設備(28)之水供應管線(46)，在各自情況下，用於純化於該費托設備(28)中所產生之水。
該系統(10)進一步包含將較高碳烴類轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫的預重組器(48)。從該水純化設備(42)導引至該預重組器(48)之水蒸氣供應管線(50)導入至該預重組器(48)。此外，程序氣體和返回氣體的供應管線(52)(該程序氣體和返回氣體係從出自該精煉設備(30)的該程序氣體排放管線(54)以及從出自該費托設備(28)之該氣體排放管線(56)所進料)導引至該預重組器(48)中。從該費托設備(28)所排放之氣體的一部分被導入該供應管線(52)中，而其餘係經由該噴燈管線(58)從該系統(10)排放。循環管線(62)係從該預重組器(48)導引至水或水蒸氣供應管線(24)且從此引導至該合成氣製造設備(18)，以用於將在該預重組器(48)中所形成之甲烷、碳氧化物、水和氫化合物供應至該合成氣製造設備(18)。水蒸氣返回管線(63)也導引至該供應管線(24)中且與來自該費托設備(28)之水蒸氣排放管線(64)連接。該水蒸氣排放管線(64)分枝成水蒸氣返回管線(63)及導離該水蒸氣排放管線(64)之過量水蒸氣管線(65)。
最後，該系統(10)也包含氫製造設備(66)以及氫壓縮設備(68)，以用於製造在該精煉設備(30)中所需之氫。來自該除鹽設備(32)之水供應管線(70)和空氣供應管線(72)導引至該氫製造設備(66)中。此外，該氫製造設備(66)具有排出空氣的管線(74)和導引至該氫壓縮設備(68)之氫管線(76)。從該氫壓縮設備(68)，氫管線(78)導引至該精煉設備(30)且水管線(80)導引至該除鹽設備(32)。
該精煉設備(30)包含一或多個異構裂解反應器(未顯示)、氫洗滌器(未顯示)及一或多個蒸餾塔(未顯示)。再者，該精煉設備(30)包含煤油管線(82)和汽油管線(84)。
此外，廢水管線(86、86’、86”)係來自該除鹽設備(32)、該費托設備(28)和該水純化設備(42)。最後，該合成氣製造設備(18)也具有排出空氣的管線(74’)。
在操作該系統(10)期間，用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備(12)係經由該空氣供應管線(16)以供應空氣，在該設備(12)中，二氧化碳和水從該空氣中分離出。其餘之排出的空氣係經由該排出空氣的管線(16)從該設備(12)排放，但在該設備(12)中，該水係藉由濃縮而與該二氧化碳分離。分離出之二氧化碳係經由該供應管線(20)進料至該合成氣製造設備(18)，含有甲烷、碳氧化物和氫之水蒸氣和空氣也經由該供應管線(24、22)供應至該合成氣製造設備(18)。在該合成氣製造設備(18)中，製造包含一氧化碳、氫、水蒸氣和二氧化碳之原料合成氣，其中大部分的水藉由濃縮被分離出。所分離出之水係經由該水供應管線(38)進料至該除鹽設備(32)中，但該原料合成氣係經由管線(25)進料至該分離設備(26)。在該分離設備(26)中，二氧化碳藉由吸附以從該原料合成氣分離出，該二氧化碳係經由管線(27)進料至管線(20)中且經由管線(20)進料至該合成氣製造設備(18)中。此外，在該分離設備(26)中，藉由濃縮將該原料合成氣中之水分離出，該水係經由管線(38)導引至該除鹽設備(32)中。在該設備(12)中分離出之水也經由該水供應管線(34)被供應至該除鹽設備(32)中。最後，該純化的合成氣經由管線(29)進料至該費托設備(28)中，在此將該合成氣轉化成主要的正烷烴類。這些烴類係經由管線(31)進料至該精煉設備(30)，在此利用加氫異構化及裂解(異構裂解)以將該烴類轉化成原料合成燃料，然後原料合成燃料在該氫洗滌器中被分離且在該精餾設備(30)之一或多個蒸餾塔中被分成該煤油和汽油餾分，該等餾分係經由管線(82、84)從該系統(10)排出。在該費托設備(28)及該精煉設備(30)中所製造之水係經由管線(46、44)進料至該水純化設備(42)中，在此該廢水係利用部分蒸發而純化。在該費托設備(28)中進行之反應是需要冷卻之極高度放熱的反應。為此目的，將來自該除鹽設備(32)之完全除鹽的水係經由該水排放管線(40)供應至該費托設備(28)，該費托合成之反應熱係利用水蒸氣之產生，經由該水蒸氣排放管線(64)被排放出。將大部分的水蒸氣經由該水蒸氣返回管線(63)及該供應管線(24)供應至該合成氣製造設備(18)，但過量水蒸氣係經由該過量水蒸氣管線(65)從該費托設備(28)排放出，且用於例如蒸發從該費托設備(28)經由該水供應管線(46)行進至該水純化設備(42)之廢水。經由該水蒸氣供應管線(50)導引至該預重組器(48)之所排放的水蒸氣流含有約2%烴類，其在該重組器(48)中轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫。將其餘之純化的水經由管線(86”)進料至都市廢水處理設施。此外，在該費托設備(28)中所製造之返回氣體和在該精煉設備中所製造之程序氣體係經由管線(54、56、52)進料至該預重組器(48)中，在此將較高碳烴類轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫。在該預重組器中所製造之包含甲烷、碳氧化物、水和氫之流與來自該水蒸氣返回管線(63)之該水蒸氣流一同經由該循環管線(62)進料至該供應管線(24)，且從該供應管線至該合成氣製造設備(18)。
在該氫製造設備(66)中，氫係從經由管線(72)所供應之空氣以及經由管線(70)所供應之水而製造，該氫係經由管線(76)而以具有水蒸氣之混合物形式供應至該氫壓縮設備(68)，在此將該氫壓縮至所需壓力且同時所含之水藉由濃縮而分離。將所壓縮之氫經由管線(78)供應至該精煉設備(30)，同時所分離之水經由管線(80)進料至該除鹽設備(32)。
本發明將在以下使用說明性但不限制本發明的實例說明。
根據本發明之方法係在圖1中顯示且在以上描述之系統中模擬，該系統使用PRO/II(AVEVA)程序模擬軟體以供每天製造15,000升煤油。個別管線獲得以下產物流。
| 編號 | 名稱 | kg/h | Nm 3/h |
| 14 | 空氣供應管線 | 9576623 | |
| 20 | 至合成氣製造設備之二氧化碳的供應管線 | 3941 | |
| 22 | 至合成氣製造設備之空氣的供應管線 | 7093 | |
| 24 | 至合成氣製造設備之水或水蒸氣的供應管線 | 4137 | |
| 25 | 至分離設備之原料合成氣的排放管線 | 4407 | |
| 27 | 來自分離設備之二氧化碳返回管線 | 1216 | |
| 29 | 從分離設備至費托設備之合成氣供應管線 | 2794 | |
| 31 | 烴供應管線 | 834 | |
| 34 | 從用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之設備至除鹽設備的水供應管線 | 4501 | |
| 36 | 從合成氣製造設備至除鹽設備之水供應管線 | 552 | |
| 38 | 從分離設備至除鹽設備之水供應管線 | 397 | |
| 40 | 從除鹽設備至費托設備之水排放管線 | 4415 | |
| 44 | 從精煉設備至水純化設備之水供應管線 | 3.2 | |
| 46 | 從費托設備至水純化設備之水供應管線 | 1413 | |
| 50 | 至預重組器之水蒸氣供應管線 | 999 | |
| 52 | 至預重組器之燃料氣體和返回氣體之供應管線 | 576 | |
| 54 | 燃料氣體排放管線 | 65 | |
| 56 | 氣體排放管線 | 547 | |
| 58 | 噴燈氣體排放管線 | 37 | |
| 62 | 來自預重組器之循環管線 | 1575 | |
| 63 | 來自費托設備之水蒸氣返回管線 | 2562 | |
| 64 | 來自費托設備之水蒸氣排放管線 | 4349 | |
| 65 | 來自費托設備之過量水蒸氣管線 | 1786 | |
| 70 | 至氫製造設備之水供應管線 | 172 | |
| 72 | 空氣供應管線 | 21130 | |
| 76 | 至氫壓縮設備之氫管線 | 20.7 | |
| 78 | 至精煉設備之氫管線 | 18.9 | |
| 80 | 至除鹽設備之水排放管線 | 1.8 | |
| 82 | 煤油管線 | 484 | |
| 84 | 汽油管線 | 300 | |
| 86 | 廢水管線 | 865 | |
| 86’ | 廢水管線 | 66 | |
| 86” | 廢水管線 | 418 |
10:用於製造合成燃料之系統
12:用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之設備
14:空氣供應管線
16:排出之空氣管線
18:合成氣製造設備
20:至合成氣製造設備之二氧化碳的供應管線
22:至合成氣製造設備之空氣的供應管線
24:至合成氣製造設備之水或水蒸氣的供應管線
25:至分離設備的原料合成氣排放管線
26:用於分離原料合成氣中之二氧化碳和水的分離設備
27:來自分離設備之二氧化碳返回管線
28:費托設備
29:從分離設備至費托設備之合成氣供應管線
30:精煉設備
31:烴供應管線
32:除鹽設備
34:從用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之設備至除鹽設備之水供應管線
36:從合成氣製造設備至除鹽設備之水供應管線
38:從分離設備至除鹽設備之水供應管線
40:從除鹽設備至費托設備之水排放管線
42:水純化設備
44:從精煉設備至水純化設備之水供應管線
46:從費托設備至水純化設備之水供應管線
48:預重組器
50:至預重組器之水蒸氣供應管線
52:至預重組器之程序氣體和返回氣體的供應管線
54:程序氣體排放管線
56:氣體排放管線
58:噴燈氣體排放管線
62:來自預重組器之循環管線
63:來自費托設備之水蒸氣返回管線
64:來自費托設備之水蒸氣排放管線
65:來自費托設備之過量水蒸氣管線
66:氫製造設備
68:氫壓縮設備
70:至氫製造設備之水供應管線
72:空氣供應管線
74,74’:排出之空氣管線
76:至氫壓縮設備之氫管線
78:至精煉設備之氫管線
80:至除鹽設備之水排放管線
82:煤油管線
84:汽油管線
86,86’,86”:廢水管線
[圖1]是製造合成燃料之系統的概略視圖。
10:用於製造合成燃料之系統
12:用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之設備
14:空氣供應管線
16:排出之空氣管線
18:合成氣製造設備
20:至合成氣製造設備之二氧化碳的供應管線
22:至合成氣製造設備之空氣的供應管線
24:至合成氣製造設備之水或水蒸氣的供應管線
25:至分離設備的原料合成氣排放管線
26:用於分離原料合成氣中之二氧化碳和水的分離設備
27:來自分離設備之二氧化碳返回管線
28:費托設備
29:從分離設備至費托設備之合成氣供應管線
30:精煉設備
31:烴供應管線
32:除鹽設備
34:從用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之設備至除鹽設備之水供應管線
36:從合成氣製造設備至除鹽設備之水供應管線
38:從分離設備至除鹽設備之水供應管線
40:從除鹽設備至費托設備之水排放管線
42:水純化設備
44:從精煉設備至水純化設備之水供應管線
46:從費托設備至水純化設備之水供應管線
48:預重組器
50:至預重組器之水蒸氣供應管線
52:至預重組器之程序氣體和返回氣體的供應管線
54:程序氣體排放管線
56:氣體排放管線
58:噴燈氣體排放管線
62:來自預重組器之循環管線
63:來自費托設備之水蒸氣返回管線
64:來自費托設備之水蒸氣排放管線
65:來自費托設備之過量水蒸氣管線
66:氫製造設備
68:氫壓縮設備
70:至氫製造設備之水供應管線
72:空氣供應管線
74,74’:排出之空氣管線
76:至氫壓縮設備之氫管線
78:至精煉設備之氫管線
80:至除鹽設備之水排放管線
82:煤油管線
84:汽油管線
86,86’,86”:廢水管線
Claims (18)
- 一種製造合成燃料(尤其是噴射機燃料(煤油)、汽油及/或柴油)的系統(10)，該系統包含： a) 用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的設備(12)， b) 用於製造包含一氧化碳、氫、二氧化碳及水之原料合成氣的合成氣製造設備(18)，該合成氣製造設備(18)具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備(12)之二氧化碳的供應管線(20)、空氣的供應管線(22)及水的供應管線(24)， c) 用於分離在該合成氣製造設備(18)中所製造之該原合成氣中之二氧化碳和水的分離設備(26)， d) 用於藉由費托程序(Fisher-Tropsch process)以從該合成氣製造烴類的費托設備(28)，其中該合成氣中之二氧化碳和水於該分離設備(26)中分離出， e) 用於將在該費托設備(28)中所製造之該烴類精煉成合成燃料的精煉設備(30)， f) 用於將水除鹽的除鹽設備(32)，該除鹽設備(32)具有來自用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備(12)的水供應管線(34)以及導引至該費托設備(28)之水排放管線(40)，及 g) 水純化設備(42)，其包含來自該費托設備(28)的水供應管線(46)，以用於純化於該費托設備(28)中所產生的水， 其中該系統進一步包含將甲烷以外的烴類轉化成甲烷、碳氧化物、水和氫的預重組器(48)、及i)從該水純化設備(42)導引至該預重組器(48)之水蒸氣供應管線(50)、ii)從該精煉設備(30)導引至該預重組器(48)之程序氣體供應管線(54,52)及/或從該費托設備(28)導引至該預重組器(48)之返回氣體管線(56,52)、及iii)從該預重組器(48)導引至與該合成氣製造設備(18)連接之水供應管線(24)的循環管線(62)。
- 如請求項1之系統(10)，其中該系統不具有外加水供應管線。
- 如請求項1或2之系統(10)，其中該水純化設備(42)係經設計成部分蒸發器，其中不僅水，還有其中所含之烴類被部分地蒸發。
- 如前述請求項中至少一項之系統(10)，其中該精煉設備(30)包含至少一個異構裂解反應器(isocracker reactor)，該至少一個異構裂解反應器具有不須硫化之觸媒，且較佳具有貴金屬觸媒。
- 如前述請求項中至少一項之系統(10)，其中用於將水除鹽之除鹽設備(32)也具有來自該合成氣製造設備(18)之水供應管線(36)以及來自該分離設備(26)之水供應管線(38)。
- 如前述請求項中至少一項之系統(10)，其中來自該精煉設備(30)之水供應管線(44)，以用於純化於該精煉設備(30)中所產生的水。
- 如前述請求項中任一項之系統(10)，其中該合成氣製造設備(18)包含一或多個共固體氧化物電解電池。
- 如前述請求項中至少一項之系統(10)，其中該分離設備(26)包含用於藉由吸收以分離在該合成氣中之二氧化碳的胺洗滌器、用於將水冷凝且將該氣體壓縮至在該費托合成中所需之壓力的壓縮器、導引至該合成氣製造設備(18)或至該二氧化碳之管線(20)(其係從用於分開地萃取二氧化碳和水之該設備(12)至該合成氣製造設備(18))之二氧化碳返回管線(27)、以及導引至該費托設備(28)之合成氣供應管線(29)。
- 如前述請求項中至少一項之系統(10)，其中該除鹽設備(32)包含一或多個陰離子及陽離子交換器及用於脫氣之薄膜設備，彼等經設計使得水可被除鹽且脫氣至其導電度少於20μS/cm，較佳少於10μS/cm，特佳少於5μS/cm且最佳至多2μS/cm的程度。
- 如前述請求項中至少一項之系統(10)，其中該精煉設備(30)包含氫洗滌器及一或多個蒸餾塔。
- 如前述請求項中至少一項之系統(10)，其中該系統進一步具有氫製造設備(66)和氫壓縮設備(68)，該系統(10)進一步具有從用於將水除鹽之該設備(12)導引至該氫製造設備(66)之水管線(70)、從該氫壓縮設備(68)導引至該除鹽設備(32)之水管線(80)、從該氫製造設備(66)導引至該氫壓縮設備(68)之氫管線(76)、及從該氫壓縮設備(68)導引至該精煉設備(30)之氫管線(78)。
- 一種製造合成燃料(尤其是噴射機燃料(煤油)、汽油及/或柴油)的方法，其係在如前述請求項中至少一項之系統(10)中進行。
- 如請求項12之方法，其中在該方法中，供應少於20%，較佳少於10%，特佳少於5%的外加水，且最佳的是完全沒有供應外加水，外加水供應意指從外部進入該系統之任何水的供應，該水未在用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備中獲得。
- 如請求項12或13之方法，其中在該除鹽設備(32)中，將該水純化成具有少於20μS/cm，較佳少於10μS/cm，特佳少於5μS/cm，且最佳至多2μS/cm之導電度的水。
- 如請求項12至14項中至少一項之方法，其中噴燈(torch)氣體係衍生自該費托設備(28)，噴燈氣體之流量大於從用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水的該設備(12)所排出之流中所含之氮和氬的量與從該費托設備(28)至該預重組器(48)之該返回氣流中所設定之氮和氬的總濃度的商，其中從該費托設備(28)至該預重組器(48)之該返回氣流中之氮和氬的總濃度較佳被設定成1.5至10質量%。
- 如請求項12至15中至少一項之方法，其中該系統(10)具有氫製造設備(66)和氫壓縮設備(68)，且該精煉設備(30)包含一或多個異構裂解反應器、氫洗滌器及一或多個蒸餾塔，其中在該氫製造設備(66)中所製造之氫經供應至該氫壓縮設備(68)且在其中被壓縮，及該經壓縮之氫經供應至該精煉設備(30)之氫洗滌器。
- 如請求項12至16中至少一項之方法，其中該精煉設備(30)包含一或多個異構裂解反應器，其中使用不需要硫化之觸媒，較佳使用貴金屬觸媒，且該水純化設備(42)經供應來自該費托設備(28)之水及來自該精煉設備(30)之水，其中該水在該水純化設備(42)利用部分蒸發而純化，含有烴之該經部分蒸發的水蒸氣中之至少70%係經由水蒸氣供應管線(50)供應至該預重組器(48)，且該純化的水中之至少30%具有少於2,000 mg/l之COD且經供應至都市廢水廠。
- 如請求項12至17中至少一項之方法，其中在用於分開地萃取周圍空氣中之二氧化碳和水之該設備(12)、該合成氣製造設備(18)、該分離設備(26)及該任意的氫壓縮設備(68)中所累積之水中之至少80%、較佳至少90%、特佳至少95%且最佳100%的水經供應至該除鹽設備(32)。
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| TW111114534A TW202342705A (zh) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | 不需外加水之製造合成燃料的系統和方法 |
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