TWI522453B - 用於製造合成氣之設施及方法 - Google Patents

Description

用於製造合成氣之設施及方法

本發明係關於一種藉由蒸汽重組法，從基本上固態燃料(較佳為生質)製造合成氣的設施，其具有至少一個用來形成含焦油的熱裂解氣與焦炭粒子之熱裂解反應裝置。本發明亦關於一種藉由蒸汽重組法，從基本上固態燃料(較佳為生質)製造合成氣的方法。

在固定式流體化床反應裝置中從生質製造合成氣本身已知。為了補償在合成氣製造期間的反應焓，會以空氣來氧化部分的生質。此可藉由直接將空氣引進噴嘴基座中、或間接在第二反應裝置(其藉由循環沙床連接至第一反應裝置)中藉由燃燒生質或從其所產生之焦炭而發生。

用於這些反應裝置之合成氣包含相當大量的焦油。高焦油含量的理由之一為生質粒子非常快速地到達流體化床的上層及能夠於此釋放出原及二級焦油(其然後被排出而沒有任何可察覺的進一步反應)與產物氣體。隨後，需要相當多的時間及努力從該合成氣中移除焦油。

為了上述提及的理由，在具有循環式流體化床之流體化床反應裝置中所產生的合成氣之焦油含量甚至高於在具有固定式流體化床的反應裝置中者。

為了減低焦油含量，可以二階段方法來製造合成氣。首先，在熱裂解反應裝置中，該固態燃料藉由釋放出熱裂解氣與焦炭而熱解。接著此，在合成反應裝置中，該熱裂解氣藉由蒸汽(如需要的話，於焦炭存在下)重組及轉換成合成氣。但是，以此方法所製造的合成氣仍然具有相當可觀的焦油含量，其隨後僅可以許多時間及努力來移除。

已知的方法之進一步缺點為所供應的空氣之氧氣會直接遇到熱焦炭粒子並氧化其。包含在焦炭粒子中的灰渣可由於在製程中所提升的高溫而熔融。此會將可氣化的生質壓縮成木質生質，因為其灰渣具有較高的熔點。

已在DE 10 2008 014 799 A1及DE 10 2008 032 166 A1中描述出，可藉由串列地連接複數個具有固定式流體化床的反應裝置來減低焦油含量。這些流體化床以惰性床材料操作。該工藝費用非常高。

形成本發明之基礎的目標為具體指出一種可簡單且經濟地產生基本上無焦油的合成氣之設施及方法。

此目標根據申請專利範圍第1及13項之特徵達成。附屬項第2至12及14至21項係關於本發明的優良具體實例。

至於該設施，其提供至少一個焦炭塵雲反應裝置，其中該焦炭塵雲反應裝置具有至少一個用來觸媒分解在熱裂解氣中的焦油之加熱用具。

至於該方法，在至少一個熱裂解反應裝置中供應一基本上欲瓦解成熱裂解氣與焦炭的固態燃料，其中該焦炭同時或隨後被粉碎成細微的焦炭粒子。藉由熱裂解氣將以此方式獲得之焦炭粒子攜帶至至少一個藉由至少一個加熱用具加熱的焦炭塵雲反應裝置中，以便包含在熱裂解氣中的焦油與該焦炭粒子進行觸媒反應。在該方法中，發生焦油分解(所謂的裂解)。

在熱裂解氣中的焦油除了觸媒分解外，亦會發生焦油的熱分解。但是，焦油的熱分解僅會在溫度從例如1300℃至1600℃下發生。但是，與焦炭粒子的觸媒反應已經可在溫度從大約700℃至1000℃下發生，特別是，事實上如所需要從大約750℃至950℃可獲得基本上無焦油的合成氣。

在焦炭塵雲中達成非常好的熱及質量轉移，其可以簡單方式使用加熱用具及焦炭粒子的觸媒效應來製造一基本上無焦油的合成氣。

除了焦油的觸媒反應(從而分解)外，亦可發生焦油的熱分解。因為熱反應該焦油所需要之溫度會高於灰渣熔點，關於該方法，焦油之至少明顯的部分(較佳為佔支配的部分)應該進行觸媒反應。若該焦油大部分進行觸媒反應時，其為較佳。

就本發明而論，“基本上固態燃料”經了解為在正常條件下完全或部分以固態團聚物存在之燃料。使用生質作為該燃料較佳。

在熱裂解反應裝置中，亦可傍著純熱裂解至少部分發生蒸汽重組，特別是，若將水(以蒸汽形式為較佳)提供至該至少一個熱裂解反應裝置及/或該生質相應地潮濕時。

用語“焦炭塵雲”代表由熱裂解氣流所攜帶或至少保持懸浮之焦炭粒子的積聚。該焦炭粒子藉由在至少一個熱裂解反應裝置中熱裂解一固態燃料(特別是生質)而形成。如需要的話，可並行或隨後粉碎該焦炭粒子。在至少一個熱裂解反應裝置中，亦產生熱裂解氣，其保持該焦炭粒子懸浮或進一步在熱裂解氣的流動方向中輸送該粒子。該熱裂解氣通常包含焦油。

焦油為具有相應高沸點的高分子化合物。雖然這些化合物許多具有沸點低於250℃，但這些會引起問題。當超過沸點時，會從該生質排出所謂的原焦油。從該原焦油形成所謂的二級焦油，其粗略地由烷基化的單芳香族及二芳香族化合物(包括雜芳香族化合物)組成。在高溫下，在熱裂解氣中漸增地發現三級焦油(亦稱為高溫或重組焦油，諸如苯、萘、菲、芘、苯并芘)，其主要由二級焦油重組而形成。

該焦炭塵雲反應裝置經了解為一種具有焦炭塵雲能穿過的反應艙之裝置，在其中焦炭粒子至少由該氣體流保持懸浮。在該焦炭塵雲反應裝置中省掉由惰性床材料組成的床材料。在該焦炭塵雲反應裝置中，僅存在焦炭與任何反應產物如為微粒狀材料為較佳。

在該焦炭塵雲反應裝置中發生蒸汽重組較佳，其中蒸汽重組亦可已經在熱裂解反應裝置中部分發生。因此，該焦炭塵雲反應裝置可視為合成氣反應裝置。再者，包含在該氣體流中的焦油與該焦炭塵雲之熱焦炭粒子發生觸媒反應。此反應需要供應熱，其中在該焦炭塵雲反應裝置中提供至少一個加熱用具。

為了簡明的目的，在下列中，於該熱裂解反應裝置中的氣體及離開該熱裂解反應裝置的氣體將稱為熱裂解氣。在焦炭塵雲反應裝置中的氣體將亦稱為熱裂解氣。當然，該熱裂解氣之組成物依該熱裂解氣在該設備中的位置而不同。但是，將所使用的術語數目保持低，以便可更容易地了解本發明。

再者，為了簡明的目的，將一起增加所關心的設施及所關心的方法之描述，其中熟知此技藝者可採用來自該描述之各別較佳具體實例的特徵。

在第一較佳具體實例中，該焦炭塵雲反應裝置以由該熱裂解氣所攜帶的焦炭粒子會在垂直方向上從熱裂解反應裝置移動進入焦炭塵雲反應裝置中之此方式安排在該熱裂解反應裝置上。雖然絕對垂直的方向為較佳，仍然亦可併入指向上的歪斜方向。該方向愈垂直，該設施可更容易建構及焦炭粒子沉積在該設施中的風險愈低。

但是，該熱裂解反應裝置及焦炭塵雲反應裝置不必安排成彼此串疊。二個反應裝置亦可基本上安排成彼此互鄰。為此目的，攜帶焦炭粒子的熱裂解氣亦可從側邊輸送及供應至該焦炭塵雲反應裝置的下部分。因此，該熱裂解氣的流速應該大到足以防止去混合及/或沉積。

該熱裂解反應裝置以含有惰性床材料之流體化床反應裝置為較佳。然後，焦炭粉碎與其製造並行。但是，亦可以不同方式進行焦炭之製造及粉碎。然後，可隨後將焦炭加入至熱裂解氣流以形成用於焦炭塵雲反應裝置的焦炭塵雲。但是，另外包括此程序，因此較不佳。

若該熱裂解反應裝置具有固定式流體化床時，此對粉碎焦炭為優良。已對因此產生的小焦炭粒子其核心充分地加熱，使得原焦油在熱裂解反應裝置中脫逸而不在焦炭塵雲反應裝置中。此外，在固定式流體化床中，從焦炭排出大部分的焦油。

若該熱裂解反應裝置與焦炭塵雲反應裝置基本上彼此呈軸向串疊安排時，可獲得一緊密組態。若該反應裝置具有大約圓型截面時，其同中心排列為適當。亦了解可在缺乏相應的中心線時軸向排列，如該反應裝置中心安排成大約彼此齊平。

若該熱裂解反應裝置與焦炭塵雲反應裝置一起基本上形成一圓柱管時，其可節省許多空間且結構簡單。因此，各別截面基本上一致為較佳。

但是，在該焦炭塵雲反應裝置中，可提供至少一個收縮的自由流動截面(free flow cross-section)之局部設計，以將該反應艙分成相應區段，因此亦防止回混(諸如短循環流)。為了簡明的目的，可由至少一個穿孔板及/或噴嘴基座造成該自由流動截面的至少一個尖端漸漸變細。

為了有效地操作該加熱用具，其可具有一氣體可滲透的多孔區域。此在結構上可簡單地藉由多孔輸送管達成。

為了在該焦炭塵雲反應裝置中延展該熱傳遞面積，該加熱用具可具有複數根提供在該焦炭塵雲反應裝置內部的輸送管。再者或額外地，該氣體可滲透的多孔區域可被電加熱，以便該焦炭塵雲反應裝置簡單且有效率地被加熱。

再者，如需要，該加熱用具可在表面上具有焦油分解觸媒。因此，可進一步支撐焦油與焦炭粒子的觸媒反應。 由於較大的表面積，可在氣體可滲透的多孔區域上(特別是在其孔洞系統上)提供該觸媒材料。

若該熱裂解反應裝置具有流體化床時，在其之下供應流體化氣體。然後，在該焦炭塵雲反應裝置的上部處排出該合成氣。若該流體化氣體足夠潮濕可用於蒸汽重組時，不需要進一步供應氣體。

若該焦炭塵雲反應裝置被分成不同區段時，在串列排列的區段中，該焦炭粒子連貫地通過複數個所形成之焦炭塵雲為較佳。從反應工程學的觀點來看，該焦炭塵雲反應裝置因此可視為串聯的回混反應裝置。

藉由安排在該焦炭塵雲反應裝置的截面中之加熱用具來加熱該焦炭塵雲反應裝置為較佳，藉此達成好的熱傳遞。為了增加輸入該焦炭塵雲反應裝置中的熱，可對該加熱用具的艙供應含氧氣體，其在該加熱用具的多孔區段中氧化該熱裂解氣。

若對該加熱用具的艙施加動態變化的壓力時(其中該氣體在多孔區段中的流動方向重覆地逆轉)，熱傳遞可改良及無焦炭粒子的熱裂解氣可被吸入該多孔區段中而不必需排出此部分的熱裂解氣。

再者或額外地，包含在該熱裂解氣中的焦油於該加熱用具之多孔區段中(即，在其孔洞系統中)與於此提供的觸媒材料反應。此特別適用，當純然增加時，該溫度無法單獨足夠獲得與焦油的相應反應。

該加熱用具可至少部分安排在該焦炭塵雲反應裝置的截面中。然後，該加熱用具減少該焦炭塵雲之自由流動截面，同時可提供一大的熱傳遞面積。該焦炭塵雲在焦炭塵雲反應裝置中類似於塞狀流於氣體的流動方向中流動為較佳。從反應工程學的觀點來看，該焦炭塵雲反應裝置可近似地視為管式反應裝置。

根據一個具體實例，該生質初始在流體化床中未完全反應。焦炭仍然以細微分佈的形式餘留。此焦炭可在下游焦炭塵雲反應裝置中與含焦油的熱裂解氣一起使用作為焦炭塵雲，而根據本發明用於該焦油的觸媒反應。因此，該焦炭塵雲反應裝置安排在該熱裂解反應裝置上為較佳，以便該熱裂解氣可與焦炭粒子僅向上流動。以此方式，可避免焦炭粒子沉積在熱裂解反應裝置與合成氣反應裝置間之設施部分中。

在該焦炭塵雲反應裝置中，伴隨著加熱的輔助，該熱裂解氣在任何情況下大部分轉換成無焦油的合成氣。於該方法中，包含在該熱裂解氣中的焦油於該熱焦炭粒子上催化降解，而沒有焦炭粒子的灰渣熔融。

流體化氣體經了解為供應至該熱裂解反應裝置(即使其應該不為流體化床反應裝置)的氣體或氣體混合物。在流體化床反應裝置的情況下，該流體化氣體以流過該流體化床用來渦旋該床材料之氣體或氣體混合物為較佳。實際的合成氣經了解為產物氣體，其具有合成氣組成物為較佳。

該固態燃料或生質初始熱解，因此分解成熱裂解氣及焦炭。隨後，該焦炭可被粉碎。例如，此可藉由根據DE 198 07 988 A1之方法及設施進行。但是，在含有惰性床材料的流體化床(較佳為固定式)中進行該熱裂解較簡單。在流體化床中，焦炭之熱裂解及粉碎在一設備中或如需要在一反應裝置中同時發生，其中該焦炭基本上藉由與該熱裂解反應裝置的惰性床材料磨擦而被粉碎。特別考慮到沙作為該床材料。固定式流體化床的優點亦為可將根據本發明之設施整合進入此設備中。

含有循環式流體化床的流體化床反應裝置僅合適於有限的熱裂解範圍。根據操作模式，然後形成較粗糙的焦炭粒子，其較不合適於根據本發明之方法。

該熱裂解溫度(即，在熱裂解反應裝置中之溫度)可在400℃至1000℃間，較佳為在600℃至850℃間。因此，該溫度如此高，使得在該熱裂解反應裝置中發生熱裂解及蒸汽重組二者為較佳。總是以本身已知的方式來選擇該反應條件，使得仍然可獲得用於該焦炭塵雲反應裝置之焦炭。

將該熱裂解氣與焦炭粒子一起進料至可加熱的焦炭塵雲反應裝置中。該焦炭粒子細到它們可由該氣體流攜帶為較佳。例如，該焦炭粒子可基本上被粉末化。該焦炭粒子應該不大於3毫米為較佳，因為較大的粒子必需選擇高氣體速度來將焦炭粒子輸出該熱裂解反應裝置進入該焦炭塵雲反應裝置中。但是，較高的氣體速度造成在焦炭塵雲反應裝置中的停留時間明顯減少。該粒子尺寸應該小於1毫米為較佳。

該焦炭塵雲反應裝置可被安排在該熱裂解反應裝置上。該焦炭塵雲反應裝置的反應區域可直接在該熱裂解反應裝置上開始為較佳。換句話說，該焦炭粒子可對抗重力而由熱裂解氣攜帶出熱裂解反應裝置及供應至焦炭塵雲反應裝置。該焦炭粒子理想地以塞狀流流過該焦炭塵雲反應裝置之加熱用具，及在其引出焦炭塵雲反應裝置的路上於高溫下與蒸汽反應而形成合成氣。

該焦炭塵雲在焦炭塵雲反應裝置中(及如需要亦在熱裂解反應裝置與焦炭塵雲反應裝置間)的流動方向基本上垂直為較佳。但是，該流動方向亦可基本上稍微歪斜。在重力方向上指示出的水平流動方向或相等流動方向原則上較不佳，因為焦炭粒子然後可沉積在該設施的相應部分。

可藉由欲形成之加熱用具達成理想的塞狀流之會聚，使得形成窄的垂直管道。以此方式，該加熱用具可例如具有複數根彼此平行排列的加熱輸送管，其在彼此之間形成窄的自由流動截面，藉此大大地防止回混(紊流)。因為紊流不容易防止(由於在熱裂解氣中高焦炭負載)，可藉由截面收縮將該焦炭塵雲反應裝置分成複數個區段。例如，此可藉由穿孔板發生，其中在孔洞中的流速高至無氣體可向後流動。從反應工程學的觀點來看，該焦炭塵雲反應裝置然後可視為所謂的回混反應裝置串列，即，串列連接複數個理想的回混反應裝置。從反應工程學的觀點來看，該複數個區段在每個情況下可視為各別的回混反應裝置，此焦炭塵雲反應裝置非常接近理想的塞狀流為較佳，且事實上提供更多區段，更接近如此。

已知焦油在高溫下於焦炭粒子上觸媒分解。在焦炭塵雲中，如於此所描述，為此目的產生理想條件。因為無惰性床材料減少反應體積而達成高停留時間。在焦炭塵雲中的質量轉移明顯高於在以惰性床材料操作的流體化床之氣泡中者。

為了支持該觸媒性焦油分解，可以觸媒塗佈該加熱用具。亦可由觸媒製造該加熱用具與該熱裂解氣接觸的部分。若該加熱用具具有多孔輸送管及/或設計成電加熱時，其特別優良。當使用具有觸媒的多孔輸送管時，可獲得高觸媒有效表面積。可使用鎳作為該觸媒活性材料。例如，該觸媒可為來自週期表第VIII族之以鎳為基礎的觸媒(其同時亦降解氨)。以MgO、ZrO₂及/或ZrO₂-Al₂O₃摻雜以鎳為基礎的觸媒亦可優良。

當使用多孔輸送管藉由對輸送管的內腔施加脈衝式壓力變化時，可改良質量轉移。該輸送管可以頻率從0.1至10,000赫茲(較佳為從5至500赫茲)改變壓力來加壓為較佳。

因為由於缺乏惰性床材料(諸如沙(SiO₂))，儘管加熱該焦炭塵雲反應裝置，並不會與包含在生質中的鉀及磷形成低熔融共熔物，其它方面亦可使用含有高鉀及/或磷含量之有問題的生質，隨著相應的製程條件，其灰渣將藉由使用沙作為床材料而熔融。K₂O*4SiO₂在此關聯中特別關鍵，因為此化合物之熔點大約760℃。

藉由熱輻射進行從加熱用具至焦炭粒子的熱傳遞顯著較佳或主要更佳。由於在焦炭塵雲反應裝置中，焦炭粒子成為一氧化碳與氫的反應為吸熱反應(C+CO₂=2CO₂+159.9千焦/莫耳；C+H₂O=CO+H₂+118.5千焦/莫耳)，該焦炭粒子總是比輻射熱冷為較佳。

可對該加熱用具供應含氧氣體(諸如空氣或氧氣)取代電能來操作其。然後，該加熱用具具有至少一個多孔區段，其中該熱裂解氣的一部分被氧化及加熱該加熱用具。

根據本發明之方法，可使用比根據先述技藝方法寬範圍的生質，其中藉由加入氧氣，焦炭粒子可遭遇到溫度提高多於100℃，藉此所包含的灰渣會熔融。

為了讓該熱性能匹配該反應之發展，可沿著反應路徑分割該加熱用具。此可最容易地以電加熱用具進行。例如，電加熱用具可經由穿孔板連接至電源供應器，其中該穿孔板同時將該焦炭塵雲反應裝置的反應艙分開成各別的反應區域。然後，該電加熱用具可或藉由類似措施在各部分中調整。使用電能較佳，因為在未來，電能將不會比熱能更貴。

根據本發明之方法能夠藉由主要措施與些微的工藝時間及努力來移除大部分焦油。也就是說，就例如用於焦油之觸媒分解或分離的額外方法步驟而論，可省掉用來移除焦油的二級措施與輸送管末端。其亦讓可使用的生質範圍變寛。因此，該灰渣不會熔融，因此可使用作為無機肥料。

該加熱裝置以由複數個加熱裝置組成為較佳。該加熱裝置可呈板、輸送管及/或棒形式。

本發明將根據僅闡明一個典型具體實例的圖形在下列更詳細地解釋。在圖形中：第1圖顯示出一焦炭塵雲反應裝置，其與流體化床反應裝置一起整合進入常見的反應裝置設施中；及第2圖顯示出根據第1圖之加熱用具的加熱裝置之截面圖。

第1圖顯示出具有外罩5的反應裝置設備1，在其中一起包括焦炭塵雲反應裝置11與熱裂解反應裝置16。該熱裂解反應裝置16設計成含有惰性床材料的流體化床6之固定式流體化床反應裝置，其上端由數字8鑑別。噴嘴基座7形成流體化床6的下端，其中提供一設計成電加熱的加熱用具12。該固定式流體化床由加熱用具12加熱至最高溫度從大約400℃至1000℃，較佳為從600℃至850℃。在相應的溫度處，帶入熱裂解反應裝置16中的生質2被熱解。對該流體化床6方法提供一惰性床材料(諸如沙)，以藉由機械磨擦粉碎從生質2形成的焦炭。對該流體化床6提供一包含需要的蒸汽量之流體化氣體3，以完全重組該生質2。因此，需要除了經由該流體化氣體3外不進一步加入蒸汽。

來自熱裂解反應裝置16，該熱裂解氣(即，在熱裂解反應裝置16中形成的氣體)與在熱裂解反應裝置16中形成之焦炭粒子一起到達該焦炭塵雲反應裝置11的第一部分10a，其中該反應裝置11裝備有加熱用具18且直接安排在熱裂解反應裝置16之固定式流體化床6上。在闡明及在此相關的較佳設施中，在基本上管狀反應裝置外罩中提供該熱裂解反應裝置16及該焦炭塵雲反應裝置11。可藉由選擇條件來決定焦炭粒子的最大尺寸，諸如沙粒尺寸、反應裝置尺寸、流速、壓力及/或溫度。

在闡明及在此相關的較佳設備中，該加熱用具18具有複數根加熱輸送管13。該等加熱輸送管13形成窄通道作為在加熱輸送管13(其阻礙焦炭塵雲回流)間之自由流動截面。為了額外抑制焦炭塵雲回流，在焦炭塵雲反應裝置11中額外安排穿孔板9a-9c，其將該焦炭塵雲反應裝置11分成區段10a至10d。亦可提供噴嘴基座取代穿孔板9a-9c。藉由通過穿孔板9a-9c適當地減低壓力，可將在孔洞中的流速設定成高至可防止氣體及/或焦炭粒子回流。結果，可防止所謂的短循環流，藉此在具有非常短的停留時間之單一渦旋中的含焦油氣體可被帶出焦炭塵雲反應裝置11，及以此方式最後成為在作為產物氣體的合成氣4中之雜質。

用於加熱用具18的能量可來自任何來源。已闡明電加熱與垂直安排的輸送管13。為了讓該熱性能匹配該反應之發展，以可在焦炭塵雲反應裝置11的各別區段10b-10d中分別調整加熱為優良。然後，可經由穿孔板9a-9c直接發生該加熱用具18及/或該加熱用具的各別區段之電接觸。

可供應一部分欲與產物氣體(即，合成氣4)排出的焦炭，以便其可使用作為在農業中的土壤調理劑。因此，蒸汽重組不需要進行至固態燃料(例如，以生質2形式)完全轉換成合成氣4與灰渣的程度。此可較佳，甚至如此，對取得無機肥料來說，若該轉換僅進行至一部分的焦炭粒子亦傍著灰渣排出的程度時，其亦可較佳。這些可較佳與合成氣4排出並以已知方法分離。雖然該焦炭粒子的循環控制管理可能，但由於程序及工藝的時間及努力，其較不佳。

若可獲得便宜的氧氣15時，則以氧氣15操作該加熱用具18為適當。此方法合適於加熱該熱裂解反應裝置16及加熱該焦炭塵雲反應裝置11二者。此外，可使用包含多孔輸送管13之加熱用具18，如闡明在第2圖中。這些輸送管13提供一輸送管連接17及在末端處具有例如閉合構造14。然後，氧氣15流過多孔輸送管13及氧化包含在焦炭塵雲反應裝置11中的氣體。該輸送管亦可在每個末端處提供一輸送管閉合構造及讓氧氣輸送通過。

若在輸送管13中選擇比在焦炭塵雲反應裝置11中低的壓力時，熱裂解氣會流入輸送管13中且於此遇到氧氣15。熱裂解氣已經在孔洞中與氧氣反應及加熱該輸送管13。然後，已氧化的氣體可經由第二連接排出用於進一步使用。因此，於此情況中，並無燃燒產物到達焦炭塵雲反應裝置11。但是，隨著此方法，可在輸送管13上形成結實地黏附的過濾層。因此，這些應該隨著壓力改變被及時移除。因此，此方法特別合適於熱裂解反應裝置16，因為輸送管13已經由呈沙形式的床材料自由不斷地刮擦。

對焦炭塵雲反應裝置11來說，可較佳地選擇在輸送管13中的氧氣15壓力比在焦炭塵雲反應裝置11中大。然後，氧氣15經由加熱用具18的孔洞系統進入焦炭塵雲反應裝置11。發生該熱裂解氣的部分氧化及相應產生熱。

保持多孔輸送管13的表面乾淨及增強質量轉移的方法由在輸送管16中產生脈衝式壓力變化組成。此可以本身已知的裝置進行。此方法與用來降解焦油的多孔輸送管之觸媒配備結合特別合適。藉由選擇合適的壓力改變頻率及振幅，基本上輸送管13的全部孔洞系統皆可使用來分解焦油。沒有輸送氧氣亦可獲得觸媒效應，即使從內部輸送低量氧氣15至外部更有效。

1．．．流體化床反應裝置

2．．．生質

3．．．流體化氣體

4．．．合成氣

5．．．反應裝置外罩

6．．．流體化床

7．．．噴嘴基座

8．．．流體化床末端

9a-c．．．穿孔板

10a-d．．．反應裝置區段

11．．．焦炭塵雲反應裝置

12．．．加熱輸送管，熱裂解反應裝置

13．．．加熱輸送管，焦炭塵雲反應裝置

14．．．輸送管末端

15．．．氧氣

16．．．熱裂解反應裝置

17．．．輸送管連接

18．．．加熱用具

第1圖顯示出一焦炭塵雲反應裝置，其與流體化床反應裝置一起整合進入常見的反應裝置設備中。

第2圖顯示出根據第1圖之加熱用具的加熱裝置之截面圖。

1．．．流體化床反應裝置

2．．．生質

3．．．流體化氣體

4．．．合成氣

5．．．反應裝置外罩

6．．．流體化床

7．．．噴嘴基座

8．．．流體化床末端

9a-c．．．穿孔板

10a-d．．．反應裝置區段

11．．．焦炭塵雲反應裝置

12．．．加熱輸送管，熱裂解反應裝置

13．．．加熱輸送管，焦炭塵雲反應裝置

16．．．熱裂解反應裝置

18．．．加熱用具

Claims (27)

1. 一種藉由蒸汽重組法從基本上固態燃料來製造合成氣之設施，其具有至少一個用來形成含焦油的熱裂解氣與焦炭粒子之熱裂解反應裝置，該設施之特徵為提供至少一個焦炭塵雲反應裝置，其中該焦炭塵雲反應裝置具有至少一個用來觸媒分解在該熱裂解氣中的焦油之加熱用具。
2. 如請求項第1項之設施，其特徵為該固態燃料為生質。
3. 如請求項第1項之設施，其特徵為該焦炭塵雲反應裝置安排在該熱裂解反應裝置上，以此方式，由該熱裂解氣所攜帶的焦炭粒子在垂直方向上從該熱裂解反應裝置移動進入該焦炭塵雲反應裝置中。
4. 如請求項第1項之設施，其特徵為該熱裂解反應裝置為一含有惰性床材料的流體化床反應裝置。
5. 如請求項第4項之設施，其特徵為該熱裂解反應裝置具有一固定式流體化床。
6. 如請求項第3項之設施，其特徵為該熱裂解反應裝置及焦炭塵雲反應裝置基本上軸向地彼此串疊安排。
7. 如請求項第3項之設施，其特徵為該熱裂解反應裝置及焦炭塵雲反應裝置基本上同中心地彼此串疊安排。
8. 如請求項第6項之設施，其特徵為該熱裂解反應裝置及焦炭塵雲反應裝置基本上一起形成一具有基本上一致的截面之圓柱管。
9. 如請求項第1至8項之任何一項的設施，其特徵為藉由至 少一個收縮的自由流動截面(free flow cross-section)將該焦炭塵雲反應裝置分成不同區段。
10. 如請求項第9項之設施，其特徵為藉由至少一個穿孔板及/或噴嘴基座將該焦炭塵雲反應裝置分成不同區段。
11. 如請求項第1至8項之任何一項的設施，其特徵為該加熱用具具有氣體可滲透的多孔區域。
12. 如請求項第11項之設施，其特徵為該氣體可滲透的多孔區域係呈至少一根輸送管的形式。
13. 如請求項第11項之設施，其特徵為該加熱用具具有複數個設在焦炭塵雲反應裝置內的加熱裝置。
14. 如請求項第13項之設施，其特徵為該複數個設在焦炭塵雲反應裝置內的加熱裝置係呈輸送管形式。
15. 如請求項第1項之設施，其特徵為該加熱用具之氣體可滲透的多孔區域係經電加熱。
16. 如請求項第1項之設施，其特徵為該加熱用具在表面上具有焦油分解觸媒。
17. 如請求項第1項之設施，其特徵為該加熱用具在該氣體可滲透的多孔區域上具有焦油分解觸媒。
18. 一種藉由蒸汽重組法從基本上固態燃料來製造合成氣的方法，其中一基本上固態燃料在至少一個熱裂解反應裝置中分解成熱裂解氣與焦炭，其中該焦炭被粉碎成焦炭粒子，其中該焦炭粒子由熱裂解氣攜帶至至少一個焦炭塵雲反應裝置中，其中該焦炭塵雲反應裝置藉由至少一個加熱用具加熱，及其中包含在熱裂解氣中的焦油與 焦炭粒子進行觸媒反應。
19. 如請求項第18項之方法，其中該固態燃料為生質。
20. 如請求項第18項之方法，其中該焦炭藉由熱裂解反應裝置的流體化床粉碎成焦炭粒子。
21. 如請求項第20項之方法，其中在該流體化床下將一流體化氣體供應至該熱裂解反應裝置，其中該合成氣在該焦炭塵雲反應裝置的上部處排出。
22. 如請求項第18項之方法，其中在該焦炭塵雲反應裝置中之焦炭粒子連貫地通過複數個從焦炭塵雲形成的流體化床。
23. 如請求項第18項之方法，其中該焦炭塵雲反應裝置藉由安排在該焦炭塵雲反應裝置的截面中之加熱用具加熱。
24. 如請求項第23項之方法，其中將一含氧氣體供應至該加熱用具的艙，且其中該熱裂解氣在該加熱用具的多孔區段中由該含氧氣體氧化。
25. 如請求項第23項之方法，其中該加熱用具的多孔區段係經電加熱。
26. 如請求項第23至25項之任何一項的方法，其中對該加熱用具之艙施加動態的壓力變化，且其中在該多孔區段中的氣體流動方向由於壓力改變而動態地逆轉。
27. 如請求項第23至25項之任何一項的方法，其中包含在該熱裂解氣中的焦油於該加熱用具之多孔區段中與於此提供的觸媒材料進行反應。