專利名稱：用于從生物質氣化過程中得到的合成氣去除焦油的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據前文的權利要求I的在反應器中進行生物質氣化的方法。
背景技術：
從專利權人的WO 2008/010717 A2中了解到這種方法并公開了方法和系統，其中，氣體離開生物質反應器經受油流。過量的油再循環并且過濾灰塵之后再用于與來自反應器 的氣體接觸。額外的油從氣體進入的分離裝置的下游回收。在專利權人的WO 03/018723中公開了所謂的OLGA系統，其中，特定的設計用于生物質氣化。由氣化產生的氣體經受兩步清潔處理以去除焦油。在第一步中將氣體壓縮到第一清潔流體油中。例如通過在氣流中淋浴油能發生飽和。在第二階段在吸收塔中使用油吸收剩余的焦油。使用后，負載(laden)焦油的油排放到分離器，其中，重餾分回到生物質氣化器中，輕餾分進一步用作上述過程的油。盡管理論上是很好的功能系統，但是實際上它顯示在開始階段清潔非常有效，隨后至少在第一清潔步驟，大部分氣體沒有被冷卻且焦油的量沒有減少而且必須在第二吸收步驟去除。然而，用于該目的的吸收器應該具有相對小的尺寸并且因此不能在更高溫度下操作。這意味著第一清潔步驟的效率不如預期的那樣。進一步，油的質量隨時間變化，引起系統內處理的問題，需要一些油回收的形式。更特別的，較輕組分和較重組分之間的分布向較重組分更多的方向變化，使得粘度顯著更高以及焦油的去除效率較小。
發明內容
本發明的目的是克服這個缺點并提供其中更大量部分的焦油存在于氣體中并且特別適合于通過生物質氣化去除的第一清潔步驟。根據本發明，這個目的通過具有權利要求I的特征的方法來實現。出人意料地發現，在第一清潔步驟中如果使用芳香烴能夠相當地增加清潔的效率。此外，這些芳香烴在使用之后經受分離步驟。在原始的OLGA概念中，作為清潔油使用的脂肪族烴具有線性分子鏈或為烯烴。它呈現并且能夠解釋芳香族焦油組分在芳香族溶劑中的溶解性質比在脂肪族溶劑中的溶解性質好的多。
具體實施例方式根據本發明的優選實施方式，芳香烴的碳與焦油的芳香烴的碳一致。更特別的，這些烴含有重焦油和輕焦油兩種。相對地輕焦油定義為含有達到三到四個環的多環芳烴(PAH)的焦油。
根據本發明，含有第一清潔流體和從中回收的焦油的第一混合物經受第一分離步驟。在這樣的分離步驟中，基于在第一混合物中相關組分的蒸發溫度實現分離。根據本發明，將由這樣的分離產生的較輕餾分添加到來自氣化反應器的氣流中，并且較重的餾分被排放。部分這種排放的重餾分可以回到生物質反應器的入口，或者，因為這種餾分含有很多化學能，可以用于其他加熱目的。
輕餾分例如含有乙苯、間/對二甲苯、鄰二甲苯+苯乙烯、苯酚、鄰甲酚、茚、間/對甲酌■、蔡(naphtalene)、喧琳、異喧琳(isoquinoline)、2_ 甲基蔡(2-methyl-naphtalene)、I-甲基萘(1-methyl-naphtalene)、聯苯(biphenyl)、乙烯基萘(ethenyl-naphtalene)、危(acenaphthylene)、二氫危(acenaphthene)、荷、菲(phenanthrene)、蒽、突蒽和花中的一種或多種，以及重懼分例如含有苯并(a)蒽、屈(chrysene)、苯并(b)突蒽、苯并(k)突蒽、苯并(e)芘、苯并(a)芘、茈、茚并(123-cd)茈、二苯并(ah)蒽、苯并(ghi)茈和暈苯中的一種或多種。根據本發明進一步優選的實施方式，第一混合物沒有直接經受第一分離步驟而是儲存在中間緩沖器中。從這個中間緩沖器，部分第一混合物進入上述第一分離器。另外的部分經受第一清潔步驟。這意味著來自第一清潔步驟的第一混合物僅僅部分經受第一分離步驟。此外，可以加入對混合物粘度產生影響的物質到中間緩沖器中。更特別的，可以添加灰塵(炭(char)和灰)類似物質用于增加粘度。例如提到的從來自生物質反應器的氣體中分離的灰塵。這些灰塵可以在第一清潔步驟之前的步驟或第一清潔步驟之后的步驟中從氣體分離。如果在第一清潔步驟之前實現分離優選清潔基于重力例如在艾因(een)旋風分離器實現。如果分離在第一清潔步驟之后實現優選分離通過靜電分離器實現。第一清潔步驟之后基于吸收提供第二清潔步驟。將注意到在這個過程中可以加入物質維持第一流體需要的清潔性質。此外，應該采取步驟以增加、維持或降低在相關位置的相關溫度。在第一清潔步驟的下游提供第二清潔步驟，第二清潔步驟可以通過使用具有更多線性分子鏈結構的油(脂肪族油)吸收來實現。相對較小的大量焦油可以在這種下游吸收系統中有效去除。然而，它的前提是，在第一分離步驟大部分的焦油已經去除。本發明也涉及生物質氣化系統，包括具有用于待氣化的生物質的入口和用于產生的氣體的出口的生物質氣化器，所述出口與第一清潔裝置連接，所述第一清潔裝置包括與所述出口連接的入口以及用于第一清潔流體的入口、用于已清潔的氣體的出口和用于由清潔產生的產品的出口，其中，所述第一清潔裝置包括飽和裝置，所述出口連接到用于從所述出口回收所述第一流體的第一分離裝置，其中所述第一分離裝置包括汽提塔(strippercolumn)，汽提塔的用于輕芳香餾分的出口連接到所述第一清潔裝置的用于第一清潔流體的入口，以及用于重芳香餾分的出口連接到排放。更特別的，緩沖容器設置成連接在第一清潔裝置和第一分離裝置之間，其中，這種緩沖容器連接到所述第一清潔裝置的用于第一清潔流體的入口。本發明將進一步參見單解(schematically)所示的例子進行闡述。在圖中示意性示出了根據本發明的系統。生物質I的流通過生物質氣化器3的入口 40添加到提供的生物質氣化器3。氣化氣體例如空氣、氧氣和/或蒸汽用2示意性表示，從入口 43進入。除了生物質1，相對重的焦油34的流也可以通過入口 40或者單獨的入口42進入，取決于氣化器的類型(例如單或雙(duel)反應器氣化器)。在生物質氣化器中，在600-1300°C的溫度下發生氣化。按亞化學計量(sub-stoichiometric)的量供應氧氣。離開氣化器出口 41的氣體除了含有期望的組分(CO、H2, H2O, CH4)，還含有(碳)灰塵和焦油(較重烴)。在第一步驟，通過基于重力的分離并且更特別的用旋風分離器5的分離去除灰塵來實現氣體6的生產。由旋風分離器產生的灰塵氣流用7表示，部分灰塵氣流進料到緩沖容器13的入口 53，如箭頭37所示，同時，由旋風分離器產生的灰塵氣流的另外的部分可以通過其他方式如38表示的排放。清潔的氣流6 (部分灰塵)與來自產品22的較輕餾分混合。所得混合物(用29表示)進入飽和裝置8。通過飽和裝置的入口 46以下流方向向以上流方向移動到出口 47的氣流噴霧第一清潔流體11。氣流中的大部分焦油被這種方法捕捉并且通過出口 49與第一流體一起排放并如箭頭12所示進入緩沖容器13。除了第一清潔裝置8的用于排放的入口，緩沖容器13包括如上所述用于來自旋風分離器5的灰塵顆粒的入口 53。并且提供入口34，如箭頭35所示，來自下游過濾器15的另外的灰塵從入口 34進入到緩沖容器13。緩沖容器13具有兩個出口，如箭頭9所示，一個出口 56用于供應第一清潔流體11到泵10并且隨后進入第一分離裝置8。另一出口 57通過箭頭22提供與分離塔(separator column) 23的連接。氣體24進入該分離塔23的下部。這種氣體優選來自外部來源并且可以包括蒸汽、二氧化碳和/或氮氣。也可能這種氣體是最終產品氣體的部分并且這種氣體在圖中用26表示。這些相對清潔的氣體24進入塔23的下部并可能被預熱。因為這些氣體的流，基于蒸發溫度實現分離。來自產品22的較輕餾分進入塔23的入口 52通過出口 50分離，這種流28與氣流5混合產生流29。例如在第一分離裝置8的蒸發溫度為280_320°C。然而，這取決于輕餾分在氣流6中是可接受的。混合物的較重部分(含有焦油和灰塵)以及第一清潔流體將不蒸發并通過出口 51排放。排放的這個流30可以部分回到生物質氣化器的下側，如箭頭32，泵33和箭頭34所示。然而，也可能以其他方式排放這種重餾分如箭頭31所示。當然取決于具體的情況，這些排放中的一種可能是(更)優選的。除了僅僅含有烴的焦油，灰塵以及含有硫(sulphur)和氯化物的組分也可以從氣流中去除。如箭頭35和37所示，通過添加固體組分例如灰塵可以改變容器13中混合物和產品30的粘度。這可能是令人期待的，并且來自旋風分離器5的灰塵進入容器13和如箭頭38所示排放的比例和根據箭頭35和36排放的量的比例一樣決定離開容器13的混合物的粘度的增加。如上文顯示，在第一分離裝置8的下游提供過濾器15。優選這個過濾器15為靜電除塵器(electrostatic precipitator)去除灰塵。在5和15兩個灰塵去除步驟之后氣體基本上沒有灰塵并且這種氣流17進入吸收器18的下部。(鏈烷基)油(脂肪族)流通過19指示進入這個吸收器的頂部。焦油和油一起通過20排放，同時不含焦油的清潔氣體用21表示。部分不含焦油的清潔氣體可以通過26循環并且用27表示的氣體是最終產品、氣體。實施例在實施例中，氣流6的溫度高于氣體的焦油露點，在大氣條件下通常為200-400°C，稍微高于提高的壓力。氣體通過溫度優選稍微高于氣流6的水露點通常為50-90°C的油在塔8中進行部分液化(partially condensed)。容器13中的混合物同樣地具有在初始油溫度和初始氣流溫度之間的溫度，因此在150-250°C之間。這個溫度通常增加50-100°C以提供流50和流51的分離。不同階段的收率強烈地取決于氣流6的組成，由此也強烈地取決于應用的氣化器和選擇的氣化器操作條件。因為氣化器中沒有使用基本的焦油措施如催化劑床層材料，在塔8中輕焦油和重焦油之間的切割將在20%和80%之間。在塔23中的切割強烈地取決于容器13中的混合物的期望粘度和產品51的期望粘度，盡管通常從頂部分離出30%合計70% (30tot 70% ) ο上述之后本領域技術人員將立即清楚如上描述的系統取決于使用的目的，可以發生很多改變。更特別的取決于添加到氣化器3的生物質的種類、系統的期望產能值和允許 的排放，可以對幾個工藝流程進行調整并能夠添加或省略一些裝置。這些修正在本領域技術人員的范圍內和附隨的權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種在600-1300°C的溫度下在反應器(3)中氣化生物質并通過從所得氣流中去除焦油從而凈化合成氣流的方法，該方法包括通過兩個步驟去除所述焦油，其中，在第一上游的清潔步驟，在250-900°C下用第一烴基流體使來自反應器的氣體飽和，第一清潔步驟之后，剩余的焦油在第二清潔步驟用第二烴基流體吸收，其中，所述第一流體主要含有芳香烴，其中，所述第一清潔步驟產生的焦油和供應到第一分離步驟(23)的第一流體的第一混合物與所述第二流體分離，其特征在于，所述第一分離步驟(23)基于相關餾分的蒸發溫度實現分離，并且其中，在第一清潔步驟，將第一分離步驟產生的輕餾分加入到來自反應器(3)的氣流中，并且其中重餾分被去除。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，所述第一流體含有與待除去的焦油一致的芳香烴。
3.根據前述權利要求中任意一項所述的方法，其中，所述輕餾分含有乙苯、間/對二甲苯、鄰二甲苯+苯乙烯、苯酚、鄰甲酚、茚、間/對甲酚、萘、喹啉、異喹啉、2-甲基萘、I-甲基萘、聯苯、乙烯基萘、苊、二氫苊、芴、菲、蒽、熒蒽和芘中的一種或多種，以及其中所述重餾分含有苯并(a)蒽、屈、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(e)花、苯并(a)花、花、茚并(123-cd)花、二苯并(ah)蒽、苯并(ghi)花和暈苯中的一種或多種。
4.根據前述權利要求中任意一項所述的方法，其中，所述第一混合物在第一分離步驟之前進入緩沖器(13)，部分所述第一混合物經受所述第一分離步驟，以及來自所述緩沖器的其他部分在所述第一清潔步驟重復利用。
5.根據前述權利要求中任意一項所述的方法，其中，所述氣體在所述第一清潔步驟之前在旋風分離器(5)中清潔。
6.根據前述權利要求中任意一項所述的方法，其中，所述氣體在所述第一清潔步驟和第二清潔步驟之間通過靜電過濾器(15)清潔。
7.根據權利要求4-6中任意一項所述的方法，其中，將從所述旋風分離器或靜電過濾器產生的非氣態餾分供應到所述緩沖器(13)。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，來自緩沖器的流體的粘度通過根據權利要求7的供應調整。
9.根據前述權利要求中任意一項所述的方法，其中，所述第二流體主要含有線性烴。
10.用于生物質氣化的系統(1)，該系統(I)包括具有用于待氣化的生物質的入口(40)和用于由生物質氣化產生的氣體的出口的生物質氣化器(3)，其中，所述出口(41)與第一清潔裝置(8)連接，所述第一清潔裝置(8)包括與所述出口連接的入口(45)、用于第一清潔流體的入口(46)、用于清潔的氣體的出口(47)以及用于由所述清潔產生的剩余產品的排放(49)，其中，所述第一清潔裝置(8)包括飽和裝置，其中，所述排放(49)連接到用于從所述排放流中回收所述第一流體的第一分離裝置(23)，其特征在于，所述第一分離裝置(23)包括蒸餾塔，蒸餾塔的用于輕芳香餾分的出口(50)連接到所述第一清潔裝置的用于第一清潔流體的所述入口(45)，以及用于重芳香餾分的出口(51)連接到排放(30)。
11.根據權利要求10所述的系統，該系統包括位于所述第一清潔裝置(8)和所述第一分離裝置(23)之間的緩沖容器(13)，其中，所述緩沖容器連接到所述第一清潔裝置(8)的用于所述第一清潔流體的入口(46)。
12.根據權利要求11所述的系統，其中，所述緩沖容器(13)提供有用于粘度增加的物質的供應(53，54)。
13.根據權利要求12所述的系統，其中，所述系統還包括重力分離器(5)，所述重力分離器(5)位于所述氣化器(3)和所述第一清潔裝置之間，所述重力分離器的排放(7)連接到所述緩沖器(13)以及所述第一清潔裝置(8)下游的靜電過濾器(15)，所述靜電過濾器(15)的排放(16)連接到所述緩沖器(13)。
全文摘要
生物質氣化的方法和系統。來自用于生物質氣化的反應器的負載焦油的氣體分別經受第一流體和第二流體的飽和處理及吸附處理。第一流體含有芳香烴，而第二流體含有線性烴。在芳香流體中接收到的焦油連同這些流體一起進入分離塔。基于蒸發溫度實現分離并且較輕的餾分回到飽和分離器的流入物中。較重餾分或者排放或者送回生物質反應器。可以在飽和清潔器的排放和分離器之間提供中間緩沖容器。
文檔編號C10J3/84GK102639680SQ201080042283
公開日2012年8月15日 申請日期2010年9月24日 優先權日2009年9月25日
發明者A·博斯, J·奎佩斯, R·W·R·茲瓦特 申請人:荷蘭能源建設基金中心