專利名稱：由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1、17的前敘部分由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料。更具體地，本發(fā)明涉及通過(guò)以下由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物的方法和設(shè)備在氣化器中氣化固體生物質(zhì)以生產(chǎn)粗合成氣，調(diào)節(jié)粗合成氣以純化粗合成氣從而獲得純化后合成氣， 所述調(diào)節(jié)包括在冷卻器中降低粗合成氣溫度、產(chǎn)生飽和蒸汽，使純化后氣體在費(fèi)-托反應(yīng)器中進(jìn)行費(fèi)-托合成以產(chǎn)生液體烴類產(chǎn)物，和基本專用在用于由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物的方法中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物操作過(guò)熱鍋爐。
背景技術(shù)：
已知由含有有機(jī)材料的固體原料起始生產(chǎn)液體燃料。在生產(chǎn)期間，使固體原料氣化以將它轉(zhuǎn)化為粗合成氣。隨后將形成的粗合成氣純化為純化后合成氣。利用費(fèi)-托類合成將純化后合成氣進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為液體烴類產(chǎn)物。如此形成的液體烴類產(chǎn)物可以隨后進(jìn)行提質(zhì)，以生產(chǎn)液體生物燃料。例如由出版物US 2005/0250862A1和WO 2006/043112中一般性了解了這種生物質(zhì)至液體的過(guò)程。來(lái)自氣化的粗合成氣的溫度通常為至少約700°C或更高。在粗合成氣純化期間，合成氣的溫度需要降低至用于由粗合成氣除去固體顆粒所需的溫度。對(duì)于冷卻步驟下游排布的純化步驟，例如過(guò)濾步驟、水煤氣變換(WGQ步驟和洗滌步驟，降低粗合成氣溫度是關(guān)鍵的。粗合成氣在進(jìn)行過(guò)濾步驟之前冷卻，因?yàn)槿绻趾铣蓺庥蓺饣魑蠢鋮s加入過(guò)濾器中， 則粗合成氣的溫度可能導(dǎo)致由粗合成氣去除的顆粒燒結(jié)(sintrate)或堵塞過(guò)濾器。此外， WGS反應(yīng)器和洗滌器設(shè)計(jì)在基本低于約700°C的溫度下操作。因此，在粗合成氣純化期間，在冷卻器中降低粗合成氣的溫度。在冷卻期間，粗合成氣的溫度降低至約175-275 ，取決于應(yīng)用。冷卻器可以包括蒸發(fā)器，或給水預(yù)熱器和蒸發(fā)器。因此，在冷卻期間，可以在冷卻器中產(chǎn)生蒸汽。與冷卻有關(guān)的問(wèn)題是待冷卻的粗合成氣主要由在還原氣氛下的氫和一氧化碳組成。因?yàn)榇趾铣蓺獾母g性氣體混合物，冷卻器的加熱表面可能面臨金屬起塵，后果是冷卻器可能僅產(chǎn)生溫度約300-330°C的飽和蒸汽。這種飽和蒸汽不能有效利用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是提供用于解決上述問(wèn)題的方法和設(shè)備。本發(fā)明的目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的特征部分的方法得到實(shí)現(xiàn)。所述方法特征在于基本專用在用于由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物的方法中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物操作過(guò)熱鍋爐。本發(fā)明的目的通過(guò)還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求17的特征部分的設(shè)備得到實(shí)現(xiàn)。所述設(shè)備的特征在于過(guò)熱鍋爐排布為基本專用在用于由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物的設(shè)備中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物進(jìn)行操作。根據(jù)本發(fā)明，冷卻中產(chǎn)生的飽和蒸汽在過(guò)熱鍋爐中進(jìn)一步過(guò)熱以生產(chǎn)溫度約 500-550°C的過(guò)熱蒸汽。因此，將冷卻器中產(chǎn)生的飽和蒸汽轉(zhuǎn)化為可以在蒸汽渦輪或中或在由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料的方法本身中進(jìn)行利用的形式。本發(fā)明中，將由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物用作過(guò)熱鍋爐中的燃料。在一個(gè)實(shí)施方案中，將費(fèi)-托合成中產(chǎn)生的尾氣用作過(guò)熱鍋爐中的燃料。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，將粗合成氣在過(guò)濾器中過(guò)濾，以從粗合成氣中除去顆粒，例如灰分和焦炭，和將過(guò)濾器中過(guò)濾的至少部分顆粒用作過(guò)熱鍋爐中的燃料。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)超純化使粗合成氣純化，以從粗合成氣中除去硫組分、CO2, H2O, HCN、 CH3C1、羰基化合物、Cl和NOx硫，和將產(chǎn)生的至少部分副產(chǎn)物氣體進(jìn)行利用或在過(guò)熱鍋爐中去除。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將由費(fèi)-托合成獲得的液體烴類產(chǎn)物提質(zhì)成生物燃料， 和將提質(zhì)中產(chǎn)生至少部分副產(chǎn)物餾分用作過(guò)熱鍋爐中的燃料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使冷卻步驟中產(chǎn)生的飽和蒸汽過(guò)熱，從而將飽和蒸汽變化為可以在由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料的方法中或在蒸汽渦輪中進(jìn)一步利用的形式。因此， 過(guò)熱中產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽可以增強(qiáng)生產(chǎn)液體生物燃料的方法的總效率。本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于來(lái)源于由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料的方法的副產(chǎn)物可以作為過(guò)熱鍋爐的燃料在過(guò)熱中利用。過(guò)熱鍋爐因此可以基本專用來(lái)源于由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料的方法的副產(chǎn)物進(jìn)行操作。因此，在由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料的方法中產(chǎn)生的合成氣或任何其它產(chǎn)物氣體或液體沒(méi)有用于過(guò)熱，和所述方法的總產(chǎn)率沒(méi)有降低。


。下面將參考所附附圖通過(guò)優(yōu)選實(shí)施方案更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的示意流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了用于由固體生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料的方法和設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的方法和設(shè)備包括在氣化器6中將固體生物質(zhì)2氣化成粗合成氣3，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置18、19、20、21、22、M、23、25將粗合成氣調(diào)節(jié)成純化后合成氣 4，和使純化后氣體4在費(fèi)-托反應(yīng)器5進(jìn)行費(fèi)-托合成以生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物1，但是各個(gè)實(shí)施方案之間的調(diào)節(jié)步驟的組合和調(diào)節(jié)裝置可以變化。如圖1所示，通過(guò)固體生物質(zhì)預(yù)處理和供應(yīng)裝置31將固體生物質(zhì)2加入氣化器6。 在該申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)固體生物質(zhì)包括基本上任何種類的適合于氣化的固體生物質(zhì)。固體生物質(zhì)通常選自植物、動(dòng)物和/或魚工業(yè)的新鮮和廢材料，例如市政廢物，工業(yè)廢物或副產(chǎn)物， 農(nóng)業(yè)廢物或副產(chǎn)物，木材加工工業(yè)的廢物或副產(chǎn)物，食品工業(yè)的廢物或副產(chǎn)物，海生植物和它們的組合。固體生物質(zhì)也可包括植物油，動(dòng)物脂肪，魚油。天然蠟和脂肪酸等也可以為液體形式。生物質(zhì)預(yù)處理和供應(yīng)裝置31可以包括用于壓碎固體生物質(zhì)2和將它干燥為水分含量小于20% (優(yōu)選通過(guò)熱干燥)的壓碎機(jī)和/或干燥器。生物質(zhì)2預(yù)處理和供應(yīng)裝置 31還可以包括閉鎖料斗用于將固體生物質(zhì)2加壓至至少氣化器6中所處的壓力。生物質(zhì)2從固體生物質(zhì)預(yù)處理和供應(yīng)裝置31加入氣化器6。在氣化器6中，使固體生物質(zhì)2氣化以產(chǎn)生包含一氧化碳和氫的粗合成氣3。在本說(shuō)明書中，粗合成氣表示合成氣在一氧化碳和氫之外還可以含有雜質(zhì)例如二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，水(H2O),氮(N2), 硫化氫(H2S),氨(NH3),氯化氫(HCl)，焦油和小顆粒例如灰分和煙灰。氣化步驟包括在氣化器6中至少部分燃燒固體生物質(zhì)2，以產(chǎn)生粗合成氣3。氣化器6可以是流化床氣化器，例如循環(huán)流化床反應(yīng)器或鼓泡流化床反應(yīng)器。溫度約200°C的氧和蒸汽和此外可能的來(lái)自費(fèi)-托反應(yīng)器5的循環(huán)尾氣9用作氣化器6中的流化劑。固體生物質(zhì)2的化合物將與蒸汽吸熱反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化碳和氫，且固體生物質(zhì)2的化合物將與氧放熱反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化碳、 二氧化碳和另外的蒸汽。其結(jié)果是粗合成氣3。氣化器可例如在IObar和850°C下操作。粗合成氣3從氣化器6加入調(diào)節(jié)或純化裝置，以純化在氣化中獲得的粗合成氣。在優(yōu)選實(shí)施方案中，粗合成氣3的調(diào)節(jié)包括一系列的調(diào)節(jié)步驟和設(shè)備，其中對(duì)粗合成氣進(jìn)行多種調(diào)節(jié)，以將粗合成氣3純化成適合于費(fèi)-托類合成的形式。其含義是例如使粗合成氣 3純化，和純化后合成氣的氫與一氧化碳的摩爾比為2.5比1至0.5比1，優(yōu)選2. 1比1至 1.8比1，和更優(yōu)選約2比1。粗合成氣3由氣化器6加入重整器18進(jìn)行催化處理，以將粗合成氣3中存在的焦油和甲烷轉(zhuǎn)化成一氧化碳和氫。重整器18中使用的催化劑可以包括例如鎳。因?yàn)榻褂秃图淄橹卣俏鼰峄瘜W(xué)反應(yīng)，且離開(kāi)氣化器6的粗合成氣在太低的溫度下，因此在加入重整器18之前，優(yōu)選通過(guò)將氧加入粗合成氣而加熱粗合成氣。為了防止熱區(qū)和灰分熔化，氧將與蒸汽和循環(huán)的FT尾氣一起燃燒。因此，在粗合成氣流入重整器之前，粗合成氣的溫度為例如900 °C。在氣化器6和重整器18之間也可能存在一個(gè)或多個(gè)顆粒分離步驟，用于從粗合成氣3中去除顆粒，例如灰分、焦炭和床層材料。顆粒分離步驟優(yōu)選利用一個(gè)或多個(gè)旋風(fēng)分離器(未顯示)進(jìn)行。在重整器18之后，將粗合成氣3加入后續(xù)的調(diào)節(jié)步驟，其中將它加入冷卻器19 以降低粗合成氣3的溫度。在冷卻期間，粗合成氣3的溫度降低至約175-275 、優(yōu)選至約 250°C，取決于應(yīng)用。冷卻器19可以包括蒸發(fā)器，或給水預(yù)熱器和蒸發(fā)器。因此，在冷卻期間，在冷卻器19中產(chǎn)生蒸汽。粗合成氣3主要由在還原氣氛下的氫和一氧化碳組成。因?yàn)榇趾铣蓺?的腐蝕性氣體混合物，冷卻器19的加熱表面可能面臨金屬起塵，后果是冷卻器 19溫度必須維持在低于金屬起塵的溫度。因?yàn)檫@個(gè)原因，冷卻器19可能僅產(chǎn)生在高壓(例如115bar)下溫度例如約300-330°C的飽和蒸汽。粗合成氣的冷卻對(duì)于下一調(diào)節(jié)步驟、跟隨冷卻步驟的過(guò)濾步驟而言是關(guān)鍵的。在將粗合成氣3導(dǎo)入過(guò)濾步驟之前需要對(duì)它進(jìn)行冷卻，因?yàn)槿绻趾铣蓺鈴臍饣?未冷卻加入過(guò)濾器20中，則粗合成氣3的溫度可能導(dǎo)致由粗合成氣3去除的顆粒燒結(jié)或堵塞過(guò)濾步驟中使用的過(guò)濾器20。過(guò)濾器20優(yōu)選包括金屬或燒結(jié)燭式過(guò)濾器。通過(guò)重復(fù)氮或CO壓力沖擊由過(guò)濾器元件中去除濾餅。在過(guò)濾器20中，從粗合成氣3中去除固體顆粒，例如灰分，煙灰，焦炭和夾帶的床層材料。粗合成氣3的調(diào)節(jié)也優(yōu)選包括通過(guò)在水煤氣變換(WGQ反應(yīng)器21中的水煤氣變換反應(yīng)將氫和一氧化碳的摩爾比調(diào)整到2. 5比1至0. 5比1、優(yōu)選2. 1比1至1. 8比1、和更優(yōu)選約2比1的步驟。WGS反應(yīng)器21位于過(guò)濾器20下游和因此將過(guò)濾后的粗合成氣3 加入WGS反應(yīng)器21，如圖1所示。粗合成氣3優(yōu)選在洗滌器22中進(jìn)一步調(diào)節(jié)，以通過(guò)洗滌從粗合成氣3中去除剩余的固體，殘余焦油組分以及HC1、NH3和其它組分。洗滌器22可以位于WGS反應(yīng)器2下游， 優(yōu)選使得粗合成氣3從WGS反應(yīng)器21加入洗滌器22。粗合成氣3的調(diào)節(jié)也可以包括用于清洗粗合成氣的超純化裝置23。超純化裝置從粗合成氣3中去除硫組分、例如H2S, CO2 ( 二氧化碳)，H2O (水)，HCN(氰化氫)，CH3Cl (氯甲烷)，羰基化合物，Cl (氯化物)和NOx (氮氧化物)。優(yōu)選將粗合成氣3從洗滌器22加入超純化裝置23。超純化可以利用物理清洗過(guò)程進(jìn)行，其中在30-40bar壓力下和低溫-25° 至-60°C下將甲醇或二甲醚用作溶劑?；蛘?，超純化可以利用化學(xué)清洗過(guò)程進(jìn)行，其中例如用胺化學(xué)洗滌粗合成氣。在超純化裝置23之前，在壓縮機(jī)M中將粗合成氣3的壓力升高至約30_40bar，使得進(jìn)入超純化裝置的粗合成氣3已經(jīng)在適合的壓力下。所述調(diào)節(jié)也可以包括調(diào)節(jié)步驟，所述調(diào)節(jié)步驟包括保護(hù)床反應(yīng)器25，其中從粗合成氣3中去除可能的殘余硫組分。保護(hù)床反應(yīng)器25包含ZnO催化劑和活性碳。優(yōu)選保護(hù)床反應(yīng)器25位于超純化裝置23下游。粗合成氣3的調(diào)節(jié)可以包括所有上述步驟和設(shè)備，或者它可以僅包括上述的一些步驟和設(shè)備。此外，調(diào)節(jié)裝置和步驟也可以包括一些另外的沒(méi)有描述的調(diào)節(jié)步驟和設(shè)備。調(diào)節(jié)步驟和設(shè)備的順序優(yōu)選如上所述，但是在某些情況下它也可以不同。將通過(guò)調(diào)節(jié)裝置從粗合成氣3獲得的純化后合成氣4由調(diào)節(jié)裝置(在這個(gè)實(shí)例中為由保護(hù)床反應(yīng)器25)加入費(fèi)-托反應(yīng)器5，以進(jìn)行純化后合成氣4的費(fèi)-托合成。在費(fèi)-托合成中，一氧化碳和氫通過(guò)催化化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成多種形式的液體烴。該過(guò)程的主要目的是生產(chǎn)合成石油替代產(chǎn)品，液體烴類產(chǎn)物1。希望的燃料組分是柴油餾分，和也產(chǎn)生石腦油(Naphta)作為副產(chǎn)物。費(fèi)-托反應(yīng)器5通常在200-220°C的溫度下操作。過(guò)程包括內(nèi)部冷卻，產(chǎn)生的熱量可以作為低壓蒸汽利用。費(fèi)-托合成也產(chǎn)生所謂的尾氣9作為副產(chǎn)物?？梢詫⒁后w烴類產(chǎn)物1進(jìn)一步從費(fèi)-托反應(yīng)器5加入產(chǎn)物提質(zhì)區(qū)32，其中液體烴類產(chǎn)物1將首先閃蒸從而從產(chǎn)物物流中分離出輕烴。閃蒸后產(chǎn)物物流可以加氫裂化以使柴油餾分最大化。加氫異構(gòu)化將降低柴油餾分的濁點(diǎn)，使得能夠在冷氣候下使用柴油產(chǎn)物。在蒸餾過(guò)程中，將重餾分分離并循環(huán)回加氫裂化和加氫異構(gòu)化區(qū)。蒸餾也使最終產(chǎn)物，柴油餾分34和石腦油餾分35相互分離。產(chǎn)物提質(zhì)也可以使一些副產(chǎn)物餾分47與柴油餾分和石腦油餾分；34、35分離。如上所述，在合成氣調(diào)節(jié)期間，因?yàn)檎{(diào)節(jié)裝置和費(fèi)-托反應(yīng)器5的操作限制，粗合成氣3或純化后合成氣4的溫度需要在冷卻器中降低。冷卻器19優(yōu)選位于調(diào)節(jié)裝置、更優(yōu)選重整器18下游和過(guò)濾器20之前。如前所述，冷卻器20包括蒸發(fā)器，或給水預(yù)熱器和蒸發(fā)器。因此，在冷卻期間，可以在冷卻器20中產(chǎn)生蒸汽。在冷卻期間，粗合成氣的溫度降低至約175-275°C，取決于應(yīng)用。通常，粗合成氣3的溫度降低至約250°C。冷卻器19產(chǎn)生優(yōu)選溫度約300-330°C和壓力約100-130bar的高壓飽和蒸汽51。通常飽和蒸汽51在溫度約 320°C下和在壓力115bar下。根據(jù)本發(fā)明，將高壓飽和蒸汽51從冷卻器19加入過(guò)熱鍋爐50，以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽 52、53。過(guò)熱鍋爐50可以是適合于過(guò)熱蒸汽的任何已知類型的過(guò)熱鍋爐。過(guò)熱鍋爐是配備有用于使在過(guò)熱器管線中循環(huán)的飽和蒸汽過(guò)熱的過(guò)熱器的燃燒設(shè)備。作為燃燒設(shè)備的燃料，可以使用不同種類的燃料。離開(kāi)過(guò)熱鍋爐50的過(guò)熱蒸汽52，53通常在500-550°C的溫度下、優(yōu)選510°C，和在約100-130bar的壓力下、優(yōu)選在IMbar的壓力下。以這種方式，可以將來(lái)自冷卻器19的飽和蒸汽轉(zhuǎn)化成可以在所述方法中進(jìn)一步用于生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物1 或用于產(chǎn)生能量的形式。
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過(guò)熱蒸汽53可以進(jìn)一步加入蒸汽渦輪55，用于產(chǎn)生電能。在該應(yīng)用中，過(guò)熱鍋爐 50與蒸汽渦輪55操作性連接，用于在蒸汽渦輪55中利用過(guò)熱蒸汽53。如果用于生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物1的設(shè)備的位置與工業(yè)裝置相連或在粉碎機(jī)的位置，例如森林工業(yè)裝置，過(guò)熱蒸汽53可以用于已有的蒸汽渦輪中。森林工業(yè)裝置可以是包括蒸汽生產(chǎn)鍋爐(例如產(chǎn)生用于鍋爐的蒸汽的回收鍋爐、動(dòng)力鍋爐、廢熱鍋爐)的鋸木機(jī)、纖維素粉碎機(jī)、造紙廠。在該情況下，可以在森林工業(yè)裝置的現(xiàn)有鍋爐中節(jié)省對(duì)應(yīng)于在蒸汽渦輪陽(yáng)中利用的過(guò)熱蒸汽53 的熱功率的量的熱功率。因此，燃料消耗可以降低。作為替代或補(bǔ)充，從過(guò)熱鍋爐50獲得的過(guò)熱蒸汽52可以用于使粗合成氣3或純化后合成氣4在供應(yīng)入費(fèi)-托反應(yīng)器5之前加壓。因此，過(guò)熱蒸汽52也可以由過(guò)熱鍋爐50 加入壓縮機(jī)對(duì)，如圖1所示。因此，過(guò)熱鍋爐50與壓縮機(jī)M操作性連接，從而利用過(guò)熱蒸汽52使粗合成氣3在供應(yīng)入費(fèi)-托反應(yīng)器5之前加壓。在本發(fā)明中，將用于從固體生物質(zhì)2生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物1的方法或過(guò)程中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物用作過(guò)熱鍋爐50中的燃料。根據(jù)本發(fā)明，一種或多種副產(chǎn)物基本專用于操作過(guò)熱鍋爐50。如上所述，在費(fèi)-托反應(yīng)器5內(nèi)，在費(fèi)-托合成中產(chǎn)生尾氣。該尾氣9是非常純的，且含有可燃組分。尾氣9的主要可燃組分是一氧化碳，氫，和烴C1-C5。此外，用于由固體生物質(zhì)2生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物1的方法的質(zhì)量和能量的計(jì)算表明，用于使冷卻器19中產(chǎn)生的飽和蒸汽51過(guò)熱的熱功率和尾氣9的熱功率基本互相對(duì)應(yīng)。因此，尾氣9可以用作過(guò)熱鍋爐50的燃料，和它可以利用尾氣供應(yīng)裝置加入過(guò)熱鍋爐50。一些尾氣9也可以循環(huán)至氣化器6。尾氣供應(yīng)裝置包括管道和可能的閥等，用于將尾氣9從費(fèi)-托反應(yīng)器5導(dǎo)入過(guò)熱鍋爐50。在過(guò)濾器20中過(guò)濾的至少部分材料也可以在過(guò)熱鍋爐50中用作燃料。在過(guò)濾器 20中從粗合成氣3中過(guò)濾的顆粒通常包含灰分、煙灰和焦炭?；曳职罅刻?，通常是約 35-45%。因此，灰分49可以通過(guò)顆粒供應(yīng)裝置從過(guò)濾器20加入過(guò)熱鍋爐50，用作使飽和蒸汽51過(guò)熱的燃料。顆粒供應(yīng)裝置包括管道、運(yùn)輸器等，用于將灰分49從過(guò)濾器20導(dǎo)入過(guò)熱鍋爐50。作為粗合成氣純化的結(jié)果，超純化裝置23產(chǎn)生富H2S副產(chǎn)物氣體48，其也含有其它硫組分、CO2 ( 二氧化碳)、H2O (水)、HCN (氰化氫)、CH3Cl (氯甲烷)、羰基化合物、Cl (氯化物)和NOx(氮氧化物)。在一些實(shí)施方案中，該副產(chǎn)物氣體48可以通過(guò)超純化副產(chǎn)物供應(yīng)裝置加入過(guò)熱鍋爐50，用作其中的燃料。同時(shí)或者作為替代，過(guò)熱鍋爐50也能夠去除源自超純化23的富氣體48。該富氣體48可能不是在所有情況下提供過(guò)熱鍋爐50 中的任何附加燃料容量，但是這提供了一種可選的過(guò)程步驟，以去除有氣味的氣體物流48。 如果該含有H2S的有氣味的氣體48在過(guò)熱鍋爐50中燃燒，則產(chǎn)生的煙氣必須進(jìn)行清洗，例如通過(guò)洗滌，以去除硫氧化物組分。過(guò)熱鍋爐中的燃燒器也需要設(shè)計(jì)為低NOx燃燒器，以使得煙氣的NOx含量低于NOx排放水平。副產(chǎn)物供應(yīng)裝置可以包括管道、閥等，以將副產(chǎn)物氣體48從超純化23導(dǎo)入過(guò)熱鍋爐50。在產(chǎn)物提質(zhì)區(qū)32中，除了柴油餾分34和石腦油餾分35之外，可能產(chǎn)生副產(chǎn)物餾分47。這些餾分含有氣態(tài)或液態(tài)輕質(zhì)烴。也可以利用產(chǎn)物提質(zhì)副產(chǎn)物供應(yīng)裝置將至少部分產(chǎn)物提質(zhì)副產(chǎn)物餾分47加入過(guò)熱鍋爐50，以用作使飽和蒸汽51過(guò)熱的燃料。產(chǎn)物提質(zhì)副產(chǎn)物供應(yīng)裝置可以包括管道、閥等，以將副產(chǎn)物餾分47從超純化23導(dǎo)入過(guò)熱鍋爐50。過(guò)熱鍋爐50也優(yōu)選排布為使用輕燃料油和/或天然氣作為過(guò)熱鍋爐50中的后備燃料(support fuel)46，例如用于調(diào)整或控制過(guò)熱鍋爐的操作。后備燃料46也可以用于啟動(dòng)。過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣9提供與用于在標(biāo)準(zhǔn)操作條件中操作過(guò)熱鍋爐50所需基本相同的燃料動(dòng)力量。當(dāng)需要時(shí)，過(guò)熱鍋爐50的總?cè)剂蟿?dòng)力的15%或更少可以作為單獨(dú)的后備燃料46供應(yīng)，以調(diào)整或控制過(guò)熱鍋爐50的操作。在優(yōu)選實(shí)施方案中，過(guò)熱鍋爐50的總?cè)剂蟿?dòng)力的10%或更少、和更優(yōu)選5%或更少可以作為單獨(dú)的后備燃料46供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐50。 根據(jù)本發(fā)明，沒(méi)有使用合成氣或其它產(chǎn)物氣體或液體來(lái)操作過(guò)熱鍋爐50。因此，使用過(guò)熱鍋爐50沒(méi)有降低來(lái)自過(guò)程的液體生物燃料的產(chǎn)率。因此，本發(fā)明可以將在用于由固體生物質(zhì)2生產(chǎn)液體生物燃料的方法中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物9，47，48，49用作過(guò)熱鍋爐50中的燃料，以使源自冷卻步驟的飽和蒸汽51 過(guò)熱。源自用于由固體生物質(zhì)2生產(chǎn)液體生物燃料的方法中的粗合成氣3的冷卻的飽和蒸汽，也可以用于使純化后合成氣4在供應(yīng)入費(fèi)-托反應(yīng)器5之前在壓縮機(jī)中進(jìn)行加壓。因此，可以提高用于由生物質(zhì)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物1的方法和設(shè)備的能量效率，或提高具有用于由生物質(zhì)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物1的集成設(shè)備的工業(yè)裝置的能量效率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將溫度為103°C的給水從主鍋爐供應(yīng)至冷卻器19。 在冷卻器19中，隨著給水接收來(lái)自純化后合成氣4的熱能，給水被氣化。氣化后給水達(dá)到 323°C的溫度，形成飽和蒸汽51。將飽和蒸汽51供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐50，在過(guò)熱鍋爐50中它被過(guò)熱從而形成溫度為510°C的過(guò)熱蒸汽。在過(guò)熱鍋爐中，將尾氣用作燃料?？梢栽谶^(guò)熱鍋爐 50中使用后備燃料46以調(diào)整過(guò)熱鍋爐50的操作，從而消除尾氣生產(chǎn)中的變化。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)，隨著技術(shù)發(fā)展，本發(fā)明的構(gòu)思可以以多種方式實(shí)施。本發(fā)明及其實(shí)施方案不限定于上述實(shí)施例，且可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。附圖標(biāo)記列表
1液體烴類產(chǎn)物
2固體生物質(zhì)
3粗合成氣
4純化后合成氣
5氣化器
9尾氣
18重整器
19冷卻器
20過(guò)濾器
21水煤氣變換(WGS)反應(yīng)器
22洗滌器
23超純化裝置
24壓縮機(jī)
25保護(hù)床反應(yīng)器
31固體生物質(zhì)預(yù)處理和供應(yīng)裝置
32產(chǎn)物提質(zhì)裝置
34柴油餾分
35石腦油餾分
46后備燃料
47產(chǎn)物提質(zhì)副產(chǎn)物餾分
48超純化副產(chǎn)物氣體
49過(guò)濾后灰分
50過(guò)熱鍋爐
51飽和蒸汽
52過(guò)熱蒸汽至蒸汽至壓縮機(jī)
53過(guò)熱蒸汽至蒸汽渦輪
55蒸汽渦輪
權(quán)利要求
1.用于由固體生物質(zhì)O)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物(1)的方法，所述方法包括 在氣化器(6)中氣化固體生物質(zhì)O)，以生產(chǎn)粗合成氣(3)；調(diào)節(jié)粗合成氣(3)，以純化粗合成氣(3)，從而獲得純化后合成氣G)，所述調(diào)節(jié)包括在冷卻器(19)中降低粗合成氣(3)的溫度，產(chǎn)生飽和蒸汽(51)；使純化后氣體(4)在費(fèi)-托反應(yīng)器(5)中進(jìn)行費(fèi)-托合成，以產(chǎn)生液體烴類產(chǎn)物(1)；和在過(guò)熱鍋爐(50)中使由冷卻器(19)產(chǎn)生的飽和蒸汽(51)過(guò)熱，以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽(52，53)；特征在于基本專用在用于由固體生物質(zhì)( 生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物(1)的方法中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物(9，49，48，47)操作過(guò)熱鍋爐(50)。
2.權(quán)利要求1的方法，特征在于將費(fèi)-托合成中產(chǎn)生的尾氣(9)供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)， 以用作過(guò)熱鍋爐(50)中的燃料。
3.權(quán)利要求1或2的方法，特征在于通過(guò)在過(guò)濾器00)中過(guò)濾粗合成氣C3)以從粗合成氣(3)中去除顆粒、例如灰分(49)，對(duì)粗合成氣(3)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.權(quán)利要求3的方法，特征在于將過(guò)濾器00)中收集的包含焦炭的灰分供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)，以用作過(guò)熱鍋爐(50)中的燃料。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，特征在于通過(guò)超純化03)以從粗合成氣(3)中去除硫組分，CO2 ( 二氧化碳)，H2O (水)，HCN (氰化氫)，CH3Cl (氯甲烷)，羰基化合物，Cl (氯化物)和NOx (氮氧化物)，對(duì)粗合成氣( 進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.權(quán)利要求5的方法，特征在于將超純化中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體G8)供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)，以用作過(guò)熱鍋爐(50)中的燃料。
7.權(quán)利要求5或6的方法，特征在于將超純化中產(chǎn)生的富副產(chǎn)物氣體08) 供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)，以在過(guò)熱鍋爐(50)中去除。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，特征在于所述方法還包括產(chǎn)物提質(zhì)(32)，用于使從費(fèi)-托合成獲得的液體烴類產(chǎn)物(1)提質(zhì)成至少一種柴油餾分(34)和至少一種石腦油餾分(35)。
9.權(quán)利要求8的方法，特征在于將產(chǎn)物提質(zhì)(3 中產(chǎn)生的液體烴類產(chǎn)物(1)的副產(chǎn)物餾分G7)供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)，以用作過(guò)熱鍋爐(50)中的燃料。
10.權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)的方法，特征在于使用單獨(dú)的后備燃料06)以調(diào)整過(guò)熱鍋爐 (50)的操作。
11.權(quán)利要求10的方法，特征在于使用輕燃料油和/或天然氣作為過(guò)熱鍋爐(50)中的后備燃料G6)。
12.權(quán)利要求10或11的方法，特征在于作為后備燃料G6)供應(yīng)過(guò)熱鍋爐(50)中的總?cè)剂蟿?dòng)力的15%或更少。
13.權(quán)利要求10-12任一項(xiàng)的方法，特征在于作為后備燃料06)供應(yīng)過(guò)熱鍋爐(50)中的總?cè)剂蟿?dòng)力的10%或更少。
14.權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)的方法，特征在于作為后備燃料06)供應(yīng)過(guò)熱鍋爐(50)中的總?cè)剂蟿?dòng)力的5%或更少。
15.權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的方法，特征在于在蒸汽渦輪(55)中利用過(guò)熱蒸汽(53)。
16.權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)的方法，特征在于利用過(guò)熱蒸汽(52)，以使粗合成氣(3)或純化后合成氣(4)在供應(yīng)入費(fèi)-托反應(yīng)器( 之前進(jìn)行加壓04)。
17.用于由固體生物質(zhì)O)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物(1)的設(shè)備，所述設(shè)備包括氣化器(6)，用于氣化固體生物質(zhì)( 從而產(chǎn)生粗合成氣(3)；調(diào)節(jié)裝置(18，19，20，21，22，24，23)，用于調(diào)節(jié)粗合成氣( 從而獲得純化后合成氣 ，所述調(diào)節(jié)裝置包括用于降低粗合成氣⑶的溫度的冷卻器(19)，冷卻器(19)進(jìn)行排布以產(chǎn)生飽和蒸汽(51)；費(fèi)-托反應(yīng)器(5)，用于使純化后氣體(4)進(jìn)行費(fèi)-托合成，從而產(chǎn)生液體烴類產(chǎn)物 (1)；和過(guò)熱鍋爐(50)，用于由冷卻器(19)中產(chǎn)生的飽和蒸汽(51)產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽(52，53)；特征在于，過(guò)熱鍋爐(50)經(jīng)過(guò)排布，以基本專用在由固體生物質(zhì)( 生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物(1)的設(shè)備中產(chǎn)生的一種或多種副產(chǎn)物(9，49，48，47)進(jìn)行操作。
18.權(quán)利要求17的設(shè)備，特征在于所述設(shè)備包括尾氣供應(yīng)裝置，以將費(fèi)-托合成中產(chǎn)生的尾氣(9)供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)用作過(guò)熱鍋爐(50)中的燃料。
19.權(quán)利要求17-18任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于所述調(diào)節(jié)裝置包括過(guò)濾器(20)，用于在過(guò)濾器00)中過(guò)濾粗合成氣C3)從而從粗合成氣(3)中去除顆粒、例如灰分(49)，和所述設(shè)備還包括顆粒供應(yīng)裝置，以將過(guò)濾器00)中過(guò)濾的至少部分顆粒供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)用作過(guò)熱鍋爐(50)中的燃料。
20.權(quán)利要求17-19任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于所述調(diào)節(jié)裝置包括超純化裝置(23)，用于由粗合成氣⑶去除硫組分，CO2(二氧化碳)，H20(水)，HCN(氰化氫)，CH3Cl (氯甲烷)， 羰基化合物，Cl (氯化物)和NOx (氮氧化物)，和所述設(shè)備還包括超純化副產(chǎn)物供應(yīng)裝置， 用于將超純化中產(chǎn)生的至少部分副產(chǎn)物氣體G8)供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)。
21.權(quán)利要求20的設(shè)備，特征在于超純化副產(chǎn)物供應(yīng)裝置進(jìn)行排布，以將超純化中產(chǎn)生的富副產(chǎn)物氣體08)供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)，從而在過(guò)熱鍋爐(50)中去除。
22.權(quán)利要求17-21任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于所述調(diào)節(jié)裝置包括產(chǎn)物提質(zhì)裝置(32)，用于將由費(fèi)-托合成獲得的液體烴類產(chǎn)物(1)提質(zhì)，和所述設(shè)備還包括產(chǎn)物提質(zhì)副產(chǎn)物供應(yīng)裝置，用于將產(chǎn)物提質(zhì)中產(chǎn)生的至少部分副產(chǎn)物餾分G7)供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)用作過(guò)熱鍋爐(50)中的燃料。
23.權(quán)利要求17-22任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于過(guò)熱鍋爐(50)進(jìn)行排布，以利用后備燃料 (46)調(diào)整過(guò)熱鍋爐(50)的操作。
24.權(quán)利要求23的設(shè)備，特征在于將總?cè)剂蟿?dòng)力的15%或更少作為后備燃料06)排布供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)。
25.權(quán)利要求對(duì)的設(shè)備，特征在于將總?cè)剂蟿?dòng)力的10%或更少作為后備燃料06)排布供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)。
26.權(quán)利要求對(duì)或25的設(shè)備，特征在于將總?cè)剂蟿?dòng)力的5%或更少作為后備燃料06) 排布供應(yīng)至過(guò)熱鍋爐(50)。
27.權(quán)利要求1716任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于排布過(guò)熱鍋爐(50)以使用輕燃料油和/ 或天然氣作為過(guò)熱鍋爐(50)中的后備燃料06)。
28.權(quán)利要求17-27任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于過(guò)熱鍋爐(50)操作性連接至蒸汽渦輪，以在蒸汽渦輪中利用過(guò)熱蒸汽(53)。
29.權(quán)利要求17- 任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于過(guò)熱鍋爐(50)操作性連接至壓縮機(jī) (M)，以利用過(guò)熱蒸汽(5 使粗合成氣C3)或純化后合成氣(4)在供應(yīng)入費(fèi)-托反應(yīng)器 (5)之前進(jìn)行加壓。
30.權(quán)利要求17- 任一項(xiàng)的設(shè)備，特征在于所述設(shè)備是具有蒸汽渦輪(5 的工業(yè)裝置的集成部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及由固體生物質(zhì)(2)生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)物(1)。在本發(fā)明中，使固體生物質(zhì)(2)在氣化器(6)氣化，以生產(chǎn)粗合成氣(3)。調(diào)節(jié)粗合成氣(3)，以純化粗合成氣(3)，從而獲得純化后合成氣(4)，所述調(diào)節(jié)包括在冷卻器(19)中降低粗合成氣(3)的溫度，產(chǎn)生飽和蒸汽(51)。隨后在費(fèi)-托反應(yīng)器(5)中使純化后氣體(4)進(jìn)行費(fèi)-托合成，以產(chǎn)生液體烴類產(chǎn)物(1)。在本發(fā)明中，使由冷卻器(19)產(chǎn)生的飽和蒸汽(51)在過(guò)熱鍋爐(50)中進(jìn)一步過(guò)熱，以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽(52)。
文檔編號(hào)C10K1/04GK102227487SQ200980147181
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
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