生物甲烷的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用碳?xì)浠衔镌?200)進(jìn)行生物甲烷生產(chǎn)的方法，其至少包括下述步驟：原料氣化(201)，以在氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生合成氣，在提純裝置中對(duì)生物質(zhì)氣化步驟產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行提純(204)，在甲烷化反應(yīng)器中對(duì)提純后的合成氣進(jìn)行甲烷化(206)，和對(duì)合成氣甲烷化步驟得到的混合氣體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(207)，從而獲得生物甲烷，在標(biāo)準(zhǔn)化步驟中，至少包括過濾一氧化碳的流體經(jīng)再循環(huán)(208)回到氣化反應(yīng)器中。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置。
【專利說明】生物甲烷的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物甲烷生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是涉及一種通過碳?xì)浠衔餁饣a(chǎn)生物甲烷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前,生物甲燒(代天然氣，Substitute Natural Gas, SNG)的生產(chǎn)可以通過生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)。
[0003]生物質(zhì)可包括木材廢棄物(木片、鋸末、樹皮)、植物廢棄物(果皮、種粒、莖桿、谷物、小麥等)、農(nóng)作物廢棄物、農(nóng)業(yè)食品垃圾(油脂、屠宰場(chǎng)廢棄物)、動(dòng)物垃圾(糞便)、人類活動(dòng)垃圾(生活垃圾)、海藻等。
[0004]這種轉(zhuǎn)換通過包括三個(gè)主要步驟的方法實(shí)現(xiàn):
[0005]生物質(zhì)氣化，產(chǎn)生主要由氫氣(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)組成的合成氣(synthesis gas, syngas),
[0006]催化甲烷化，包括將氫氣和一氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，和
[0007]標(biāo)準(zhǔn)化，旨在去除過量氫氣，過量一氧化碳、水和二氧化碳，從而生產(chǎn)出符合天然氣管網(wǎng)輸送標(biāo)準(zhǔn)的生物甲烷，特別是符合關(guān)于熱值(heating value, HHV)和沃伯指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]生物質(zhì)氣化是在反應(yīng)器中進(jìn)行的，其中生物質(zhì)經(jīng)歷多個(gè)反應(yīng)步驟。
[0009]首先，通過干燥使生物質(zhì)熱降解，然后進(jìn)行有機(jī)物質(zhì)脫揮，從而生成碳質(zhì)殘?jiān)?炭)、合成氣(h2、co、co2、ch4等)以及存在于合成氣中的可冷凝化合物(焦油以及更一般的，所有可冷凝物)。然后碳質(zhì)殘?jiān)杀粴饣瘎?水蒸汽、空氣、氧氣)氧化，以生成氫氣、一氧化碳等。根據(jù)其性質(zhì)，氣化劑也可以與焦油或其它主要?dú)怏w成分發(fā)生反應(yīng)。所以，如果氣化劑為水蒸汽(H2O),在氣化反應(yīng)器中按照下述平衡式發(fā)生水煤氣變換反應(yīng)(Water GasShift, WGS):
[0010]C0+H20 — H2+C02O
[0011]反應(yīng)器的壓力對(duì)該反應(yīng)影響很小。相反地,反應(yīng)平衡與反應(yīng)器溫度和反應(yīng)物初始濃度有著密切的關(guān)系。
[0012]在現(xiàn)有方法中，氣化步驟結(jié)束時(shí)，H2/C0的比值從未超過2，例如，稱為快速內(nèi)循環(huán)流化床(Fast Internally Circulating Fluidised Bed, FICFB)的雙流化床設(shè)計(jì)中，該值約為1.8。該仏/CO比值是生物甲烷生產(chǎn)中的一個(gè)重要因素，這是因?yàn)榧淄榛磻?yīng)可以產(chǎn)生甲烷，生物甲烷生產(chǎn)方法是依據(jù)下式進(jìn)行的:
[0013]C0+3H2 — CH4+H20。
[0014]為了使甲烷CH4的產(chǎn)量最大化并使一氧化碳余量降至最低，氫氣和一氧化碳的化學(xué)計(jì)量比值為3:1。但是，即便保持這一比值，由于化學(xué)平衡，反應(yīng)仍是不完全的。通過采取附加的WGS反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)3:1的比值使從而該反應(yīng)最大化。在特定催化劑存在情況下，這一點(diǎn)可在專用反應(yīng)器中進(jìn)行甲烷化之前進(jìn)行。也可以在甲烷化反應(yīng)所使用的同一反應(yīng)器中，通過采用催化劑適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)直接實(shí)現(xiàn)。在這兩種情況下，反應(yīng)中都需要注入大量的水蒸汽。
[0015]在氣化器出口，混合氣體中的水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般約為30%。一部分來自生物質(zhì)水分，以及在某些方法中，一部分來自向氣化器中直接注入水蒸汽。然而，在甲烷化前純化合成氣以除去污染物(尤其是除去焦油、灰塵、無機(jī)化合物等)的步驟需要冷卻過程，該過程中出現(xiàn)的水分大部分被冷凝并除去，所以并不需要附加的WGS反應(yīng)步驟。
[0016]事實(shí)上，純化步驟后，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至約5%，這一濃度并不足以實(shí)現(xiàn)附加的WGS反應(yīng)并實(shí)現(xiàn)典型配置下生產(chǎn)線的最佳操作。因此，為了將仏/CO的比值調(diào)整至甲烷化反應(yīng)所需要的條件，在標(biāo)準(zhǔn)化步驟前注入水蒸汽成為避免產(chǎn)生過量一氧化碳所不可或缺的步驟。該水蒸汽一般是由于方法中回收高溫能量所產(chǎn)生的，這些能量易于商業(yè)化，并導(dǎo)致系統(tǒng)直接收益損失。另外，采用WGS也使方法復(fù)雜化并增加資本支出和生產(chǎn)費(fèi)用。
[0017]某些已知的屬于快速內(nèi)循環(huán)流化床(FICFB)反應(yīng)器氣化系統(tǒng)的方法提供了這些問題的解決方案。在這些方法中，在第一反應(yīng)器中，通過與高溫的熱傳遞介質(zhì)相接觸而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化。在流化床底部對(duì)這種介質(zhì)和該反應(yīng)器中形成的部分高溫裂解炭進(jìn)行連續(xù)提取。它們隨后被送至第二反應(yīng)器(燃燒爐)中，其中，在流化介質(zhì)重新注入氣化器前，通過炭和少量助燃劑的燃燒對(duì)流化介質(zhì)進(jìn)行加熱。熱傳遞介質(zhì)可以由具有催化裂化或重整焦油性能的惰性固體(例如沙子)或礦物(橄欖石)構(gòu)成，所述焦油是生物質(zhì)不完全轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的。在這種情況下，H2/C0的比值在1.3到1.8之間。
[0018]國(guó)際申請(qǐng)W001/23302描述了一種屬于FICFB范疇的方法，這種重整方法利用吸收促進(jìn)重整(Absorpt1n Enhanced Reforming, AER)而得以改善,AER法涉及可直接用于合成天然氣生產(chǎn)甲烷化反應(yīng)器中的合成氣生產(chǎn)。該申請(qǐng)中描述的方法能夠達(dá)到甲烷化步驟所要求的最佳標(biāo)準(zhǔn)(H2/C0的比值高于或等于3)。
[0019]在AER方法中，流化介質(zhì)不再是橄欖石而是石灰(CaO)。在氣化器中，反應(yīng)溫度為650~750°C時(shí)，根據(jù)下式，石灰吸收其中的二氧化碳，從而生成碳酸鈣CaCO3:
[0020]CaO (s) +CO2 (g) — CaCO3 (S)。
[0021]由于二氧化碳的捕獲，已經(jīng)平衡的WGS反應(yīng)向生成氫氣、減少一氧化碳的方向移動(dòng)，這使得仏/co的比值升高。然后碳酸鈣通過燃燒爐中較高溫度下的逆向反應(yīng)轉(zhuǎn)化為石灰。這樣就得到了 5~7的氏/CO比值。較高的比值可以使甲烷化催化劑的焦化風(fēng)險(xiǎn)降至最低，也可以使生物甲烷的總產(chǎn)量降低并且使氫氣和合成氣分離困難而達(dá)不到天然氣標(biāo)準(zhǔn)。石灰的使用也會(huì)導(dǎo)致合成氣中甲烷含量輕微下降。另外，雖然石灰是良好的流化介質(zhì)，但其機(jī)械脆性使其非常容易產(chǎn)生損耗現(xiàn)象并且限制其使用壽命。
[0022]通過專利申請(qǐng)US2010/0286292還可以了解到，一般在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行的催化方法，要求將WGS反應(yīng)器和轉(zhuǎn)化鏈組合在一起，以便將H2/C0比調(diào)節(jié)至接近甲烷化的化學(xué)計(jì)量值。這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)就是，需要注入大量的水蒸汽，一方面用于確保附加的WGS反應(yīng)的進(jìn)行，另一方面抑制焦炭在催化劑上的沉積。
[0023]EP1568674和W02009/007061中描述的另一種方法涉及利用生物質(zhì)氣化生產(chǎn)SNG。該方法包括通過在活性炭(AC)、金屬氧化物(例如氧化鋅ZnO)固定床上進(jìn)行物理或化學(xué)吸附，對(duì)例如硫化氫(H2S)或羰基硫(COS)的化合物進(jìn)行提純，以及在粒度為20-2000μπι的催化劑顆粒流化床上進(jìn)行甲烷化。也可以向反應(yīng)器供給額外的流化水蒸汽，并且可能會(huì)發(fā)生氫氣循環(huán)，所述氫氣由標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)生。該方法也存在缺點(diǎn):需要附加的甲烷化和/或分離步驟，從而增加方法的復(fù)雜性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]因此,本發(fā)明的目的是提供一種旨在提聞生物質(zhì)向生物甲燒的轉(zhuǎn)化并提聞其總能源利用效率，進(jìn)而克服現(xiàn)有技術(shù)中一處或多處缺陷的方法。該方法無需修改氣化和/或甲烷化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，并且不需要額外的步驟，特別是預(yù)先或與甲烷化同時(shí)進(jìn)行的WGS步驟。
[0025]為此，第一方面，本發(fā)明提供一種利用碳?xì)浠衔镌仙a(chǎn)生物甲烷的方法，其至少包括下述步驟:
[0026]原料氣化，以在氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生合成氣，
[0027]在提純裝置中對(duì)碳?xì)浠衔镌蠚饣襟E中產(chǎn)生的合成氣體進(jìn)行提純，
[0028]在甲烷化反應(yīng)器中對(duì)提純后的合成氣進(jìn)行甲烷化，
[0029]將合成氣甲燒化步驟中得到的混合氣體標(biāo)準(zhǔn)化(adjustment to specificat1ns),從而獲得生物甲烷 ，
[0030]在標(biāo)準(zhǔn)化步驟中，至少含有過量一氧化碳的流體再循環(huán)至氣化反應(yīng)器中。
[0031]該循環(huán)使氣化器中的一氧化碳量上升，根據(jù)直接在同一反應(yīng)器中進(jìn)行的WGS反應(yīng)所描述的熱化學(xué)平衡，該循環(huán)會(huì)促進(jìn)氫氣的生成。氫氣量升高本身也會(huì)增加甲烷化步驟中甲烷的產(chǎn)生。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，碳?xì)浠衔镌蠟樯镔|(zhì)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，再循環(huán)流體中含有過量氫氣。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，再循環(huán)流體中含有過量甲烷。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，在氣化反應(yīng)器出口處，合成氣的溫度為600~1000。。。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，該方法包括在氣化步驟后的熱交換步驟，以將合成氣冷卻至室溫。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，熱交換步驟在提純步驟前進(jìn)行。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，該方法包括在熱交換步驟后進(jìn)行的脫水步驟。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，該方法在壓力為0.5~70bars下實(shí)施。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，甲烷化反應(yīng)器出口處得到的合成氣的溫度為250 ~700。。。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，標(biāo)準(zhǔn)化步驟后得到的流體的溫度為室溫。
[0042]第二方面，本發(fā)明涉及一種利用碳?xì)浠衔镌仙a(chǎn)生物甲烷的裝置，該裝置至少包括:
[0043]進(jìn)行原料氣化的氣化反應(yīng)器，以在氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生合成氣，
[0044]提純裝置，用于對(duì)原料氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行提純，
[0045]甲烷化反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)提純后的合成氣的甲烷化，
[0046]對(duì)合成氣體甲烷化步驟中得到的混合氣體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的裝置，用于獲得生物甲燒，
[0047]設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化裝置用于再循環(huán)氣化反應(yīng)器中含有至少過量一氧化碳的流體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1為現(xiàn)有技術(shù)裝置的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的示意圖。
[0049]圖2為實(shí)施本發(fā)明方法的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的示意圖。
[0050]圖3為實(shí)施本發(fā)明主題裝置的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的示意圖。
[0051]圖4為實(shí)施本發(fā)明方法的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]雖然以生物質(zhì)為實(shí)施例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的方法可以適用于所有可以被氣化的物質(zhì):生物質(zhì)、煤、焦炭、廢料等，一般地說，適用于所有碳?xì)浠衔镌稀?br> [0053]圖2描述的、并利用圖3所示裝置實(shí)施本發(fā)明所涉及的方法的【具體實(shí)施方式】，至少需要以下步驟，這些步驟與本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中描述的步驟相同:
[0054]氣化(201):碳?xì)浠衔镌先缟镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為合氣體(syngas)；
[0055]對(duì)碳?xì)浠衔镌蠚饣襟E所產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)行提純(204)，以除去對(duì)催化劑使用壽命有害的污染成分；
[0056]催化劑轉(zhuǎn)化甲烷化(206)，將合成氣轉(zhuǎn)化為生物甲烷；
[0057]將合成氣體甲烷化步驟中所得的混合氣體標(biāo)準(zhǔn)化(207)，以將生物甲烷與其它組分，特別是氫氣、余量一氧化碳、水和二氧化碳分離，從而調(diào)整生物甲烷的成分，使其符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0058]在室溫下，更具體地說，溫度為20°C下，在生物質(zhì)供應(yīng)線(100)中循環(huán)的生物質(zhì)供給氣化反應(yīng)器(10)。生物質(zhì)在該氣化反應(yīng)器(10)中經(jīng)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，在干燥/熱解和氣化步驟中生成含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳、水、焦油和浙青和/或結(jié)構(gòu)通式為CxHy的化合物等的合成氣。該合成氣流入合成氣循環(huán)管路(I)中。
[0059]在其從反應(yīng)器中流出前，該氣體的成分在水蒸汽(在160~500°C的溫度下注入，優(yōu)選400°C的溫度)或氧化劑(氧氣、空氣等)的作用下發(fā)生變化。這種成分上的變化一方面與均一相中的熱化學(xué)平衡同時(shí)發(fā)生，另一方面，是由于部分炭的異相氣化而引起的化合物的產(chǎn)生。
[0060]在氣化器的出口處(10)，合成氣的溫度為600~1000°C，優(yōu)選為800~900°C，更優(yōu)選為850°C。這樣產(chǎn)生的合成氣在供給甲烷化反應(yīng)器(20)之前就已經(jīng)除去了污染性成分(焦油、C0S、H2S等)，然后再通過進(jìn)料管(4)供應(yīng)給進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化步驟(也稱為化合物分離)的裝置(30)。這些步驟結(jié)束時(shí)，該方法可獲得生物甲烷(31)。
[0061]在這些條件下，甲烷化前的H2/C0比值小于化學(xué)計(jì)量值，甲烷化反應(yīng)只有在缺少物種(missing species)、存在氫氣時(shí)才能達(dá)到最大化。在甲燒化反應(yīng)器(20)出口處,生物甲烷的溫度為250~700°C，優(yōu)選300°C。除了所生成的生物甲烷外，甲烷化反應(yīng)器中產(chǎn)生的氣體含有未反應(yīng)的過量一氧化碳。
[0062]甲烷化步驟中所產(chǎn)生的混合氣體被分離成四條支流:
[0063]含有構(gòu)成生物甲烷本身的甲烷的第一路流體，備用，
[0064]含有二氧化碳的第二路流體，
[0065]含有水蒸汽的第三路流體，以及
[0066]含有至少過量一氧化碳的第四路流體，并且可能還含有由于熱化學(xué)平衡而未反應(yīng)的氫氣。
[0067]在本發(fā)明方法的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，含有至少過量一氧化碳的第四路流體在氣化反應(yīng)器中進(jìn)行再循環(huán)(208)。
[0068]標(biāo)準(zhǔn)化步驟后，各支流的溫度為室溫，優(yōu)選溫度為20°C。
[0069]因?yàn)椴恍枰眉淄榛磻?yīng)之前的或與其同時(shí)進(jìn)行的WGS反應(yīng)來確保H2/C0比值的調(diào)節(jié)，可以獲得與通常添加的蒸汽流相當(dāng)?shù)哪芰亢臀镔|(zhì)收益。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，為了改善可能出現(xiàn)的焦炭在催化劑表面的沉積，由于甲烷化反應(yīng)器在亞化學(xué)計(jì)量條件下運(yùn)行，并且限制H2O濃縮物，需要對(duì)催化劑采取特殊的處理，例如與硼或適當(dāng)?shù)拇呋d體摻雜，特別是可以調(diào)節(jié)其酸度的催化載體。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，為了限制焦炭的沉積，采用水蒸汽限量供應(yīng)，以在甲烷化之前直接或通過調(diào)節(jié)上游洗滌溫度進(jìn)而調(diào)節(jié)其含量。
[0072]關(guān)于生物甲烷的標(biāo)準(zhǔn)化步驟，其通常是一個(gè)分離步驟，例如采用下述方法:變壓法或變壓吸附(Pressure Swing Adsorpt1n, PSA)、變溫法或變溫吸附(Temperature SwingAdsorpt1n, TSA)、膜分離法、胺化學(xué)吸附法、三甘醇物理吸附法。這些技術(shù)可單獨(dú)或聯(lián)合使用。
[0073]根據(jù)圖4所示的【具體實(shí)施方式】，氣化步驟(201)后進(jìn)行熱交換步驟(202)，以在進(jìn)入提純裝置(16)前對(duì)合成氣進(jìn)行冷卻。這樣，溫度為600~1000°C，優(yōu)選800~900°C，更優(yōu)選850°C的合成氣流體在流經(jīng)熱交換器(14)后，其溫度為4~80°C，優(yōu)選25~35°C，更優(yōu)選為室溫(更具體來說為20°C )。
[0074]該熱交換步驟(202)結(jié)束時(shí)，合成氣(在熱交換器(14)和脫水裝置(15)之間的管路(2)中循環(huán))中的水被部分除去，該合成氣在脫水裝置(15)中冷卻和干燥(203)，除去其中的冷凝物。通過水蒸汽冷卻和冷凝完成脫水步驟之后，在提純裝置(204)中進(jìn)行提純步驟，其中流體由設(shè)置在脫水裝置(15)和提純裝置(16)之間的管路(3)攜帶。
[0075]本發(fā)明所述的方法普遍適用于所有氣化器。
[0076]優(yōu)選地，該方法適用于無需經(jīng)過氣態(tài)氮稀釋的氣體的生成方法。
[0077]該方法并非只用于特定的甲烷化方法，而是可適用于所有類似方法。在固定床循環(huán)型方法的情況下，該方法甚至可以降低再循環(huán)率(the rate of recycling possible)。
[0078]在【具體實(shí)施方式】中，在壓力為0.5~70bars,優(yōu)選為I~5bars條件下實(shí)施本發(fā)明的方法。
[0079]本發(fā)明還涉及一種利用碳?xì)浠衔镌仙a(chǎn)生物甲烷的裝置，該裝置至少包括:
[0080]氣化反應(yīng)器(10)，用于進(jìn)行原料氣化，以在氣化反應(yīng)器中生成合成氣，
[0081]提純裝置(16)，用于對(duì)原料氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣體進(jìn)行提純，
[0082]甲烷化反應(yīng)器(20)，實(shí)現(xiàn)提純后的合成氣的甲烷化，
[0083]將合成氣體甲烷化步驟中得到的混合氣體標(biāo)準(zhǔn)化的裝置(30)，用于獲得生物甲燒。
[0084]設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化裝置(30)用于氣化反應(yīng)器中含有至少過量一氧化碳的流體再循環(huán)。
[0085]實(shí)施例
[0086]下面通過下述非限定性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0087]為了證明本發(fā)明的價(jià)值，采用計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPE, Computer AidedProcess Engineering)方法模擬工具,對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案和本發(fā)明進(jìn)行對(duì)比模擬。
[0088]進(jìn)行模擬時(shí)，每小時(shí)對(duì)一噸干燥生物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以獲得生物甲烷。
[0089]在下述實(shí)施例中，流體分別對(duì)應(yīng)于:
[0090]流體(100)，生物質(zhì)，
[0091]流體(101)，注入氣化器中的水蒸汽，
[0092]流體(1)，氣化器出口處的合成氣，
[0093]流體(2)，冷卻后的合成氣，
[0094]流體(3)，脫水后的合成氣，
[0095]流體(102)，冷凝物，
[0096]流體(103)，用于補(bǔ)充WGS反應(yīng)的蒸汽，
[0097]流體⑷，標(biāo)準(zhǔn)化前的生物甲烷，
[0098]流體(104)，C0/H2,
[0099]流體(105)，CO2,
[0100]流體(106),H2O。
[0101]現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)比例
[0102]在現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例中(如圖1所示)，生物質(zhì)被加入至氣化反應(yīng)器中(10)進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，然后氣化器輸出的合成氣通過熱交換器(14)后進(jìn)入脫水裝置(15)。通過水蒸汽冷卻和冷凝完成脫水步驟之后，在提純裝置(16)中進(jìn)行提純步驟(204)，并且向WGS反應(yīng)器(17)中加入水蒸汽進(jìn)行WGS步驟。然后合成氣在壓縮器(18)中進(jìn)行壓縮步驟(205)。如此得到并除去污染物的合成氣供應(yīng)給甲烷化反應(yīng)器(20)，在標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)(30)專用裝置中進(jìn)行分離步驟。
[0103]表1概括了現(xiàn)有技術(shù)方法中不同步驟模擬的條件和結(jié)果，以及不同排出物(effluents)的模擬條件和結(jié)果。
[0104]表1
[0105]

【權(quán)利要求】
1.一種利用碳?xì)浠衔镌仙a(chǎn)生物甲烷的方法，至少包括下述步驟: 原料氣化(201)，以在氣化反應(yīng)器(10)中生成合成氣； 在提純裝置(16)中對(duì)生物質(zhì)氣化步驟中所產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行提純(204)； 在甲烷化反應(yīng)器(20)中對(duì)提純后的合成氣進(jìn)行甲烷化(206)； 對(duì)合成氣甲烷化步驟中所得的混合氣體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(207)，以獲得生物甲烷； 其特征在于，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化步驟(207)時(shí)，含有至少過量一氧化碳的流體再循環(huán)(208)至氣化反應(yīng)器(10)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳?xì)浠衔镌蠟樯镔|(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)流體含有過量氫氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)流體含有過量甲燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在氣化反應(yīng)器(10)出口處，所述合成氣的溫度為600~1000°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括氣化步驟(201)后的熱交換步驟(202)，可以將合成氣冷卻至4~80°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述熱交換步驟(202)在提純步驟(204)前進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法包括脫水步驟(203)，其在熱交換步驟(202)后進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,該方法在壓力為0.5~70bars下進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，甲烷化反應(yīng)器出口處得到的混合氣體的溫度為250~700°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)化步驟后得到的流體的溫度為室溫。
12.一種利用碳?xì)浠衔镌仙a(chǎn)生物甲烷的裝置，用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1~11任一項(xiàng)所述的方法，該裝置至少包括: 氣化反應(yīng)器(10)，用于將原料氣化以在氣化反應(yīng)器的產(chǎn)生合成氣， 提純裝置(16)，用于將原料氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣提純， 甲烷化反應(yīng)器(20)，實(shí)現(xiàn)提純后合成氣的甲烷化， 對(duì)合成氣甲烷化步驟中得到的混合氣體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的裝置(30)，用于獲得生物甲烷；其特征在于，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化裝置(30)用于氣化反應(yīng)器中含有至少過量一氧化碳的流體再循環(huán)。
【文檔編號(hào)】C01B3/58GK104053754SQ201280067203
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月21日
【發(fā)明者】B·馬錢德, Y·卡拉 申請(qǐng)人:蘇伊士環(huán)能集團(tuán)