專利名稱：用于產生化學回路合成氣和能量的整體氧化、還原和氣化方法
技術領域：
^mmmn co.M^考慮到過去數十年中觀察到和長期可預見到的氣候變化，所有經濟部門(特別是關注能量產生的部門)對控制溫室氣體排放的需求日漸強烈。多種可能控制溫室氣體排放到大氣中的方式之一是捕獲并隔離碳。這種選項特別適用于集中使用化石能量的情況。所考慮的大部分解決方案導致高的能量損失，自身損耗范圍為20% -30%。在燃燒單元中捕獲(X)2的方法中，正在發(fā)展其分類為氧燃燒技術的化學回路，能提供從燃燒空氣制得不含氮氣的燃燒煙氣的優(yōu)點。因此，假設氣體、固體和液體與由顆粒如金屬氧化物供應的氧氣完全燃燒，所述煙氣將僅由CO2和水蒸汽組成，一旦冷卻至100°C以下并去除冷凝水，該煙氣將由可被隔離的純CO2組成?；瘜W回路燃燒在能效和降低成本方面有很大潛力。這種方法避免了分離氧和空氣相關的能量損失。它基于一些材料例如金屬氧化物的氧轉移(transfer)能力。使用空氣反應器氧化以細顆粒形式制備的載氧體，所述載氧體轉移到燃料反應器，在燃料反應器中經燃料燃燒被還原。通常以中試規(guī)模以交換固體物流的兩種流化床形式設計并進行這種方法因此所述空氣反應器是快速流化型反應器，在其頂部通過旋風分離器將貧氧空氣物流和顆粒分離，所述顆粒通過重力向下移至由密實流化床組成的燃料反應器中，其中溢流在溢流口(riser)底部實現固體回注，同時基本上由CO2和H2O組成的燃燒氣體通過該密實流化床的頂部排出。當氧的化學計量超過燃燒需要時，化學回路使得燃料完全燃燒，并得到主要包含 CO2的煙氣同時最大程度地產生能量。通過限制氧氣供應，例如控制氧化物料的循環(huán)，也可以實現燃料的部分燃燒，并產生至少部分由CO和吐的混合物組成的煙氣，經過下游處理和純化，該煙氣可以用作轉化工藝或能量產生工藝的進料。這種部分燃燒限制能量產生，但其后它可以提升產生的含氫煙氣。
背景技術：
對烴轉化設備中化學回路的整體化進行測試。專利FR-2，850，156在用于煤燃燒的方法中描述了化學回路燃燒的原理。專利文件US-2007/703，526描述了對整體燃燒石油烴轉化設備中允許(X)2捕獲的化學回路的改進，它包括存在流化催化劑的催化裂解反應器和通過燃燒沉積在這些顆粒上的焦炭來起作用的催化劑再生器。所述再生器是氧載體還原反應器，向其提供固體燃料和 /或包括含焦炭的催化劑的煉制殘油。所述還原反應器與氧化反應器相連。氧載體在兩個反應器之間循環(huán)。還原反應器是由水蒸汽和/或再循環(huán)CO2和/或SO2流化的循環(huán)流化床。 該專利描述了布局三個反應器的方法。但是，氧化物料僅在兩個反應器之間循環(huán)，目的是完全燃燒燃料。專利文件US-2007/082，089 A2描述了強調使用金屬氧化物再循環(huán)用來生產氫氣的三階段方法。在第一反應器中，完全燃燒燃料可以產生C02，H20。通過水蒸汽再氧化金屬氧化物來生產氫氣。該方法需要高的蒸汽流速，因此必須在將水進料至氧化反應器之前加熱并蒸發(fā)大量的水，這將在能量平衡方面受到限制?？梢酝ㄟ^氣化實現生產氫氣第2008/036,902號專利申請描述了例如以兩反應區(qū)的常規(guī)布局實施的烴氣化方法。但是，希望通過氣化生產合成氣(從而生產氫氣)的本領域技術人員面對的問題是在氣化反應器中發(fā)生的反應動力學，以及氣化反應器中的高反應溫度。因此反應物所需的停留時間長。這直接影響設備的尺寸，更具體地，影響涉及反應器的尺寸，將導致高投資成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明能解決大部分前述缺陷，本發(fā)明提供一種優(yōu)化能量成本和裝置的整體化方法，用于同時生產合成氣和能量。本發(fā)明基于在氣化反應區(qū)中生產合成氣，所述氣化反應區(qū)位于空氣反應器(或氧化反應區(qū))和燃料反應器(或還原反應區(qū))之間，利用金屬氧化物的催化能力，以使溫度和氣化吸熱性降低，并使促進出口處濃縮壓/co混合物生成的反應速率增加。這里使用空氣反應器Rl來氧化已還原的金屬氧化物，并提供一定量的能量，所述能量至少等于激活還原和氣化反應所需的能量。在該反應器中沒有合成氣或氫氣產生。還原和氣化反應分別在根據本發(fā)明方法的化學回路中的兩個截然不同的反應區(qū) R2和R3中發(fā)生。此外，利用載氧體的催化能力，更具體地利用其所含金屬的催化能力能加速氣化反應器中發(fā)生的反應動力學，并降低氣化反應器中的反應溫度同時減少活化能。因此反應物所需的停留時間得以減少。這樣直接影響設備的尺寸，更具體地影響涉及的反應器的尺寸。氣化反應器中操作溫度的降低促進能量更好地平衡，由于材料上熱機械應力的降低使得投資成本減少。發(fā)明概述本發(fā)明涉及在至少一個化學回路中生產合成氣的方法，所述化學回路包括至少三個不同的氧化、還原和氣化反應區(qū)，所述方法包括a)在供應空氣的氧化反應區(qū)Rl中對已還原的金屬氧化物MeOl-χ進行氧化；b)在還原反應區(qū)R2中通過至少部分還原金屬氧化物MeO來燃燒固態(tài)和/或液態(tài)和/或氣態(tài)烴進料，以產生氣態(tài)co2/H2o混合物；c)在氣化反應區(qū)R3中通過來自R2的至少部分已還原的金屬氧化物催化氣化固態(tài)和/或液態(tài)烴進料，以產生CCHH2合成氣；和在氧化反應區(qū)Rl中由金屬氧化物氧化釋放的能量使得氣化和還原反應被激活。兩個反應區(qū)R2和R3可以位于兩個不同的反應器中，或者可以位于單個反應器的兩個不同反應區(qū)中。氣化所需的氧氣O2可以在金屬氧化物部分被還原時至少部分地由金屬氧化物提供，和/或由來自還原反應區(qū)R2的氣態(tài)混合物C02/H20提供。
在一個實施方式中，通過在反應區(qū)中或與氣態(tài)流出物進行熱交換，回收可輸出的過量言旨量。當供至氣化區(qū)R3的進料是固態(tài)進料時，優(yōu)選對來自氣化區(qū)R3的灰分和金屬氧化物顆粒進行分離，將已分離的金屬氧化物顆粒供給還原反應區(qū)R1。在一個實施方式中，將氣化區(qū)R3中產生的至少部分CCHH2合成氣送入還原反應器中。在所述方法的變化形式中，將氣化區(qū)R3中產生的至少部分CCHH2合成氣和來自燃燒區(qū)R2的C02+H20物流冷凝得到的至少部分水送入水煤氣變換單元WGS，以產生C02+H2。在另一個變化形式中，期望將氣化區(qū)產生的氣體在純化之后，至少部分地送入燃料電池中。在最后一個變化形式中，期望將氣化區(qū)中產生的氣體經過純化之后，至少部分地送入費-托型烴合成單元或甲醇合成單元或二甲醚合成單元中。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及用于化學回路生產合成氣的整體氧化、還原和氣化方法。這種優(yōu)化的化學回路燃燒方法適合于液態(tài)烴的燃燒，特別適合于重的和/或極重的或浙青殘渣，所述方法涉及液態(tài)或固態(tài)燃料的氣化，在同一化學回路中同時或不同時生產得到氫氣(或合成氣)和能量。能量的產生可能受到化學回路能量需要(能量自足)的限制，或者能量的產生可以超過需要并能向外供應所產生的過量能量?；瘜W回路燃饒的原理化學回路燃燒包括在高溫下將烴進料與金屬氧化物接觸。金屬氧化物讓出部分其包含的氧，所述氧參與烴的燃燒。燃燒之后，煙氣主要包含二氧化碳、水和可能的氫。實際上，不必將空氣與烴接觸，因此煙氣基本上由燃燒氣體和可能的用于傳輸和流化顆粒的稀釋氣體(例如水蒸汽)組成。因此可以生產基本上不含氮氣的高(X)2含量(大于90體積％)的煙氣，可以考慮捕獲CO2然后儲存。參與燃燒的金屬氧化物再進入另一反應界 (enclosure)中，其中金屬氧化物與空氣接觸，從而被再氧化。如果從燃燒區(qū)回來的顆粒不含燃料，則來自該反應區(qū)的氣體基本上不含C02，僅存在痕量的C02，例如濃度低于1-2體積％，金屬顆粒氧化的結果是來自該反應區(qū)的氣體主要由貧氧空氣組成?？捎糜诨瘜W回路燃燒的進料通常是烴(天然氣、液態(tài)石油進料、優(yōu)選特征為實際上小于10%的殘余物在環(huán)境條件下的沸點高于350°C的煉制殘油，或者通常由加氫轉化工藝得到的轉化殘余物或浙青、脫浙青殘余物或固體進料如焦化工藝得到的煤炭或焦炭)。實施化學回路燃燒方法需要大量金屬氧化物與燃料接觸。這些金屬氧化物通常包含在礦石顆粒中，或者包含在工業(yè)處理得到的顆粒(來自鋼鐵工業(yè)或采礦工業(yè)的殘留物、來自化學工業(yè)或精煉的用過的催化劑)中。也可以使用合成材料例如氧化鋁或二氧化硅-氧化鋁載體，其上沉積有可以被氧化的金屬(例如氧化鎳)?？捎糜诨瘜W回路燃燒的金屬氧化物通常是Fe、Ti、Ni、Cu、Mg、Mn、Co、V氧化物，可以單獨使用或混合使用。這些金屬可以是天然礦石(例如鈦鐵礦)形式或沉積在合成載體或使用過的催化劑上。優(yōu)選地，這些固體可以調制成粉末形式，其索特(Sauter)直徑優(yōu)選為 30-500 微米，顆粒密度為 1400-8000kg/m3，優(yōu)選為 1400_5000kg/m3。理論上可用的氧量根據使用的金屬氧化物有明顯不同，可用高達接近30%的數值。但是，由于材料的原因，實際上可用的最大氧容量通常不超過存在的氧的20%。因此這些材料產生氧氣的能力總體上不超過顆粒的某一重量百分比，一種氧化物與另一種彼此產生氧氣的能力有明顯差異，通常為0. 1-15%，優(yōu)選0.3-13wt. %。因此以流化床方式實施對進行所述燃燒特別有利。實際上，如果賦予顆粒流體的性質(流化)，則細分的氧化物顆粒更容易在燃燒和氧化反應界中以及在這些界限之間循環(huán)。載氧體的特征在于其載氧能力，即這種載體在其最高氧化態(tài)和最低氧化態(tài)之間與反應介質進行可逆交換的氧量。X定義為保留在氧化物中的氧轉移的總能力分數，ΔΧ定義為總的氧轉移能力分數。載氧體是除其載氧能力之外，能自發(fā)地在反應介質中釋放氣體形式的氧的固體，所述反應介質不必是還原介質?；瘜W回路燃燒能產生例如蒸汽或電力形式的能量。進料燃燒熱類似于常規(guī)燃燒中出現的燃燒熱。它對應于化學回路中還原和氧化熱的總和。還原和氧化熱的分布很大程度上取決于用于進行化學回路燃燒的金屬氧化物。在一些情況下，放熱在金屬的氧化和還原中分布。在其他的情況下，氧化高度放熱，還原吸熱。在任一情況下，氧化和還原熱的總和等于燃料的燃燒熱。通過設置在內部的交換器、設置在燃燒和/或氧化界壁上或加入燃燒和/或氧化界的交換器、設置在煙氣管線或金屬氧化物傳輸管線上的交換器提取熱量。對本發(fā)明整體方法的總體描述本發(fā)明的整體方法可以在單個化學回路中同時生產合成氣和能量。根據本發(fā)明的方法在至少一個化學回路中實施，所述化學回路包括至少三個不同的氧化反應區(qū)R1、還原反應區(qū)R2和氣化反應區(qū)R3。較佳地，為了能外部回收能量，在氧化反應區(qū)Rl中氧化金屬氧化物釋放的能量大于在氣化區(qū)R3和還原區(qū)R2中分別發(fā)生的氣化和還原反應所需能量的總和。根據本發(fā)明方法可以實施的化學回路包括三個不同的反應區(qū)1.至少一個供應空氣的氧化反應區(qū)R1，稱為“空氣”反應器，在還原之后，金屬氧化物在Rl中發(fā)生氧化反應，2.至少一個燃燒還原反應區(qū)R2，稱為“燃料”反應器，在金屬氧化物中氧的存在下在R2中發(fā)生進料燃燒反應，3.至少一個氣化反應區(qū)R3，稱為“氣化”反應器，用來氣化固態(tài)和/或液態(tài)進料以產生合成氣，所述氣化通過來自R2的至少部分還原的金屬氧化物進行催化。所述化學回路裝置也可以包括4. 一個或多個顆粒-氣體分離裝置(旋風分離器)，5. 一個或多個密封裝置，所述密封裝置位于各反應器之間的連接管線中，使得金屬氧化物循環(huán)(例如虹吸管裝置)，6.氣化固態(tài)燃料時，位于氣化反應器和空氣反應器之間的至少一種分離金屬氧化物顆粒和不同性質顆粒所需的裝置，以防止空氣反應器中(X)2可能與氮氣混合。在所述方法的變化形式中，氣化反應和還原反應可以在同一反應器中進行，也可以在兩個不同的反應區(qū)中進行。根據本發(fā)明的方法，在“空氣”反應器Rl中載氧體氧化釋放的能量至少等于氣化和還原反應所需的能量總和因此，“空氣”反應器Rl中載氧體氧化釋放的能量能提供激活氣化(R3)反應和還原(R2)反應所需的能量，并任選地提供工藝中使用的能量以及用于外部能量生產的能量(熱量和/或電力)。在合成氣供應至還原反應器的具體情況中，該反應器中的反應變?yōu)榉艧?，從而有利于所述化學回路的整體能量平衡。


通過非限制性的實施例用圖1-5描述本發(fā)明的方法。圖1顯示反應區(qū)(這種情況下由反應器組成)之間的固體循環(huán)順序。金屬氧化物物流從有空氣供應的氧化反應器(或“空氣”反應器)(Rl)循環(huán)通過管線(1)至還原反應器(或“燃料”反應器)(R2)，通過還原處于其最高氧化態(tài)的載氧材料MeO 來燃燒進料，即0.8彡X彡1，優(yōu)選0. 95彡X彡1，燃燒發(fā)生的精確持續(xù)時間通常為1-15分鐘。在金屬氧化物結構中存在的氧與直通管線O)中流動的固態(tài)和/或液態(tài)和/或氣態(tài)燃料反應之后，還原反應器R2出口的金屬氧化物(MeCVx)部分呈金屬形式，其中0 < X < 0. 5， 優(yōu)選0彡X彡0. 1。金屬氧化物的這些還原形式MeCVx通過燃料反應器(R2)的管線(3)循環(huán)至氣化反應器(R3)，直通管線(4)中流動的固態(tài)和/或液態(tài)燃料在氣化反應器0 )中發(fā)生氣化反應。該氣化反應由還原形式MeCVx,其中O < X < 0. 5，優(yōu)選O < X < 0. 1的金屬氧化物進行催化。向氣化反應器供應氧化氣體如(X)2或H2O和/或至少部分來自反應器R2 的燃燒反應得到的H20、CO2混合物。因此將至少部分H20、CO2和/或來自還原反應器(R2) 煙囪的C02/H20混合物通過管線(5)供應到氣化反應器(R3)中。吐0、0)2和/或C02/H20混合物的剩余部分通過管線(6)送入冷凝器C，以分離CO2和水。這樣分離得到的水可以再通過管線(7)供應至水煤氣變換單元WGS，該水煤氣變換單元WGS能由來自反應器R3通過管線(8)流動的合成氣生產C02/H20混合物。在反應器R3的出口，固體顆粒通過管線(10)送入分離器S，以分離灰分和送至反應器Rl的金屬氧化物Me(Vx。所述裝置也可以增加用于H2S和/或Sh形式的硫的硫處理單元(如果燃料含硫的話)，以及CO2-H2分離單元。附圖中未示出這些裝置。對氣體進行純化，從而使用本領域技術人員已知的方法對煙氣脫硫，以到達本發(fā)明所述工藝的下游應用的需要，這取決于所述方法得到的氣體的目的。還原被稱為“載氧材料”的材料是在被稱為“燃料”反應器R2的反應器中通過所述材料接觸由管線( 傳輸的液態(tài)和/或氣態(tài)和/或固態(tài)燃料而進行的。液態(tài)或固態(tài)殘留物的氣化(作為示例)是在被稱為“氣化”反應器R3的反應器中進行的，所述殘留物在氣化所需條件(溫度、壓力、每摩爾燃料中水的摩爾數)下和具有催化性質的已還原材料MeCVx存在下升級為合成氣CO/H2。已還原材料MeCVx在被稱為“空氣”反應器Rl的反應器中在空氣中被氧化，從而恢復到其最高氧化態(tài)，其中OKX彡1.0，優(yōu)選0. 95 ^X^ I0圖2顯示根據本發(fā)明的方法的應用，其中將來自R3的物流(8)送至費_托單元 FT，以產生烴物流HC。在這種情況下，來自冷凝器C的水通過管線(7)排出。圖3顯示圖1所示方法的變化形式，其中將來自水煤氣變換單元WGS的部分物流送入燃料電池PC中。任選地，將部分通過管線(8)來自反應器R3的合成氣也送入燃料電池，以產生電和/或熱。圖4顯示在同一反應器的兩個不同反應區(qū)R3和R2中進行氣化反應和還原反應的構造。在這種構造中，處于其最高氧化形式的氧化物料(12)進入還原區(qū)R2，在還原區(qū)R2 中與來自區(qū)域R3的至少包含部分(C0，H2)混合物的氣體(19)接觸，(COjH2)混合物被氧化為C02、H20。所述氧化物料還完成了氣相(19)中存在的來自區(qū)域R3的烴的燃燒。R2的煙氣通過管線(16)排放；它主要包含水和C02。水可以再被冷凝，CO2在任選的后處理(例如通過煙氣脫硫對(X)2進行純化)之后送至儲存點。區(qū)域R2的氧化物料再送至區(qū)域R3，燃料(4)通過管線(15)或(14)在區(qū)域R3中進行部分燃燒。部分氧化物料可以任選地送回空氣反應器(Rl)。本發(fā)明的一個特點在于區(qū)域R2和R3 —個位于另一個上方的設置。因此可以通過特定的裝置使得所有來自R3的氣體通入R2以及來自R2的固體流入R3，這樣如圖4所示燃料和氧化物料以逆流方式接觸。這些特定的裝置是本領域技術人員熟知的，例如是內部構件如穿孔板或隔板。來自R3的固體通過管線00)再循環(huán)至Rl。圖5顯示以下給出的實施例中，與圖1所示構造相同的根據本發(fā)明的方法。操作條件較佳地，“空氣”反應器(Rl)、“燃料”反應器(R2)和“氣化”反應器(R3)中的反應在溫度范圍為700°C至1200°C時發(fā)生，優(yōu)選在750°C至950°C時發(fā)生。燃料反應器(R2)中金屬氧化物的停留時間取決于燃料的性質，通常估計為30秒至10分鐘，優(yōu)選1-8分鐘?？諝夥磻?Rl)中金屬氧化物的停留時間取決于這些氧化物的氧化和/或還原狀態(tài)，通常估計為30秒至10分鐘，優(yōu)選1-3分鐘。氣化反應器中金屬氧化物的停留時間取決于進行氣化的燃料的性質，通常估計為 1-20分鐘，優(yōu)選1. 5-10分鐘。本發(fā)明的具體優(yōu)點以下通過非限制性的實施例說明根據本發(fā)明的方法的幾個具體的優(yōu)點。通過在化學回路中使用氧化物料，本發(fā)明能將生產能量和生產氫氣(或更通常生產合成氣)在同一化學回路中結合。根據本發(fā)明方法的化學回路不僅能產生生產合成氣所需的能量，還可以任選地產生熱和/或電形式的可利用的能量。此外，在本發(fā)明一個具體的實施方式中，將氣化反應器中產生的部分合成氣任選地供應至還原反應器，引起該反應器中的放熱反應，從而有利于本發(fā)明總的能量平衡(圖 1，(11))。根據本發(fā)明的方法能在氣化反應(R3)中利用還原反應器(R2)出口處被還原的金屬氧化物的催化能力。因此氣化反應由所述金屬氧化物進行催化，而無需任何外部供給的催化劑。此外，根據本發(fā)明的方法能直接將與載氧體接觸的重質進料注入還原反應器(“燃料”反應器R2)中。根據本發(fā)明的整體方法最終能避免固態(tài)燃料/金屬氧化物在還原反應器(“燃料” 反應器)中的長停留時間，所述停留時間通常為15-20分鐘。實際上這種停留時間長，通常需要大尺寸的反應器。實施例以下實施例(如圖5所示)采用圖1所示本發(fā)明的三個不同反應器的操作原理-還原被稱為“載氧材料”的材料是在被稱為“燃料”反應器的反應器中通過所述材料接觸液態(tài)和/或氣態(tài)和/或固態(tài)燃料而進行的，-燃料(例如液態(tài)或固態(tài)殘留物)的氣化是在被稱為“氣化”反應器的不同反應器中進行的，所述殘留物在氣化所需的條件(T和P、每摩爾燃料中水的摩爾數)下和具有催化性質的已還原材料的存在下升級為合成氣，-已還原材料在被稱為“空氣”反應器的反應器中被空氣氧化。本實施例中，我們計算表示系統(tǒng)處于能量平衡狀態(tài)的能量余量和材料余量，即通過載氧體在“空氣”反應器中氧化釋放足夠的能量，不僅能激活氣化反應和還原反應，還能提供工藝水平的可利用的熱以及用于產生熱量的熱。各階段中考慮的操作條件如下氣化1)氣化反應完成反應產物僅有CO和H2 ；2)不考慮流化參數；3)反應物是固態(tài)或液態(tài)進料和水蒸汽；4)反應是吸熱反應。金屬氧化物的還原1)相對于燃料還原反應完成。反應產物是(X)2和H2O ；2)載氧體和液態(tài)燃料之間的交換是理想的；沒有擴散限制、沒有碳形成，沒有反應活性損失；3)反應是吸熱反應。金屬氧化物的氧化1)氧化反應完成；2)載氧體和空氣之間的交換是理想的；3)反應是放熱反應。更具體地，本實施例認為-燃燒液態(tài)燃料C19H3tl，該液態(tài)燃料作為類似于民用燃料例子的第一方法，-選擇NiO作為載氧體，完成的還原反應將是53NiO+C19H30- > 19C02+15H20+53Ni-載氧體的還原形式是Ni，完成的氧化反應將是Ni+0 . 502- > NiO-在大氣壓下進行氣化。認為所述系統(tǒng)處于能量平衡，但由于固態(tài)載氧體連續(xù)在系統(tǒng)的不同反應器之間循環(huán)，所以系統(tǒng)具有動態(tài)特征。計算考慮了轉化100Nm3/h已蒸發(fā)液態(tài)進料C19Hm所需的固態(tài)載氧體量的性質變化(evolution)。數值
權利要求
1.一種在至少一個化學回路中生產合成氣的方法，所述化學回路包括至少三個不同的氧化、還原和氣化反應區(qū)，所述方法包括1)在供應空氣的氧化反應區(qū)Rl中對已還原的金屬氧化物MeOh進行氧化；2)在還原反應區(qū)R2中通過至少部分還原金屬氧化物MeO來燃燒固態(tài)和/或液態(tài)和/ 或氣態(tài)烴進料，以產生氣態(tài)C02/H20混合物；c)在氣化反應區(qū)R3中利用來自R2的至少部分已還原的金屬氧化物來催化氣化固態(tài)和 /或液態(tài)烴進料，以產生CCHH2合成氣；在氧化反應區(qū)Rl中由金屬氧化物氧化釋放的能量使得氣化和還原反應被激活。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，兩個反應區(qū)R2和R3位于兩個不同的反應器中。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，兩個反應區(qū)R2和R3是位于單個反應器中的兩個不同的反應區(qū)。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述氣化所需的氧氣&至少部分由金屬氧化物被部分還原時提供和/或由來自還原反應區(qū)R2的C02/H20氣態(tài)混合物提 {共。
5.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過所述反應區(qū)中或與氣態(tài)流出物進行的熱交換回收可利用的過量能量。
6.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，供至氣化區(qū)R3的進料是固態(tài)進料時，對來自氣化區(qū)R3的灰分和金屬氧化物顆粒進行分離，將已分離的金屬氧化物顆粒供給還原區(qū)Rl。
7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將氣化區(qū)R3中產生的至少部分 CCHH2合成氣送入還原反應器。
8.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將所述氣化區(qū)R3中產生的至少部分CCHH2合成氣和來自燃燒區(qū)R2的C02+H20物流冷凝得到的至少部分水供給水煤氣變換單元WGS，以產生C02+H2。
9.如權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，氣化區(qū)中產生的氣體在純化之后至少部分送入燃料電池。
10.如權利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，氣化區(qū)中產生的氣體經過純化之后，至少部分送入費-托型烴合成單元或甲醇合成單元或二甲醚合成單元中。
全文摘要
本發(fā)明涉及在至少一個化學回路中能量自足的合成氣生產方法。所述化學回路包括至少三個不同的氧化、還原和氣化反應區(qū)1.至少一個供應空氣的氧化反應區(qū)R1，稱為“空氣”反應器，2.在還原之后，金屬氧化物在R1中發(fā)生氧化反應，至少一個燃燒還原反應區(qū)R2，稱為“燃料”反應器，在金屬氧化物中氧的存在下在R2中發(fā)生進料燃燒反應，3.至少一個氣化反應區(qū)R3，稱為“氣化”反應器，用來氣化固態(tài)和/或液態(tài)進料以產生合成氣，所述氣化由來自R2的至少部分還原的金屬氧化物進行催化。
文檔編號C10J3/00GK102300962SQ201080006413
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權日2009年1月30日
發(fā)明者A·福里特, A·霍特, F·格尤魯, T·戈捷 申請人:Ifp新能源公司, 道達爾股份有限公司