用于制备合成气或烃产品的方法技术

本发明专利技术涉及一种由碳质燃料制备合成气或烃产品的方法，该方法至少包括以下步骤：（ａ）将碳质燃料和含氧物流供应到气化反应器的燃烧器中，其中使用含ＣＯ↓［２］的输送气体将固态碳质燃料输送到燃烧器中；（ｂ）在气化反应器中将碳质燃料部分氧化，由此获得至少包含ＣＯ、ＣＯ↓［２］和Ｈ↓［２］的气态物流；（ｃ）从气化反应器中排出在步骤（ｂ）中得到的气态物流；其中在步骤（ａ）中ＣＯ↓［２］与碳质燃料的重量比以干基计小于０．５。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由碳质燃料制备合成气(即CO和H2)或烃产品的方法。更特别地，本专利技术涉及一种由碳质燃料制备合成气或烃产品的方法，该方法至少包括以下步骤：(a)将碳质燃料和含氧物流供应到气化反应器的燃烧器中，其中使用含CO2的输送气体将固态碳质燃料输送到燃烧器中；(b)在气化反应器中将碳质燃料部分氧化，由此获得至少包含CO、CO2和H2的气态物流。
技术介绍
由碳质燃料制备合成气或烃例如甲醇的各种方法是已知的。作为由煤制备合成气和甲醇的方法的例子描述于M.J.van derBurgt和J.E.Naber的题为《Development of the Shell CoalGasification Process》的论文中(在1983年9月于伦敦举行的第三届BOC Priestley会议的会议论文集中出版)。在所述的系统和方法中，在活底料斗中将磨碎且干燥的煤加压，和气力输送入气化反应器，在那里通过与包含氧气和水蒸汽或空气的风反应而将其转化成气态燃料基础材料。将该气态燃料基础材料送入包括CO变换转化器、CO2去除和甲醇合成反应器的下游系统中。在许多已知的方法中，将N2用作输送碳质燃料的输送气体，特别是当氨气是一种预期产品时。使用N2作为输送气体的问题是尽管N2相对惰性，但N2可能导致不希望地降低下游工艺的催化效率。如果该工艺特别在用于制备不含N原子的烃，则该问题甚至更加相关。特别地，已经发现氮气不利地影响了甲醇形成反应。EP-A-444684描述了一种由固态废料制备甲醇的方法。在该方法-->中，在环境压力下使固态废料利用氧气和二氧化碳物流燃烧。燃烧在炉中进行，其中在该炉中从顶部供应固态废料，和从底部供应氧气和二氧化碳物流。加入二氧化碳是因为其起到甲醇结构单元的作用且抑制炉中的温度。在炉中制备的合成气被用于制备甲醇。将合成气中存在的部分二氧化碳再循环到炉中。EP-A-444684的方法的缺点是该炉在环境压力下操作。当希望高容量时，特别是当从固态煤燃料开始时，则需要大的炉子。在较高压力下操作的方法描述于US-A-3976442中。在该出版物中，在富含CO2的气体中将固态碳质燃料输送到在约50巴下操作的加压气化反应器的燃烧器中。根据该出版物的实施例，在150ft/s的流速下将CO2与煤的重量比约1.0的煤和二氧化碳物流供应到环形燃烧器的环形通道中。氧气在300°F的温度和250ft/s的流速下通过燃烧器的中心通道。US-A-3976442因此提供一种其中在加压反应器中进行部分氧化和其中避免使用氮气作为输送气体的方法。然而在中间的30年里从未实践或认真地考虑过使用二氧化碳作为输送气体。这可能是由于该出版物披露的方法低效率的缘故。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有更高效率的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种用于制备合成气或烃产品、特别是甲醇的替代方法。通过提供一种由碳质燃料制备合成气或烃产品的方法，本专利技术实现了上述一个或多个以上或其它目的，该方法至少包括以下步骤：(a)将碳质燃料和含氧物流供应到气化反应器的燃烧器中，其中使用含CO2的输送气体将固态碳质燃料输送到燃烧器中；(b)在气化反应器中将碳质燃料部分氧化，由此获得至少包含CO、CO2和H2的气态物流；(c)从气化反应器中排出在步骤(b)中得到的气态物流；其中在步骤(a)中CO2与碳质燃料的重量比以干基计小于0.5。已经发现根据本专利技术使用致密相供应碳质燃料可以获得制备合成-->气或烃产品的高效方法。本专利技术的另一个优点是对于将在气化反应器中部分氧化的给定数量的碳质燃料而言，可以使用较小的反应器体积，导致较低的设备支出。另外，发现在步骤(a)中使用相对低的CO2与碳质燃料重量比使得在该方法期间消耗较少的氧气。另外，与使用稀相相比，之后较少的CO2需要从系统中排出。根据本专利技术，术语烃产品意在包括任何烃产品，例如烷烃、氧化烷烃和羟基化烷烃，例如醇，特别是甲醇。术语固态碳质燃料可以是固体形式的任何碳质燃料。固态碳质燃料的例子是煤、得自煤的焦炭、石油焦炭、煤烟、得自于油页岩的生物质和粒状固体、沥青砂和沥青。煤是特别优选的，和可以是任何类型，包括褐煤、亚烟煤、烟煤和无烟煤。在步骤(a)中供应的含CO2的物流可以是任何合适的含CO2的物流。优选地，该物流包含至少80％、优选至少95％的CO2。此外，含CO2的物流优选由在本方法之后针对步骤(c)中排出的气态物流进行的工序获得。由于本领域技术人员熟知用于将碳质燃料部分氧化由此得到合成气的合适条件，因此这些条件在此不进一步论述。优选地，在步骤(a)中供应的含CO2的物流在小于20m/s、优选5-15m/s、更优选7-12m/s的速度下供应。进一步优选的是CO2和碳质燃料作为单一物流供应，优选其密度为300-600kg/m3，优选350-500kg/m3，更优选375-475kg/m3。根据本专利技术的方法的一个优选实施方案，在步骤(a)中的重量比以干基计为0.12-0.49，优选低于0.40，更优选低于0.30，甚至更优选低于0.20，和最优选为0.12-0.20。优选地，当进行本专利技术的方法时，在步骤(c)中得到的气态物流包含以干基计为1-10mol％的CO2、优选4.5-7.5mol％的CO2。本领域技术人员将容易地理解，如果需要，在供应到气化反应器-->中之前可以将步骤(a)中供应的物流预处理。优选的是将步骤(c)中得到的气态物流进一步处理。作为例子，可以将步骤(c)中得到的气态物流进行干固体除去、湿清洗等。优选地，使步骤(c)中得到的气态物流进入烃合成反应器，由此获得烃产品，特别是甲醇。另外优选该方法进一步包括以下步骤：(d)通过使CO至少部分转化成CO2将步骤(c)中得到的气态物流变换转化，由此得到贫含CO的物流。另外优选该方法进一步包括以下步骤：(e)使步骤(d)中得到的贫含CO的物流进入CO2回收系统，由此得到富含CO2的物流和贫含CO2的物流。甚至进一步优选将步骤(e)中得到的贫含CO2的物流进行甲醇合成反应，由此得到甲醇。根据一个特别优选的实施方案，将步骤(e)中得到的富含CO2的物流至少部分用作在步骤(a)中供应的含CO2的物流。附图说明在下文中将参照以下非限定性附图通过实施例进一步描述本专利技术，其中：图1示意性描述了煤-甲醇合成系统的工艺方框图。具体实施方式在图中，类似的参考符号指类似的组件。图1示意性描述了煤-甲醇合成系统的工艺方框图。为了简便，没有示出阀和其它辅助特征。该煤-甲醇合成系统包括：碳质燃料供应系统(F)；气化系统(G)，其中进行气化工艺以制备含合成气的中间产品的气态物流；和下游系统(D)，其用于将中间产品进一步处理成最终有机物质，在本申请中该有机物质包含甲醇。工艺路径经气化系统G延伸通过燃料供应系统F和下游系统D。在所述实施方案中，燃料供应系统F包括冲泄料斗2和进料料斗6。气化系统G包括气化反应器10。燃料供应系统被设置为使碳质燃料沿着工艺路径通入气化反应器10。下游系统D包括任选的干固体去-->除装置12、任选的湿清洗器16、任选的变换转化反应器18、CO2回收系统22和其中可以驱动甲醇形成反应的甲醇合成反应器24。这些特征的优选细节将在下文中提供。提供冲泄料斗2用于使本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于由碳质燃料制备合成气或烃产品的方法，该方法至少包括以下步骤：　　　　（ａ）将碳质燃料和含氧物流供应到气化反应器的燃烧器中，其中使用含ＣＯ↓［２］的输送气体将固态碳质燃料输送到燃烧器中；　　　　（ｂ）在气化反应器中将碳质燃料部分氧化，由此获得至少包含ＣＯ、ＣＯ↓［２］和Ｈ↓［２］的气态物流；　　　　（ｃ）从气化反应器中排出在步骤（ｂ）中得到的气态物流；　　　　其中在步骤（ａ）中ＣＯ↓［２］与碳质燃料的重量比以干基计小于０．５。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-10-14 05109559.41.用于由碳质燃料制备合成气或烃产品的方法，该方法至少包括以下步骤：(a)将碳质燃料和含氧物流供应到气化反应器的燃烧器中，其中使用含CO2的输送气体将固态碳质燃料输送到燃烧器中；(b)在气化反应器中将碳质燃料部分氧化，由此获得至少包含CO、CO2和H2的气态物流；(c)从气化反应器中排出在步骤(b)中得到的气态物流；其中在步骤(a)中CO2与碳质燃料的重量比以干基计小于0.5。2.权利要求1的方法，其中在步骤(a)中供应的含CO2的物流在小于20m/s、优选5-15m/s、更优选7-12m/s的速度下供应。3.权利要求1或2的方法，其中在步骤(a)中的重量比以干基计为0.12-0.49，优选低于0.40，更优选低于0.30，最优选低于0.20。4.权利要求3的方法，其中在步骤(a)中的重量比为0.12-0.2。5.前述权利要求中一项或多项的方法，其中在步骤(c)中得到的气态物流包含以干基...

【专利技术属性】
技术研发人员：RE梵登伯格，JMAJ梵蒙特福特，JH谢尔曼，JGM席尔德，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]