具有集成处理区的碳转化系统技术方案

一种具有四个功能单元的碳转化系统，每一个单元包括一个或多个区，其中所述单元被集成以优化含碳原料向合成气和渣的总转化率。在系统的每一个区内发生的过程可以被优化，例如，通过配置每一个单元和通过使用集成控制系统管理每一个区内出现的条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术属于含碳原料气化的领域，且具体地，属于具有用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的集成处理区的次级处理系统。专利技术背景气化是使含碳原料例如城市固体废物(MSW)或煤能够转化为可燃气体的工艺。气体可以用于产生电力、蒸汽或用作基本原材料以生产化学品和液体燃料。通常，气化工艺包括将含碳原料连同受控的和/或有限的量的氧气和任选的蒸汽一起供给到经加热的室(气化器)。当原料被加热时，水是放出的第一成分。当干原料的温度增加时，发生热解。在热解期间，原料被热分解以释放氢气、一氧化碳、甲烷、焦油、酚类和轻质易挥发性烃气，同时原料被转化为炭。炭包括由有机材料和无机材料组成的残余固体。在热解之后，炭具有比干原料高的浓度的碳且可以用作活性碳源。在高温(＞1,200℃)下操作的气化器中或在具有高温区的系统中，无机矿物质被熔化或被玻璃化以形成被称为渣的熔化玻璃样物质。为了使由本申请人相信的已知信息具有与本专利技术可能关联性的目的，提供本背景信息。不必定意图承认也不应被解释为，前述信息中任何信息构成反对本专利技术的现有技术。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的碳转化系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的碳转化系统，该碳转化系统包括：(i)初级处理单元，其用于将含碳原料转化为初级废气和包含炭的经处理原料，所述初级处理单元包括两个或更多个处理区、横向传送系统、一个或多个原料输入部，其中初级处理单元与用于将热量递送至所述处理区的加热装置以可操作方式相联；(ii)次级处理单元，其适合于接收来自初级处理单元的包含炭的经处理原料，并将经处理原料转化为固体残留物和次级废气；(iii)熔化单元，其与包括一个或多个等离子体源的次级处理单元以可操作方式相联，所述熔化单元配置成使固体残留物玻璃化和任选地产生熔化单元气体；(iv)重整单元，其用于将废气重整为合成气，所述重整单元包括适合于降低输入气体中的微粒负载的一个或多个颗粒分离器，和配置成向重整单元的至少一部分提供能量的一个或多个能量源；以及(v)控制系统，其配置成调节碳转化系统的一个或多个操作参数。附图描述在参考附图的以下详细描述中，本专利技术的这些和其他特征将变得更明显。图1A示出碳转化系统的说明性实施方案，其中该系统包括四个功能单元，包括初级处理单元1、次级处理单元2、熔化单元3和气体重整单元4。如所图示的，初级处理单元1连接于次级处理单元2，次级处理单元2又连接于熔化单元3。气体重整单元4与初级处理单元1、次级处理单元2和熔化单元3中的每一个可操作地连接。图1B是示出一种实施方式的方块流程图，其包括具有原料输入部(1001)的初级处理单元(1000)、次级处理单元(1201)和具有等离子体源(1301)的熔化单元(1250)、具有气旋分离器系统(1400)和等离子体源(未示出)的气体重整单元(1300)。图1B至图1J是详述在本专利技术的各种实施方案中等离子体源(1301)相对于气体重整单元(1300)的气旋分离器系统(1400)的位置的方块流程图。还示出任选的渣粒化单元(1251)、同流换热器(1500)和微粒再循环(1202)。图2是碳转化系统的一个实施方案的横截面图的示意图，其详述具有活动炉排(1003)和原料输入部(1001)的初级处理单元(1000)、具有渣出口(1252)的组合的竖直定向的次级处理和熔化单元(1200)、以及气体重整单元的轴向气旋分离器系统(1401)。在该示意图中不显示等离子体源。图3A和图3B是碳转化系统的一个实施方案的示意图，其详述各种功能单元以及来自合成气-空气热交换器(1500)(还被称为同流换热器)的以热空气(1503)形式的循环热量和气流，合成气-空气热交换器(1500)从离开包括气旋分离器系统(1401)的气体重整单元(1300)的热的合成气(1501)回收显热并将其传送至周围空气(1502)以向初级处理单元(1000)、组合的竖直定向的次级处理和熔化单元(1200)的空气箱(1503)和具有轴向旋风分离器(1401)的气体重整单元(1300)提供热空气(1503)。图3A阐明同流换热器(1500)不与气体重整单元(1300)直接相联的一个实施方案。图3B阐明同流换热器(1500)直接连接于气体重整单元(1300)的一个实施方案。图4是详述材料和气体通过包括同流换热器(1500)的碳转化系统和下游系统的一个实施方案的移动的方块流程图。含碳原料(1002)进入初级处理单元(1000)，在初级处理单元(1000)中从含碳原料除去水分且经由热空气(1505)加热使原料的挥发性组分挥发，由此提供包括炭的经处理原料(1003)。次级处理单元(1201)接收来自初级处理单元(1000)的经处理原料并将经处理原料转化为残留物(1206)和废气(1205)。热空气任选地由加热环境空气或冷空气(1502和1504)的同流换热器(1500)或万能燃烧器(1253)提供。来自初级处理单元(1000)和次级处理单元(1201)的气体(1204/1205)进入气体重整单元的气旋分离器(1400)以在等离子体处理(1301)之前降低废气微粒负载。具有降低的微粒负载的废气(1403)经受等离子体处理。离开等离子体处理的热的合成气(1501)经过同流换热器(1500)，在同流换热器(1500)中回收显热以用于任选的重新使用。冷却的合成气(1501)在下游气体调节系统(1600)中被任选地精制(polish)或清洁。被清洁或精制的气体在引擎(1602)中使用之前可以被储存在适当的容器(1601)中。方块流程图示出微粒物质(1402)再循环回到系统中。图5是详述材料和气体通过碳转化系统和下游系统的一个实施方案的移动的方块流程图。方块流程图示出微粒物质(1402)可选择地再循环回到系统中。图6是碳转化系统的一个实施方案的方块流程图，详述任选的输入添加剂(1004)，输入添加剂(1004)包括但不限于，蒸汽、空气、O2、N2、臭氧、催化剂、助熔剂、水、吸附剂和高碳输入物。每一个添加剂箭头可以表明单一类型的添加剂或多种类型的添加剂。添加剂可以以混合形式输入或通过单独的添加剂输入装置(且在给定功能单元内的多个位置)输入。详述初级处理单元(1000)、具有旋风分离器(1400)的气体重整单元(13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.01 US 61/309,092;2010.03.01 US 61/309,1751.一种用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的碳转化系统，
所述碳转化系统包括：
(i)初级处理单元，其用于将含碳原料转化为初级废气和包含炭
的经处理原料，所述初级处理单元包括两个或更多个处理区、横向传
送系统、一个或多个原料输入部，其中所述初级处理单元与用于将热
量递送至所述处理区的加热装置以可操作方式相联；
(ii)次级处理单元，其适合于接受来自所述初级处理单元的包含
炭的所述经处理原料，并将所述经处理原料转化为固体残留物和次级
废气；
(iii)熔化单元，其与包括一个或多个等离子体源的所述次级处理
单元以可操作方式相联，所述熔化单元配置成使所述固体残留物玻璃
化和任选地产生熔化单元气体；
(iv)重整单元，其用于将废气重整为合成气，所述重整单元包括
适合于降低输入气体中的微粒负载的一个或多个颗粒分离器，和配置
成向所述重整单元的至少一部分提供能量的一个或多个能量源；和
(v)控制系统，其配置成调节所述碳转化系统的一个或多个操作
参数。
2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·培根，安德里亚斯·茨安格瑞斯，
申请(专利权)人：普拉斯科能源IP控股集团毕尔巴鄂沙夫豪森分公司，
类型：发明
国别省市：