有机物在超临界水中的催化气化制造技术

本发明专利技术公开了一种催化剂体系，所述催化剂体系包含至少一种金属和氧化物载体，所述氧化物载体包括Al2O3、MnxOy、MgO、ZrO2和La2O3中的至少一种，或其任何混合物；所述催化剂适合于在超临界水条件下催化至少一种反应。本发明专利技术也提供一种用于在超临界水条件下产生高压产物气的系统。所述系统包括：容纳水与有机物的进料混合物的压力反应器；用于加热所述压力反应器并使所述混合物的温度和压力升高至约水的临界温度值和压力值以上的太阳辐射聚集系统。所述反应器被配置为，它能够工作，使得在其中能够发生所述混合物的超临界水过程，以转化所述有机物并产生高压产物燃料气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超临界水气化，特别是涉及有机物在超临界水中的催化气化。參考文献为了理解本专利技术的背景，以下參考文献被认为是相关的 I. Matsumura, Y. et al (2005) Biomass gasification in near-andsuper-critical water tatus and prospects Biomass Bioenergy 29，269—2922. Clifford，T. (1998)Fundamentals of Supercritical Fluids. OxfordUniversity Press，New York.3. Gasafi E.，Meyer L.，and Schebek L (2007) Exergetic efficiency andopyions for inproving sewage sludge gasification in supercritical water. Int.J. Energy Res. 31，346—3634.Sondreal E. A et al (2001)Review of advances in combustion technologyand biomass coiiring. Fuel Processing Tech. 71,7-385. Hao X. ,Guo I. Zhang X，Guan Y. (2005) Hydrogen production from catalyticgasification of cellulose in supercritical water.Chemical Engineering J. 110，57-656. Elliott D. C.，Sealock L J.，Baker E. G. Jr. (1993) Ind. Eng. Chem. Res. 32，1542-87. Yoshida，T.，0shima，Y.，Matsumura，Y. (2004) Gasification of biomass modelcompounds and real biomass in supercritical water. Biomass & Bioenergy 26,71-788. Osada M.，Sato 0.，Arai K.，Shirai M. (2006) Stability of SupportedRuthenium Catalysts for Lignin Gasification in Supercritical Water. Energy &Fuels 20，2337-23439. Minowa T.，Ogi，Z. F. (1998) Cellulose decomposition in hot-compressedwater with alkali or nickel catalyst. J. Supercritical Fuels 13，253—910. Berman A. ,Karn R. K. ,Epstein M. (2007) Steam reforming of methane on aRu/A1203 catalyst promoted with Mn oxides for solar hydrogen production. GreenChem. 9，626-3111. Pitz-Paal R.，et al (2007)Development steps for parabolic troughsolar power technologies with maximum impact on cost reduction. J. Solar EnergyEngineering 129，371-37712. Kolb G. J. , Diver R. B.，Siegel N. (2007) Central-station solar hydrogenpower plant. J. Solar Energy Engineering 129，179—18313. Obara I，Tanaka Y，Magoshi R，Yokota H，Shige T，Takita K(1998)Designof 600 degrees C class 1000 MW steam turbine. JSME Int. J. Series B 41,734-73914. Yoshida Y. et al (2003) Comprehensive comparison of efficiency andC02 emissions between biomass energy conversion technoIogies-position ofsupercritical water gasification in biomass technologies. Biomass and Bioenergy25,257-27215. Yogev A，Yakir D. (1999) Bioreactor and system for improvedproductivity of photosynthetic algae. US patent 5,958,761.16.Avron and Ben-Amotz(1992)Donaliella Physiology, Biochemistry, andBiotechnology, CRC press.17. Elliott D. C.，Sea lock LJ and Baker E.G.，US patent 5616154，Apr. 1，1997.
技术介绍
生物燃料是由生物质提取的燃料，所述生物质或者是专门生长用于燃料生产(“能源作物”)，或者是从其他过程作为有机废料获得(例如，城市废料、木材エ业残渣、污水、エ业污泥)。基于能源作物的生物燃料的实例包括由玉米或甘蔗生产的こ醇，和由麻疯树籽油生产的生物柴油。在由能源作物生产生物柴油时，通常不到一半的植物体转化为可用的生物柴油，而其余部分则变为废液流，该废液流仍具有高含量的有机物，但尚未用于燃料提取ェ艺。在能够分解纤维素的改造微生物的帮助下，利用更大比例的有机物来制造“第三代生物柴油”变得可能。不过，这样的エ艺仍处于开发之中，其有效性仍未得到证实。由传统的生物燃料生产或者其他来源所获得的具有高含量有机物的废料通过过滤、干燥和燃烧能够用来生成热和电。然而，这些处理步骤昂贵而且消耗大量能源，并且在直接燃烧生物质残渣时的电力转化效率低下。从生物质残渣提取有用能量的另ー种已知方法是用于生产主要包含氢气、ニ氧化碳和ー氧化碳的气体混合物(“合成气”)的催化气化。然而，已知该方法是在至少800°C的高温下进行的，需要复杂且昂贵的エ艺设备。该方法中的不利的副作用是转化不完全，以及产生木炭残留物。
技术实现思路
本领域中需要一种能够将有机物转化为有用的燃料的方法，该方法实现完全转化且具有最少残余废料，而所需的工作条件(温度和压力)使用传统エ业手段就易于实现。本专利技术提供了超临界水气化(SC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】2009.05.20 US 61/179,770;2009.10.19 US 61/252,7541.一种用于在超临界水条件下产生高压产物气的系统，所述系统包括 容纳水与有机物的进料混合物的压力反应器； 用于加热所述压力反应器并使所述混合物的温度和压力升高至约等于水的临界温度值和压力值以上的太阳辐射聚集系统； 所述反应器被配置为，它能够工作，使得在其中能够发生所述混合物的超临界水过程，以转化所述有机物并产生高压产物燃料气。2.如权利要求I所述的系统，所述系统包括用于泵送所述进料混合物的泵，所述泵能够工作，以升高所述混合物的压力至约等于水的临界压力值以上。3.如权利要求I所述的系统，其中，所述压力反应器是由所述太阳辐射聚集系统直接加热的太阳能反应器。4.如权利要求I所述的系统，其中，所述压力反应器由所述太阳辐射聚集系统间接加热。5.如权利要求I 4中任一项所述的系统，所述系统包括与所述压力反应器连接用于接收所述高压产物气的涡轮机；和与所述涡轮机连接的发电机，使得能够实现同时联产电力。6.如权利要求I所述的系统，所述系统包括一个或多个分离器以用于接收所述高压产物气并分离出水、H2和CO2中的至少一种。7.如权利要求3 6中任一项所述的系统，其中，所述太阳辐射聚集系统包括用于直接升高所述混合物的温度至约400°C以上的太阳能集热器。8.如权利要求4 6中任一项所述的系统，其中，所述太阳辐射聚集系统包括通过使用传热流体回路而间接升高所述混合物的温度至约400°C以上的温度的太阳能集热器。9.如权利要求I 8中任一项所述的系统，其中，所述太阳能集热器选自抛物槽集热器、太阳能塔和包含塔式反射器的太阳能塔。10.如权利要求I 9中任一项所述的系统，所述系统包括储热单元，所述储热单元被配置为，它能够工作，用于使所述压力反应器不受太阳能变化的影响地连续工作。11.如权利要求I 10中任一项所述的系统，所述系统包括热交换器，所述热交换器被配置为，它能够工作，用于利用所述高压产物气的热能来升高所述混合物的温度。12.一种用于在超临界水条件下产生高压产物气的系统，所述系统包括 容纳水与有机物的进料混合物的压力反应器； 用于加热所述压力反应器并使所述进料混合物的温度和压力升高至约等于水的临界温度值和压力值以上的加热系统； 所述反应器被配置为，它能够工作，使得在其中能够发生所述混合物的超临界水过程，以产生高压气体； 与所述压力反应器连接用于接收所述产物气的涡轮机；和 与所述涡轮机连接的发电机，使得能够实现电力的联产。13.如权利要求12所述的系统，所述系统包括用于将所述进料混合物泵送至所述压力反应器中的泵，所述泵能够工作以升高所述混合物的压力至约等于水的临界压力以上。14.一种催化剂体系，所述催化剂体系包含氧化物载体和至少一种金属，所述氧化物载体包括A1203、MnxOy, MgO、ZrO2和La2O3中的至少一种，或其任何混合物；所述催化剂适合于在超临界水条件下催化至少一种反应。15.如权利要求14所述的催化剂体系，其中，所述金属选自钌、铑、镍或其任何混合物。16.如权利要求15所述的催化剂体系，其中，所述金属是钌。17.如权利要求15所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·爱泼斯坦，A·克里巴斯，A·贝尔曼，
申请(专利权)人：曳达研究和发展有限公司，特拉维夫大学拉玛特有限公司，
类型：发明
国别省市：