在化學(xué)回路中對固體烴進(jìn)料進(jìn)行氣化和間接燃燒的整體方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在化學(xué)回路中對固體烴進(jìn)料進(jìn)行氣化和間接燃燒的整體方法，所述方法包括：在氣化反應(yīng)區(qū)RG中使得固體烴進(jìn)料(1)與水(2)接觸，從而排出灰(9)以產(chǎn)生包含合成氣和水的氣態(tài)流出物(3)；向氧化還原化學(xué)回路的還原反應(yīng)區(qū)RR供給在氣化反應(yīng)區(qū)中產(chǎn)生的至少部分的氣態(tài)流出物(3)，從而產(chǎn)生CO2和H2O濃縮的氣態(tài)流出物(4)，在氧化反應(yīng)區(qū)RO中，通過氧化氣體(6)的方式，對來自化學(xué)回路的還原反應(yīng)區(qū)RR的載氧固體顆粒進(jìn)行再氧化，以及排放煙(7)。本發(fā)明還涉及能夠?qū)崿F(xiàn)所述整體方法的設(shè)備。
【專利說明】在化學(xué)回路中對固體烴進(jìn)料進(jìn)行氣化和間接燃燒的整體方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在氧化還原化學(xué)回路中對固體烴類進(jìn)行氣化和間接燃燒的整體方法，還涉及產(chǎn)熱和/或生產(chǎn)合成氣CCHH2。
[0002]術(shù)語
[0003]化學(xué)回路燃燒法或CLC:在下文中，稱作CLC(化學(xué)回路燃燒)是采用活性物質(zhì)的氧化還原或氧化還原回路法。會注意到的是，通常來說，術(shù)語氧化和還原分別與活性物質(zhì)的氧化或還原狀態(tài)聯(lián)用。氧化反應(yīng)器是氧化還原物質(zhì)被氧化的反應(yīng)器，還原反應(yīng)器是氧化還原物質(zhì)被還原的反應(yīng)器。
[0004]發(fā)明背景
[0005]在世界能源需求增加的背景下，俘獲二氧化碳對其進(jìn)行隔離，已經(jīng)成為一種迫切需求，從而限制對環(huán)境有害的溫室氣體的排放?；瘜W(xué)回路燃燒(CLC)法能夠從含烴燃料產(chǎn)生能源，同時有助于對燃燒期間放出的二氧化碳進(jìn)行俘獲。
[0006]氧載體(金屬氧化物)用于將氧從“空氣反應(yīng)器”或“氧化反應(yīng)器”(RO)連續(xù)轉(zhuǎn)移到 “燃料反應(yīng)器”或“燃燒反應(yīng)器”或“還原反應(yīng)器”(RR)，其中，將氧提供給燃料。從而，防止了空氣和燃料之間的直接接觸。所得氣體是富集CO2的，并且它沒有被氮稀釋。從而在產(chǎn)生的水的簡單冷凝之后，可以對其進(jìn)行壓縮和儲存。然后將還原的氧載體(Me)輸送到空氣反應(yīng)器，從而再氧化(成MeO)，從而形成化學(xué)回路。
[0007]具有高碳?xì)浔鹊墓腆w燃料產(chǎn)生大量溫室氣體。因而，固體燃料的燃燒對于CLC法是特別感興趣的應(yīng)用。已經(jīng)在實驗室規(guī)模上建立并測試了用于固體燃料的各種CLC配置。但是，需要額外的研究工作來確保方法的可行性。CLC法與固體給料的最重要的技術(shù)挑戰(zhàn)涉及固-固分離(氧載體-未燃燒的固體燃料)和方法的高壓操作。
[0008]為了克服上述缺陷，提供了一種新的系統(tǒng)用于對固體燃料進(jìn)行燃燒(和/或氣化)，而無需氧載體和燃料之間的直接接觸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及用于在化學(xué)回路中對固體烴進(jìn)料進(jìn)行氣化和間接燃燒的整體方法，該方法包括:
[0010]-在氣化反應(yīng)區(qū)RG中使得固體烴進(jìn)料(I)與水⑵接觸，從而排出灰(9)并產(chǎn)生含有合成氣CO、H2和水H2O的氣態(tài)流出物(3)，
[0011]-向氧化還原化學(xué)回路的還原反應(yīng)區(qū)RR(其中，載氧固體顆粒Me/MeO循環(huán))供給至少一部分的在氣化反應(yīng)區(qū)中產(chǎn)生的氣態(tài)流出物(3)，從而產(chǎn)生CO2和H2O濃縮的氣態(tài)流出物⑷，
[0012]-在氧化反應(yīng)區(qū)RO中，通過氧化氣體(6)的方式，對來自化學(xué)回路的還原反應(yīng)區(qū)RR的載氧固體顆粒進(jìn)行再氧化，以及排放煙(7)。
[0013]優(yōu)選地，一部分(5)的CO2和H2O濃縮的流出物進(jìn)行再循環(huán)，從而向氣化反應(yīng)區(qū)RG供給氧。
[0014]在第一個實施方式中，向還原反應(yīng)區(qū)RR供給在氣化反應(yīng)區(qū)RG中產(chǎn)生的所有氣態(tài)流出物(3)，從而產(chǎn)生熱量，在氧化反應(yīng)區(qū)RO中或者在氣態(tài)流出物傳輸管線上對該熱量進(jìn)行回收。
[0015]在另一個實施方式中，以充足的量向還原反應(yīng)區(qū)RR供給在氣化反應(yīng)區(qū)RG中產(chǎn)生的一部分(3a)的氣態(tài)流出物，以產(chǎn)生氣化反應(yīng)所需的能量，其他部分(3b)實現(xiàn)產(chǎn)生合成氣CCHH2。
[0016]固體烴進(jìn)料優(yōu)選選自煤、來自流化床催化裂解法(FCC)的結(jié)焦催化劑或者通過靈活焦化單位產(chǎn)生的焦炭。
[0017]本發(fā)明還涉及氣化和化學(xué)回路燃燒設(shè)備，其包括:
[0018]-氣化反應(yīng)區(qū)RG，對其供給固體烴進(jìn)料(I)和水(2)，該氣化反應(yīng)區(qū)RG包括用于含合成氣和水的氣態(tài)流出物的排出管線(3)，以及用于產(chǎn)生的灰的排出管線(9)，
[0019]-化學(xué)燃燒回路，其包括還原反應(yīng)區(qū)RR和氧化反應(yīng)區(qū)R0，
[0020]所述還原反應(yīng)區(qū)RR供給有至少一部分來自氣化區(qū)RG的氣態(tài)流出物(3)，并通過管線從所述氧化區(qū)RO傳輸載氧固體顆粒(MeO)，所述還原反應(yīng)區(qū)包括用于含CO2和H2O的氣態(tài)流出物(4)的排出管線，
[0021]并且，所述氧化反應(yīng)區(qū)RO供給有氧化氣體(6)，并通過管線從還原反應(yīng)區(qū)傳輸還原的載氧固體顆粒(Me)，所述氧化反應(yīng)區(qū)包括用于排出煙(7)的傳輸管線。
[0022]設(shè)備可以包括用于將一部分(5)含有CO2和H2O的氣態(tài)流出物⑷運送到氣化區(qū)RG的進(jìn)料點的傳輸管線。
[0023]在一個實施方式中，設(shè)備還可以在氧化區(qū)RO中和/或煙傳輸管線(7)上包括至少一個熱交換器(El)和/或(E2)。
[0024]在另一個實施方式中，氣態(tài)流出物(3)排出管線分成兩條管線，實現(xiàn)向還原區(qū)RR供給用于燃燒的合成氣(3a)和排出產(chǎn)生的合成氣(3b)。
[0025]發(fā)明詳述
[0026]固體燃料的氣化
[0027]在存在水蒸汽和可能的CO2 (如果部分煙從燃燒反應(yīng)器RR的出口再循環(huán)回到氣化區(qū)RG的進(jìn)料點)的情況下，在氣化反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行固體烴進(jìn)料的氣化反應(yīng)。進(jìn)料到氣化區(qū)的水可以是氣化了的和/或處于壓力下的。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明的方法的操作條件下，即溫度優(yōu)選為800-1100°C、壓力優(yōu)選為1_20巴，以及H2O/進(jìn)料之比優(yōu)選為7-10，完成氣化，從而僅產(chǎn)生了合成氣CCHH2和殘留水。在氣化區(qū)出口，還收集了通過固體烴進(jìn)料的氣化產(chǎn)生的灰。
[0029]氣化反應(yīng)是吸熱的，通過化學(xué)回路中產(chǎn)生的全部或部分合成氣的放熱燃燒，至少部分地提供了所需的能量。
[0030]當(dāng)產(chǎn)生的所有合成氣被輸送至化學(xué)回路的燃燒區(qū)時，通過合成氣燃燒提供的能量超過氣化反應(yīng)所需的能量。進(jìn)而可以通過設(shè)置在氧化區(qū)中或氣體傳輸管線上的一個或多個交換器的方式，以熱量的形式回收過量的能量。
[0031]當(dāng)僅有部分合成氣被輸送至化學(xué)回路的燃燒區(qū)時，優(yōu)選使得通過合成氣燃燒提供的能量僅僅符合氣化反應(yīng)所需的能量。在此情況下，為了實現(xiàn)在過程出口處的合成氣產(chǎn)生最小化，需要以嚴(yán)格必須的比例將部分合成氣輸送至燃燒區(qū)RR，以獲得氣化所需的能量。
[0032]合成氣的化學(xué)回路燃燒反應(yīng)
[0033]CLC法在于進(jìn)行活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)，將燃燒反應(yīng)分解成兩個連續(xù)的反應(yīng)。以空氣或氣體作為氧化劑，活性物質(zhì)的第一個的氧化反應(yīng)，使得活性物質(zhì)被氧化。
[0034]通過還原氣體的方式，被如此氧化的活性物質(zhì)的第二個的還原反應(yīng)，使得獲得了可再用的活性物質(zhì)和基本包含二氧化碳和水的氣態(tài)混合物，或者甚至是含有氫和一氧化氮的合成氣。從而，該技術(shù)能夠在實際上不含氧和氮的氣態(tài)混合物中隔離二氧化碳或合成氣。
[0035]燃燒是總體上放熱的，通過在活性物質(zhì)循環(huán)回路中或者在燃燒或氧化反應(yīng)的下游的氣態(tài)流出物上設(shè)置交換表面，可以從該方法產(chǎn)生呈蒸汽或電力的形式的能量。
[0036]美國專利5，447，024描述了一種化學(xué)回路燃燒法，其包括第一還原反應(yīng)器和第二氧化反應(yīng)器，所述第一還原反應(yīng)器通過還原氣體的方式對活性物質(zhì)進(jìn)行還原，所述第二氧化反應(yīng)器使用濕空氣通過氧化反應(yīng)的方式將活性物質(zhì)恢復(fù)至其氧化狀態(tài)。循環(huán)流化床技術(shù)用于實現(xiàn)活性物質(zhì)從其氧化狀態(tài)連續(xù)變化至其還原狀態(tài)。
[0037]隨著活性物質(zhì)從其氧化狀態(tài)變化至其還原狀態(tài)，并反向交替進(jìn)行，活性物質(zhì)經(jīng)受氧化還原循環(huán)。
[0038]因此，在還原反應(yīng)器中，根據(jù)如下反應(yīng)(I)，首先通過烴類CnHm (這里為合成氣)的方式將活性物質(zhì)(MxOy)還原到Mx0y_2n_m/2的狀態(tài)，所述烴類CnHm被相關(guān)地氧化成CO2和H2O,或者任選地氧化成混合物CCHH2，這取決于所用的比例。
[0039](I) CnHffl+Mx0y n C02+m/2H20+Mx0y_2n_m/2
[0040]在氧化反應(yīng)器中，在輸送回到第一反應(yīng)器之前，活性物質(zhì)一旦與空氣接觸，根據(jù)如下反應(yīng)(2)被回復(fù)至其氧化狀態(tài)(MxOy)。
[0041 ] (2) MxOyi111Z2+ (n+m/4) O2MxOy
[0042]在上述等式中，M表示金屬。
[0043]使用循環(huán)流化床的化學(xué)回路燃燒(CLC)法的效率很大程度上取決于氧化還原活性物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。
[0044]化學(xué)回路氧化還原燃燒設(shè)備包括氧化反應(yīng)區(qū)和還原反應(yīng)區(qū)。
[0045]在通常為700-1200°C，優(yōu)選為800-1100°C的溫度下，在包括至少一個流化床的氧化區(qū)內(nèi)，使得載氧固體氧化。然后將其傳輸?shù)桨ㄖ辽僖粋€流化床反應(yīng)器的還原區(qū)，在其中，在通常為700-1200°C，優(yōu)選為800-1100°C的溫度下，與燃料(此處為合成氣)接觸。接觸時間通常為10秒至10分鐘，優(yōu)選為1-5分鐘。循環(huán)的活性物質(zhì)的量與要在兩個反應(yīng)區(qū)之間傳輸?shù)难醯牧康谋壤齼?yōu)選為20-100。
[0046]在根據(jù)本發(fā)明的整體方法的內(nèi)容中，還原區(qū)RR中的合成氣的燃燒是完全的，還原反應(yīng)器出口處的氣流基本上由CO2和水蒸氣構(gòu)成。然后通過水蒸氣的冷凝獲得后續(xù)待用的CO2流。通過反應(yīng)區(qū)中和氧化區(qū)的被冷卻的煙上的熱交換的方式，在化學(xué)回路燃燒CLC法中整合了能量生產(chǎn)。
[0047]附圖列表
[0048]附圖1:圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的整體方法用于產(chǎn)熱，其中，固體燃料氣化，然后是產(chǎn)生的合成氣的化學(xué)回路燃燒。
[0049]附圖2:顯示了根據(jù)本發(fā)明的整體方法用于合成氣生產(chǎn)，其中，固體燃料氣化，然后是產(chǎn)生的部分合成氣的化學(xué)回路燃燒，從而提供進(jìn)料氣化所需的能量。
[0050]附圖3:圖3顯示用CHEMKIN?軟件模擬的90 %的H2O和10 %的碳的熱力學(xué)平衡結(jié)果的例子。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的整體氣化和化學(xué)回路燃燒法的系統(tǒng)由三個主要反應(yīng)器構(gòu)成:氣化反應(yīng)器RG、還原反應(yīng)器RR和氧化反應(yīng)器R0。
[0052]附圖1的說明:圖1顯示了根據(jù)固體烴進(jìn)料的間接燃燒用于產(chǎn)熱的本發(fā)明的方法。
[0053]首先，在存在水蒸氣(2)的情況下，在氣化反應(yīng)器RG中使得固體燃料⑴氣化。然后將獲得的含有合成氣CCHH2的流出物(CCHH2) (3)運送至還原反應(yīng)器RR，其中氣體與在化學(xué)回路中作為顆粒循環(huán)的氧載體(Me/MeO)接觸燃燒。離開還原反應(yīng)器RR的燃燒氣(4)主要含有CO2和H20。從而，可以通過水蒸氣的冷凝容易地分離C02。可以將主要含有CO2和H2O的該氣態(tài)流出物的一部分(5)注入氣化反應(yīng)器，從而向燃料的氣化供給氧或者維持溫度。然后將還原狀態(tài)Me的氧載體輸送至氧化反應(yīng)器R0，其中，其與作為氧化氣體(6)引入的空氣接觸再氧化。在RR的出口處的還原狀態(tài)(Me)的氧載體和RO的出口處的氧化狀態(tài)(MeO)的氧載體之間的氧化程度差為Λ X。
[0054]在氧化反應(yīng)器中或者在輸送管線上存在的熱交換器E，(El)或(Ε2)，從氧化區(qū)RO運送煙，實現(xiàn)以熱的形式回收能量。
[0055]在一個優(yōu)選的實施方式中，可以在交換器Ε2中，用液體形式的水(8)與來自氧化區(qū)RO的煙(7)進(jìn)行熱交換來冷卻煙，從而向氣化反應(yīng)器供給蒸汽形式和/或壓力下的水
(2)。這還提供了從設(shè)備排放冷卻的煙(7)的優(yōu)勢。還經(jīng)由氣化區(qū)RG從設(shè)備排出了灰(9)。
[0056]附圖2的描述:圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的整體方法，其中，固體烴進(jìn)料氣化，同時實現(xiàn)合成氣CCHH2的生產(chǎn)和氣化反應(yīng)所需的熱量的生產(chǎn)。圖2所示是用于生產(chǎn)合成氣的應(yīng)用中的氣化和間接燃燒系統(tǒng)的方案。該系統(tǒng)類似于上文所述的燃燒方法的構(gòu)造，改進(jìn)之處在于氣化反應(yīng)器RG用于氣體(3)的出口。在該方案中，僅一部分的在RG中生產(chǎn)的合成氣(3a)被輸送至燃燒反應(yīng)器RR以產(chǎn)生氣化所需的熱。其他部分的合成氣(3b)被視作過程的產(chǎn)物，并將其從設(shè)備排出。可以在之后對合成氣中的水蒸氣進(jìn)行冷凝，從而改善氣體的熱值。
[0057]從而該方法可用于生產(chǎn)合成氣。該合成氣可用作其他化學(xué)轉(zhuǎn)化法(例如費托法)的進(jìn)料，以從合成氣生產(chǎn)可用作燃料基礎(chǔ)的具有長烴鏈的液態(tài)烴類。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的方法的益處
[0059]根據(jù)本發(fā)明的方法具有許多優(yōu)點。
[0060]由于氧載體和(之前氣化的)燃料之間沒有直接接觸，可以通過用水蒸氣和0)2代替流入空氣，使得用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的裝置容易地適用于現(xiàn)有燃燒法。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的整體方法使得固-固(氧載體-未燃燒的固體燃料)分離是不必要的，因為一旦氣化后，燃料僅僅與載氧顆粒接觸，而對于目前為止公開的用于固體進(jìn)料的CLC法，分離是必要的。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的方法，在其兩個實施方式中，可以在氣化反應(yīng)器RG中以高壓進(jìn)行操作，而反應(yīng)器RO和RR以大氣壓進(jìn)行操作。這顯著地實現(xiàn)了以高壓生產(chǎn)合成氣(用于例如，費托法)。此外，由于反應(yīng)區(qū)RO和RR以大氣壓進(jìn)行操作，根據(jù)本發(fā)明的整體法能夠降低操作成本以及用于反應(yīng)器RO和RR的建筑材料成本。最后，反應(yīng)器RO和RR的燃料泄漏最小化，并且氣化反應(yīng)器RG的氧載體損失也最小化。
[0063]用水蒸氣而不是空氣進(jìn)行氣化(沒有氮)，獲得的合成氣具有高熱值。
[0064]用水蒸氣而不是空氣進(jìn)行氣化(沒有氮)，產(chǎn)生的氮氧化物最小化。
[0065]這些方法的主要限制是向氣化反應(yīng)器供給熱，因為氣體具有有限的熱容量。在一個優(yōu)選的實施方式中，注入過熱的水蒸氣(例如，溫度優(yōu)選接近1000°c)。能注意到的是，通過注入水蒸氣(以及來自還原區(qū)的煙的可能的CO2)的方式，相對于僅僅向反應(yīng)器直接注入空氣的情況，向氣化反應(yīng)器供給了 2-5倍的氧。該差異是由于空氣中的氮被H2O或CO2代替所導(dǎo)致的。
[0066]可以在大氣壓或壓力下進(jìn)行氣化。在壓力下(例如5-50巴，優(yōu)選20-40巴的壓力下)進(jìn)行氣化的情況下，氣化所需的水蒸氣來自蒸汽循環(huán)，該蒸汽循環(huán)至少部分是來自還原反應(yīng)器的煙所得到的水供給的，其中，對蒸汽進(jìn)行預(yù)加熱和加壓所需的熱量是通過與氧化反應(yīng)器(RO)的煙交換回收的。
[0067]在根據(jù)本發(fā)明的方法的不同反應(yīng)區(qū)RG、RO和RR中可以使用各種類型的反應(yīng)器。氣化反應(yīng)器RG可特別地是循環(huán)流化床或者沸騰流化床鍋爐。氧化RO和燃燒RR反應(yīng)器可供選擇的技術(shù)范圍也是寬泛的。這些反應(yīng)器可以是沸騰流化床或者循環(huán)流化床反應(yīng)器。
[0068]用于根據(jù)本發(fā)明的方法的固體烴進(jìn)料可選自所有類型的固體烴進(jìn)料，特別地是，煤、生物質(zhì)、來自流化床催化裂解工藝(FCC)的結(jié)焦催化劑或者通過靈活焦化工藝產(chǎn)生的焦炭，單獨使用或作為混合物使用。
[0069]以平均直徑通常為10微米至5mm，優(yōu)選50微米至約Imm的分散固體的形式將烴進(jìn)料進(jìn)料到氣化反應(yīng)器RG中。
[0070]使用循環(huán)流化床的化學(xué)回路燃燒(CLC)法的效率很大程度上取決于氧化還原活性物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。涉及的氧化反應(yīng)對的反應(yīng)性和相關(guān)的氧傳輸能力是影響反應(yīng)器RO和RR尺寸的參數(shù)，還有顆粒的循環(huán)速率。顆粒的壽命取決于顆粒的機械強度及其化學(xué)穩(wěn)定性。為了獲得可用于該方法的顆粒，所使用的顆粒通常由選自下組的一對氧化還原對或者一組氧化還原對以及提供所需的物理化學(xué)穩(wěn)定性的粘合劑構(gòu)成:CuO/Cu、Cu20/Cu、N1/N1、Fe203/Fe304、FeO/Fe、Fe304/Fe0、Mn02/Mn203、Mn203/Mn304、Mn304/Mn0、MnO/Mn、Co304/Co0、CoO/Co?？梢允褂煤铣苫蛱烊坏V石。
[0071]大顆粒較難傳輸并且需要高的傳輸速率。為了限制傳輸管線中和反應(yīng)器內(nèi)的傳輸速率，從而限制工藝的壓降以及磨損和腐蝕現(xiàn)象，因而優(yōu)選將載氧材料顆粒的尺寸限制在最大值接近500微米。
[0072]優(yōu)選地，進(jìn)料到化學(xué)回路燃燒設(shè)備中的載氧材料的顆粒尺寸使得超過90%的顆粒的尺寸為100-500微米。
[0073]更優(yōu)選地，進(jìn)料到設(shè)備中的載氧材料的顆粒尺寸使得超過90%的顆粒的顆粒直徑為150-300微米。
[0074]更優(yōu)選地，進(jìn)料到設(shè)備中的材料的顆粒尺寸使得超過95%的顆粒的直徑為150-300 微米。
[0075]可有利地將根據(jù)本發(fā)明的方法整合到精煉廠中。實施例
[0076]在以下實施例中，主反應(yīng)器是氣化反應(yīng)器(RG)。圖3顯示反應(yīng)器RG中的氣體的熱力學(xué)平衡濃度(Xeq)。這些結(jié)果清楚地顯示，在平衡時，幾乎所有注入的碳被轉(zhuǎn)化成C02。在約600°C時，CO濃度非常低，但是它隨著溫度增加。該圖和材料平衡用于計算反應(yīng)器RG的出口處的各種氣體的比例。
[0077]從而用CHEMKIN?軟件模擬90%的H2O和10%的碳的熱力學(xué)平衡結(jié)果。
[0078]建立穩(wěn)定狀態(tài)的零級模型以研究該系統(tǒng)的可行性。以3kg/h的流速向床注入煤。注入的煤的性質(zhì)如表1所示。用過熱至1000°c并且質(zhì)量流速為27kg/s (相當(dāng)于完全燃燒所需的化學(xué)計量空氣流速)的水蒸氣進(jìn)行氣化。在反應(yīng)器RG的出口處的合成氣的性質(zhì)如表2所示。以熱力學(xué)基礎(chǔ)和材料平衡來計算濃度。反應(yīng)器RG的出口處的溫度為600°C，反應(yīng)器RG的平均溫度為800°C。
[0079]

【權(quán)利要求】
1.一種用于在化學(xué)回路中對固體烴進(jìn)料進(jìn)行氣化和間接燃燒的整體方法，該方法包括: -在氣化反應(yīng)區(qū)RG中使得固體烴進(jìn)料(I)與水(2)接觸，從而排出灰(9)并產(chǎn)生含有合成氣CO、H2和水H2O的氣態(tài)流出物(3)， -向載氧固體顆粒Me/MeO在其中進(jìn)行循環(huán)的氧化還原化學(xué)回路的還原反應(yīng)區(qū)RR供給至少一部分的在氣化反應(yīng)區(qū)中產(chǎn)生的氣態(tài)流出物(3)，從而產(chǎn)生CO2和H2O濃縮的氣態(tài)流出物⑷， -在氧化反應(yīng)區(qū)RO中，通過氧化氣體(6)的方式，對來自化學(xué)回路的還原反應(yīng)區(qū)RR的載氧固體顆粒進(jìn)行再氧化，以及排放煙(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的整體氣化和化學(xué)回路燃燒的方法，其特征在于，對還原區(qū)RR中產(chǎn)生的一部分(5)的CO2和H2O濃縮的流出物進(jìn)行再循環(huán)，從而為氣化反應(yīng)區(qū)RG供給氧。
3.如權(quán)利要求1或2所述的整體氣化和化學(xué)回路燃燒的方法，其特征在于，向還原反應(yīng)區(qū)RR供給在氣化反應(yīng)區(qū)RG中產(chǎn)生的所有氣態(tài)流出物(3)，從而產(chǎn)生熱量，在氧化反應(yīng)區(qū)RO中或者在氣態(tài)流出物傳輸管線上對該熱量進(jìn)行回收。
4.如權(quán)利要求1或2所述的整體氣化和化學(xué)回路燃燒的方法，其特征在于，以充足的量向還原反應(yīng)區(qū)RR供給在氣化反應(yīng)區(qū)RG中產(chǎn)生的一部分(3a)的氣態(tài)流出物，以產(chǎn)生氣化反應(yīng)所需的能量，其他部分(3b)實現(xiàn)產(chǎn)生合成氣C0+H2。
5.如前述任一項權(quán)利要求所述的整體氣化和化學(xué)回路燃燒的方法，其特征在于，所述固體烴進(jìn)料選自:煤、來自流化床催化裂解法(FCC)的結(jié)焦催化劑或者通過靈活焦化單位產(chǎn)生的焦炭。
6.一種氣化和化學(xué)回路燃燒設(shè)備，其包括: -氣化反應(yīng)區(qū)RG，對其供給固體烴進(jìn)料(I)和水(2)，該氣化反應(yīng)區(qū)RG包括用于含合成氣和水的氣態(tài)流出物的排出管線(3)，以及用于產(chǎn)生的灰的排出管線(9)， -化學(xué)燃燒回路，其包括還原反應(yīng)區(qū)RR和氧化反應(yīng)區(qū)R0， 所述還原反應(yīng)區(qū)RR供給有至少一部分來自氣化區(qū)RG的氣態(tài)流出物(3)，并通過管線從所述氧化區(qū)RO傳輸載氧固體顆粒(MeO)，所述還原反應(yīng)區(qū)包括用于含CO2和H2O的氣態(tài)流出物(4)的排出管線， 并且，所述氧化反應(yīng)區(qū)RO供給有氧化氣體(6)，并通過管線從還原反應(yīng)區(qū)傳輸還原的載氧固體顆粒(Me)，所述氧化反應(yīng)區(qū)包括用于排出煙(7)的傳輸管線。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備,該設(shè)備包括用于將一部分(5)含有CO2和H2O的氣態(tài)流出物⑷運送到氣化區(qū)RG的進(jìn)料點的傳輸管線。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，該設(shè)備在氧化區(qū)RO中和/或煙傳輸管線(7)上包括至少一個熱交換器(El)和/或(E2)。
9.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，氣態(tài)流出物(3)的排出管線分成兩條管線，實現(xiàn)向還原區(qū)RR供給用于燃燒的合成氣(3a)和排出產(chǎn)生的合成氣(3b)。
【文檔編號】C10J3/48GK104169399SQ201280066773
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月11日
【發(fā)明者】M·亞茲丹帕南, A·福里特, T·戈捷 申請人:Ifp新能源公司, 道達(dá)爾股份有限公司