Способ и устройство для утилизации биомассы в процессе газификации

Номер патента: 21911

Опубликовано: 30.09.2015

Авторы: Каммерлохер Хельмут, Тран Ван Кунг, Йоханнссен Свен

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ утилизации углеродсодержащего сырьевого материала, включающий следующие стадии:

термическая газификация по меньшей мере одного углеродсодержащего сырьевого материала;

очистка синтез-газа, образующегося в результате газификации;

изменение температуры синтез-газа,

отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего сырьевого материала выбирают биомассу стеблевого типа, процесс газификации осуществляют в реакторе с неподвижным слоем, значение температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа повышают путем добавления по меньшей мере одной щелочно-земельной соли и значение рабочей температуры во время газификации поддерживают выше значения температуры плавления золы сырьевого материала стеблевого типа, причем золу сырьевого материала стеблевого типа непрерывно удаляют из реактора с неподвижным слоем (1) и указанную щелочно-земельную соль выбирают из группы, состоящей из кальция и/или магния, а также карбоната, гидроксида, гидрокарбоната и/или оксида, а также их смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что превращение синтез-газа в жидкое топливо осуществляют посредством каталитической химической реакции.

3. Способ по одному из предыдущих пп.1-2, отличающийся тем, что щелочно-земельную соль добавляют в виде негашеной извести (СаО), и/или гашеной извести (Са(ОН)2), и/или карбоната кальция (СаСО3), и/или гидрокарбоната кальция (Са(НСО3)2) в ходе термической газификации.

4. Способ по одному из предыдущих пп.1-3, отличающийся тем, что в ходе термической газификации щелочно-земельную соль добавляют в форме доломита и/или известняка.

5. Способ по одному из предыдущих пп.1-4, отличающийся тем, что значение температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа ниже значения температуры размягчения золы древесины.

6. Способ по одному из предыдущих пп.1-5, отличающийся тем, что температура размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа перед добавлением щелочно-земельной соли находится в диапазоне от 600 до 1000°С, предпочтительно в диапазоне от 700 до 900°С, еще более предпочтительно составляет приблизительно 800°С.

7. Способ по одному из предыдущих пп.1-6, отличающийся тем, что тепло, выделяющееся по меньшей мере в одном процессе, следующем за газификацией, расходуется на производство насыщенного пара.

8. Способ термической газификации по меньшей мере одного углеродсодержащего сырьевого материала, где в качестве углеродсодержащего сырьевого материала выбирают биомассу стеблевого типа, газификацию осуществляют в реакторе с неподвижным слоем и значение температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа повышают добавлением по меньшей мере одной щелочно-земельной соли, где указанную щелочно-земельную соль выбирают из группы, состоящей из кальция и/или магния, а также карбоната, гидроксида, гидрокарбоната и/или оксида, а также их смеси, причем значение рабочей температуры во время газификации поддерживают выше значения температуры плавления золы сырьевого материала стеблевого типа.

9. Устройство (35) для реализации способа утилизации углеродсодержащего сырьевого материала по п.1, в частности биомассы стеблевого типа, с получением жидкого топлива, содержащее газификатор (1) для проведения газификации углеродсодержащего сырьевого материала, причем указанный газификатор (1) представляет собой реактор с неподвижным слоем; по меньшей мере один очистительный элемент (4, 6) для очистки синтез-газа, выделяющегося в ходе газификации, по меньшей мере один термоэлемент (7, 8, 10) для изменения температуры выделяющегося синтез-газа и блок конверсии (11) для конверсии синтез-газа в жидкое топливо, причем указанное устройство также содержит средства для подачи по меньшей мере одной щелочно-земельной соли, которая выбрана из группы, состоящей из кальция и/или магния, а также карбоната, гидроксида, гидрокарбоната и/или оксида, а также их смесей, в газификатор (1) для повышения температуры размягчения сырьевого материала стеблевого типа и средства поддержания значения рабочей температуры в газификаторе (1) выше значения температуры плавления золы сырьевого материала стеблевого типа, причем устройство содержит средства для непрерывного удаления золы сырьевого материала стеблевого типа из газификатора (1).

10. Устройство (35) по п.9, отличающееся тем, что оно содержит средства для осуществления процесса газификации сырьевого материала стеблевого типа в газификаторе (1) как аллотермическим, так и автотермическим способами газификации.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ БИОМАССЫ В ПРОЦЕССЕ ГАЗИФИКАЦИИ Настоящее изобретение относится к способу утилизации биомассы с помощью процесса, который включает следующие стадии. Вначале проводят термическую газификацию по меньшей мере одного углеродсодержащего сырьевого материала. На следующей стадии осуществляют очистку синтез-газа, образующегося в результате газификации. При этом во время очистки изменяют температуру синтез-газа. Затем синтез-газ предпочтительно конвертируют в жидкое топливо путем проведения каталитической химической реакции, при этом в качестве углеродсодержащего сырьевого материала выбирают биомассу стеблевого типа, процесс газификации осуществляют в реакторе с неподвижным слоем, а значение температуры размягчения золы углеродсодержащего сырьевого материала повышают путем добавления по меньшей мере одной щелочно-земельной соли. Каммерлохер Хельмут, Йоханнссен Свен, Тран Ван Кунг (DE) Нилова М.И. (RU) Данное изобретение относится к способу и устройству для утилизации биомассы с помощью процесса (термической) газификации биомассы в соответствии с преамбулой пп.1, 9 и 10 формулы изобретения и, в частности, к способу повышения температуры размягчения золы, полученной из биомассы стеблевого типа. Данное изобретение относится к производству топлива BtL (biomass to liquid, превращение биомассы в жидкое топливо). В настоящей заявке указанный термин обозначает топливо, синтезированное из биомассы. В отличие от биодизельного топлива BtL топливо получают в основном из твердых видов биомассы, таких как древесина, солома, биоотходы, мясо и костная мука или тростник, то есть из целлюлозы или гемицеллюлозы, а не только из растительного масла или семян масличных растений. Основным преимуществом этого вида синтетического биотоплива является его высокий выход по отношению к объему используемой биомассы и занимаемой ею площади, составляющий до 4000 л/га,при отсутствии конкуренции с пищевыми продуктами. В дополнение, это топливо имеет высокий потенциал к снижению выбросов СО 2 в атмосферу более чем на 90%, высокое качество топлива не подвергается никаким ограничениям с точки зрения его использования в современных и будущих поколениях двигателей. Обычно, в производстве BtL топлива на первой стадии процесса газификации топлива образуется синтез-газ. Процесс синтеза синтез-газа проводят при повышенном давлении и повышенной температуре с получением жидкого топлива. В связи с ростом цен на топливо из древесины большую ценность получает топливо из биомассы стеблевого типа, например стеблей пшеницы, стеблей рапса или лугового сена. Однако стебли имеют свойства, сильно отличающиеся, например, от свойств древесины как при процессе горения, так и при процессе газификации. Кроме того, из уровня техники известны различные газификаторы, такие как, например, автотермические газификаторы с неподвижным слоем или, в качестве альтернативы, автотермические газификаторы с газификацией в потоке (см. SunDiesel - производство Choren - Erfahrungen und neuesteEntwicklungen, Matthias Rudloff в "Synthetische Biokraftstoffe", серии "nachwachsende Rohstoffe", vol. 25,Landwirtschaftsverlag Gmbh, Mnster, 2005). В качестве примера, из уровня техники известен газификатор для газификации топлива в псевдоожиженном слое согласно "Gssing principle". Здесь необходимая энергия для процесса газификации обеспечивается за счет горячего песка (температура песка 950 С). Нагревание песка осуществляется также посредством процесса горения используемого сырьевого материала (в данном случае биомассы). Таким образом, очень ценный сырьевой материал здесь используется как источник энергии, которая, в свою очередь, уменьшает удельный выход. Более того, из ЕР 1837390 А 1 известна обработка биологического горючего топлива, в частности необработанной древесины, в частности, введением оксида кальция, в результате чего достигается улучшенная степень высушивания сырьевого материала благодаря гигроскопическим свойствам негашеной извести. Обработанное горючее топливо после смешения с оксидом кальция обрабатывается далее с получением твердых частиц. В DE 19836428 С 2 описаны способы и устройство, используемые для процесса газификации биомассы, в частности древесных материалов. Здесь используется газогенератор для газификации топлива в неподвижном слое со значением температуры первой стадии газификации до 600 С и на следующей второй стадии газификации происходит газификация в псевдоожиженном слое при температуре между 800 и 1000 С. Способ получения горючих газов и синтез-газов с применением водяного пара высокого давления известен из DE 102005006305 А 1. Этот способ используется в газогенераторе с газификацией в потоке при значении температуры ниже 1200 С. В связи с высоким содержанием хлоридов и соединений калия значение температуры размягчения золы стеблей пшеницы составляет примерно 800 С, что значительно ниже значения температуры размягчения золы древесины, которая составляет примерно 1200 С. К сожалению, при значении температуры в реакторе выше 800 С зола биомассы стеблевого типа превращается в мягкие, вязкие шлаки, которые приводят к возникновению комкообразования в реакторе. По этой причине задачей настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства для эффективной газификации углеродсодержащего сырьевого материала, в частности сырьевого материала стеблевого типа, который позволяет проводить его газификацию при более высоких значениях температур, что позволяет избежать комкообразования биомассы. В дополнение, устройство согласно настоящему изобретению также подходит для производств, работающих с меньшей производительной мощностью, возможно децентрализованных и работающих с различными материалами для достижения его высокой рентабельности и применимости как для аллотермической, так и для автотермической газификации. Вышесказанное достигается способом согласно п.1 формулы изобретения и при помощи устройства согласно п.9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения. В способе согласно настоящему изобретению для увеличения температуры размягчения золы углеродсодержащих сырьевых материалов выполняются следующие шаги: осуществляется термическая газификация по меньшей мере одного углеродсодержащего сырьевого материала. Следующим шагом является очистка синтез-газа, полученного в результате процесса газификации. При этом происходит изменение температуры синтез-газа. В соответствии с настоящим изобретением в качестве углеродсодержащего сырьевого материала используют биомассу стеблевого типа, газификацию предпочтительно осуществляют в реакторе для газификации топлива с неподвижным слоем, при этом температуру размягчения золы биомассы стеблевого типа повышают путем добавления по меньшей мере одной щелочно-земельной соли. К сырьевому материалу стеблевого типа относится биомасса, содержащая в своем составе травы,стебли, сено, тростник, стебли рапса, стебли пшеницы или совокупность схожего сырья. Согласно настоящему изобретению сочетание использования реактора для газификации топлива в неподвижном слое применительно к биомассе стеблевого типа и введение в реактор щелочно-земельной соли, как было показано в исследованиях, создает синергетическое действие. Достоинством реактора для газификации топлива в неподвижном слое является его способность пропускать поток сырья как сверху,так и снизу. К тому же, при использовании реакторов для газификации топлива в неподвижном слое выгрузка продуктов газификации из него достаточно проста. В этом же случае выгрузка золы из реактора значительно упрощена благодаря повышению температуры размягчения. Затем предпочтительно осуществляют конверсию синтез-газа в жидкое топливо путем проведения каталитической химической реакции, т.е., в частности, после изменения значения температуры синтезгаза. Предпочтительно щелочно-земельную соль выбирают из группы, включающей кальций и/или магний, также соль угольной кислоты, гидроксид, гидрокарбонат и/или оксид. Особенно предпочтительно щелочно-земельную соль добавляют в реактор в виде оксида кальция(СаО), и/или гашеной извести (Са(ОН)2), и/или карбоната кальция (Са(СО 3)2), и/или гидрокарбоната кальция (Са(НСО 3)2) во время, а в некоторых случаях, перед процессом термической газификации. В подобном случае может быть использована смесь указанных выше веществ. Количество введенной щелочно-земельной соли, как правило, составляет 0,1-10,0 мас.%, предпочтительно 1,0-3,0 мас.% относительно общего количества сырьевого материала стеблевого типа и щелочно-земельной соли (солей). Предпочтительно щелочно-земельную соль подают в реактор в форме доломита и/или известняка во время, а в некоторых случаях, перед процессом термической газификации. В частности, значение рабочей температуры в газификаторе сохраняется выше значения температуры плавления золы сырьевого материала стеблевого типа. Предпочтительно значение температуры размягчения золы биомассы стеблевого типа ниже значения температуры размягчения золы древесины или выбирается ниже значения температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа до введения щелочно-земельной соли, устанавливается в диапазоне от 600 до 1000 С, предпочтительно в диапазоне от 700 до 900 С и наиболее предпочтительно приблизительно в пределах 800 С. Преимуществом является то, что выделяющееся тепло в процессе газификации используется для производства насыщенного пара. Настоящее изобретение также относится к способу термической газификации по меньшей мере одного углеродсодержащего сырого материала биомассы. Согласно настоящему изобретению биомасса стеблевого типа выбирается в качестве углеродсодержащего сырьевого материала, газификация проводится в реакторах с неподвижным слоем и значение температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа увеличивают введением в реактор хотя бы одной щелочно-земельной соли. Предпочтительно указанный способ осуществляется согласно описанному выше. Устройство согласно настоящему изобретению для конверсии углеродсодержащего сырьевого материала, в данном случае биомассы, в жидкое топливо или в газы, которые далее утилизируются, содержит газификатор, в котором происходит газифицирование углеродсодержащего сырьевого материала, по меньшей мере один очистительный элемент для очистки синтез-газа, образовавшегося в результате процесса газификации, по меньшей мере один термоэлемент для изменения температуры полученного в результате процесса газификации синтез-газа, а также предпочтительно установка химического превращения для конверсии синтез-газа в жидкое топливо, углеродсодержащий сырьевой материал, содержащий по меньшей мере один сырьевой материал стеблевого типа, значение температуры размягчения золы которого увеличивается введением в реактор как минимум одной щелочно-земельной соли. Предпочтительно в качестве газогенератора используют реактор с неподвижным слоем. В частности, золу сырьевого материала стеблевого типа можно выводить непрерывно из реактора с неподвижным слоем. Предпочтительно указанное устройство согласно настоящему изобретению содержит средства введения для введения щелочно-земельных солей в сырьевой материал. В данном случае упомянутые средства введения преимущественно обеспечивают контролируемое введение щелочно-2 021911 земельной соли в сырьевой материал или биомассу, причем непрерывное введение в ходе процесса газификации также является возможным. К тому же процесс газификации сырьевого материала стеблевого типа в реакторах с неподвижным слоем осуществляется как аллотермическим, так и автотермическим способами. Таким образом, способ согласно настоящему изобретению делится на по меньшей мере три технологические стадии: на первой стадии, к примеру, осуществляется процесс аллотермической газификации сырьевого материала, такого как биомасса, в частности стеблей и/или стеблей пшеницы и/или стеблей рапса с паром, который в данном случае является как газифицирующим агентом, так и источником энергии. На следующей стадии осуществляется очистка газа от пыли и смолы и последующее возвращение этих веществ на стадию газификации. При использовании, например, синтеза Фишера-Тропша синтез-газ превращается в жидкое топливо. Для завершения процесса газификации необходимо, чтобы значение температуры эксплуатируемого пара было значительно выше среднего значения температуры процесса газификации. Поэтому значение температуры пара должно составлять по меньшей мере 1000 С, предпочтительнее более 1200 С. Применение в уровне техники рекуперативных теплообменников, известных из уровня техники, до сих пор не позволяло достичь необходимого значения температуры пара. Тем не менее, можно использовать насадочные парогенераторы, описанные в ЕР 0620909 В 1 или в DE 4236619 С 2. Содержание описаний ЕР 0620909 В 1 и DE 4236619 С 2 полностью включено в настоящее описание посредством ссылки. Использование в настоящем изобретении таких насадочных теплообменников приводит к более производительному устройству по сравнению с уровнем техники. В еще одном предпочтительном способе максимальное значение температуры в газификаторе всегда выше значения температуры плавления золы сырьевого материала. Поэтому зола может быть выгружена из реактора в жидком состоянии. Предпочтительнее использовать противоточные газификаторы для процесса газификации топлива в неподвижном слое. В частности, в процессе газификации могут быть использованы газификаторы различных типов, известные из уровня техники. Частным преимуществом противоточных газогенераторов для газификации топлива в плотном слое является, однако, то, что в реакторах данного типа формируются индивидуальные зоны, в которых устанавливаются различные температуры, позволяющие осуществлять различные процессы. Различие температур базируется на том факте, что соответствующие процессы являются высокоэндотермическими процессами и нагревание реактора осуществляется только снизу. Поэтому очень высокое значение температуры пара используется, в частности, более выгодным способом. Поскольку самое высокое значение температуры пара поддерживается в зоне входа агента газификации в реактор, то возможно всегда поддерживать условия, способствующие свободному удалению жидкой золы из реактора. Указанный выше факт является большим достижением для процесса газификации биомассы, так как в данном случае значения температур плавления золы значительно отличаются в зависимости от типа топлива и свойств грунта. Технические решения, известные из уровня техники, не позволяли превратить различные виды топлива в данном типе газогенераторов и, как следствие этого, не позволяли адаптироваться к рыночным условиям. Вследствие высоких температур в соответствии с настоящим изобретением стало возможным установить процесс так, чтобы образующаяся в процессе газификации зола всегда удалялась в жидком состоянии. В случаях, когда значение температуры плавления золы особенно высоко, предпочтительно к топливу добавить установленное количество флюсующего агента. Вследствие одновременного введения кислорода или воздуха, указанного выше, может достигаться дальнейшее увеличение температуры в зоне удаления золы. Тепло отходящих газов, выделяющееся в результате хотя бы одного процесса газификации, используется для производства насыщенного пара. В этом случае возможна утилизация тепла отходящих газов из установки охлаждения газа для нагревания воды, необходимой для производства насыщенного пара. Более того, тепло отходящих газов, выделяющихся в реакторе Фишера-Тропша, также утилизируется для производства насыщенного пара. Для экзотермической реакции синтеза, протекающей в реакторе Фишера-Тропша, требуется постоянное и равномерное охлаждение. Предпочтительно, что охлаждение в данном случае осуществляется с использованием кипящей воды и последующим образованием насыщенного пара. Дальнейшие достоинства и варианты реализации настоящего изобретения станут наиболее понятны из приложенного графического материала, где на фиг. 1 - схематическое изображение устройства в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 - схематическое изображение способа в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 1 показано схематическое изображение устройства 35 для превращения углеродсодержащего сырьевого материала в синтез-газ и последующего синтеза жидкого топлива. Однако стоит подчеркнуть, что устройство, изображенное на фиг. 1, является лишь примером, а настоящее изобретение может также относиться к другим конструкциям, которые включают газогенераторы. В данном случае позиция 1 относится к противоточному реактору для газификации топлива в плот-3 021911 ном слое. Сырьевой материал 2 подают в реактор 1 сверху, а газифицирующий агент 3 подают снизу по трубопроводу подачи газа 42. Газифицирующий агент 3 и выделившийся в результате газификации синтез-газ движутся навстречу потоку топлива. Образующаяся в газогенераторе 1 зола удаляется в направлении, указанном стрелкой Р 2. Из реактора 1 синтез-газ проходит по трубопроводу 44 в циклон или, что предпочтительнее, в мультициклон. Основная часть образовавшейся в циклоне 4 смолы и пыли выводится из него и поступает обратно в высокотемпературную зону газогенератора 1 с помощью насоса 5. Предварительно очищенный данным способом синтез-газ, в котором присутствует остаточное количество смолы и пыли, поступает по трубопроводу 46 в крекинг-печь. В крекинг-печи происходит разложение остатков смолы и пыли при максимальном значении температуры, которая составляет от 800 до 1400 С. Для того чтобы достичь необходимой температуры, прямо в высокотемпературную зону подают заданное количество кислорода и/или воздуха, при этом достигается частичное окисление смолы (см. стрелку Р 1). Из крекинг-печи 6 синтез-газ поступает по трубопроводу 48 в установку охлаждения газа 7. В установке охлаждения газа синтез-газ охлаждается до такой степени, что избытки пара конденсируются в находящемся далее конденсаторе 8. При желании, но необязательно, количество СО 2, содержащегося в синтез-газе, можно уменьшить с помощью скруббера 9 или системы PSA/VSA, использующей технологию молекулярного сита. Также остаточное количество загрязнений (на уровне ppm), содержащихся в синтез-газе, можно полностью удалить с помощью (не представленного здесь) скруббера, используяZnO. Позиция 10 относится к подогревателю газа, в котором происходит подогревание синтез-газа до необходимой температуры для последующего синтеза, осуществляемого в реакторе Фишера-Тропша. Позиция 11 относится к реактору Фишера-Тропша, в котором получают синтетическое жидкое топливо 12, например топливо BtL в случае газификации биомассы, из синтез-газа в подходящих термодинамических условиях, а именно при соответствующих температуре и давлении. Как побочный продукт данного синтеза вырабатываются насыщенный пар 14 с помощью холодильника 13 реактора ФишераТропша и газообразные отходы 15, которые состоят из непрореагировавшего синтез-газа и газообразных продуктов синтеза. Кроме того, образуется водный конденсат 16. Водный конденсат 16 отводится через клапан 52. Насыщенный пар 14 далее поступает по соединительному трубопроводу 54, который разветвляется на трубопроводы 50 а и 50b, идущие к насадочным парогенераторам 17 и 18. В этих насадочных парогенераторах пар перегревается до необходимой температуры. В установке, изображенной на фиг. 1, имеются два насадочных парогенератора 17 и 18, которые обеспечивают непрерывную работу установки. Пока пар перегревается в насадочном парогенераторе 17, насадочный парогенератор 18 находится в фазе нагрева, другими словами, заряжается термической энергией, в частности, за счет сгорания газообразных отходов 15, которые поступают по соединительному трубопроводу 54 из реактора Фишера-Тропша 11. Контроль за работой насадочных парогенераторов осуществляют клапанами 62 и 69. Клапаны 62, 63, 66 и 68 связаны с насадочным парогенератором 17; клапаны 64, 65, 67 и 69 - с насадочным парогенератором 18. Образовавшиеся в результате горения газы отводят из генератора через выхлопную трубу 19. При периодическом переключении клапанов 62-69, показанных на фигуре, насадочные парогенераторы 17 и 18 срабатывают поочередно. В данном случае возможно образование необходимого пара из конденсата,поступающего из конденсатора 8. В зависимости от содержания воды в сырьевом материале 2 существует вероятность использования дополнительного количества воды, например конденсата 16, образовавшегося в реакторе Фишера-Тропша. Ввиду транспортировки необходимого количества воды через устройство охлаждения газа 7 с помощью насоса 20 также имеет место процесс нагревания. В холодильнике 13 реактора Фишера-Тропша 11 аналогичным способом происходит получение насыщенного пара 14, который снова перегревается в насадочных газогенераторах 17 и 18, для чего можно использовать химическую энергию газообразных отходов 15. Таким образом, вся отходящая энергия образуется в результате процесса перегревания пара 3, что является, несомненно, выгодным. В качестве альтернативы насадочным парогенераторам 17 и 18, изображенным на фиг. 1, можно использовать три или альтернативно несколько насадочных парогенераторов для достижения особенно равномерного процесса. На фиг. 2 представлена схема, иллюстрирующая способ согласно настоящему изобретению. В реактор для газификации топлива с неподвижным слоем одновременно подают биомассу стеблевого типа(стрелка А) и указанную щелочно-земельную соль (стрелка В). Подачу щелочно-земельной соли в реактор осуществляют как перед, так и во время загрузки биомассы. Более того, щелочно-земельная соль может быть смешана или перемешана с биомассой в реакторе 1. В результате процесса газификации выделяется газ, который отводят из реактора 1 (стрелка С), и при этом образуется зола, которую также удаляют из реактора 1 (стрелка D). Все описанные в заявке признаки заявлены как существенные признаки настоящего изобретения в той степени, в какой они являются новыми по отдельности или в сочетании с уровнем техники. Список позиций 1 противоточный реактор с неподвижным слоем; 2 сырьевой материал; 3 пар; 4 циклон; 5 насос; 6 крекинг-печь; 7 устройство охлаждения газа; 8 конденсатор; 9 скруббер СО 2; 10 перегретый газ; 11 реактор Фишера-Тропша; 12 жидкое топливо; 13 холодильник; 14 насыщенный пар; 15 газообразные отходы; 16 конденсат; 17, 18 насадочный регенератор; 19 выхлопная труба; 20 насос; 21 клапан регулировки подачи горячего газа; 22 обводной трубопровод; 23, 25 клапан управления; 24 потребитель тепла; 30 трубопровод; 35 устройство; 42 трубопровод подачи газа; 44, 46, 48 трубопровод; 50 а, 50b трубопровод; 52 клапан; 54 соединительный трубопровод; 62-69 клапаны; Р 1, Р 2, Р 3 стрелка; А, В, С, D стрелка. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ утилизации углеродсодержащего сырьевого материала, включающий следующие стадии: термическая газификация по меньшей мере одного углеродсодержащего сырьевого материала; очистка синтез-газа, образующегося в результате газификации; изменение температуры синтез-газа,отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего сырьевого материала выбирают биомассу стеблевого типа, процесс газификации осуществляют в реакторе с неподвижным слоем, значение температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа повышают путем добавления по меньшей мере одной щелочно-земельной соли и значение рабочей температуры во время газификации поддерживают выше значения температуры плавления золы сырьевого материала стеблевого типа, причем золу сырьевого материала стеблевого типа непрерывно удаляют из реактора с неподвижным слоем (1) и указанную щелочно-земельную соль выбирают из группы, состоящей из кальция и/или магния, а также карбоната, гидроксида, гидрокарбоната и/или оксида, а также их смеси. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что превращение синтез-газа в жидкое топливо осуществляют посредством каталитической химической реакции. 3. Способ по одному из предыдущих пп.1-2, отличающийся тем, что щелочно-земельную соль добавляют в виде негашной извести (СаО), и/или гашеной извести (Са(ОН)2), и/или карбоната кальция(СаСО 3), и/или гидрокарбоната кальция (Са(НСО 3)2) в ходе термической газификации. 4. Способ по одному из предыдущих пп.1-3, отличающийся тем, что в ходе термической газификации щелочно-земельную соль добавляют в форме доломита и/или известняка. 5. Способ по одному из предыдущих пп.1-4, отличающийся тем, что значение температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа ниже значения температуры размягчения золы древесины. 6. Способ по одному из предыдущих пп.1-5, отличающийся тем, что температура размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа перед добавлением щелочно-земельной соли находится в диапазоне от 600 до 1000 С, предпочтительно в диапазоне от 700 до 900 С, еще более предпочтительно составляет приблизительно 800 С. 7. Способ по одному из предыдущих пп.1-6, отличающийся тем, что тепло, выделяющееся по меньшей мере в одном процессе, следующем за газификацией, расходуется на производство насыщенного пара. 8. Способ термической газификации по меньшей мере одного углеродсодержащего сырьевого материала, где в качестве углеродсодержащего сырьевого материала выбирают биомассу стеблевого типа,газификацию осуществляют в реакторе с неподвижным слоем и значение температуры размягчения золы сырьевого материала стеблевого типа повышают добавлением по меньшей мере одной щелочноземельной соли, где указанную щелочно-земельную соль выбирают из группы, состоящей из кальция и/или магния, а также карбоната, гидроксида, гидрокарбоната и/или оксида, а также их смеси, причем значение рабочей температуры во время газификации поддерживают выше значения температуры плавления золы сырьевого материала стеблевого типа. 9. Устройство (35) для реализации способа утилизации углеродсодержащего сырьевого материала по п.1, в частности биомассы стеблевого типа, с получением жидкого топлива, содержащее газификатор(1) для проведения газификации углеродсодержащего сырьевого материала, причем указанный газификатор (1) представляет собой реактор с неподвижным слоем; по меньшей мере один очистительный элемент (4, 6) для очистки синтез-газа, выделяющегося в ходе газификации, по меньшей мере один термоэлемент (7, 8, 10) для изменения температуры выделяющегося синтез-газа и блок конверсии (11) для конверсии синтез-газа в жидкое топливо, причем указанное устройство также содержит средства для подачи по меньшей мере одной щелочно-земельной соли, которая выбрана из группы, состоящей из кальция и/или магния, а также карбоната, гидроксида, гидрокарбоната и/или оксида, а также их смесей, в газификатор (1) для повышения температуры размягчения сырьевого материала стеблевого типа и средства поддержания значения рабочей температуры в газификаторе (1) выше значения температуры плавления золы сырьевого материала стеблевого типа, причем устройство содержит средства для непрерывного удаления золы сырьевого материала стеблевого типа из газификатора (1). 10. Устройство (35) по п.9, отличающееся тем, что оно содержит средства для осуществления процесса газификации сырьевого материала стеблевого типа в газификаторе (1) как аллотермическим, так и автотермическим способами газификации.

МПК / Метки

МПК: C10J 3/20

Метки: утилизации, способ, устройство, биомассы, процессе, газификации

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/8-21911-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-utilizacii-biomassy-v-processe-gazifikacii.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для утилизации биомассы в процессе газификации</a>

Похожие патенты