专利名称：用于转化碳质原材料的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将碳质原材料转化成优选为液体燃料的方法和设备。本发明将参 考生物质来描述，但要指出的是，本发明的方法和设备也可被用于其他碳质产物。本发 明特 别涉及BtL(生物质制液体)燃料的生产。该术语是指由生物质合成的燃料。
背景技术：
与生物柴油相反，BtL燃料通常由固体生物质获得，例如薪材、禾杆、生物废弃物、 肉骨粉或甘蔗，即由纤维素或半纤维素获得，而不仅由植物油和油质果实获得。这种合成生 物燃料的巨大优势在于其生物质方面的高产率(多达40001每公顷)和面积，而不会消耗 营养物。另外，这种燃料具有超过90%的高CO2减少潜能，并且在当前的以及可预知的发动 机中其高质量不受任何使用限制。在生产BtL燃料时，通常在第一工艺步骤进行生物质的气化，随后生成合成气体。 这是在增加的压力和增加的温度下进行合成的，以形成液体燃料。燃料是指可被用于内燃机的燃烧物的物质，例如特别是(并非穷举)甲醇、甲烷、 苯、柴油、链烷烃、氢等。优选地，液体燃料是在环境条件下生产的。从现有技术可知一种所谓的自热法(autothermal method)，其中空气或氧气被用 作气化剂，使得所需的气化能量由原材料的不完全燃烧来生成。这些方法相对简单，但也具 有缺点，即在产物气体中具有较高比例的二氧化碳。某些被引入的原材料被用作燃烧物，因 此不再能被用来生产合成气体。而且，当空气被用作气化剂时，所产生的合成气体含有高比 例的氮，因而减少了热值。从现有技术可知有许多气化器，例如自热固定床气化器或自热气流床气化器(参 JALSunDiesel-由 Choren-Erfahrungen und neueste Entwicklungen, Matthias Rudloff 制造，"Synthetische Biokraftstoffe", "nachwachsende Rohstoffe"系列，第 25 卷， Landwirtschaftsverlag GmbH, Miinster 2005)。在所谓的外热法(allothermal method)中，所需的气化能量由外部供给，因而在 气化器本身中不产生额外量的C02，因此起始材料不会作为能量生成用燃烧物而损失。因 此，也可使用蒸汽作为气化剂(对于吸热反应)。这导致在合成气体中具有较高浓度的氢 气(H2)。如果合成气体被用来生成液体燃料(例如在Fischer-Tropsch合成中)，这是有 利的。从例如现有技术可知根据“GUssing”原理的流化床气化器。在这种情况下，所需 的气化能量通过提供热砂(950°C的温度)来供应。这种砂子的预热也是通过加进的原材料 (此时为生物质)的燃烧来实现的。因此，此时有价值的原材料也被用作能量来源，这降低
了单位产率。而且，现有技术的气化方法不能被组合，或仅可与所谓的Fischer-Tropsch合 成很差地组合。现已尝试将现有技术的气化方法与用于液体燃料合成的装置(例如， Fischer-Tropsch反应器)组合，但这仅在具有很低或中等的生产液体燃料效率的方法中实现。在许多费用巨大的研究中已发现，Fischer-Tropsch合成需要特定的合成气体组成 (H2与CO的比率为彡2)。迄今，通过所谓的转化反应CO+ H2O =^ CO2 + H2，已可实现 此比率的增加。在开发新燃料的过程中，特别是可再生的燃料，最近已发现各种生产方法。DE 195 17 337 C2公开了一种生物质气化方法及相关设备。在该案中，在反应室 内提供由电源供电的两个电极，其中在这两个电极之间产生电弧。DE 102 27 074 Al描述了一种生物质的气化方法及相关装置。在该案中，在与气 化反应器以气密密封方式隔开的燃烧室内燃烧物质，并且来自燃烧室的热能被引入至气化 反应器中。DE 198 36 428 C2描述了生物质(特别是木材物质)气化的方法和设备。在该案 中，在第一气化阶段在高达600°C的温度下进行固定床气化，并且在随后的第二气化阶段在 800°C至1000°C的温度进行流化床气化。
DE 10 2005 006 305 Al描述了利用高压蒸发来生产可燃气体和合成气体的方 法。在这种方法中，利用了在低于1200°C的温度下的气流床气化器内的气化过程。WO 2006/043112公开了用于处理生物质的方法和装置。在该案中，利用温度在 800°C至950°C的蒸汽进行气化。流化床气化的原理被用于气化。但是，这种方法不能用于 具有低灰熔点的原材料的气化，例如许多类型的生物质、禾杆等。而且，在该方法中所述的 800°C至950°C的蒸汽温度不足以保证完全的外热气化。因此，总是需要混合一定量的空气， 这又导致在合成气体中具有二氧化碳和氮的问题。为加热蒸汽，在WO 2006/043112 Al中利用了回热式热交换器。这些热交换器 的缺点在于它们非常昂贵，并且维护非常复杂且价格高昂。而且，这种方法没有利用来自 Fischer-Tropsch反应器的在合成过程中产生的大量余热。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于气化碳质原材料的方法和设备，该方法可 获得高效率和高效益。本发明还提供将任何产生的能量送回处理过程的方法。更具体地， 本发明提供使原材料有效转化的气化方法，同时使合成气体中的氢气与一氧化碳的比率特 别合适。另外，本发明的设备也应大体上适合于较小的产量以及利用不同起始材料的可能 的分散(decentralised)操作，以达到良好的盈利能力。这是通过权利要求1的方法和权 利要求12的设备来实现的。有利的实施方式以及进一步的改进形成了从属权利要求的主 题。在本发明的用于将碳质产物(特别是生物质)转化为液体燃料的方法中，在第一 步骤中，碳质原材料在气化器中被气化，其中热的蒸汽被引入至气化器中。在进一步的步骤 中，在气化期间产生的合成气体被净化(clean)，并且在进一步的步骤中，合成气体的温度 优选被改变。优选地，合成气体被冷却。最终，合成气体通过催化的化学反应被转化成液体 燃料，其中Fischer-Tropsch反应器优选被用于此转化。根据本发明，气化是完全的外热气 化，热的蒸汽被用作气化的气化剂和热载体，并且具有高于1000°C的温度。外热气化是指热 是由外部供给的。本发明的方法因此被分成至少3个工艺步骤，其中首先利用作为气化剂和能量载体的蒸汽进行原材料(例如生物质，特别是禾杆)的外热气化。在随后的净化过程中， 从气体中除去特别是灰尘和焦油，这些物质优选随后被送回至气化步骤中。在优选的 Fischer-Tropsch合成中，合成气体被转化成液体燃料。为了实现本发明的完全的外热气化，所使用的蒸汽需要具有大大高于平均气化温 度的温度。因此，使用了至少1000°c的温度，但优选的温度为高于1200°c，特别优选为高于 1400 "C。通过利用如此过热的并且作为气化剂和能量载体的蒸汽，在气化器中实现了蒸汽 的高度过量。这种过量优选总是高于2倍，特别优选高于3倍。因为蒸汽过量，一方面焦油 的形成被减少，另一方面所产生的焦油具有相当短的链，因此比没有过量蒸汽的气化时产 生的焦油更具粘性。而且，氢气与一氧化碳(H2/C0)的比率至少等于、甚至高于2，这对于后续 Fischer-Tropsch合成特别有利。最后，产物气体中的高浓度蒸汽也使得可以在热裂化器中 使残留焦油解体，所述热裂化器优选设置在下游。更具体地 ，这些在具有相对高的蒸汽含量 的环境中可更容易地裂解。迄今，利用现有技术中使用的回热式热交换器还不能达到如此的蒸汽温度。 但是，可利用如在EP 0 620 909 Bl或DE 42 36 619 C2中描述的量产再生器(bulk regenerator)。通过引用将EP 0 620 909 Bl和DE 4 236 619 C2的公开内容全部合并至 本文中。利用这种量产再生器导致产生比现有技术更有效率的设备。在一个优选的方法中，产生出具有特别高的H2/C0比率的合成气体，更具体地，比 率高于2。在进一步优选的方法中，另一种气体介质被与蒸汽一起加入气化器中。所述另一 种气体介质优选为氧气或空气，其与蒸汽一起被加热至蒸汽的温度并被加至气化器中。在进一步优选的方法中，气化器内的最高温度总是高于灰熔点。这样，灰烬可在液 体状态下被排出。优选地，气化器是逆流固定床气化器。原则上，可利用现有技术中的不同类型的气 化器。但是，逆流固定床气化器的特别优点在于，在此反应器内形成有单独的区域，在这些 单独的区域内具有不同的温度和不同的工艺过程。不同的温度是基于以下事实各过程都 是高度吸热的，并且热量仅从下方传来。这样，非常高的蒸汽温度就会以特别有利的方式被 利用。因为最高的蒸汽温度位于气化剂的入口区，所以可以始终产生用于液体灰烬排放的 条件。生物质气化是特别有利的，因为此时灰熔点因燃烧物的类型和土壤性质而区别很大。在现有技术中，不可能利用一种特定类型的气化器来转化不同的燃烧物，因而不 能适应市场形势。但是，由于高温的原因，原则上根据本发明可以将工艺设置成使得所产生 的灰烬始终以液体形式被排放。当灰熔点特别高时，可优选向燃烧物中添加预订量的助熔剂。通过上述同时供应 氧气或空气，可实现灰烬排放区的温度的进一步增加。优选地，合成气体的净化通过旋流器来进行，且优选通过多管式旋流器来进行。这 样做，所产生的焦油和灰尘可被分离出去，并且优选可被送回进气化器中。
因为裂解气不会流动通过任何另外的热区，因此产物气体中的焦油含量相对较 高。这些焦油不应到达用于Fischer-Tropsch合成的反应器，因为焦油对其中使用的催化 剂有害。而且，焦油的能量含量很高，因此对工艺效率具有副作用。因此，焦油以及引起的 灰尘优选紧接在气化器之后在旋流器中被分离出，特别优选在多管式旋流器中被分离出， 并且随后通过合适的泵被注入到气化器的高温区。旋流器是一种离心分离器，其中要被分 离的物质被切向地加入到竖式、向下渐缩的圆柱体中，且随后被设置进行旋转运动。通过作 用于灰尘颗粒上的离心力，灰尘颗粒被甩向外壁并被外壁阻挡而掉入位于下方的灰尘收集 空间内。优选地，在净化过程之后，剩余的焦油被破碎成短链的分子结构。特别优选地，此 处利用了热裂化器，其通过非常高的温度(特别有利的是800°C至1400°C)并且优选还通 过供应少量的氧气或空气来将残留的焦油破碎成短链的分子结构。在此所谓的热裂解期 间，合成气体因而处于非常高的温度，因而长链分子结构被破碎。同时，残留量的灰尘也通 过该过程被除去。因此，旋流器中的净化是第一净化步骤，裂化器中的净化是第二净化步骤。特别优选地，一些极度过热的气化剂，即蒸汽，额外地通过管道供应至所述裂化器 中。因此，除热裂解之外，还利用了气化剂。
在进一步优选的方法中，合成气体在气体冷却器中(优选随后在冷凝器中)被冷 却，其中过量蒸汽被冷凝出，且可被用于热回收。因而，合成气体的量被减少了，同时两种最 重要的成分(即⑶和吐)的比例增加了。在冷凝器中，残留量的污染物(例如灰尘和焦油) 也被冲出。如果需要，可以最后通过利用包含作为催化剂的ZnO的洗涤器来去除残留量的 污染物(PPm级)。在进一步的方法中，通过旋流器仅使合成气体不含灰尘，因此焦油仍留在合成气 体中。这可通过电伴热系统来实现，利用该系统管道和旋流器被保持在焦油的冷凝温度之 上的温度。焦油与来自冷凝器中的合成气体中的水一起被除去。这种“焦油水”形成了可 泵吸的悬浮液，其可被蒸发，过热并被送回至气化过程。在CO2洗涤器中以及在热交换器中，合成气体优选被制备成用于后续 Fischer-Tropsch合成的最佳的组成和温度。合成气体中的CO2的量在前述CO2洗涤器或 在PSA(变压吸附)/VSA(真空变压吸附)系统中利用分子筛技术被减少，以确保得到用于 Fischer-Tropsch合成的最佳条件并确保装置整体上的有效能量利用。合成气体优选在气 体预热器中被预热至用于Fischer-Tropsch合成的理想温度。优选地，来自气化之后的至少一个过程的余热被用来生产饱和蒸汽。此时， 例如可以利用来自所述气体冷却器的余热来预热用于饱和蒸汽生产的水。而且，在 Fischer-Tropsch反应器本身内产生的余热也可被用来生产饱和蒸汽。Fischer-Tropsch 反应器内的放热合成反应需要持续和均勻的冷却。优选利用废水来冷却，随后产生饱和 的蒸汽。除了液体燃料之外，所产生的副产物为所谓的废气(其由未反应的合成气体和 气态合成产物组成)、水冷凝物以及由于上述冷却而产生的饱和蒸汽。为了获得具有非 常高的能量效率的方法，特别优选地，所有的余热，或者尽可能多的余热被送进气化反应 器中。因此，用于水预热的来自气体冷却器的能量被用来生产作为气化剂的过热蒸汽，由 Fischer-Tropsch反应器的冷却而产生的余热被用来生产饱和蒸汽，废气的化学键能量通过在量产反应器(bulk reactor)中燃烧而被用来使蒸汽过热。这样，所产生的来自气体冷却器和Fischer-Tropsch反应器的多余能量以过热蒸 汽的形式被送回至气化器中，这使得与现有技术相比效率增加。在进一步优选的方法中，预定部分的所产生的合成气体被加至在合成期间产生的 废气中。此时，优选利用连接至Fischer-Tropsch反应器的旁路管道。在进一步的方法中，也可将过量的饱和蒸汽用于外部或内部的热消耗装置。也可 以将废气的热量(来自所述量产再生器)通过热交换器用于外部或内部的热消耗装置。
在进一步优选的方法中，提供一种压力生成设备，其增加要被转化的合成气体的 压力。例如，可提供气体压缩机，其在冷凝器之后增加合成气体的压力至Fischer-Tropsch 反应器所需的压力。整个设备也可有利地处于对于Fischer-Tropsch反应器内的合成过程 有利的压力。这样，整个过程的效率可被增加。在进一步有利的方法中，通过合适的内部或外部热源来使饱和蒸汽过热，并且在 送入量产再生器之前使其在蒸汽轮机中膨胀。更具体地，整个装置(除Fischer-Tropsch反应器和蒸汽输送管道外)可为不加 压的，并且合成气体压缩所需的能量可从蒸汽轮机中获得。这样，投资成本可被降低，同时 维持了相同水平的效益。在进一步有利的方法中，在转化过程中产生的冷凝物被作为加入到来自冷凝器的 冷凝物的额外流体以产生饱和蒸汽。这样，整体上提供了闭路水循环。在本发明的进一步的方法中，热的蒸汽被用作气化剂，也被用作气化的热载体，并 且具有高于1000°c的温度。另外，另一种气体介质与热的蒸汽分开被加至气化器中。有利 地，该另一种气体介质的温度低于600°c，优选低于400°C，特别优选低于300°C。该另一种 气体介质的温度也可为室温。在进一步有利的方法中，气化是外热气化。通过单独提供空 气和蒸汽使得空气(优选对实际的气化过程不起作用)不需要被加热，因而方法的整个能 量效率可被增加。在本发明的这个进一步的方法中，稍微加热的空气或氧气与热的蒸汽单独地被引 入至反应器。这种空气/氧气添加被用来调节气体组成，而并不提供能量，因为这是通过过 热蒸汽来进行的(外热气化)。通过添加空气/氧气，可以影响产物气体中氢气(H2)与一 氧化碳(CO)的比例。对于Fischer-Tropsch合成，如果H2/C0比率被设定为 2. 15至1， 那么将是有利的。而且，添加空气/氧气对气化温度和产物气体中的CO2的比例和CH4的比 例也有影响。本发明还涉及用于将碳质原材料(特别是生物质)转化为液体燃料的设备，其中 该设备包括气化器，其中所述碳质原材料通过热的蒸汽被气化；至少一个净化单元，其被用 来净化在气化期间产生的合成气体；至少一个温度改变单元，其用来改变所产生的合成气 体的温度；和转化单元，其用来将合成气体转化成液体燃料。根据本发明，所述设备具有至 少一个加热设备，其将蒸汽加热至高于1000°c的温度。所述温度改变单元优选为冷却单元。优选地，所述净化单元是旋流器，特别优选为多管式旋流器。在进一步有利的实施方式中，所述设备具有另外的净化单元，其处理残留的焦油。 这特别是(并非穷举)上述的裂化器。在进一步有利的实施方式中，进一步提供两个冷却设备，它们是气体冷却器和设置在该气体冷却器下游的冷凝器。在进一步有利的实施方式中，所述设备具有设置在净化单元和气化器之间的输送 设备，所述输送设备将在净化过程期间获得的产物(特别是焦油)输送回至气化器。在进一步有利的实施方式中，提供至少两个加热设备，其中这些加热设备中的至 少两个以反相(phase opposition)操作。这样，气化剂可获得连续的加热过程。本发明还涉及上述类型的方法，其中上述类型的设备被用来进行所述方法。
进一步的优点及实施方式将从附图中显现出来，在附图中 图1显示了本发明的设备的示意图；图2显示了图1的设备的详细视图以图示出蒸汽的加热；图3显示图1的设备的进一步的详细视图以图示出合成气体的净化；图4显示在进一步的实施方式中的图1的设备的进一步详细的视图；图5显示在进一步的实施方式中的图1的设备的进一步详细的视图；图6显示替代性的流程图，其显示从合成气体中冷凝出焦油和水，发生器被用作 蒸汽过热器以及用于在气化期间引起的焦油的裂化器；和图7显示替代性的流程图，其显示在蒸汽的过热之后的空气/氧气的添加。
具体实施例方式图1显示了本发明用于将碳质原材料转化成合成气体以及用于随后的液体燃料 合成的设备35的示意图。此处，标记1代表逆流固定床反应器。原材料2从上方被加入到 反应器1，并且气化剂3从下方通过供给管道42被加入。这样，气化剂3和所生成的合成气 体沿燃烧物流动的反方向流经反应室。气化器1内生成的灰烬沿向下被排出，即沿箭头P2 的方向被排出。从反应器1开始，合成气体经过管道44进入旋流器或优选地进入多管式旋流器。 在旋流器4内，所产生的大部分焦油以及大部分灰烬被分离出，并且通过泵5被注回气化器 1的高温区内。通过这种方式预先净化的合成气体(含残余的焦油以及残余量的灰烬)经 另外的管道46进入热裂化器6。在该热裂化器内，残余的焦油以及灰烬在最高达800°C至 1400°C的温度下被清除。为了达到所需的温度，预定量的氧气和/或空气可被任选地直接 注入到高温区，并且通过这种方式能够实现焦油的部分氧化(参见箭头Pl)。在热裂化器之后，合成气体经过管道48进入气体冷却器7。在气体冷却器内，合 成气体被冷却从而在下游的冷凝器8内冷凝出多余的蒸汽。任选地，通过CO2洗涤器9或 PSA/VSA系统使用分子筛技术可减少合成气体中的0)2量。另外，残余量的污染物质(ppm 级)可通过洗涤器(未示)使用ZnO被完全清除。标记10代表气体预热器，在气体预热器 内，合成气体被预热至适合随后发生的Fischer-Tropsch合成的温度。标记11代表Fischer-Tropsch反应器，在该反应器内，在适当的热力学条件下，即 在合适的压力和温度下，由合成气体产生合成液体燃料12 (例如生物气化情况下的BtL)。 作为这种合成的副产品，通过反应器的冷却器13产生饱和水蒸汽14，并且也产生由未反应 的合成气体和气态合成产物组成的废气15。同样也获得水冷凝物16。这种水冷凝物16可通过阀52被排出。饱和水蒸汽14然后经过连接管50进入两个量产再生器17和18内，连接管50分 成两条子管道50a和50b。在这些量产再生器内，蒸汽被过热至所需的温度。在图1所示的 设备内，设有两个量产再生器17和18，这使得所述设备持续运行。当在量产再生器17内 过热所述蒸汽时，量产再生器18处于加热阶段，即特别地通过燃烧从Fischer-Tropsch反 应器11经过连接管道54提供给量产再生器18的废气15给量产再生器18提供热能。多 个阀62至69被用于控制两个量产再生器。此处，阀62、63、66和68被分配给量产再生器 17，而阀64、65、67和69被分配给量产再生器18。分别产生的燃烧气体通过烟囱19离开所述设备。通过周期性地切换图示的阀62 至69，能够交替地运行两个量产再生器17和18。也可能从来自冷凝器8的冷凝物产生所 需的蒸汽。根据原材料2的水含量，可能使用额外量的水(例如来自Fischer-Tropsch反 应器的冷凝物16)。由于通过泵20经过冷凝器7输送所需量的水，因此也就进行预先加热。
在Fischer-Tropsch反应器11的冷却器13内，也产生饱和蒸汽14，饱和蒸汽14 被再次在量产再生器17和18内过热，这样就能使用来自废气15的化学能。这样，在所述 过程中产生的全部的多余能量被提供给过热蒸汽3，因此能够以一种特别有益的方式加热 所述蒸汽。为了实现特定的连贯操作，可使用三个或甚至更多个量产再生器，而不是图1所 示的两个量产再生器17和18。图2显示了图1所示设备的另一个实施方式的详图。此处，沿箭头P3额外地加 入氧气和/或空气。这样，氧气能够与所述蒸汽一起在也称为卵石加热器的量产再生器17 和18内被过热至非常高的温度。这样，即使非常过热的气化剂内的氧气或空气的体积小于 10%，也可相当地增加灰烬熔化区的温度，从而获得低粘度的灰烬。这种措施(即提供空气 或氧气)能够进一步增加碳的利用并且能通过增加原料气体的温度正面地影响焦油的形 成。图3显示了本发明设备的另一个优选的实施方式。此处，额外地设置管道30，气化 剂经过管道30被加入到裂化器6内。当裂化器6内所需的温度远低于气化剂的温度时以 及如果气化剂包含一定比例的氧气或空气(比较图2)，这种措施特别有效。所加入的量能 通过热气控制阀21而被控制。图4显示了优选实施方式的另一个详图。这样，设置另外的管道22和另外的控制 阀23。如果用于加热量产再生器17和18内的气化剂3的废气15的量不够，通过该管道能 提供额外量的合成气体，例如，在冷凝器8之后，合成气体经过旁路管道22。图5显示了优选实施方式的另一个详图。如果来自Fischer-Tropsch反应器11 的冷却器的饱和蒸汽量大于气化反应器所需的蒸汽量，过量的饱和蒸汽能被引导至外部或 内部的热消耗装置24(例如烘干装置)。这样，工作效率能被进一步增加。过量的饱和气体 也可通过控制阀25来调节。图6显示了一种从产品气体中净化和去除焦油的可供选择的方法。在旋流器4内， 产品气体没有灰尘。在冷凝器8内，在50°C的温度下冷凝出水和焦油。为了防止焦油过早 地冷凝出，气化器与冷凝器之间的管道被加热至超过200°C，特别有利的是超过300°C。形 成水/焦油的混合物。焦油水被任选地与水混合并且通过泵20被输送，同时使其产生大于1巴的工作压力，有利的是产生10巴的压力，并且特别有利的是产生30巴的压力。通过 Fischer-Tropsch的合成13所产生的热量蒸发焦油水，并且通过管道14将焦油水输送至再 生器17和18。在再生器内，与已描述的方式一样地过热所述蒸汽，并且焦油被裂化。通过 管道3，蒸汽以及裂化焦油的气体通过气化器。这种方法的优点是不需要其他方式所需的系 统部件。图7显示了气化过程的替代性方法。在该方法中蒸汽以及额外地稍微加热的空气 20或纯氧被加入到反应器的实际气化剂中。这样做是为了调整产品气体的气体成分。这 样，通过另外的供给管道71将空气输送至气化器。在申请文件中所披露的所有特征作为本发明的要点而被要求保护，只要它们相 对 于现有技术单独地或结合在一起具有新颖性。
权利要求
一种用于将碳质原材料、特别生物质转化成燃料的方法，其包括如下步骤 在气化器(1)内气化所述碳质原材料(2)，其中热的蒸汽(3)被加入到所述气化器(1)内并且被用于气化； 净化在所述气化期间产生的合成气体； 改变所述合成气体的温度； 通过催化的化学反应将所述合成气体转换成液体燃料，其中优选使用Fischer Tropsch反应器进行所述转化；其特征在于，所述气化是外热气化，所述热的蒸汽(3)被用作气化剂和气化的热载体并且温度超过1000℃。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，另外的气体介质与所述蒸汽(3)—起被输入 至所述气化器(1)。
3.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，所述气化器(1)是逆流固定 床气化器(1)。
4.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，所述气化器(1)内的操作温 度始终处于灰熔点之上。
5.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，通过旋流器(4)且优选通过 多管式旋流器(4)净化所述合成气体。
6.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，在净化过程之后，残留焦油的 分子结构被裂解成短链的分子结构。
7.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，来自气化之后的至少一个过 程的余热被用于产生饱和蒸汽。
8.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，所产生的合成气体的预定部 分被输送至合成期间所产生的废气(15)。
9.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，提供用于增加输送至所述转 化的合成气体的压力的压力生成设备。
10.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，在所述饱和蒸汽(14)被输 送至量产再生器(17、18)之前，通过热源使所述饱和蒸汽(14)过热并且在蒸汽轮机内膨胀 所述饱和蒸汽(14)。
11.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，在转化时产生的冷凝物被用 作加入到来自冷凝器(8)的冷凝物的额外流体以产生饱和蒸汽(3)。
12.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，，所产生的焦油和灰烬很大 程度上在所述旋流器内、特别有益的是在多管式旋流器(4)内，被一起分离开，并且，作为 权利要求5的替代性方案，在量产蒸汽发生器(17、18)内被燃烧。
13.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，加热所述管道(20、21)以及 旋流器⑷。
14.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，冷凝器(8)被用于分离水和焦油。
15.如前述权利要求的至少一个所述的方法，其特征在于，所述量产再生器(17、18)的 高温以及蒸汽的过热同样被用于裂化由气化引起的焦油。
16.一种用于将碳质原材料、特别是生物质转化成燃料的方法，其包括如下步骤 -在气化器(1)内气化所述碳质原材料(2)，其中热的蒸汽(3)被加入到所述气化器(1)内并且被用于气化；-净化在所述气化期间产生的合成气体； -改变所述合成气体的温度；-通过催化的化学反应将所述合成气体转化成液体燃料，其中优选使用 Fischer-Tropsch反应器进行所述转化；其特征在于，所述热的蒸汽(3)被用作气化剂和气化的热载体并且温度超过1000°C， 以及将另外的气体介质与所述蒸汽(3)单独地输入至所述气化器(1)。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述另外的气体介质的温度低于600°C， 并且优选低于400°C。
18.如前述权利要求16-17中的至少一个所述的方法，其特征在于，所述气化是外热气化。
19.一种用于将碳质原材料、特别生物质转化成燃料的设备(35)，其包括 气化器(1)，在所述气化器(1)内通过热的蒸汽气化所述碳质原料； 至少一个净化装置(4、6)，用于净化在所述气化期间所产生的合成气体；至少一个温度改变装置(7、8、10)，用于改变所产生的合成气体的温度；以及 转化装置(11)，用于将所述合成气体转化成液体燃料，其特征在于，所述设备(35)具有至少一个将所述蒸汽加热至1000°C以上的加热设备 (17,18)。
20.如权利要求19所述的设备(35)，其特征在于，所述净化装置是旋流器(4)，并且优 选地是多管式旋流器(4)。
21.如前述权利要求19-20的至少一个所述的设备(35)，其特征在于，所述设备设有用 于处理残余焦油的另外的净化装置。
22.如前述权利要求19-21的至少一个所述的设备(35)，其特征在于，所述设备设有两 个温度改变设备，分别是气体冷却器(7)和设置在冷却器(7)下游的冷凝器(8)。
23.如前述权利要求19-22的至少一个所述的设备(35)，其特征在于，所述设备(35) 具有设置在所述净化装置(4)和所述气化器(1)之间的输送设备(5)，所述输送设备(5)将 在净化过程期间获得的产物输送到所述气化器(1)。
24.如前述权利要求19-23的至少一个所述的设备(35)，其特征在于，所述设备设有至 少两个加热设备(17、18)，其中这些加热设备(17、18)中的至少两个以反相操作。
25.如前述权利要求19-24的至少一个所述的设备(35)，其特征在于，所述设备具有用 于将气态介质与所述蒸汽(3)单独提供给所述气化器的供给管道(71)。
26.如前述权利要求1-18的至少一个所述的方法，其特征在于，权利要求19-25的至少 一个所述的设备(35)被用于实现所述方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于将碳质原材料、特别是生物质转化成燃料的方法和设备(35)。在该方法中，首先利用热的水蒸气(3)在气化器(1)中进行原材料的外热气化。在纯化气化期间产生的合成气体并冷却合成气体之后，利用催化的化学反应将合成气体转化成液体燃料。根据本发明，热的水蒸气被用作气化剂和用于气化的热载体，并且具有高于1000℃的温度。
文档编号C10J3/14GK101970617SQ200980107164
公开日2011年2月9日 申请日期2009年2月28日 优先权日2008年2月28日
发明者德拉甘·斯特万诺维奇, 斯文·约翰森, 赫尔穆特·卡默洛尔 申请人:克朗斯公司