和铯的氧化物、氢氧化物、亚硝酸盐、碳酸盐以 及氯化物组成的一组物质中的至少一种。
[0050] 优选地，碱金属选自由碳酸钾（K2C03)、氢氧化钾（K0H)和硝酸钾（KN03)组成的一 组物质。
[0051] 典型地，原料选自石油焦、煤、生物质、其它含碳材料，及其混合物。
[0052] 典型地，所述燃烧区和所述气化区之间的温差为至少50°C。
[0053] 或者，根据本公开，将二氧化碳用作第二气化剂。可选择地，根据本公开，将氧气或 富氧空气供应至所述气化区，以助于满足吸热需求。
[0054] 另外，根据本公开，将合成气体的一部分回收至气化区，以增强合成气体的纯度。 此外，根据本公开，将富氧空气作为第二燃烧剂，用以降低催化剂的循环率。
[0055] 典型地，根据本公开，所述气化区和所述燃烧区在选自密相床、鼓泡床、紊流床、快 速流化床、气力输送及夹带床的流化体系中运行。
[0056] 优选地，根据本公开，所述原料和所述固体颗粒载体在所述气化区和所述燃烧区 中的流动方式选自对流和并流。
[0057] 典型地，根据本公开，在旋风分离器中净化合成气体，去除未反应的碳及固体颗粒 载体，并随后回收至所述气化区。此外，在水中提取合成气体中的热量，得到热水。
[0058] 优选地，根据本公开，在水中提取所述燃烧区中产生的烟道气的热量，以产生蒸 汽。
[0059] 根据本公开，提供了一种用于气化碳质原料以制备合成气体的催化剂，所述催化 剂包括碱金属，该碱金属选自由锂、钠、钾、铷和铯的氧化物、氢氧化物、亚硝酸盐、碳酸盐以 及氯化物组成的一组物质，通过物理混合和湿浸法中的至少一种方法浸渍于固体颗粒载体 上，以获得其中碱金属对载体的比介于1:1-1:5之间的所述催化剂，其中固体颗粒载体选 自由y-氧化铝、氧化硅-氧化铝、ZSM-5、硫化催化裂化（FCC)废催化剂及其组合组成的一 组物质。
[0060] 典型地，碱金属催化剂选自由碳酸钾、氢氧化钾和硝酸钾组成的一组物质。
[0061] 典型地，碱金属以重量百分比在10% -50%之间变化的量浸渍于固体颗粒载体 上，优选20% -40%。
【附图说明】
[0062] 下面本公开将借助附图进行说明，其中，
[0063] 图1示出了适于在双流化床体系中催化气化碳质原料的方法的示意图，其中所述 双流化床采用并流密相床或鼓泡床或紊流床，以及夹带床体系；
[0064] 图2示出了适于在双流化床体系中催化气化碳质原料的方法的示意图，其中所述 床采用具有内部回收的经过焦化的催化剂的快速流化（FF)或气力输送（PT)体系。
【具体实施方式】
[0065] 本公开涉及一种在600至800°C的低温范围内双流化床催化气化碳质原料的改进 方法，以制备主要包括氢和一氧化碳的合成气体，其中催化剂被作为单独的固体颗粒引入， 且这些催化剂颗粒在不失去它们活性的情况下保持在双流化床中，从而完全消除了催化剂 损失、回收和再生问题，并由此使运行成本大大低于市售气化器。
[0066] 此处公开了一种催化气化碳质原料的方法，其中燃烧和气化反应发生在两个分开 的流化床中。燃烧器可以在鼓泡、紊流、或快速流化体系中运行，其中，在燃烧器中，用空气 燃烧一部分煤/焦炭，并将由此所产生的放热用于气化器中。该气化器可以在鼓泡或紊流 系统中运行。燃烧器中的放热通过固体催化剂输送至气化器中，催化剂在燃烧器和气化器 之间循环。在气化区中，在固体催化剂的存在下用蒸汽气化石油焦、煤、生物质等其它含碳 固体材料，或它们的混合物，其中固体催化剂由负载在Y_氧化铝、二氧化硅、或流化床催 化裂解（FCC)废催化剂上的碱金属活性部位组成，优选负载在有效孔隙显著大于a-氧化 铝的氧化铝微球上。碱性金属选自由锂、钠、钾、铷和铯的氧化物、氢氧化物、亚硝酸 盐、碳酸盐、以及氯化物组成的一组物质。所优选的碱性金属为由碳酸钾（K2C03)、氢氧化钾 (K0H)和硝酸钾（KN03)组成的一组物质中的至少一种。最优选的是熟知用于气化固体碳的 碳酸钾，使在重量百分比高达50%的碳酸钾负载于固体载体上的情况下，获得与总碳酸钾 对固体碳的比成正比的转化。碱金属对载体的比通常在的范围内，载体对原料的 比通常在10-50的范围内。
[0067] 燃烧区的运行温度通常约800_880°C，优选800-840°C，此温度低于灰熔温度，而 气化区通常在低于600-800°C的温度下运行，优选700-750°C，此温度是用所建议的催化 剂组成实现充分气化的最佳温度。燃烧区和气化区中的低运行温度可阻止T-氧化铝向 a-氧化铝的转化，从而在两个连续循环之间保持高达98%的催化剂再循环能力，并且还 保持两个反应区之间50°C的温差，以在合理的催化剂负载和输送率内优化传热。
[0068] 这些运行温度有助于使聚团、结块和膨胀等运行困难最小化。气化器中的吸热需 求由来自燃烧器的热催化剂提供，为此，催化剂对焦炭的比优选维持在20-40范围内。催化 剂对焦炭的高比率将有助于获得较高的气化活性，进而又将有助于降低气化温度和/或者 反应时间。气化和燃烧容器可以在鼓泡床、紊流床或夹带床等不同的流化体系中运行，其重 时空速（WHSV)为每小时（hr^O. 2-50,运行压力范围为0? 5巴（克）-4. 5巴（克）。重时 空速（WHSV)是指每小时流动每单位重量催化剂的原料的重量。
[0069] 由于催化剂活性部位浸渍在单独的固体载体上，而非煤/焦炭上，因此消除了催 化剂回收、再生、催化剂随烟道气损失、聚团等问题。低温运行大大提高了方法的整体可靠 性。气化是在蒸汽、二氧化碳、回收的合成气体、或其混合物的存在下完成的，以满足期望产 出的合成气体组成。此外，燃烧不需要纯氧或富氧，相反其可以在标准空气下运行，由此降 低了气化方法的资本和运行成本。
[0070] 如本公开所述，在气化区中，在碱金属活性部位的存在下，用蒸汽、二氧化碳、回收 的合成气体、或其混合物气化焦炭，其中，碱金属活性部位浸渍于作为与焦炭颗粒不同的颗 粒存在的固体催化剂上。此催化剂在燃烧和气化区均可以以并流或对流的方式与原料一起 循环。本公开消除了催化剂回收和再生等问题，因为碱性活性部位浸渍在固体催化剂载体 上。而且，此催化剂摩耗低，由此在气化过程中催化剂随飞灰的损耗最小。因此，此催化剂 作为单独的颗粒，在反应过程中保持在流化床内。因此，由于可容许的摩擦损耗，催化剂的 损耗是可以忽略不计的。
[0071] 在唯一的气化剂蒸汽的存在下，气化区在低于焦炭（~750°C)的软化点温度下运 行。正如预期的一样，由于两个区之间的温差较小，需要极高的催化剂循环率。根据本公开， 催化剂对焦炭的这种较高比率有助于获得较高的气化活性，进而有助于减低气化温度和/ 或者反应时间。分开气化和燃烧区的优势在于易使合成气体净化，几乎不含氮气和其它污 染气体。在气化区，二氧化碳可以选择地与蒸汽一起用作气化剂。
[0072] 根据吸热需求和催化剂循环率的上限，可以选择地将少量纯氧注入到气化区，以 满足气化反应的吸热需求。这将降低催化剂循环率，增加气化区的制备量。根据产品合成 气体的含氮容许量，富氧空气也可以优选作为燃烧剂。产品合成气体的组成可以通过将一 部分合成气体回收至气化区来改变。本改进方法的一个额外优势在于，合成气体组成富含 氢和一氧化碳。产品合成气体中的氢气/ 一氧化碳的摩尔比>15,降低了转化器运行的成 本。
[0073] 下面将结合附图对本公开进行说明，其中附图未限定本公开的范围和界限。所提 供的说明完全采用示例和图示的方式。
[0074] 图1示出了根据本公开的双流化床催化气化方法100的优选实施例的示意图。在 本方法中，燃烧和气化反应在分开的流化床中进行。大部分碳质原料125通过第一进料口 126被引入气化区102中。原料125与在主进气口 124处引入的蒸汽和/或者二氧化碳122 反应。气化反应在热固催化剂137的存在下发生，其中热固催化剂137是通过供应管线132 从燃烧区140输送过来的。随着气化区102中吸热气化反应的进行，固体催化剂颗粒的温 度连续降低，当催化剂到达气化区102中的流化床的顶部时，该温度达到最低值。将相对冷 却的固体催化剂颗粒129与未转化的碳一起通过供应管线128从气化区102输送至燃烧区 140。为了加热来自气化区102的被冷却的固体催化剂颗粒129,将碳质焦炭原料139的剩 余部分（质量百分比约30% )在燃烧区140中的第二进料口 138处引入，并用在进气口 136 处引入的空气134与来自气化区102的未转化的碳和一起燃烧。基于吸热需求，富氧空气 也可以用作燃烧剂。经加热的催化剂137通过供应管线132将来自燃烧区140的放热输送 携带至气化区102。来自燃烧区140的烟道气通过排放管线146被输送至旋风分离器144， 以分离出净化的固体细粒（fines) 142。通过从烟道气中提取热量，在热交换器150中从锅 炉给水（BFW) 152中产生高压蒸汽148,之后，通过烟囱154排出冷却的烟道气。
[0075] 气化区102中产出的合成气体通过排放管线112被输送至旋风分离器104,其中 未转化的碳与少量催化剂114被分离并反向循环回气化区102。通过从合成气体中提取热 量，在热交换器106中从锅炉给水（BFW) 108产生低压蒸汽110。基于下游应用，可以将一 部分合成气体120反向循环至气化区102,以改变生成气体