專利名稱：將從費托反應器除去的含ft蠟的鐵催化劑再循環(huán)的方法
將從費托反應器除去的含F(xiàn)T蠟的鐵催化劑再循環(huán)的方法本發(fā)明涉及利用從費托反應器排出的廢產(chǎn)物流的根據(jù)權利要求1的前序部分的方法，廢產(chǎn)物主要由廢催化劑和FT蠟組成。本發(fā)明還涉及根據(jù)權利要求7的應用。分別在灰熔點以下或以上操作的低溫和高溫技術在生物質(zhì)氣化領域中是已知的。低溫氣化典型地在最高1000°C的溫度下操作并且以固定床反應器(小于20MW的額定功率)或流化床反應器OOMW以上的額定功率)實施。燃料通常作為固體塊、粉碎顆粒被進料到這些反應器。高溫氣化爐在燃料灰分的熔點以上、典型地在約1400°C操作，并且實施經(jīng)常需要粉碎成細顆粒尺寸的燃料以使用作氣化爐裝置的燃燒器燃燒的過程。這種實施方案特征在于，用在低溫氣化爐中燃燒復雜的液態(tài)和氣態(tài)原料也能使燃燒器較容易地燃
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JyCi?？s寫為FT法的費托法在本領域中也是公知的，該方法基于催化化學反應，其中只含一氧化碳和氫氣的合成氣被轉(zhuǎn)化為室溫下通常是蠟狀化合物的各種石蠟烴。典型地，使用鐵和鈷催化劑。該方法的主要目的是生產(chǎn)用作合成燃料或潤滑劑的合成油化合物。費托反應器具有兩個基本構造多管式固定床反應器和漿料相反應器。在管式反應器中，催化劑被置于長管中，由此合成氣沿著它們流動同時與催化劑反應。更換和活化這種反應器中的催化劑需要相當長的停工期，并且通常具有重聯(lián)反應器的反應器系統(tǒng)。在另一構造中，反應器填充有極細的催化劑粉末并且合成氣通過該漿料物質(zhì)，其中它與催化劑反應形成烴鏈。此處催化劑通常包含鋁載體(substrate)，活性成分即鐵和鈷催化劑沉積在其上。與管式反應器中管的停工型更換相比，該配置允許新鮮催化劑的容易補給，因為新鮮催化劑可以被簡單地進料到反應器中。后一方法特征在于必需將精制的蠟狀終產(chǎn)物與催化劑分離。而且，引入新鮮催化劑的同時必需連續(xù)從工藝除去廢的、耗盡的催化劑。此處，術語“耗盡的催化劑”指活性被耗盡的廢催化劑。除了上面討論的因素之外，催化劑的活性和壽命可變化很大。鈷催化劑較昂貴但消耗得非常慢并且能保持其活性，因此僅需要添加極少量。相反，鐵催化劑更有成本效益但活性較低。因此，在分離蠟期間必需從反應器將它連續(xù)除去。由此，所述方法的結果是室溫下呈蠟樣且含以極細鐵粉級分的形式的10-50%、典型地約20%催化劑材料的烴類產(chǎn)物。 另一方面，該廢產(chǎn)物流有利地含高熱值的蠟樣烴鏈化合物。鐵催化劑使用中的一個特別的問題來自于過程中產(chǎn)生的大量耗盡的鐵催化劑。廢催化劑還帶走從FT反應器排出的終產(chǎn)物能量含量的約2%。這減少了生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為FT蠟進而轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料。而且，廢物級分需要儲存、運輸和在專門工廠中處理，這種處理通常是不可行的。如果蠟冷卻下來，則它變成類似于硬脂蠟的產(chǎn)物。因此，由于產(chǎn)物的蠟樣特征，在整個運輸鏈中必需使它保持在120°C以上的溫度。在實踐中，這需要至少一種用于運輸?shù)膶Ａ?，或更可能海運。除去這種廢產(chǎn)物的最后一個辦法是把它帶到例如特殊廢物的填埋場或者危險廢物焚燒廠銷毀它。還必需注意含鐵的生物蠟當與生物燃料結合時降低了灰熔融溫度。因此，它與在灰熔融溫度附近操作的燃燒或氣化設備不相容。盡管其能量含量很高，但由于所述對改變鐵催化劑灰的行為的妨礙，生物蠟是極難利用的能源。
現(xiàn)在本發(fā)明提供一種能克服所有上述問題的方法。本發(fā)明方法的一個重要特征是利用廢的鐵催化劑且同時改善整個過程的效率。本發(fā)明的這些重要特征在方法的實施及其利用方面是決定性的。更具體地，本發(fā)明特征在于所附權利要求中所陳述的。根據(jù)設備制造廠出版的說明書的規(guī)定在分離階段除去來自FT反應器的耗盡的催化劑，從而所述級分分別含10-50%、典型地約20%廢催化劑材料和50-90%、典型地約 80% FT蠟，即在室溫下形成固體產(chǎn)物的烴鏈。當離開反應器時，催化劑廢物流是約200°C的溫度，由此是液態(tài)形式。蠟保持液態(tài)形式，即熱的并被帶到在本發(fā)明中是高溫/氣流床氣化爐或其進一步發(fā)展的加壓氧氣化過程的生物質(zhì)液化制油(BtL)過程的氣化爐裝置。本方法的一個重要特征是將操作溫度提高到灰熔融溫度以上。根據(jù)本發(fā)明，液態(tài)生物蠟的進料與高溫氣化爐的燃燒器裝置結合在一起，由此鐵催化劑和生物蠟級分可以在高溫下被氣化為粗合成氣。鐵催化劑以該氣化爐類型的特征的方式與其它灰成分一起熔融?；胰垠w在氣化爐的底部用水冷卻，由此形成不溶性玻璃化的灰相?？梢灾粚⒉ＡЩ幕?guī)У匠Ｒ?guī)填埋場，或者更可能在土地/道路建設項目中被利用。已進行的實驗說明鐵催化劑沒有顯著改變生物質(zhì)高溫氣化中的灰熔融溫度。而且，根據(jù)本領域的其它信息，鐵催化劑將與其它生物質(zhì)灰類似地起作用，從而以向下流動的熔融相的方式保護氣化爐內(nèi)壁。本發(fā)明的一個重要特征是，將廢催化劑再循環(huán)回氣化爐的本發(fā)明的布置將產(chǎn)生終產(chǎn)物的整個過程的總效率改善了約2%。以下，借助于優(yōu)選實施方案通過參照附

圖1更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1顯示實施所述方法的實施方案的過程圖。圖1顯示了適合于實施本發(fā)明方法的過程概括圖。如現(xiàn)有技術所知的，在預備用作FT反應器中的合成氣之前，粗合成氣的生產(chǎn)需要多個工藝階段。為了更清楚地描述本發(fā)明，從過程圖中省略了中間階段。當如說明本方法的圖1所示應用所述工藝時，本發(fā)明的一個特別的特征是當方法被應用于使用含鐵催化劑的漿料型FT反應器時，被視為廢物流的廢催化劑流和FT蠟從FT 反應器被輸送到緩沖容器，在此處其溫度維持足夠高以使其保持液態(tài)形式。原則上，可以采用與處理重質(zhì)燃油所應用的類似的技術完成加熱。廢液流被直接泵入到BtL過程的高溫氣化爐的燃燒器中。在燃燒器中構造了一個用于引入這種液態(tài)生物燃料成分的進料噴槍。在氣化爐燃燒器中，廢物流中的烴成分在加壓氣化反應器中在氧氣存在下被氣化。在該過程中，烴被完全氣化，從而形成FT過程的原料，即通常被稱為粗合成氣的一氧化碳與氫氣的混合物。除了這些之外，所述過程還產(chǎn)生借助位于系統(tǒng)下游的設備使其從氣流中分離出的二氧化碳。最后，鐵催化劑在高溫氣化過程中與從被氣化的其它生物質(zhì)的燃燒得到的灰一起熔融。熔融的灰作為液態(tài)物質(zhì)沿著氣化爐反應器的內(nèi)壁流動，這在氣化技術中是必需的和特有的。鐵催化劑的熔融級分在氣化爐反應器的底部用水冷卻并與其它灰成分一起以玻璃化物質(zhì)的形式從反應器被除去。這種物質(zhì)可作為例如筑路材料被進一步利用。根據(jù)上面描述，顯而易見的是本發(fā)明提供了重要的益處，由此本發(fā)明的顯著特征是含F(xiàn)T蠟并且從BtL過程的氣化階段中的FT反應器除去的廢鐵催化劑的利用。對于本領域技術人員顯而易見的是，本發(fā)明不受上述示例性實施方案限制，而是可在所附權利要求的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)變化。
權利要求
1.利用從費托反應器排出的廢物流的方法，廢產(chǎn)物主要由廢催化劑和FT蠟組成，其特征在于，在所述方法中，將從FT反應器排出的特別含有鐵催化劑和FT蠟的廢物流輸送回 BtL過程的氣化裝置。
2.權利要求1的方法，其特征在于，在所述方法中，將從FT反應器排出的含鐵催化劑和 FT蠟的廢物流直接泵回到BtL過程的高溫氣化爐燃燒器，由此根據(jù)所述方法的廢催化劑再循環(huán)回氣化爐將產(chǎn)生終產(chǎn)物的整個過程的總效率改善了約2%。
3.權利要求1或2的方法，其特征在于，在所述方法中，使廢物流保持液態(tài)形式，從而廢物流級分分別含10-50 %、典型地約20 %廢催化劑材料和50-90 %、典型地約80 % FT蠟，并且將廢物流泵入到其中構造有用于將液態(tài)生物廢物成分進料到工藝中的進料噴槍的氣化爐燃燒器。
4.權利要求1-3中任一項的方法，其特征在于，在所述方法中，將具有FT蠟的含鐵催化劑流泵入到其是高溫/氣流床氣化爐或其進一步發(fā)展的加壓氧氣化過程的氣化裝置，由此根據(jù)所述方法將工藝溫度升高到灰熔融溫度以上。
5.權利要求1-4中任一項的方法，其特征在于，在所述方法中，將廢催化劑和FT蠟流作為熱廢物流從使用含鐵催化劑的漿料型FT反應器輸送到緩沖容器，其中使其溫度保持足夠高，優(yōu)選高于120°C，從而使流動的物質(zhì)保持液態(tài)形式。
6.權利要求1-5中任一項的方法，其特征在于，在所述方法中，在氣化爐燃燒器處廢物流中的烴成分在加壓氣化反應器中在氧氣存在下被氣化，由此形成一氧化碳和氫氣，鐵催化劑與從其它被氣化生物質(zhì)的燃燒產(chǎn)生的灰一起以熔融灰作為流動的物質(zhì)沿著氣化爐反應器的內(nèi)壁流動的方式在高溫氣化過程中熔融，并且鐵催化劑的熔融級分在氣化爐反應器的底部用水冷卻并且與其它灰成分一起以玻璃化物質(zhì)的形式從反應器被除去。
7.從FT反應器被排出的FT蠟、特別是含鐵催化劑的FT蠟在BtL過程的氣化階段中的用途。
8.生物質(zhì)灰塵根據(jù)權利要求7的用途，以將從FT反應器排出的鐵催化劑和FT蠟廢物流導入到BtL過程的高溫氣化爐燃燒器，由此根據(jù)所述方法的廢催化劑再循環(huán)回氣化爐將產(chǎn)生終產(chǎn)物的整個過程的總效率改善了約2%。
9.權利要求7和8的用途，以使廢物流保持液態(tài)形式，從而廢物流級分分別含 10-50%、典型地約20%廢催化劑材料和50-90%、典型地約80% FT蠟，并且將廢物流泵入到其中構造有用于將液態(tài)生物廢物成分進料到工藝中的進料噴槍的氣化爐燃燒器。
10.權利要求7-9中任一項的用途，以將具有FT蠟的鐵催化劑流泵入到其是高溫/氣流床氣化爐或其進一步發(fā)展的加壓氧氣化過程的氣化裝置，由此所述方法特征在于將工藝溫度升高到灰熔融溫度以上。
11.權利要求7-10中任一項的用途，以將廢催化劑和FT蠟流作為熱廢物流從使用含鐵催化劑的漿料型FT反應器輸送到緩沖容器，其中使其溫度保持足夠高以使流動的物質(zhì)保持液態(tài)形式。
全文摘要
公開了一種利用從費托反應器排出的廢產(chǎn)物流的方法，廢產(chǎn)物主要由廢催化劑和FT蠟組成。所述方法的特征在于，將從FT反應器排出的特別含有鐵催化劑和FT蠟的廢物流輸送回BtL過程的氣化裝置。
文檔編號C01B3/36GK102249185SQ20111012979
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者M·替莫南 申請人:Vapo有限公司