СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ТВЕРДОЙ БИОМАССЫ

1. Способ получения жидкого углеводородного продукта (1), такого как биотопливо, из твердой биомассы (2), включающий:
- стадию газификации для газификации твердой биомассы (2) в газификаторе (6) с получением неочищенного синтез-газа (3),
- кондиционирование неочищенного синтез-газа (3) для очистки неочищенного синтез-газа (3) с получением очищенного синтез-газа (4), имеющего молярное соотношение водорода и монооксида углерода в диапазоне от 2,5:1 до 0,5:1, предпочтительно от 2,1:1 до 1,8:1, более предпочтительно примерно равное 2:1, причем одной из стадий кондиционирования является каталитическая обработка в риформере (18), и
- использование очищенного синтез-газа (4) для синтеза Фишера-Тропша в реакторе (5) Фишера-Тропша с получением жидкого углеводородного продукта (1).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что:
- стадия газификации включает в себя газификацию твердой биомассы (2) в газификаторе (6), представляющем собой реактор с псевдоожиженным слоем, и
- в качестве флюидизирующей среды в реакторе с псевдоожиженным слоем используют кислород (7) и пар (8).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно в качестве газифицирующей и флюидизирующей среды в реакторе с псевдоожиженным слоем используют хвостовой газ (9) из реактора (5) Фишера-Тропша.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для подачи твердой биомассы (2) в газификатор (6) используют загрузочную воронку (10) с затвором.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что неочищенный синтез-газ (3) подают в первый сепаратор (16) твердых частиц для осуществления стадии отделения твердых частиц, предназначенной для отделения от неочищенного синтез-газа (3) твердых частиц, таких как зола, уголь и материал псевдоожиженного слоя.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что неочищенный синтез-газ (3) из первого сепаратора (16) твердых частиц подают во второй сепаратор (17) твердых частиц для осуществления стадии отделения пыли, снижающей содержание пыли в неочищенном синтез-газе (3).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят каталитическую обработку неочищенного синтез-газа (3) в риформере (18) для превращения смол и метана, присутствующих в неочищенном синтез-газе (3), в монооксид углерода и водород.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что кондиционирование включает в себя снижение температуры неочищенного синтез-газа (3) примерно до 250°C в холодильнике (19).
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что кондиционирование неочищенного синтез-газа (3) включает в себя стадию фильтрации, состоящую в фильтрации неочищенного синтез-газа (3) через фильтр (20) для удаления твердых частиц, таких как зола, захваченный материал псевдоожиженного слоя и сажа, из неочищенного синтез-газа (3).
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что кондиционирование неочищенного синтез-газа (3) включает в себя проведение с неочищенным синтез-газом (3) реакции конверсии водяного пара в реакторе для конверсии водяного пара (20) для регулирования молярного соотношения водорода и монооксида углерода до диапазона от 2,5:1 до 0,5:1, предпочтительно до диапазона от 2,1:1 до 1,8:1, более предпочтительно до примерно 2:1.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что кондиционирование неочищенного синтез-газа (3) включает в себя стадию промывки газа для промывки неочищенного синтез-газа (3) для удаления твердых веществ и смоляных компонентов из неочищенного синтез-газа (3).
x
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что кондиционирование неочищенного синтез-газа (3) включает в себя стадию ультраочистки для удаления серосодержащих компонентов, диоксида углерода, воды, цианистого водорода, хлористого метила, карбонилов, хлоридов и оксидов азота NO из неочищенного синтез-газа (3).
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что стадия ультраочистки включает в себя процесс физической очистки, в котором метанол или диметиловый эфир используют в качестве растворителя при давлении, примерно равном 30-40 бар, например примерно равном 35 бар, и при температуре в диапазоне от примерно -25°C до -60°C.
14. Способ по п.12, отличающийся тем, что стадия ультраочистки включает в себя процесс химической очистки, в котором используют амины.
15. Способ по п.13 или 14, отличающийся тем, что кондиционирование включает в себя снижение температуры неочищенного синтез-газа (3) до примерно 250°C в холодильнике (19).
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает в себя пропускание неочищенного синтез-газа (3) через по меньшей мере один реактор с защитным слоем (25), содержащим катализаторы на основе оксида цинка и активированный уголь, для удаления серосодержащих соединений из неочищенного синтез-газа (3).
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения неочищенного синтез-газа (3) используют несколько газификаторов, из которых по меньшей мере один является газификатором (6) для получения неочищенного синтез-газа (3) из твердой биомассы (2), и по меньшей мере один является газификатором (6a) для получения неочищенного синтез-газа (3a) из жидкой биомассы.
18. Устройство для получения жидкого углеводородного продукта (1), такого как биотопливо, из твердой биомассы (2), характеризующееся тем, что содержит:
- газификатор (6) для газификации твердой биомассы (2) с получением неочищенного синтез-газа (3),
- устройства для кондиционирования неочищенного синтез-газа (3) для получения очищенного синтез-газа (4), имеющего молярное соотношение водорода и монооксида углерода в диапазоне от 2,5:1 до 0,5:1, предпочтительно от 2,1:1 до 1,8:1, более предпочтительно примерно 2:1, включающие риформер (18) для каталитической обработки неочищенного синтез-газа (3), и
- реактор (5) Фишера-Тропша для синтеза Фишера-Тропша с использованием очищенного синтез-газа (4) для получения жидкого углеводородного продукта (1) из очищенного синтез-газа (4).
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что:
- газификатор (6) содержит реактор с псевдоожиженным слоем, и
- газификатор (6) содержит устройства для подачи кислорода (7) и пара (8) в газификатор (6) для использования кислорода (7) и пара (8) в качестве флюидизирующей среды в реакторе с псевдоожиженным слоем.
20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что содержит устройства для подачи хвостового газа из реактора (5) Фишера-Тропша в газификатор (6) для использования газа из реактора Фишера-Тропша в качестве флюидизирующей среды в реакторе с псевдоожиженным слоем.
21. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит загрузочную воронку (10) с затвором для подачи твердой биомассы (2) в газификатор.
22. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит устройства (31) для предварительной обработки твердой биомассы, предназначенные для сушки твердой биомассы (2) до содержания влаги менее 20% и/или измельчения твердой биомассы (2) с получением сырья, размер частиц которого меньше 50 мм.
23. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит первый сепаратор (16) твердых частиц для отделения твердых частиц, таких как зола, уголь и частицы материала псевдоожиженного слоя, от неочищенного синтез-газа (3).
24. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оно содержит второй сепаратор (17) твердых частиц для отделения пыли от неочищенного синтез-газа (3).
25. Устройство по п.18, отличающееся тем, что риформер (18) для каталитической обработки неочищенного синтез-газа (3) выполнен с возможностью преобразования смол и метана, присутствующих в неочищенном синтез-газе (3), в монооксид углерода и водород.
26. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит холодильник (19) для снижения температуры неочищенного синтез-газа (3) примерно до 250°C.
27. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит фильтр (20) для отделения посредством фильтрации золы, захваченного материала псевдоожиженного слоя и/или сажи от неочищенного синтез-газа (3).
28. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит реактор (21) для конверсии водяного пара для регулирования молярного соотношения водорода и монооксида углерода в неочищенном синтез-газе (3) до диапазона от 2,5:1 до 0,5:1, предпочтительно до диапазона от 2,1:1 до 1,8:1, более предпочтительно до примерно 2:1.
29. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит скруббер (22) для удаления твердых веществ и смоляных компонентов из неочищенного синтез-газа (3).
x
30. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит устройства (23) для ультраочистки для удаления серосодержащих компонентов, диоксида углерода, воды, цианистого водорода, хлористого метила, карбонилов, хлоридов и оксидов азота NO из неочищенного синтез-газа (3).
31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что содержит компрессор (24) для повышения давления неочищенного синтез-газа (3) до примерно 30-40 бар, например примерно до 35 бар, перед направлением неочищенного синтез-газа (3) в устройства (23) для ультраочистки.
32. Устройство по п.18, отличающееся тем, что содержит реактор (25) с защитным слоем для удаления серосодержащих соединений.
33. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оно содержит несколько газификаторов для получения неочищенного синтез-газа (3), из которых по меньшей мере один является газификатором (6) для получения неочищенного синтез-газа (3) из твердой биомассы (2), и по меньшей мере один является газификатором (6a) для получения неочищенного синтез-газа (3a) из жидкой биомассы.