碳質材料氣化方法技術

本公開總體上涉及將碳質材料氣化以生產合成氣體或合成氣的方法。本公開提供了改進的氣化方法，所述方法包括：向所述氣化器中添加一種或多種碳質材料、添加含分子氧的氣體、添加二氧化碳氣體、以及任選地添加水。本公開還涉及在至少一種微生物存在下經發酵或消化從所述合成氣生產一種或多種醇的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開總體上涉及將碳質材料氣化以生產合成氣體或合成氣的方法。本公開涉及將二氧化碳氣體與碳質材料共同氣化以生產合成氣的方法。本公開還涉及在至少一種微生物存在下經發酵或消化從所述合成氣生產一種或多種醇的方法。
技術介紹
本公開設想了經碳質材料的氣化來生產包含C0、C02、和H2的合成氣體。通過生物或化學途徑，合成氣體可用于生產一種或多種化學物質。合成氣體還可用于產生能量來發電。因此，合成氣通過某些微生物的發酵或消化可以起到生產醇(甲醇、乙醇、 丙醇、丁醇等)、乙酸、乙酸酯、氫氣等的作用。已描述了多株產乙酸菌用于從合成氣生產液體燃料食甲基丁酸桿菌(Butyribacterium methylotrophicum)、產乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)、Clostridium carboxidivorans、楊氏梭菌 (Clostridiumljungdahlii)、拉氏梭菌(Clostridium ragsdalei)。Gaddy等的美國專利No. 5，173，429公開了從合成氣體生產乙醇和乙酸酯的厭氧微生物楊氏梭菌ATCC No. 49587。Gaddy等的美國專利No. 5，807，722公開了使用厭氧細菌例如楊氏梭菌ATCC No. 55380將廢氣轉化成有用產物例如有機酸和醇的方法和裝置。Gaddy 等的美國專利No. 6，136，577公開了使用厭氧細菌例如楊氏梭菌ATCC No. 55988和55989 將廢氣轉化成有用產物例如有機酸和醇(特別是乙醇)的方法和裝置。Gaddy等的美國專利 No. 6，136，577公開了使用楊氏梭菌的厭氧菌株將廢氣轉化成有用產物例如有機酸和醇(特別是乙酸)的方法和裝置。Gaddy等的美國專利No. 6，753，170公開了用于生產乙酸的厭氧微生物發酵方法。Gaddy等的美國專利No. 7，285，402公開了用于生產醇的厭氧微生物發酵方法。美國專利申請No. 20070275447公開了梭狀芽胞桿菌屬菌種(Clostridium carboxidivorans, ATCC BAA-624, “P7”)，該菌種能夠從廢氣合成可用作生物燃料的產物。 美國專利申請No. 20080057554公開了梭狀芽胞桿菌屬菌種(拉氏梭菌，ATCC BAA-622, “P11”)，該菌種能夠從廢氣合成可用作生物燃料的產物。WO 2007/117157公開了厭氧發酵過程的方法，該厭氧發酵過程除了生產期望的產物外，還生產作為副產物的乙酸酯，并可以在發酵中利用氫氣和/或二氧化碳。在該公開中，發酵是由一株或多株選自梭菌屬(Clostridium)、穆爾氏菌屬(Moorella)和一氧化碳嗜熱菌屬(Carboxydothermus)的細菌來執行的。WO 2009/064200公開了一類細菌,這類細菌在通過對含有一氧化碳的底物厭氧發酵來生產乙醇的過程中具有改進的效率。正如所公開的，所示例的細菌產乙醇梭菌能夠生產乙醇和乙酸酯。利用化學催化途徑例如使用含有Cu和Zn的催化劑來制備甲醇或混合醇的方法、使用含有Co和Rh的催化劑來生產乙醇的方法、以及用于制備烯烴的費-托 (Fischer-Tropsch)型合成法等，合成氣可以被轉化成各種化學物質和燃料。WO2009/035851公開了使用包含能夠將合成氣轉化成醇的催化劑的反應器來將合成氣轉化成乙醇和/或其它高級醇的方法，所述催化劑包含至少一種IB族元素、至少一種IIB族元素、 和至少一種IIIA族元素。WO 2010/002618公開了用于從包含氫氣和一氧化碳的氣體制備醇的方法，所述方法包括使氣體通過攜帶有催化劑的反應器，所述催化劑包含元素鑰、鈷和堿金屬或堿土金屬、和/或其氫化物。化學物質或電力的生產總體上取決于所生產的合成氣的質量，例如合成氣中的CO 和H2的量或濃度，以及C0/H2比率。通過改進合成氣中的CO和H2濃度以及C0/H2比率來提高乙醇收率的已知方法包括將二氧化碳、含甲烷的氣體如填埋氣與碳質材料在氣化器中共同氣化。WO 2009/154788公開了通過將碳質材料在氣化器中氣化以生產合成氣體的方法， 所述方法包括向氣化器中注入二氧化碳氣體、氧氣、和碳質材料；產生包含一氧化碳和氫氣的合成氣。WO 2009/112334公開了一種方法，其中有將可氣化的原料填埋氣進料用于氣化的步驟，所述填埋氣是在填埋場獲得的主要為甲烷、二氧化碳和硫化氫的混合物。因此，US 6, 595,001公開了通過向氣體發動機/發生器組件進給含甲烷的氣體輸送到燃氣發動機/發生器組件來利用含甲烷的氣體的方法。一種廣泛使用的將碳質材料氣化以生產富含CO的合成氣的方法在氣化器中使用氧不足或缺氧的氣氛，該氣氛防止碳質材料中的碳完全轉化。然而，在缺氧的條件下，碳質材料中的一部分碳含量往往作為未反應的碳粒子或煙炱留在產物合成氣中。碳質材料中的另一部分碳含量作為未反應的碳留在灰中。碳質原料不完全轉化成CO和H2意味著是用于生產電力或化學物質(例如乙醇)的可用的CO和H2較少。在粗制合成氣中的未反應或未轉化的碳粒子或煙炱的量增加，增加了凈化合成氣的難度和成本。在灰中的未反應的碳的量增加，增加了處置灰的難度和成本。希望的是有一種操作氣化器的方法，該方法最大限度地提高由產生于氣化器的合成氣所生產的電力或化學物質，同時將在粗制合成氣中的未反應或未轉化的碳粒子或煙炱的量以及在灰中的未反應的碳的量保持在所希望的低值，特別是當將二氧化碳氣體與碳質材料進料共同氣化時。本公開提供了各種新的和所希望的氣化器設計以及本領域中未知的操作氣化器的方法。本公開達到了上述需求。專利技術概述本公開提供了將碳質材料在氣化器中氣化以生產包含一氧化碳、氫氣和焦油的產物氣體的方法所述方法包括向所述氣化器中添加一種或多種碳質材料、添加含分子氧的氣體、添加二氧化碳氣體、以及任選地添加水；其中以磅/磅被添加到所述氣化器中的總碳為單位，被添加到所述氣化器中的總氧的量大于約O. 75。作為實施方式，本公開包括在分子氧存在下在約1750° F至約3500° F的溫度下處理所述產物氣體以生產粗制合成氣，所述粗制合成氣包含一氧化碳、氫氣和合成氣-碳。 在一種實施方式中，粗制合成氣還包含二氧化碳。本公開提供了使用部分氧化方法將碳質材料在氣化器中氣化以生產合成氣的方法所述氣化器包含第一反應區和第二反應區；所述方法包括向氣化器的所述第一反應區中添加一種或多種碳質材料；向所述氣化器的所述第一反應區和第二反應區之一或兩者中添加含分子氧的氣體、二氧化碳氣體并任選地添加水或蒸汽；其中以磅/磅被添加到所述氣化器中的總碳為單位，被添加到所述氣化器中的總氧的量大于約I. 25。本 公開提供了將碳質材料在氣化器中氣化以生產合成氣的方法所述氣化器包含第一反應區和第二反應區；所述方法包括向氣化器的所述第一反應區中添加一種或多種碳質材料；向所述氣化器的所述第一反應區和第二反應區之一或兩者中添加含分子氧的氣體、二氧化碳氣體并任選地添加水或蒸汽；其中以磅/磅被添加到所述氣化器中的總碳為單位，被添加到所述氣化器中的總氧的量大于約I. 25。作為實施方式，本公開提供了一種方法，所述方法包括使所述粗制合成氣經歷冷卻和凈化，以生產本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：巴豪焦·錢德拉·蘇特拉達爾，青煥·辜，
申請(專利權)人：伊內奧斯美國公司，
類型：
國別省市：