发明名称 生物物质之液体燃料合成系统
摘要 本发明系关于生物物质气化炉,其具备将生物物质供给至炉本体内之生物物质供给手段,以及在位于该生物物质供给手段上方侧之将包含氧气或者氧气与水蒸气之混合物之燃烧氧化剂供给至炉本体内之燃烧氧化剂供给手段,以将作为原料之生物物质气化;本发明亦关于用该气化之气体合成液体燃料。
申请公布号 TWI238189 申请公布日期 2005.08.21
申请号 TW090104512 申请日期 2001.02.27
申请人 三菱重工业股份有限公司 发明人 金子祥三;佐藤进;小林由则;加幡达雄;小林一登;竹内善幸;德田君代;桥本彰;筱田克彦;武野计二;松本慎治;太田英明;山本次男;井正康;竹川敏之;清家弥十郎
分类号 C10J3/50;C07C29/152;C07C31/04 主分类号 C10J3/50
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种生物物质之液体燃料合成系统,其系具备: 生物物质粉碎物之供给手段,其中该生物物质粉碎 物系平均粒径(D)在0.05mm≦D≦5mm范围内者,以及 燃烧氧化剂供给手段,其系供给由空气、氧气、空 气及水蒸气之混合物、及氧气与水蒸气之混合物 中之任何一种所构成之燃烧氧化剂者;且具备: 生物物质气化炉,其系以该生物物质气化炉内之氧 气[O2]/碳[C]之莫耳比在0.1≦O2/C<1.0之范围内,同时 水蒸气[H2O]/碳[C]之莫耳比在1≦H2O/C之范围内,同时 炉内之压力为1-30气压,空塔速度为0.1-5m/s,炉内温 度为700-1200℃之气化条件下,气化生物物质者; 气体精制装置,其系在上述生物物质气化炉中气化 精制已气化之气体者;以及 液体燃料合成装置,其系藉由已精制气体中之H2与 CO合成液体燃料者; 其中燃烧氧化剂系多段地供给至生物物质气化炉 之炉内,该燃烧氧化剂之供给手段系沿着生物物质 气化炉内之气流,复数设置于该生物物质气化炉。 2.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中于上述液体燃料合成装置之上游侧设 置CO转变反应装置,以调整气体中H2与CO气体之组成 比例。 3.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中于上述液体燃料合成装置之上游侧插 装脱碳酸装置。 4.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中化石燃料系供给至生物物质气化炉之 炉内。 5.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中生成气体组成之H2/CO比率系接近2之方 式供给生物物质及燃烧氧化剂至生物物质气化炉 内。 6.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中上述燃烧氧化剂之水蒸气为300℃以上 之高温水蒸气。 7.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中于上述生物物质气化炉上部出口附近 或气化炉之下游侧设置蒸气再形成手段。 8.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中于气化炉本体顶部设置供给生物物质 之供给手段,同时于气化炉本体底部形成集灰部。 9.如申请专利范围第8项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中在上述气化炉本体之侧壁下方位置设 置排出气化之生成气体之排出管。 10.如申请专利范围第8项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中于上述气化炉之气体排出管之上部附 近,在气化炉内周面上设置下方小径之锥筒状之气 体及灰导入手段。 11.如申请专利范围第8项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中于上述生物物质气化炉之顶部中央, 以垂直方向设置生成气体排出筒,其之底部贯入气 化炉内部达所定长度,且底部顶端开口面向炉内。 12.如申请专利范围第8项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中将上述气化炉本体中央部分之下方侧 之直径略微缩小,同时在该小径侧之气化炉本体内 部以垂直轴方向设置间隔构件,形成导入生成气体 及灰之通路;以及 使生成气体及灰通过该通路,同时使生成气体转往 间隔构件顶端而与灰分离,并使生成气体从生成气 体排出管中排出。 13.如申请专利范围第5项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中设置热交换手段,其系除去精制后气 体中之水蒸气者;及CO转变反应装置,其系调整精制 气体中H2与CO气体之组成者。 14.如申请专利范围第13项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中将除去生成气体中CO2之脱碳酸装置 插装在液体燃料合成装置之上游侧。 15.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中生物物质之气化炉与液体燃料合成装 置系搭载在安装台或移动台上而能够搬运或移动 。 16.如申请专利范围第13项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中由上述热交换手段所除去之水,系 利用藉由于上述液体燃料合成装置合成液体燃料 所产生的热及由生物物质气化炉之生成气体之热 作热回收,作为加热水蒸气供给至生物物质气化炉 中。 17.如申请专利范围第16项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中在升压装置与再生热交换器之间, 或再生热交换器与液体燃料合成装置之间之任一 处或二处插装吸着塔或防护塔。 18.如申请专利范围第16项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中上述液体燃料合成装置为包含复数 段触媒层之合成塔,同时设置至少二系统之该合成 塔。 19.如申请专利范围第18项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中以上述合成塔入口侧之触媒层做为 防护塔,在液体燃料合成时交互使用第1合成塔与 第2合成塔,于使用一合成塔期间,将另一合成塔之 复数层触媒层内位于气体入口侧之第一层之触媒 层取出,继而以第2层以后之触媒层依序补上,同时 在最终层设置新颖触媒层。 20.如申请专利范围第16项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中上述液体燃料制造时产生之回收热 可被用于生物物质之乾燥。 21.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中于上述生物物质气化炉内,将燃烧上 述生物物质之燃烧空间与气化上述生物物质之气 化空间各个分离,以及在上述燃烧空间与上述气化 空间之间设置将上述燃烧空间之燃烧气体供给至 上述气化空间之燃烧气体供给管线;以及 上述液体燃料合成装置系由加压室、触媒室及液 体燃料回收室构成,以及将从上述生物物质气化炉 导入至上述加压室、触媒室及液体燃料回收室之 上述合成气体在所定之压力下加压,继而藉上述触 媒室之触媒反应将上述合成气体合成为燃料,并将 上述燃料在上述液体燃料回收室液化,然后回收液 化之液体燃料,同时排除残留气体。 22.如申请专利范围第21项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中上述燃烧空间及上述气化空间被设 置在个别设置之燃烧室及气化室中,其中在上述气 化室中配置有反应管,在该反应管中形成上述气化 空间,在上述气化室之内狈」与上述反应管之外侧 之间,设置与上述燃烧气体供给管线连接之燃烧气 体供给路,以及在上述反应管上设置将上述燃烧气 体从上述燃烧气体供给路均一供给至上述反应管 中之透孔。 23.如申请专利范围第21项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中上述燃烧空间及上述气化空间被设 置在个别设置之燃烧室及气化室中,其中在上述气 化室中配置有反应管,在该反应管中形成上述气化 空间,在上述气化室之内侧与上述反应管之外侧之 间,设置与上述燃烧气体供给管线连接之燃烧气体 供给路。 24.如申请专利范围第21项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中上述燃烧空间及上述气化空间以被 个别分离之状态设置在同一室中,其中在上述同一 室中配置有反应管,在该反应管中形成上述气化空 间,在上述同一室之内侧与上述反应管之外侧之间 ,设置与上述燃烧气体供给管线连接之燃烧气体供 给路,以及在上述反应管上设置将上述燃烧气体从 上述燃烧气体供给路均一供给至上述反应管中之 透孔。 25.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其系装备生物物质气化炉者,其中上述液 体燃料合成装置系由加压室、触媒室及液体燃料 回收室构成,将从上述生物物质气化炉导入至上述 加压室、触媒室及液体燃料回收室之上述合成气 体在所定之压力下加压,继而藉上述触媒室之触媒 反应将上述合成气体合成为燃料,并将上述燃料在 上述液体燃料回收室液化,然后回收液化之液体燃 料,同时排除残留气体。 26.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中上述气化生物物质之气化炉系具备燃 烧部及还原器,在供应微粉炭至上述燃烧部与还原 器之同时,将生物物质供给至气化炉之还原器中或 其之下游侧,以及在煤气化之同时进行生物物质之 气化。 27.如申请专利范围第26项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中于气化炉内或气化炉出口设置蒸气 再形成手段,其系将生成气体中之碳化氢改质成CO 及H2者。 28.如申请专利范围第26项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中设置CO转变反应装置,其系调整精制 气体中H2及CO气体之组成者。 29.如申请专利范围第26项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中将除去生成气体中之CO2之脱碳酸装 置插装在液体燃料合成装置之上游侧。 30.如申请专利范围第1项之生物物质之液体燃料合 成系统,其中供给生物物质之上述供给手段系具有 筒状加料斗,其系用于收纳微粉碎生物物质所得之 纤维状粒状物等粒状物者;螺旋加料器,其系被配 置在该加料斗下部,其以水平方向运送上述粒状物 ,同时经由开口于外壳顶端部下方之排出口将该粒 状物排出至外部者;以及搅拌手段,其系为使收纳 于加料斗之粒状物供给至螺旋加料器,而将加料斗 内粒状物予以搅拌者。 31.如申请专利范围第30项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中在外壳之顶端部,于螺旋加料器之 轴方向形成比其他部分直径大之大径部,以及在该 大径部之下面设置排出口。 32.如申请专利范围第30项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中在外壳之顶端部于圆周方向设置复 数个喷嘴,经由该喷嘴将气体喷射在螺旋加料器之 邻接螺旋翼间以压密状态被拘束运送之粒状物上, 以解除粒状物彼此之压密.缔合状态,并经由排出 口排出至下方。 33.如申请专利范围第30项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中用中空构件形成螺旋加料器之螺旋 轴,同时在螺旋加料器之最顶端部附近之邻接螺旋 翼间,设置从螺旋轴之外周面贯通至其内部之贯通 孔或利用该贯通孔之喷嘴,经向上述贯通孔或喷嘴 将气体喷射在上述邻接螺旋翼间以压密状态被拘 束运送之粒状物上,以解除粒状物彼此之压密缔 合状态,并经由排出口排出至下方。 34.如申请专利范围第30项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中将在螺旋加料器之螺旋轴中邻接螺 旋翼间之间距相对大之部分设置在上述螺旋轴之 顶端部,以及使邻接于该顶端部之中央部之上述间 距相对地小。 35.如申请专利范围第30项之生物物质之液体燃料 合成系统,其中使螺旋加料器之螺旋轴中邻接螺旋 翼间之间距,从在加料斗侧之基端部向顶端部侧渐 减,经过中途之最小部,然后再度向顶端部渐增。 图式简单说明: 图1为第1实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图2为第2实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图3为第3实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图4为第4实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图5为第5实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图6为第6实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图7为第7实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图8为第8实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图9为第9实施形态中,使用生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图10为第10实施形态中,使用生物物质气化炉之甲 醇合成系统之概略图。 图11为第11实施形态中,使用生物物质气化炉之甲 醇合成系统之概略图。 图12为第12实施形态中,使用生物物质气化炉之甲 醇合成系统之概略图。 图13为第13实施形态中,使用生物物质气化炉之甲 醇合成系统之概略图。 图14为图13之重要部分之扩大图。 图15为第14实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图16为第15实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图17为第16实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图18为第17实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图19为第18实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图20为第18实施形态中其他气体火炉之概略图。 图21为第19实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图22为第20实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图23为第21实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图24为第22实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图25为以前之煤气化炉之概略图。 图26为第23实施形态中煤气化炉之概略图。 图27为第23实施形态中微粉炭与生物物质之供给方 法之概略图。 图28为第23实施形态中其他的微粉炭与生物物质之 供给方法之概略图。 图29为第23实施形态中微粉炭与生物物质之供给管 之概略图。 图30为第23实施形态中其他的煤气化炉之概略图。 图31为第23实施形态中使用煤气化炉之甲醇合成系 统之概略图。 图32为第24实施形态中使用煤气化炉之甲醇合成系 统之概略图。 图33为第25实施形态中使用煤气化胪之甲醇合成系 统之概略图。 图34为第26实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图35为第27实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图36为第28实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图37为第29实施形态中装备生物物质气化炉之甲醇 合成系统之概略图。 图38为第29实施形态中生物物质气化炉之概略图。 图39为第29实施形态中甲醇合成装置之概略图。 图40为生物物质之供给加料斗之概略图。 图41为先前技术中螺旋加料器之顶端部之纵断面 图。 图42为概念性地显示藉着图41所示之螺旋加料器运 送微粉碎生物物质并将其排出时之态样之说明图 。 图43为概念性地显示第30实施形态中生物物质之供 给装置之说明图。图43(A)为侧面图以及图43(B)为平 面图。 图44为抽出显示第30实施形态中之流动化锥筒之纵 断面图。 图45为抽出显示第30实施形态中之流动化锥筒之纵 断面图。 图46为概念性地显示第31实施形态中生物物质之供 给装置之说明图。图46(A)为侧面图以及图46(B)为平 面图。 图47为抽出显示第31实施形态中之螺旋加料器之顶 端部之一例之图。图47(A)为其纵断面图以及图47(B) 为其之右侧面图。 图48为抽出显示第31实施形态中之螺旋加料器之顶 端部之其他例之纵断面图。 图49为概念性地显示第32实施形态中生物物质之供 给装置之说明。图49(A)为侧面图以及图49(B)为平面 图。 图50为第32实施形态中实施例1(A)及实施例2(B)之螺 旋加料器之顶端部扩大断面图。
地址 日本