采用原位制取氧氣和化學鏈燃燒的酸性氣體燃燒的制作方法
【專利摘要】一種用于酸性氣體燃燒的化學鏈燃燒(CLC)方法包括一系列反應區，并被配置成提供原位制取氧氣和從產品流中原位去除SO2氣體，所述SO2氣體通過在一反應區域的某一位置SO2與鈣基吸附劑反應從而去除。CLC方法也被配置成原位制取氧氣，所述原位制取氧氣歸因于金屬氧物物氧載體的使用，所述金屬氧物氧載體故意放置成不直接接觸酸性氣體，從而消除不希望有的硫基金屬氧化物的生成。
【專利說明】
采用原位制取氧氣和化學鏈燃燒的酸性氣體燃燒
技術領域
[0001]本發明涉及一種使用化學鏈燃燒(CLC)方法燃燒酸性氣體或低熱值氣體產生熱量和蒸汽的方法。更具體地，本發明涉及一種酸性氣體化學鏈燃燒方法的效率改進和污染氣體的原位還原，如S02。
【背景技術】
[0002]近幾十年來對全球變暖的日益關注導致發電領域研究的增加。為應對全球變暖的不良影響，不同的措施紛紛出臺。其中一項措施是碳捕獲和封存(CCS)，其被廣泛認為是對二氧化碳排放的中期至長期的緩解措施。CCS具有價值的和環境的潛力，如果CO2在被捕獲后可在工業應用中使用，就可實現上述潛力。盡管如此，目前的問題是大多數已知的CCS方法均是高成本的。
[0003]在發電領域中，燃燒是常用的反應。數個碳捕獲技術存在用于從燃燒單元中捕獲CO2，所述燃燒單元包括后處理、02/0)2燃燒(氧化燃料)和CO-轉移。化學鏈燃燒(CLC)是燃燒反應中的一種特殊類型，最初在20世紀50年代被創造來生產CO2，但最近潛在的CO2捕獲方法已受到越來越多的關注。在CLC方法中，氧載體充當空氣和燃料之間的氧氣的中間轉運體，從而防止空氣和燃料直接接觸彼此。典型的，固體金屬氧化物氧載體用于氧化燃料反應器中的燃料流，這導致COjPH2O的生成。然后將還原型氧載體轉移到空氣反應器中與空氣接觸，被氧化成初始狀態，然后再返回至燃料反應器中用于進一步燃燒反應。
[0004]—般情況下，CLC方法的總熱量是兩個熱態的總和，氧化反應的放熱和還原反應的吸熱，這相當于傳統燃燒反應所釋放的熱量。因此，CLC方法的優點是捕獲CO2需要最小的額外能量，此時其仍保持與直接燃燒方法相同的燃燒效率。更確切地說，CLC方法中具有最低的能量損失，估計只有2-3%的效率損失。此外，與直接燃燒方法相比，CLC方法中減少了NOx的形成，因為在CLC方法中，在缺乏燃料的情況下于空氣反應器中發生氧化反應，且其操作溫度低于1200°C，高于上述溫度NOx的形成將大幅增加。因此，與其它燃燒方法相比，在CLC方法中減少的NOx形成使得CO2捕獲的花費較低，因為在捕獲前CO2不需要從NOx氣體中分離。此外，與其它燃燒方法相反，CLC方法中的CO2產品可從其它氣體中分離和捕獲，而無需使用附加的步驟或設備。
[0005]在燃燒方法中可使用許多類型的燃料。含有顯著量的硫化氫的天然氣-被稱為酸性氣體-也可作為燃燒方法的氣體燃料;然而，酸性氣體熱值低，腐蝕性強，因此不曾被認為是特別有用的化石燃料。然而，世界范圍內日益增長的能源需求迫使將酸性氣體作為能源使用。
[0006]在燃燒方法中，使用酸性氣體的最大問題是H2S為強腐蝕性氣體，其在燃氣輪機系統的高溫高壓條件下會損害燃燒系統的機械零件。此外，當暴露于空氣時，H2S會完全氧化生成S0X(即SO2)，SOx是一種空氣污染物。
[0007]以往，為了避免腐蝕作用和酸性氣體的燃燒相關的污染，需對酸性氣體進行預處理以從氣流中充分除去硫化物，所述預處理稱為“脫硫”方法。例如，胺氣的處理方法可用于酸性氣體的“脫硫”(即，去除H2s)。酸性氣體“脫硫”方法的缺點是其為高成本的。然而，采用化學鏈概念的酸性氣體的燃燒，不需要硫化氫的預處理。特別是，含硫化合物可在后燃燒反應中去除，從而消除了高成本的“脫硫”方法。
[0008]本領域公知在CLC方法中使用酸性氣體燃料流。然而，傳統方法被設計成酸性氣體與金屬氧化物氧載體在燃料反應器中直接接觸，酸性氣體包含的H2S會生成硫基金屬氧化物，在某些情況下，所述硫基金屬氧化物難以轉化回氧化的金屬狀態。因此，由于氧載體反應活性的降低和隨后的酸性氣體轉化率的降低，硫基金屬氧化物的生成導致CLC方法總產量的降低。此外，當在燃料反應器中形成硫基金屬氧化物時，由于在空氣反應器氧化反應步驟中硫基金屬氧化物的氧化，部分SO2將在空氣反應器中生成。因此空氣反應器中SO2的存在增加了空氣反應器出口的二氧化硫處理成本。
[0009]直到現在，用于酸性氣體燃燒，還未出現金屬氧化物不直接與酸性氣體燃料相互作用的任何CLC方法。因此，基于日益關注的全球變暖，有必要實現發電領域高效的C02捕獲。進一步地，還需要一種具有高效能源轉化率的酸性氣體燃燒方法，但沒有高成本的H2S預處理。最后，需要一種酸性氣體的CLC方法，其中金屬氧化物氧載體不直接與酸性氣體燃料相互作用。本發明實現了上述及其它需要。
【發明內容】
[0010]本發明涉及一種酸性氣體或低熱值氣體的化學鏈燃燒(CLC)產生熱量和蒸汽的改進設計的方法。更具體地，本發明涉及一種酸性氣體CLC方法，所述方法至少以原位制取氧氣和原位SO2捕獲為特征。
[0011]在一實施例中，金屬氧化物氧載體的床層放置在燃料反應器的下部，然后CO2流和蒸汽用于使床層流態化。作為氧載體的金屬氧化物能夠釋放氣相氧氣。一旦流態化，金屬氧化物床層釋放氧氣進入CO2/蒸汽流，然后將氧氣輸送到已注入燃料氣(酸性氣體)的提升管中。在上述提升管中，燃料氣(酸性氣體)在氧燃燒條件下燃燒，以產生含有H2OXO2和SO2的產品氣流。
[0012]采用鈣基吸附劑從產品流中原位除去S02，以防止由SO2排放引起的后續污染。更具體地，鈣基吸附劑分解然后與SO2反應生成CaSO4,部分CaSO4作為非金屬氧載體被運送回燃料反應器的提升管以用于進一步燃燒反應。作為燃料反應器的提升管中的非金屬氧載體，在存在⑶、H2和CH4時，CaSO4被還原生成CaS。然后所得的CaS產品送至反應料斗被氧化成CaSO4o
[0013]同樣地，在燃料反應器的流化床中，被還原的金屬氧化物材料被運送至空氣反應器，在空氣反應器中，存在空氣的情況下，其被氧化至初始狀態。下述的再氧化，金屬氧化物材料運送回燃料反應器的流化床作為金屬基氧載體進一步使用。
[0014]本發明具有超過其他與酸性氣體的CLC方法相關的明顯優勢，其可實現酸性氣體的完全轉化，而大部分CLC酸性氣體方法在產品流中具有少量未充分轉化的氣體產品。此夕卜，本發明避免了氧載體(即，金屬氧化物)和酸性氣體之間的直接接觸，通過在燃料反應器的下部放置氧載體和在燃料反應器的下游的提升管中注入酸性氣體，從而避免兩者之間的直接接觸。
【附圖說明】
[0015]本發明及眾多特征和優點將通過參考下面的詳細描述和附圖來實現的完整的理解。要重點注意，附圖僅示出了本發明的一個實施例，因此不應被視為限制其范圍。
[0016]圖1是本發明的一個實施例的CLC方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如前所述，化學鏈燃燒(CLC)通常采用雙流化床系統(循環流化床方法)，在所述雙流化床系統中金屬氧化物被用作床層材料以提供燃料反應器中用于燃燒的氧氣。然后被還原的金屬氧化物被轉移到第二床層(空氣反應器)并被再氧化重新引回至燃料反應器使循環完整。因此化學鏈燃燒(CLC)采用兩個或兩個以上的反應來完成烴類燃料的氧化。在其最簡單的形式中，攜氧物種(通常是金屬)首先在空氣中被氧化形成氧化物。然后，該氧化物被被第二反應中作為還原劑的烴還原。
[0018]本發明的CLC方法旨在克服與酸性氣體燃燒的傳統CLC方法相關的缺陷。如此所述，不同于傳統CLC方法中酸性氣體與氧載體的直接接觸(例如被直接引入到床層的氧載體材料)，本發明的CLC的方法被設計成將酸性氣體引入反應器使其不直接接觸氧載體。相反的，酸性氣體引入至遠離氧載體的位置(如，下游)。此外，本發明的CLC方法在燃燒反應中實現了酸性氣體的完全轉化。
[0019]根據本發明的CLC方法，在所述方法中，在反應器或之類設備中，酸性氣體燃料流在氧燃燒條件下燃燒或類似物以生成熱量和蒸汽。如本文所述，化學鏈方法考慮原位制取氧氣和消除S02，所述SO2是燃燒反應的副產品，其為一種污染物。本發明的其他優點通過下面的描述了解。
[0020]圖1表示一個用于完成本發明所述的酸性氣體或低熱值氣體的化學鏈燃燒的典型的CLC系統100。圖1同樣表示本發明所述的一種CLC方法的典型流程圖。CLC系統100可被認為具有和被定義成三個不同的反應區域。更具體地，第一反應區定義為燃料反應器110，第二反應區定義為與燃料反應器110有效連接的提升管120，和第三反應區定義為空心反應器140。
[0021]燃料反應器110可采取許多合適的形式，并設計成允許燃料或類似物在其中燃燒。因此，燃料反應器110由一種結構(殼體)限定，所述結構(殼體)定義為在其中發生燃料燃燒的中空內部結構。床層材料(流化床)被布置在燃料反應器110的部分112內(例如，如圖示的下部)，所述床層材料(流化床)提供燃料反應器110中用于燃燒的氧氣。
[0022]很多不同的技術可被用于容納和保持床層材料在燃料反應器110內的合適位置，包括但不限于放置在位于下部112內的床層基板或支撐結構上。例如，在下部112提供穿孔的水平板，且床層材料沿著該多孔板放置。水平板中的穿孔允許穿過板的流體流動，因此，不僅允許流體(如氣體)流動穿過板，也可穿過放置于板上的床層材料。這使得該床層材料作為流化床。床層材料作為氧載體，其為燃料反應器110中的燃燒提供氧氣，因此，床層材料可為許多合適的氧載體形式，包括但不限于合適的金屬氧化物材料。
[0023]在示例性實施例中，金屬氧化物可為銅基、錳基、鈷基或其混合物。另外，也可采用任一適合的在CLC中使用的其他金屬氧化物或類似物。金屬氧化物可單獨使用或支撐在鋁或硅材料上。任一支撐材料的使用會增加針對CLC系統中發生的不同現象的氧載體的力學阻力，包括凝聚和摩擦。金屬氧化物的最大氧氣轉移能力通常為約0.1?12%，但優選約0.3?5%。氧載體的粒度級的變化范圍為約30?400μπι，氧載體的密度范圍為約1400?4800kg/m3。還原態的氧載體的還原程度為約0.01?0.5，但還原程度優選約0.01?0.1。
[0024]氧載體床層由合適的流體流態化，例如0)2流或另一合適的流體(氣體流)。在一實施例中，同時包含二氧化碳和蒸汽的物流用于使氧載體床層流態化。參照圖1，C02和蒸汽物流是通過管線114輸送，并自由穿過床層材料(金屬氧化物)使燃料反應器110下部112的金屬氧化物(氧載體)流態化。
[0025]但可以理解的是，燃料反應器110的直徑是基于氣體空塔速度設計的。對于良好的流態化氣體分布和燃料反應器110底部112中的良好的金屬氧化物混合，所需的氣體速度為約0.15?0.8m/s，至少根據一個示例性實施例，優選約0.25?0.5m/s。流態化氣體速度不超過該金屬氧化物粒子的終端速度。在燃料反應器110中，典型的操作溫度變化范圍為約500?700°C，在所述示范操作溫度下，位于燃料反應器110底部112的氧載體床層(如金屬氧化物)被還原并釋放相氧(即原位制取氧氣)，然后所述相氧被輸送到流往提升管120的CO2/蒸汽流中，所述提升管與燃料反應器110流體結合。該流體流在燃料反應器110中的停留時間為約I?400秒，優選約I?180秒，在所述燃料反應器110中釋放氧氣。
[0026]金屬氧化物氧載體(床層材料)產生(釋放)相氧，所述相氧被輸送到流往提升管120的CO2/蒸汽流中，所述提升管120表示系統的第二反應區100。因此，氣體流作為釋放相氧的載體。在第二反應區中，酸性氣體被引入，因此，很容易理解酸性氣體被引入至氧載體床層材料(金屬氧化物)的下游位置(因此也是燃料反應器110的下游)。相應地，酸性氣體被引入至遠離氧載體床材料的位置，因此，酸性氣體不直接接觸床層材料(即酸性氣體體不流經床層材料，否則其與之直接接觸)。在圖1所示的方案中，酸性氣體通過流經管線122被引入提升管120和形成于提升管120的入口中。
[0027]在提升管120中，在氧燃燒條件下，酸性氣體燃燒生成氣體流(產品流)，所述氣體流包括C02、H20和S02，也包括少量未燃燒的產品出和⑶。
[0028]酸性氣體流中H2S的濃度為約0.1?75%，優選約0.1?50%。在提升管120中，在存在生成的氧氣的條件下，發生酸性氣體的燃燒并生成產品氣體流。產品氣體在提升管中的停留時間為約I?15秒，優選約2?10秒。提升管120中的反應為放熱反應，因此導致提升管120內的溫度升高。更具體地，提升管120中的操作溫度為約750?1000°C。但是，與傳統CLC方法相比，基于本方法采用的金屬氧化物的性質，燃料反應器110中的反應被認為是吸熱的。
[0029]在氧燃燒環境下，酸性氣體的燃燒通常為快速反應，這導致生成上述產品流(SP，所述產品流包括CO2、H2O和SO2，也包括少量未燃燒的產品CO和H2)。
[0030]為了避免在提升管120出口的SO2的處理，本發明的CLC方法考慮通過與放置在提升管120內的合適的吸附劑材料進行反應來消除S02。根據本
【發明內容】
，合適的吸附劑材料包括但不限于鈣基吸附劑。例如，適合于本發明所采用的典型的鈣基吸附劑是石灰石。石灰石為可被注入提升管120的類型和形式。石灰石的粒度級為約10?ΙΟΟμπι，優選約50?80μπι。在圖1的方案中，鈣基吸附劑(如石灰石)通過管線124被注入提升管120中。
[0031]將鈣基吸附劑注入至提升管120防止了SO2的潛在污染影響。此外，與預處理方法相比，由于燃料反應器出口的產品氣體的體積流量顯著低于所述專用設備(如鍋爐)中的酸性氣體直接燃燒，鈣基吸附劑的注入為更具成本效益的方法。
[0032]一旦注入提升管120，鈣基吸附劑分解，然后與SO2反應生成CaS04。本領域技術人員均知只要鈣基吸附劑吸附由包含硫化合物的燃料在提升管120中燃燒產生的硫，鈣基吸附劑也可采用不同于注入的方式被引入提升管。
[0033]然后，從SO2和鈣基吸附劑反應獲得的CaSO4產品優先從產品氣體流中分離。如圖1所述的方案，提升管120中生成的CaSO4通過氣-固分離設備126從產品流中分離，如旋風分離器或其他合適的設備，并通過管線128輸送至反應料斗130中以實現下述CaSO4的進一步處理。
[0034]一旦從產品氣體流中分離，存放在料斗130中的部分CaSO4再循環返回至燃料反應器110的提升管120，在提升管中，所述部分CaSO4作為提升管120中發生燃燒反應的氧載體。更具體地，部分CaSO4通過管線132從反應料斗130循環返回至燃料反應器110中的提升管120，然后所述CaSO4作為提升管120內的氧載體。CaSO4被再循環至提升管120作為氧載體的能力可實現酸性氣體完全轉化成上述產品氣體。
[0035]酸性氣體的完全轉化使得本發明的方法比傳統的CLC方法更有效率，因為酸性氣體燃料的傳統方法在燃料反應器的產品流中總有一小部分沒有完全轉化的氣體產品。具體來說，在燃料反應器110的提升管120中，硫酸鈣作為附加的氧載體(S卩非金屬氧載體)與存在于燃料反應器110的提升管120中的未燃燒的化合物CO和出反應生成CO2和蒸汽(H2O),然后所述CO2和蒸汽在提升管120內流動。因此，對作為氧載體的硫酸鈣的添加通過消除提升管中未燃燒的化合物增加了本方法的總效率。
[0036]需知，CaSO4可形成作為氧載體的床層材料，并隨著氣體與CaSO4接觸并流經CaS04，在提升管120中CaSO4與氣體反應。作為反應的結果，CaSO4被還原成CaS。然后所述CaS產品被再循環至反應料斗130，通過將空氣注入料斗130發生氧化反應將CaS再氧化成CaS04。
[0037]更具體地，根據所述流程，CaS產品在提升管120內流至氣-固分離設備126，然后通過管線128被輸送到反應料斗130 ο注入料斗130的空氣不僅確保CaS再氧化成CaSO4，也保持返回至提升管120的CaS04(作為床層材料)的流態化。部件133表示保證提升管120和料斗130之間的氣密性的循環密封。
[0038]為了保持化學鏈單元的壓力平衡，部分CaSO4通過與儲存反應器136相連的采集線134從系統中排放。然后CaSO4從儲存反應器136被運離廢棄或以其他方式處理等。
[0039]隨著氧氣的釋放，來自燃料反應器110流化床的氧載體(如還原態的金屬氧化物)循環至空氣反應器140被再氧化。更具體地，來自燃料反應器110的金屬氧化物材料(氧載體)通過管線138輸送至空氣反應器140。管線138包括循環密封142，其保證燃料反應器110和空氣反應器142之間的氣密性。然后在空氣反應器140中，還原態的金屬氧化物材料在存在空氣的條件下被再氧化，空氣通過管線144注入空氣反應器140。然后再氧化的金屬氧化物材料被輸送返回燃料反應器110。例如，再氧化后的氧載體(金屬氧化物)至燃料反應器110的再循環通過輸送線148、循環密封150和氣固分離設備146實現，所述氣固分離設備如旋風分離器。與設備126相同，設備146將固體金屬氧化物氧載體從氣體中分離，所述氣體為廢氣等(如CLC方法任一反應都不需要的氣體)。
[0040]當CaSO4作為氧載體用于提升管120中發生的燃燒反應時，CaSO4被認為是非金屬氧載體，其與燃料反應器110中金屬氧化物氧載體結合使用。換句話說，根據本發明，使用兩種形式的氧載體，且位于兩個不同的反應區域。
[0041 ] 在一實施例中，空氣反應器140的操作溫度為約800?1100°C。
[0042]本發明的一個優點是可實現酸性氣體燃料流的完全轉化，而大多數化學鏈燃燒方法在產品流中含有一小部分未完全轉化的氣體產品。如上所述，再循環的CaSO4作為附加的氧載體與由燃燒反應產生的未燃燒的化合物(CO和H2)反應。CO和出與0&504反應生成CO2和水蒸氣。CO和出與硫酸鈣的反應可實現酸性氣體的完全轉化，從而增加該方法的效率。
[0043]本發明的另一優點是，避免了酸性氣體和金屬氧化物氧載體之間的直接接觸。如前所述，在酸性氣體和金屬氧化物氧載體直接接觸的CLC方法中，在燃料反應器中生成硫基金屬氧化物，所述硫基金屬氧化物難以轉化回氧化的金屬態。因此，由于氧載體反應活性的降低，硫基金屬氧化物的生成導致了該方法總產量的降低。
[0044]此外，在燃料反應器中硫基金屬氧化物的形成導致在空氣反應器中生成S02(因為硫基金屬被再氧化)。因此空氣反應器氣體流通中SO2的存在增加了空氣反應器出口的二氧化硫處理成本。相反的，本發明涉及一種方法，在此方法中酸性氣體與由氧載體提供的氣態氧氣反應。在燃料反應器中，酸性氣體和O2之間的反應生成S02。由于硫和金屬氧化物之間沒有相互作用，因此不會生成硫基金屬氧化物，或沒有硫基金屬氧化物與還原態的金屬氧化物再循環至空氣反應器。本發明不存在硫和金屬氧化物的相互作用使得本方法具有較大的總產量和減少的SO2處理成本。
[0045]本發明還具有比現有技術的更經濟的優點。與現有技術相比，本發明通過在燃料反應中增加鈣基吸附劑減少了燃料反應器中SO2的處理成本。具體地，鈣基吸附劑(一種低成本材料)可與SO2在提升管中反應生成CaSO4,所述鈣基吸附劑可再循環并用作附加的氧載體。另外，本發明與現有技術相比更經濟的是:消除了在空氣反應器中SO2的處理成本。
[0046]案例
[0047]下述案例可更好的描述本發明的實施例，但不應被解釋為限制本發明的范圍。
[0048]在此案例中，設置在燃料反應器110下部112中的氧載體是錳基金屬氧化物，其密度為4750kg/m3(金屬氧化物為錳-鐵金屬氧化物)。液體酸性氣體進料具有如下組成(重量％):014(45.1%)，!125(40.9%)，吧(0.7%)和 C02(13.3%)。確保 14055Nm3/h 的酸性氣體完全燃燒所需的氧氣等于41K/s。金屬氧化物的當量流量為1.41 ton/s。
[0049]制取氧氣介質的(例如，在燃料反應器110內)溫度為約400?900°C，優選約500?750 0C ο提升管120的出口溫度上升到約1100 °C。來自酸性氣體燃燒的部分出口氣體被再循環，然后被用于如上所述的保持床層的流態化。出口氣體SO2 (3.3 % Vo1.)，CO2 (58 % Vo1.)和H20(32.6%vol.)，以及未燃燒的產物如C0(0.1%vol.)和H2(6%vol.)。出口氣體的再循環比例為約20 %?90 %，優選約50?80 %。出口氣體可從約1100°C冷卻至650 V。因為酸性氣體含高濃度的硫，Ca/S的比值為約2?3，優選約2?2.5。
[0050]根據本發明的方法，因為在提升管中生成的氧氣和含硫天然氣之間的反應是完全放熱的，這可讓整個CLC方法的效率提高。因此，不考慮熱損失，該裝置的總輸出能量為約100MW。在制取相同量的氧氣時，與低溫空氣分離單元(ASU)14.5%的耗能相比，本發明的方法僅具有8.3%的耗能。低溫制取氧氣ASU消耗了部分電，因此其熱效率低于本發明。所述案例表示本發明通過一種方法可實現酸性氣體的完全轉化，所述方法比現有技術更有效和更經濟。
[0051]如上所述，本發明涉及一種酸性氣體的CLC方法，包括原位制取氧氣和消除S02。與現有CLC方法相比，本發明所述方法可實現酸性氣體和低熱值氣體的完全轉化。本發明的方法減少了燃料反應器中的反應時間，這實現了燃料反應器尺寸的減少和化學鏈單元的整體成本。此外，本發明的方法可實現燃料反應器中氣體和釋放的氧氣之間的放熱反應，增加化學鏈單元的總效率。
[0052]雖然本發明使用特定的實施例和案例來描述，但對本領域技術人員來說，實施方式可進行很多變化和修改。因此，在各方面，所述實施例應被認為是說明性的，而非限制性的。因此，本發明的保護范圍由所附的權力要求表示，而不是由上述說明表示。對權利要求的含義和范圍的等同變化均在本發明保護范圍內。
【主權項】
1.一種采用化學鏈燃燒的原位制取氧氣和酸性氣體燃燒同時生產產品流的方法，所述方法包括步驟: 還原放置于燃料反應器中的金屬氧化物氧載體以提供氣相氧氣，所述氣相氧氣流至與燃料反應器流體相連的提升管中； 傳送酸性氣體進入提升管，所述提升管位于金屬氧化物氧載體的下游位置，以使得酸性氣體與金屬氧化物氧載體沒有直接接觸； 在氧燃燒條件下，于提升管內燃燒酸性氣體，以生產包括SO2的產品流； 從廣品流中除去S02 ； 在空氣反應器中采用空氣氧化被還原的金屬氧化物，來生產金屬氧化物氧載體;和傳送氧化后的金屬氧化物氧載體返回燃料反應器。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物氧載體包括放置于多孔板上的床層，所述多孔板放置于燃料反應器的下部。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述床層通過0)2流、蒸氣或其組合被流化。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物氧載體是銅基，鈷基，錳基或其混合物。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物氧載體是錳基氧載體。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸性氣體是液體進料，其流入形成于提升管上的入口，所述提升管位于燃料反應器的下游位置。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述產品流包括COdPH2O。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述產品流還包括一定量未燃燒的CO和H2。9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過SO2與被引入提升管的鈣基吸附劑反應生成CaS04，將所述SO2從所述產物流中除去。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括采用氣-固分離設備將CaSO4從產品流中分離的步驟。11.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述氣-固分離設備為旋風分離器。12.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，至少部分CaSO4作為非金屬氧載體被傳送回提升管，所述非金屬氧載體提供了額外的氧氣以與提升管中的酸性氣體和其它氣體反應。13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，在提升管中，CaSO4與CO和出反應生成CO2和蒸汽。14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括CaSO4-非金屬氧載體還原成CaS的步驟和與從產品流中分離CaS的步驟。15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，還包括將分離出的CaS氧化生成CaSO4-非金屬氧載體的步驟，所述CaSO4-非金屬氧載體隨即被傳送回提升管。16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，分離出的CaS的氧化步驟包括:將分離出的CaS傳送至料斗和將空氣注入料斗氧化CaS以生成被傳送至提升管的CaSO4-非金屬氧載體。17.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述鈣基吸附劑為石灰石。18.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，Ca/S比為約2?2.5。19.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，熱量和蒸汽作為副產品生成。20.—種原位制取氧氣和原位減少硫化物排放同時生產產品流的方法，所述硫化物在采用化學鏈燃燒的酸性氣體燃燒過程中產生，所述方法包括步驟: 還原放置于燃料反應器中的金屬氧化物氧載體以步驟提供氣相氧氣，所述氣相氧氣流至與燃料反應器流體相連的提升管； 傳送酸性氣體進入提升管，所述提升管位于金屬氧化物氧載體的下游位置，以使得酸性氣體與金屬氧化物氧載體沒有直接接觸； 在氧燃燒條件下，于提升管內燃燒酸性氣體，以生產包括SO2的產品流； 在提升管內從產品流中原位除去S02，通過SO2與被引入提升管的鈣基吸附劑反應生成CaSO4，所述CaSO4從產品流中分離； 在空氣反應器中采用空氣氧化被還原的金屬氧化物來生產金屬氧化物氧載體;和傳送氧化后的金屬氧化物氧載體返回燃料反應器。21.根據權利要求20所述的方法，其特征在于，還包括利用從產品流中分離出來的CaS04作為提升管內的非金屬氧載體，在提升管中，CaSO4與CO和出反應生成CO2和蒸汽，以增加酸性氣體的轉化率。
【文檔編號】C01B17/56GK106029559SQ201580004880
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年1月16日
【發明人】阿里·霍泰特
【申請人】沙特阿拉伯石油公司