專利名稱：從合成氣體中移除氣態副產物的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及移除系統，例如在氣化系統中使用的那些，并且更具體而言，涉及在從氣化所產生的合成氣中生產化學品的化工裝置中以及在燃燒氣化所產生的合成氣的整體氣化聯合循環(IGCC)動力發生裝置中使用的酸性氣體移除系統。
背景技術：
大部分已知的IGCC裝置包括與至少一個產生動力的渦輪系統結合的氣化系統。 并且，許多已知的化工生產設施包括類似的氣化系統。例如，至少一些已知的氣化系統將燃料、空氣或氧氣和氮氣、蒸汽、水和/或(X)2的混合物轉化成合成氣體或“合成氣”。合成氣或者被引導到對將電功率供應到功率網的發電機提供動力的燃氣輪機發動機的燃燒器，或者被引導到下游反應器來生產化學品。將來自至少一些已知的燃氣輪機發動機的排氣供應給熱回收蒸汽發生器(HRSG)，HRSG產生蒸汽來驅動蒸汽輪機。蒸汽輪機所產生的動力還驅動發電機，發電機將電功率提供給功率網。至少一些已知的氣化系統產生“粗”合成氣燃料，“粗”合成氣燃料包含氣態副產物，例如一氧化碳(Co)、氫氣(H2)、二氧化碳(CO2)、硫化羰(COS)和硫化氫(H2S)。H2S和 COS典型地稱為酸性氣體。此外，一般從粗合成氣燃料中移除使用氣化技術產生的C02、H2S 和COS，以為下游的過程反應器或燃氣輪機發動機內的燃燒產生“潔凈”的合成氣燃料。在已知的系統內，通過用循環的經冷凍的溶劑來移除CO2、H2S和COS的大部分的整體CO2/AGR 系統來執行這種酸性氣體移除(AGR)。AGR系統所收集到的硫典型地由硫回收子系統回收。 通過再循環到氣化器、封存(sequestration)和沉積中的一個來處理C02。許多已知的氣化系統包括在低壓處運行，即在介于大約大氣壓[(101千帕) (kPa) (14. 7磅每平方英寸(絕對值)(psia)]和大約4137kPa (600psia)之間的壓力范圍內運行的氣化器。在氣化器內產生的氣體在介于大約2068kPa(300pSia)和大約 3447kPa(500psia)之間的壓力范圍內被引導到整體C02/AGR系統。這些已知的氣化系統中的許多在整體C02/AGR系統的下游使用增壓壓縮機來將潔凈合成氣燃料引導到燃氣輪機。CO2W2S和COS的捕捉和移除隨被引導到整體CO2/AGR系統內的氣體的壓力和在該系統中循環的溶劑的量而變化。因此，在許多已知的低壓氣化系統中，從粗合成氣中捕捉和移除CO2W2S和COS的效果和效率可限于提高溶劑流量和/或提高氣化壓力。但是，提高溶劑流量增加了輔助動力負載和相關聯的運行成本。此外，提高氣化器的運行壓力可導致用來制造氣化器的材料(例如，安裝高端耐腐蝕金屬來覆蓋氣化器的內側，以提高氣化器對處于露點狀況的酸性環境的耐受力)的成本增加。而且，由于增加了用于在整個氣化過程中引導液體和氣體的壓力的需求的原因，提高氣化器壓力可增加輔助動力成本。另外，針對較高壓力的氣化器進行的這種改型對于由于供給系統中的約束(如可由于使用活底料斗所造成的)的原因而在運行壓力方面受到限制的氣化系統可能是不可用的
發明內容
在一方面，提供了一種從氣流中移除氣態副產物的方法。該方法包括通過至少一個部分燃燒裝置來產生包含氣態副產物的氣流。該方法還包括將來自該至少一個部分燃燒裝置的氣流引導到流體壓縮裝置，該流體壓縮裝置構造成提高氣流的壓力。該方法進一步包括將氣流引導到氣態副產物移除系統，以使用溶劑來從氣流中吸收氣態副產物的至少一部分。該方法還包括從氣態副產物移除系統排出氣態副產物的至少一部分。在另一方面，提供了一種降低氣化設施中的動力消耗的方法。該方法包括以流連通的方式聯接氣態副產物移除系統與產生包含氣態副產物的氣流的氣化反應器。該方法還包括以流連通的方式將升壓裝置聯接在氣化反應器和氣態副產物移除系統之間。該方法進一步包括將來自氣化反應器的氣流引導到升壓裝置，以幫助提高氣流的壓力，以及幫助提高氣態副產物的分壓力。在又一方面，提供了一種氣化設施。該氣化設施包括含碳燃料源。該設施還包括反應劑源。該方法進一步包括以流連通的方式與含碳燃料源和反應劑源聯接的氣化反應器。 該設施還包括以流連通的方式聯接在氣化反應器的下游的至少一個升壓裝置。該設施進一步包括以流連通的方式聯接在該至少一個升壓裝置的下游的氣態副產物移除系統。
通過參看結合附圖的以下描述，可更好地理解本文描述的實施例。圖1是示例性整體氣化聯合循環(IGCC)動力發生裝置/化工生產裝置的示意圖；圖2是可用于圖1中顯示的IGCC動力發生裝置/化工生產裝置的氣化系統的一部分和聯接在其中的示例性增壓泵的示意圖；圖3是可用來從氣流中移除氣態副產物的、用于圖2中顯示的氣化系統的示例性方法的流程圖；以及圖4是降低諸如圖1中顯示的IGCC動力發生裝置/化工生產裝置的氣化設施中的動力消耗的示例性方法的流程圖。部件列表
100整體氣化聯合循環(IGCC)動力發生裝置和化工處理裝置(氣化設施)
110燃氣輪機發動機組件
114燃氣輪機
118第一發電機
120第一轉子
130蒸汽輪機發動機組件
132渦輪
Π4第二發電機
136第二轉子
140蒸汽發生系統
142HRSG
144傳熱設備
146經加熱的鍋爐給水管道
148排氣管道
150蒸汽管道152煙道氣管道200氣化系統202氧氣源204空氣管道206氮氣管道208氣化反應器2IOO2 管道211燃料供應單元212煤供應管道213水供應管道214煤管道215·處理單元216熱渣流管道217渣管道218熱的粗合成氣管道219經冷卻的粗合成氣管道220粗合成氣管道220A增壓壓縮機入口管道220B增壓壓縮機出口管道221滌氣器和LTGC單元222飛灰管道223 管道224( 管道228潔凈合成氣管道300酸性氣體移除系統400降硫系統450化工生產裝置452化工生產反應器454潔凈合成氣管道500增壓壓縮機502原動機504渦輪膨脹器506 管道512原動機514渦輪膨脹器516 管道522原動機524蒸汽輪機
526 管道532原動機534電驅動裝置600 方法602產生包含氣態副產物的氣流...604引導來自部分燃燒裝置的氣流...606將氣流引導到氣態副產物移除系統...608排出氣態副產物的至少一部分...700 方法702以流連通的方式聯接氣態副產物移除系統...704以流連通的方式聯接升壓裝置...706引導來自氣化反應器的氣流...
具體實施例方式圖1是使用酸性氣體移除系統的示例性設施(具體而言是氣化設施)的示意圖， 并且更具體而言，圖1是示例性整體氣化聯合循環(IGCC)動力發生裝置/化工生產裝置 100(在這里稱為IGCC/化工裝置100)的示意圖。備選地，如本文所描述的方法和設備可用于呈任何適當構造的任何設施，包括(無限制性)孤立的燃燒設施和孤立的化工生產設施。 應當理解，IGCC/化工裝置100可包含所顯示的以外的許多其它元件。在該示例性實施例中，IGCC/化工裝置100包括燃氣輪機發動機組件110，該燃氣輪機發動機組件Iio包括燃氣輪機114。燃氣輪機114通過第一轉子120來可旋轉地聯接到第一發電機118上。燃氣輪機114以流連通的方式與至少一個燃料源和至少一個空氣源 (兩者均未顯示)聯接，并且構造成接收分別來自燃料源和空氣源的燃料和空氣。燃氣輪機組件110使空氣和燃料混合，產生熱的燃燒氣體(未顯示)，并且將燃燒氣體內的熱能轉化成旋轉能。通過第一轉子120將旋轉能傳輸給第一發電機118，其中，第一發電機118將旋轉能轉化成電能(未顯示)，以傳輸給至少一個負載，例如(無限制性)電功率網(未顯示)°在該示例性實施例中，IGCC/化工裝置100還包括蒸汽輪機發動機組件130。在該示例性實施例中，蒸汽輪機發動機組件130包括通過第二轉子136來可旋轉地聯接到第二發電機134上的蒸汽輪機132。另外，IGCC/化工裝置100還包括蒸汽發生系統140。在該示例性實施例中，蒸汽發生系統140包括通過至少一個經加熱的鍋爐給水管道146來以流連通的方式與至少一個傳熱設備144聯接的至少一個熱回收蒸汽發生器(HRSG) 142。 HRSG 142通過管道146來接收來自傳熱設備144的鍋爐給水(未顯示)，以幫助將鍋爐給水加熱成蒸汽。傳熱設備144本身中可產生額外的蒸汽，并且然后將該額外的蒸汽供應給 HRSG142。HRSG 142還通過排氣管道148來接收來自燃氣輪機114的排氣(未顯示)，以進一步將鍋爐給水加熱成蒸汽。HRSG 142通過蒸汽管道150來以流連通的方式與蒸汽輪機 132聯接。燃燒氣體通過煙道氣管道152來從HRSG 142排到大氣中。管道150將來自HRSG142的蒸汽(未顯示)引導到蒸汽輪機132。蒸汽輪機132 接收來自HRSG 142的蒸汽，并且將該蒸汽中的熱能轉化成旋轉能。通過第二轉子136將旋轉能傳輸給第二發電機134，其中，第二發電機134將旋轉能轉化成電能(未顯示)，以傳輸給至少一個負載，包括(但不限于)電功率網。蒸汽被冷凝，并且作為鍋爐給水而通過冷凝物管道(未顯示)返回。IGCC/化工裝置100還包括氣化系統200。在該示例性實施例中，氣化系統200包括通過空氣管道204以流連通的方式與空氣源(未顯示)聯接的至少一個氧氣源202。這樣的空氣源包括(無限制性)專用的空氣壓縮機、壓縮空氣存儲單元和大氣空氣。在至少一些實施例中，氧氣源202是空氣分離單元，該空氣分離單元使氧氣與其它空氣成分分離， 并且引導真正的氧氣通過氣化系統200。在這樣的實施例中，空氣分離單元構造成將空氣分離成氧氣(O2)、氮氣(N2)和其它組分(均未顯示)，其中，引導自氧氣源202的O2是反應齊U。其它組分保留在氣流中。或者通過隊管道206將隊引導到燃氣輪機114來控制燃燒， 或者將隊排到大氣中。在其它實施例中，氧氣源202是富化空氣設施，與空氣的其它成分相比，該富化空氣設施提高了氧氣的分壓力。在另外的實施例中，氧氣源202僅將空氣吹送通過氣化系統 100。在這里，將氧氣源202描述為輸送氧氣流，其中，氧氣(O2)流可呈真正的氧氣、富氧空氣或空氣的形式。氣化系統200包括氣化器208，該氣化器208以流連通的方式與氧氣源202聯接， 并且接收反應劑，即通過A管道210引導自氧氣源202的02。氣化系統200還包括燃料供應單元211。在該示例性實施例中，燃料供應單元211是煤研磨和成漿單元。燃料供應單元 211通過煤供應管道212以流連通的方式與包括(無限制性)煤源的含碳燃料源(未顯示) 聯接。燃料供應單元211還以流連通的方式與水源(未顯示)聯接，該水源以流連通的方式與水供應管道213聯接。燃料供應單元211使煤和水混合，形成呈煤漿流(未顯示)形式的煤燃料流，該煤燃料流通過煤管道214而被引導到氣化器208。在備選實施例中，燃料供應單元211還通過煤供應管道212來以流連通的方式與含碳燃料源聯接，但是，燃料供應單元211是干煤供給單元，并且將煤載氣用作運送介質來引導煤通過煤管道214。在這里， 用語煤燃料流用來可互換地描述或者煤漿載氣流或者干煤載氣流。氣化器208分別通過管道214和210來接收煤燃料流和仏流。氣化器208包括足夠的噴射裝置和部分燃燒裝置(均未顯示)，以在其中混合和至少部分地燃燒所噴射的煤燃料和O2流。氣化器208有助于產生熱的粗合成氣流(未顯示)。粗合成氣包含氣態副產物和雜質，例如一氧化碳(CO)、氫氣(H2)、二氧化碳(CO2)、硫化羰(C0Q和硫化氫(H2S)。 雖然C02、COS和典型地統稱為酸性氣體，或粗合成氣的酸性氣體組分，但是在這里，將與其余的酸性氣體組分分開來論述CO2 (以及，在某種程度上，H2Q。此外，氣化器208還產生由來自煤的灰以及另外較少量的碳所構成的渣流(未顯示)，作為合成氣生產的副產物。 渣流通過熱渣流管道216而被引導到渣處理單元215。渣處理單元215使渣驟冷，并且將渣破碎成小的渣碎片，其中，產生了渣移除流(未顯示)，并且其被引導通過渣管道217。氣化器208通過熱的粗合成氣管道218來以流連通的方式與傳熱設備144聯接。 備選地，可使用包括(無限制性)水驟冷單元、氣體驟冷單元或化學驟冷單元的驟冷單元來代替傳熱設備144。傳熱設備144接收熱的粗合成氣流，并且通過管道146和150將蒸汽形式的熱的至少一部分傳遞給蒸汽輪機132。隨后，傳熱設備144產生經冷卻的粗合成氣流 (未顯示)，該經冷卻的粗合成氣流通過經冷卻的粗合成氣管道219被引導到滌氣器和低溫氣體冷卻(LTGC)單元221。LTGC單元移除攜帶在粗合成氣流內的顆粒物質，并且通過飛灰管道222移除黑水系統(未顯示)中的這種顆粒物質。LTGC單元221進一步冷卻粗合成氣流。此外，LTGC單元221通過水解作用將粗合成氣流中的COS的至少一部分轉化成H2S和 CO2。氣化系統200還包括氣態副產物移除系統，即酸性氣體移除(AGR)系統300，其以流連通的方式與LTGC單元221聯接，并且通過粗合成氣管道220來接收經冷卻的粗合成氣流。AGR系統300還有助于通過直接接觸粗合成氣的經冷凍化學和物理溶劑(未顯示)(例如(無限制性)聚乙二醇(DEPG)的胺和二甲醚)來從粗合成氣流中移除含硫組分(特別是H2S(未顯示))的至少一部分。AGR系統300有助于通過使粗合成氣直接接觸溶劑來從合成氣體中移除C02。在該示例性實施例中，CO2管道224以流連通的方式與氣化器208聯接，以幫助氣化。備選地，管道224以流連通的方式與使得系統200能夠如本文描述的運行的任何其它系統聯接，包括(無限制性)封存系統。此外，在一些實施例中，AGR系統300通過管道223來以流連通的方式與降硫系統400聯接，以處理在AGR系統300中從合成氣中移除的&S，并且將其轉化成元素硫(未顯示)。應當理解，LTGC單元221不是所提出的過程的必要先決條件，即備選地，各種高溫酸性氣體移除方案可在沒有LTGC單元221的情況下進行，或者LTGC單元221可跟在酸性氣體移除之后。在運行中，氧氣源202通過O2管道210來將O2引導到氣化器208。而且，在運行中，燃料供應單元211分別通過管道212和213來接收干煤和水或載氣，形成煤燃料流，并且通過煤管道214將該煤燃料流引導到氣化器208。氣化器208通過&管道210來接收02，并且通過煤管道214來接收煤。氣化器208 有助于產生熱的粗合成氣流，該熱的粗合成氣流通過熱合成氣管道218而被引導到傳熱設備144。通過渣處理單元215以及管道216和217來移除在氣化器208中形成的渣副產物。 傳熱設備144有助于冷卻熱的粗合成氣而產生經冷卻的粗合成氣流，該經冷卻的粗合成氣流通過管道219而被引導到滌氣器和LTGC單元221，其中，顆粒物質通過飛灰管道222而被從合成氣中移除，合成氣進一步冷卻，并且COS的至少一部分通過水解作用而轉化成H2S 和C02。冷的粗合成氣流被引導到AGR系統300，其中，酸性氣體組分基本被移除，使得形成潔凈合成氣流，并且其通過潔凈合成氣流管道2 而被引導到燃氣輪機114，并且通過管道 224從AGR系統300引導出(X)2的至少一部分。另外，在運行期間，燃氣輪機114分別通過管道206和2 來接收隊和潔凈合成氣。燃氣輪機114燃燒合成氣燃料，產生熱的燃燒氣體，并且引導熱的燃燒氣體來促使燃氣輪機114旋轉，燃氣輪機114隨后通過第一轉子120來使第一發電機118旋轉。在一些實施例中，由氣化反應器208產生且包含在合成氣中的CO和吐中的至少一些被移除且被引導到甲烷化系統(未顯示)。通過傳熱設備144和LTGC單元221來從熱的合成氣中移除的熱的至少一部分作為蒸汽而通過管道146被引導到HRSG 142，在HRSG142中，該熱使蒸汽過熱。蒸汽通過蒸汽管道150而被引導到蒸汽輪機132，并且促使蒸汽輪機132旋轉。渦輪132使第二發電機 Π4旋轉。IGCC/化工裝置100還包括化工生產裝置450。在該示例性實施例中，化工生產裝置450通過潔凈合成氣管道妨4而包括至少一個化工生產反應器452。化工生產裝置450
8生產任何化學品和化學化合物，包括(無限制性)代用天然氣(SNG)、甲醇及其衍生物、元素氫、尿素、氨、Fisher-Tropsch液體和乙酸。圖2是氣化系統200的一部分和聯接在其中的示例性增壓壓縮機500的示意圖。 增壓壓縮機500通過增壓壓縮機入口管道220A來以流連通的方式與LTGC單元221聯接。 而且，增壓壓縮機500通過增壓壓縮機出口管道220B來以流連通的方式與酸性氣體移除系統300聯接。在該示例性實施例中，增壓壓縮機500是升壓裝置/流體壓縮裝置，其使被從滌氣器和LTGC單元221引導到酸性氣體移除系統300的經冷卻的粗合成氣流(未顯示) 的壓力提高。在該示例性實施例中，氣化反應器208產生壓力范圍介于大約101千帕(kPa) (14.7磅每平方英寸(絕對值)(psia))和大約4137kPa(600pSia)之間的熱的粗合成氣流(未顯示)。熱的粗合成氣流被引導到LTGC單元221。另外，在該示例性實施例中， LTGC單元221產生經冷卻的粗合成氣流，并且將該流以介于大約2068kPa(300pSia)和大約3447kPa(500pSia)之間的壓力范圍引導到增壓壓縮機500。此外，在該示例性實施例中，增壓壓縮機500使經冷卻的粗合成氣流的壓力從介于大約2068kPa (300ps ia) 和大約3103kPa(450psia)之間的壓力范圍升高到介于大約850kPa(5861psia)和大約 6895kPa(IOOOpsia)之間的壓力范圍。加壓氣流被引導到AGR系統300，并且氣態副產物接觸AGR系統300中的溶劑，同時氣流內的氣態副產物處于大約850kPa(5861pSia)至大約 6895kPa (IOOOpsia)的壓力范圍內。備選地，可在氣化系統200的任何部分中使用使得氣化系統200和IGCC/化工裝置100能夠如本文描述的那樣運行的任何壓力范圍。在該示例性實施例中，在經冷卻的粗合成氣被引導到AGR系統300中之前提高其壓力有助于提高期望從合成氣中移除的氣態副產物(例如(無限制性)CO2和H2S)的分壓力。提高CO2和H2SW分壓力有助于通過與溶劑的物理接觸來吸收這些氣體。因此，對于合成氣中給定濃度的(X)2和H2S,可在AGR系統300內循環較少溶劑來移除那些氣態副產物， 并且可減少用來使溶劑循環的電功率，從而使與使溶劑循環相關聯的輔助動力耗用降低大約10%至15%之間。降低輔助動力耗用有助于降低與IGCC/化工裝置100和氣化系統200 相關聯的運行成本，以及提高它們的運行效率。也可在IGCC之外的氣化設施(例如(無限制性)包括產生其中有少許至沒有(X)2的脫硫合成氣的甲烷化和尿素裝置/系統的化工設施)中實現輔助動力耗用的這樣的降低。此外，在該示例性實施例中，在氣化系統200中，有助于減少AGR系統300的下游的CO2的進一步壓縮，并且在一些實施例中，可消除CO2的進一步壓縮，從而幫助進一步降低輔助動力耗用。另外，在該示例性實施例中，用以驅動電動馬達驅動式再生制冷劑壓縮機的輔助動力降低了大約40%至45%之間。而且，可降低貧溶劑存貨，從而降低與存貨維護和管理相關聯的運營成本。此外，在該示例性實施例中，減少了從AGR系統300到包括(無限制性)燃氣輪機發動機114(在圖1中顯示)和/或甲烷化系統(未顯示)的下游裝置和系統的潔凈合成氣(未顯示)的額外壓縮，從而幫助額外地降低輔助動力耗用。在一些實施例中，可采用多個裝置中至少一個來驅動增壓壓縮機500。例如，在至少一個實施例中，增壓壓縮機500由原動機502驅動，該原動機502可旋轉地聯接到渦輪膨脹器504上，該渦輪膨脹器504以流連通的方式與AGR系統300聯接。在這種實施例中，通過管道506來將富含加壓氣態副產物的溶劑(未顯示)從AGR系統300引導到渦輪膨脹器504。富含加壓氣態副產物的溶劑的壓力降低且膨脹，從而驅動渦輪膨脹器504，并且繼而驅動原動機502。在另一個實施例中，增壓壓縮機500由原動機512驅動，該原動機512可旋轉地聯接到渦輪膨脹器514上，該渦輪膨脹器514以流連通的方式與AGR系統300聯接。在此實施例中，通過管道516來將加壓CO2流(未顯示)從AGR系統300引導到渦輪膨脹器514。 加壓(X)2流的壓力降低且膨脹，從驅動渦輪膨脹器514，渦輪膨脹器514又驅動原動機512。在又一個實施例中，增壓壓縮機500由原動機522驅動，該原動機522可旋轉地聯接到蒸汽輪機5M上，該蒸汽輪機524以流連通的方式與LTGC單元221聯接。在這種實施例中，通過管道5 來將在LTGC單元221內產生的加壓蒸汽(未顯示)從LTGC單元221引導到蒸汽輪機524。加壓蒸汽的壓力降低且膨脹，從而驅動蒸汽輪機524，并且繼而驅動原動機522。備選地，蒸汽產生自使得增壓壓縮機500能夠如本文描述的那樣運行的任何源， 包括(無限制性)甲烷化系統、氣體轉變裝置/反應器、HRSG 142和輔助鍋爐。在這些實施例中，使用流體中的以別的方式將無法捕捉到熱能和/或勢能(即壓力)來驅動增壓壓縮機500，從而進一步幫助降低輔助動力耗用，以及提高IGCC/化工裝置 100和氣化系統200的運行效率，從而幫助降低相關聯的運行成本。在一個實施例中，增壓壓縮機500由原動機532驅動，該原動機532可旋轉地聯接到電驅動裝置534上。在這種實施例中，電驅動裝置534可包括(無限制性)恒速馬達和變速驅動(VSD)單元。在這種實施例中，可通過使用VSD單元來獲得輔助動力的使用的減少，其中，VSD單元編程為僅使用增壓壓縮機500的現有負載所需量的輔助動力。而且，在此實施例中，具有可商購獲得的效率特征的恒速馬達也將降低用來驅動增壓壓縮機500的輔助動力。在這樣的實施例中，輔助動力耗用的提高被與用來循環溶劑、驅動電動馬達驅動式再生制冷劑壓縮機、在AGR系統300的下游進一步壓縮CO2,以及/或者進一步壓縮引導自AGR系統300的潔凈合成氣的電功率的降低相關聯的輔助動力耗用的降低抵消超過。在氣化系統200的示例性實施例中，與在相關聯的C02/AGR系統的下游使用增壓壓縮機的已知氣化系統的CO2W2S和COS的捕捉和移除相比，在氣化系統200內定位在AGR 系統300的上游的增壓壓縮機500有助于改進C02、H2S和COS的捕捉和移除。C02、H2S和 COS的捕捉和移除至少部分地隨被引導到AGR系統300的氣體的壓力和在該系統中循環的溶劑的量而變化。因此，在氣化系統200的示例性實施例中，CO2, H2S和COS的分壓力被提高，因為提高了通過增壓壓縮機出口管道220B而被引導到AGR系統300的粗合成氣流的壓力。由于壓力提高的原因而得到的C02、H2S和COS的捕捉和移除的改進的效果和效率有助于減少通過AGR系統300而從粗合成氣流中移除C02、H2S和COS的溶劑流。C02、H2S和COS 的捕捉和移除的改進的效果和效率不需要對氣化反應器208進行重大和昂貴的材料升級， 并且因此有助于對現有設施進行改型。此外，減少溶劑流會減少輔助動力負載和相關聯的運行成本。圖3是用于從氣流中移除氣態副產物的、可用于氣化系統200 (在圖2中顯示)的示例性方法600的流程圖。在該示例性實施例中，通過至少一個部分燃燒裝置(例如氣化反應器208 (在圖1和2中顯示))來產生602包含氣態副產物的氣流。并且，在該示例性實施例中，氣流被從氣化反應器208引導604到提高氣流的壓力的流體壓縮裝置，例如，增壓壓縮機500(在圖2中顯示)。另外，在該示例性實施例中，氣流被引導606到氣態副產物移除系統，例如，AGR系統300 (在圖1和2中顯示)，以使用溶劑來從氣流中吸收氣態副產物的至少一部分。此外，在該示例性實施例中，氣態副產物的至少一部分從AGR系統300中排出608。圖4是用于降低IGCC動力發生裝置/化工生產裝置100 (在圖1中顯示)中的動力消耗的示例性方法700的流程圖。在該示例性實施例中，諸如AGR系統300 (在圖1和2 中顯示)的氣態副產物移除系統以流連通的方式與產生包含氣態副產物的氣流的氣化反應器208(在圖1和2中顯示)聯接702。而且，在該示例性實施例中，諸如增壓壓縮機500 的升壓裝置以流連通的方式聯接704在氣化反應器208和AGR系統300之間。另外，在該示例性實施例中，氣流被從氣化反應器208引導706到增壓壓縮機500，以幫助提高氣流的壓力，以及幫助提高氣態副產物的分壓力。本文提供的實施例通過這樣的方式來幫助氣化設施的運行提高在氣化反應器中產生的、具有不合需要的氣態副產物的、被引導到酸性氣體移除(AGR)系統的合成氣的壓力。提高合成氣壓力有助于提高合成氣中的氣態副產物的分壓力，并且有助于針對給定的合成氣輸出而降低輔助動力耗用。降低輔助動力耗用有助于提高氣化設施的運行效率，并且從而降低相關聯的運行和生產成本。氣化設施的輔助動力耗用可實現20%至30%的范圍的總降低量。本文描述的是有助于氣化設施的運行的方法和設備的示例性實施例。具體而言， 將增壓壓縮機定位在AGR系統前面有助于提高在氣化反應器中產生的、具有不合需要的氣態副產物的合成氣的壓力。更具體而言，增壓壓縮機提高了氣態副產物的分壓力，以在與 AGR系統中的溶劑接觸之后有更有效和更高效的移除。而且，更具體而言，AGR系統的更高效的運行有助于降低與用來循環溶劑、驅動電動馬達驅動式再生制冷劑壓縮機、在AGR系統的下游進一步壓縮C02、C0和H2,以及/或者進一步壓縮引導自AGR系統的潔凈合成氣的電功率的降低相關聯的輔助動力耗用。輔助動力耗用的這樣的降低有助于提高氣化設施的運行效率，從而降低相關聯的運行和生產成本。本文描述的方法和系統不限于本文描述的特定實施例。例如，各個系統的構件和 /或各個方法的步驟可單獨地并且與本文描述的其它構件和/或步驟分開來使用和/或實踐。另外，各個構件和/或步驟可用于其它系統、設施和方法，以及/或者用其它系統、設施和方法來實踐。雖然在多個特定實施例方面描述了本發明，但是本領域技術人員將認可，可用處于權利要求的精神和范圍內的修改來實踐本發明。
權利要求
1.一種氣化設施(100)，包括 含碳燃料源Oil)；反應劑源O02)；以流連通的方式與所述含碳燃料源和所述反應劑源聯接的氣化反應器O08)； 以流連通的方式聯接在所述氣化反應器的下游的至少一個升壓裝置(500)；以及以流連通的方式聯接在所述至少一個升壓裝置的下游的氣態副產物移除系統(300)。
2.根據權利要求1所述的氣化設施(100)，其特征在于，所述至少一個升壓裝置(500) 包括增壓壓縮機(500)。
3.根據權利要求1所述的氣化設施(100)，其特征在于，所述至少一個升壓裝置(500) 聯接到至少一個流體驅動式原動機(502/512/52 上。
4.根據權利要求3所述的氣化設施(100)，其特征在于，所述至少一個流體驅動式原動機(502/512/52 是下者中的至少一個以流連通的方式聯接到富含氣態副產物的溶劑源(300)上的膨脹器(504)； 以流連通的方式聯接到二氧化碳源(300)上的膨脹器(514)；以及聯接到至少一個蒸汽源021)上的蒸汽輪機(5M)。
5.根據權利要求1所述的氣化設施(100)，其特征在于，所述至少一個升壓裝置(500) 聯接到電驅動裝置(534)上。
6.根據權利要求1所述的氣化設施(100)，其特征在于，所述電驅動裝置(534)包括下者中的至少一個恒速馬達；以及變速驅動單元。
全文摘要
本發明涉及從合成氣體中移除氣態副產物。一種氣化設施(100)包括含碳燃料源(211)、反應劑源(202)和以流連通的方式與含碳燃料源和反應劑源聯接的氣化反應器(208)。該氣化設施還包括以流連通的方式聯接在氣化反應器的下游的至少一個升壓裝置(500)。該氣化設施進一步包括以流連通的方式聯接在該至少一個升壓裝置的下游的氣態副產物移除系統(300)。
文檔編號C10K1/16GK102559271SQ201110393169
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者A·A·蘇帕罕, G·P·基達姆比, R·A·德皮伊, R·文加達薩米 申請人:通用電氣公司