燃氣渦輪燃料的制備和引入方法

專利名稱：燃氣渦輪燃料的制備和引入方法
技術領域：
本發明涉及 一 種制備燃料并將其引入燃氣渦輪的燃燒室中的方 法。更特別地，本發明涉及其中將含烴進料物流與蒸汽和氧氣在催化 部分氧化反應器中進行反應以在引入燃氣渦輪的燃燒室之前將該物 流中的重質烴含量降低到可接受的水平的方法。
背景技術：
燃氣渦輪用于多種工業裝置中為載荷(通常為發電機)提供能量。 燃氣渦輪包括用于壓縮空氣的壓縮機和用于在加熱之后從壓縮空氣 中回收能量的膨脹器。在位于壓縮機和膨脹器之間的 一組燃燒室內加 熱該壓縮空氣。
設計燃氣渦輪以燃燒多種燃料，例如天然氣、液化石油氣和包含
氬氣和一氧化碳的合成氣，以及液態燃料，例如弁2燃料油。此外，也 使用由煉鋼制成的氣體，例如鼓風爐煤氣和焦爐氣。通常將鼓風爐煤 氣與其它氣體相混合，因為其沒有單獨使用足夠的熱值。焦爐氣包含 過多的氫氣，以致于不能與貧預混燃燒系統結合使用。
焦爐氣可以制備為具有高含量的含兩個或多個碳原子的烴或高
盡管這種氣體的混合i降低與=裂化相關的;i ，但這種氣體的混合
程度也會對這種氣體的使用產生限制。在精煉廠會產生其它廢氣，例 如脫硫煉廠氣和流體催化裂化器廢氣，其同樣包含高含量的含兩個或 多個碳原子的烴，以及具有熱裂化的潛力。在使用其它化學生產設備 得到的其它類型的廢氣和副產品時會存在相同的問題。此外的問題是 這種氣體的組成會隨時間改變，因此其作為燃氣渦輪燃料的應用會是 非常有問題的。
如下面將討論的，本發明提供一種方法，其中將燃料在催化部分 氧化反應器中進行預處理，以將這些氣體中的重質烴含量，例如具有 兩個或多個碳原子的烴，和/或不能接受的高烯烴含量降低到可接受的 水平，以使其用作燃氣渦輪燃料的來源。而且，這種處理也削弱了這
些氣體的烴類組成的 一致性的變化的影響。

發明內容
本發明提供了一種制備燃料并將其引入燃氣渦輪的燃燒室中的 方法。依照該方法，將包含烴的進料物流與含氧物流和蒸汽物流一起 虧1入催化部分氧化反應器中。含烴的進料物流包含以干基計不小于約
15體積％的具有至少兩個碳原子的烴和/或至少約3體積％的烯烴。 將該烴進料物流、含氧物流和蒸汽物流引入催化部分氧化反應器中， 以在與催化劑接觸之前得到反應物混合物，其中氧碳比為約0.08 ~約 0.25,水碳比為約0.05 ~約0.5。
將該含烴的進料物流單獨或與蒸汽物流一起在不高于約600°C的 溫度下引入催化反應器中。使所述反應物混合物在催化部分氧化反應 器中反應，以在約60(TC-約860。C的溫度下制備產物流。該產物流 含有由曱烷、以干基計小于約0.5體積％的烯烴、以干基計小于約10 體積％的含2個或多個碳原子的烷烴、以干基計小于約1.0體積％的 除甲烷、烷烴和烯烴的烴的其余烴含量。產物流的剩余含量包含氫氣、 一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣。然后將該產物流冷卻，并引入燃氣渦 輪的燃燒室中，使該產物流構成支持燃燒室內燃燒所需的燃料中的至 少一部分。
該燃料物流可以通過將作為第 一 燃料物流的該產物流和第二燃 料物流結合以形成結合的燃料物流且由此至少部分冷卻該產物流。第 二燃料物流可以是天然氣。
該含烴進料物流可以與蒸汽物流相結合，形成結合物流。將該結 合物流引入催化部分氧化反應器中，以形成反應物混合物。可以將熱 量/人產物流間4妄傳到該結合物流中，由此對該結合物流預加熱，并至 少部分冷卻該產物流。
可以將空氣物流壓縮形成含氧物流。可泵送補充(makeup)水流以 形成加壓的水流。然后用該加壓的水流使該產物流驟冷(quench)。
該蒸汽物流可以通過泵送補充水流以形成加壓的水流來制備。在 熱交換器中將熱量從產物流間接傳遞到該加壓的水流中。這樣冷卻該 產物流并由此形成蒸汽物流。此外，可以通過使空氣物流壓縮來形成 含氧物流，由此形成壓縮空氣物流。將熱量,人產物流間4妾傳遞到該壓
縮空氣物流中。這樣對該壓縮空氣物流進行預加熱并冷卻產物流。該 空氣物流可以為來自燃氣渦輪的壓縮機部分的排出空氣物流。
在任何實施方式中，燃燒室都可以是貧預混燃燒室，各貧預混燃 燒室可以具有用于將燃料和壓縮空氣混合得到可燃燒混合物的初級 混合區、用于燃燒該可燃燒混合物的下游次級燃燒區。各貧預混燃燒 室可以具有用于將構成燃料的 一部分的初級燃料物流加入初級混合 區的初級燃料噴嘴、和用于將構成燃料的剩余部分的次級燃料物流？ j 入次級燃燒區和初級燃料噴嘴下游以保證燃燒穩定的次級燃料噴嘴。 其中在產物流中存在的氫氣的量為至少約10體積％,通過次級燃料 噴嘴被引入的次級燃料物流可以構成產物流。可以通過將補充的水流 泵送以形成加壓的水流并用該加壓的水流-使產物流4聚冷來冷卻產物 流。熱量可以從產物流間接傳遞到次級燃料物流中。初級燃料物流可 以是天然氣。
在任何實施方式中，該含烴進料物流可以是FCC廢氣、焦化器廢 氣、焦爐廢氣或脫硫煉廠氣。
附圖簡述
盡管本說明書以直接表明申請人認為是其發明的主題的權利要 求書為結尾，但認為在參照下述附圖時本發明會得到更好地理解

圖1為一種執行依照本發明的方法的裝置的示意圖； 圖2為一種執行依照本發明的方法的裝置的替代實施方式； 圖3為一種執行依照本發明的方法的裝置的另一實施方式的示意
圖4為一種執行依照本發明的方法的裝置的更另一實施方式的示
意圖5為一種執行依照本發明的方法的與貧預混燃燒器的使用相結 合的裝置的一種實施方式的示意圖6為一種在圖6中所示類型的貧預混燃燒器的示意圖。
具體實施例方式
參照圖1,在催化部分氧化反應器12 ( "CPOX，，)中預處理含 烴進料物流IO( "HC物流，，)，以制備產物流14，其與具有足夠熱
值的天然氣物流16 ( "NG")或其它燃料物流結合形成作為燃料被 引入燃氣渦輪20的燃料物流18。
燃氣渦輪20具有可以為一系列階段的壓縮段22。壓縮段22將空 氣物流24壓縮形成壓縮空氣物流26,由燃料物流18在燃燒器28中 燃燒將其加熱制成廢氣流30。將廢氣流30引入與可以為發電機的載 荷35相連的渦輪段32。壓縮段22和膨脹段32機械連接在一起。燃 燒器28可以由以本領域公知方式形成在壓縮段22周圍的燃燒器構 成。膨脹器32可以分成兩個獨立段。第一段位于與壓縮機22相同的 軸上，第二段位于與載荷34相連接的第二軸上。
含烴進料物流10的烴含量為至少15體積％，以具有兩種或多種 經的烴干基計，和/或至少約3體積％的烯烴。例如，這種物流可以是 煉廠廢氣，例如流體催化裂化器廢氣、煉焦廢氣或脫硫煉廠氣。具有 高烴含量的焦爐氣是另一種可能。如上所述，這種進料不適用作燃氣 渦輪20的燃料，因為烴含量很有可能導致碳裂化。為了將所述烴含 量降低到可接受的水平，將含烴進料物流10與蒸汽物流35和含氧物 流36—起引入催化部分氧化反應器12中，在催化部分氧化反應器12 中形成反應物混合物，其進一步與催化劑相接觸。應當注意含烴進料 物流10、蒸汽物流35和含氧物流都有足夠的壓力，用于在足以與天 然氣物流16相結合或單獨引入燃燒器28的壓力下制備產物流14。
蒸汽物流35以以下比例添加在反應物混合物中的水與石友之比 為約0.05 約0.5。蒸汽的添加比例是重要的，因為其幫助烯烴和其 它多于兩個碳原子的其它烴的重整。過多的蒸汽是不適宜的，因為過 量的蒸汽也會降低催化部分氧化反應器12中的溫度，因此會防止高 級烴分解為甲烷、 一氧化碳、氫氣等。此外，過量的蒸汽會稀釋產物 流中燃料的體積含量。
含氧物流36可以為空氣、富含氧氣的空氣或其它含氧氣體，將 其以以下比例添加在反應物混合物中的氧與石友之比為約0.08-約 0.25 。這可以通過噴霧器或靜態混合器或網狀金屬或陶瓷泡沫整料制 備。該泡沫整料提供曲折通道，其能夠以相對較低的壓降提供氧氣的 可靠和完全的混合。可以通過例如閥門(未示出)控制上述物流的流 速，來控制烴、蒸汽和氧氣的比例。
優選將含烴進料物流10和蒸汽物流3 5相結合，形成結合物流3 8 ，
將其在不高于600。C的溫度下引入催化部分氧化反應器12，以防止高 級烴的裂化。可以理解，前述物流可以單獨引入。盡管并不需要，但 可以將含烴物流IO預加熱以節約氧氣。催化部分氧化反應器12的出 口溫度保持在約600。C 約860°C,以優選將含兩個或多個碳原子的 烴中烯烴的含量降低到可接受的水平。在低于約600。C的出口溫度下， 沒有足夠的反應活性以將烯烴和重質烴含量降低到可接受的水平。在 高于約860。C的出口溫度下，有過多的氧氣，或者換言之，比所需要 的要多，而且會進一步將曱烷和其它烴氧化為碳的氧化物、氫氣和水， 以降低產物流14的熱值，并且由此降低其作為燃料的實用性。
如果在上述討論的溫度限定和反應物混合物的進料條件的范圍 內發生反應，氧氣被完全消耗，而且在部分氧化反應器12的出口處， 將水的含量降低到小于15體積％。在這種條件下，進料中的飽和烴 會發生反應，但反應速率低于烯烴。較高分子量的具有多于兩個碳原 子的烴也會轉變為氫氣、 一氧化碳、二氧化碳和曱烷。在指定的反應 條件下，產物流14將包含以干基計小于約0.5體積％的烯烴和以干基 計小于約10體積％的具有兩個或多個碳原子的烷烴。在該溫度下， 也可存在其它烴，但為痕量，無論如何以干基計都小于約1體積％。 剩余含量包括曱烷、氫氣、 一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣。這種經處 理的產物流14適用于部分或單獨作為燃氣渦輪20的燃料。
催化部分氧化反應器12包括部分氧化催化劑，其優選為涂覆有 包含鉑、銠、把、鎳或釕的催化層的金屬整料。該整料的結構可以為 網狀泡沫、蜂窩狀或螺旋結構的波紋箔巻。催化劑涂覆的陶瓷珠或網 狀泡沫或蜂窩狀結構形式的陶瓷整料是另外的可能性。
認為金屬負載的催化劑比其它負載型催化劑的性能更好，因為其 比其它催化劑形式具有更好的導熱性和更均勻的溫度曲線和更低的 工作溫度。所有這些因素允許烯烴更有選擇性的破壞，而不會把過多 的鏈烷烴(例如乙烷)轉化為烯烴。
一種有用的催化劑可以從Sud Chemie, Louisville, USA得到,其 以整料形式在FECRALY作為PC-POX 1有售。實驗凄t據證明約46000 小時-1的空速對反應物混合物是有效的，這種催化劑能制備具有烯烴 和多于2個碳原子含量的其它烴的適用于燃氣渦輪中的產物。為了這 一目的，空速的定義為在標準溫度和壓力下氣體的體積流速除以空反
應器值的比例。在實踐中，可以記錄較長的滯留時間，因此對于某些
待處理的進料，可以需要至少10000小時"的空速。
為了實現本發明的任何實施方式，可以通過已知的;f莫擬技術確定 給定進料的最初的水碳比和氧碳比以及所需的出口溫度。通過氣相色 譜法確定進料的組成。通過產物流14的分析可以在野外進行對這種 比例、進料速率等更精確調節。這種更精確的調節可以包括使用氣相 色譜法取樣并分析產物流14。優選地，可以獲得足夠的數據，使得可 以在不使用氣相色譜法就預測其性能。本發明有這樣的可能應用，其 中產物流14用作燃氣渦輪20的唯一燃料。這當然依賴于其熱值和與 燃氣渦輪燃燒器28的相容性。在大多數情況下，產物流14用作添加 物，以及與其它燃料物流(例如天然氣物流16)混合。然而，由于將 可能的焦化烴控制到與天然氣中發現的那些相似的水平，因此這種作 為產物流14的經處理的物流的用量可以比現有技術中預期的更大。
如上所述，可以設計燃氣渦輪來運行工藝氣體，例如焦爐氣，條 件是通過洗滌除去重質烴。高含量的高分子量烴(特別是烯烴)可以 構成燃氣渦輪燃燒室中的碳，導致燃氣渦輪組件的腐蝕和結垢以及燃 氣渦輪排氣中"煙"的排放。
然而，對于給定的燃料系統設計，其熱值變化量是有限的。燃料 噴嘴設計用于在特定體積流量范圍內操作。可以通過增大或減小燃料 噴嘴面積或氣體溫度來適應熱值范圍。對于已有的設計用于燃料(例 如天然氣)的燃燒器，燃料噴嘴面積是固定的。可以調節燃料的溫度 將燃料物流18保持在為了渦輪控制目的的所需能量密度內。給定系 統設計的氣體燃料的可互換性的測量是Wobbe Index。 Wobbe Index 等于燃料的較低熱值和燃料相對于空氣的比重和燃料溫度乘積的平 方根的比值。通常，該燃料以不超過Wobbe Index的正負5%的溫度 添力口 。
因此，在改進情況或未改變燃氣渦輪的情況中，產物流14或包 括產物流14的混合物(例如燃料物流18)是以滿足特定燃氣渦輪燃 燒器的設計Wobbe Index的方式使用的。控制產物流14使用的自由度 是其組成和溫度，以及如果是混合的，是混合物(或者例如燃料物流 18)的組成和溫度。在單獨使用產物流14的情況中，可以通過與用 于催化部分氧化反應器12的反應物流的熱交換調節其溫度，以及如
果需要，通過進一步冷卻調節其溫度。在混合的情況中，可以通過控
制產物流14和其它燃料物流(例如天然氣物流16)的流量得到對溫
度的進 一 步或單獨控制。通過控制流量也可以控制混合物的低熱值。
在實踐中，含烴進料物流10的組成會發生變化，進一步會改變 產物流14的組成和溫度，因此改變任何計算的Wobbelndex。如上所 述，如果產物流14的組成和溫度得到控制，那么對物流混合的控制 是 一 種用于控制兩種物流的流量的簡單和直接的方式。在大多數工藝 條件下，催化部分氧化的使用會削弱進料變化，因為這種反應優選會 除去在進料中最經常變化的重質烴。因此，通常地， 一旦通過使用渦 輪燃料預加熱控制來選擇混合比，所需的 一切就是控制混合物的溫 度。
如果由于含烴進料物流10的組成變化需要其它控制方法，將與 天然氣物流16相混合的產物流14的量控制到小于約10 %可以實現更 精確程度的控制。這樣當然可以是最少所需的作用過程。更理想的控 制是通過用比將烯烴保持在小于0.5 %和其它多于兩個碳原子的烴保 持在小于10 %所需的最小值略高的氧和碳之比來操作催化部分氧化 反應器12,削弱進料變化。為此目的過量的氧氣可以比所需的最小量 高約10% ~約15%。這樣足以控制進料氣體中單一組分(例如乙烯) 組成20~ 30%的4是高。
此外，控制輸送到燃氣渦輪的燃料量以適應給定燃氣渦輪操作條 件的燃料需求是重要的。這可以通過再次通過氣相色譜法監測含烴物 流10的組成，并使用這種監測的結果來設定符合該燃氣渦輪需求的 流量來實現。催化部分氧化反應器12的這種操作將會從實質上削弱 進料變化，使其不會產生Wobbelndex實質上的不同，可以始終滿足 燃氣渦輪進料需求。
另一種用于根據進料變化來控制催化部分氧化反應器12中的反 應的策略是調節氧和碳的比例以及蒸汽和碳的比例，使催化部分氧化 反應器12的出口溫度保持在非常窄的范圍內。將溫度保持在較窄的 范圍內會導致產物流14中組成的變化性較低。進料變化會導致在含 烴進料10中存在較多或較少的碳。如果含烴進料10中的碳含量增大， 如果例如進料中乙烯濃度增大，以及不采取任何校正行動，那么產物 流14的溫度會降低。如果含烴進料物流10中的碳含量降低，會發生
相反的情況。溫度變化會導致組成波動，其會影響此后與渦輪天然氣
物流相混合的產物流14的溫度和熱^直。
在實際上，為了將蒸汽和碳與氧和碳的比例保持為定值，可以控
制含烴進料物流10的流量。例如，如果進料中的碳濃度增大，可以 通過例如控制閥門降低含烴進料物流10的流動，以保持碳與氧的比 例和蒸汽和碳的比例相同，并最終將產物流14的溫度保持在所需的 范圍內。這種作用會抵銷較高的碳進料濃度導致的溫度降低，使溫度 保持在較窄的范圍內。將溫度保持在設定值的5 ~ 15度之內就足夠了 。 以多個實例為基礎確定保持的溫度設定值，因為其將取決于含烴進料 物流10的平均組成，以及如上所述將為約600°C ~約860°C。
本領域的技術人員可以認識到，可以使用不同控制方案的結合。 此外，這種組合或任何一種如上所述控制方案都可以手動實現，因為 在實踐中，在足夠長期的時間范圍內會發生進料變化。自動控制當然 也是可以的。
參照圖2，示出了圖1的一種替代性實施方式，其具有以下優點 預加熱結合物流38，同時將產物流14的溫度降低到可接受的水平并 幫助滿足燃燒器28的Wobbe Index并由此提高可以將產物流14用作 燃料物流18的補充的程度。如上所述，熱交換器46使結合物流38 預加熱，同時冷卻產物流14。該預加熱的結合物流38具有如下另外 的優點降低用于保持反應器出口溫度并保持適當的烴含量所需的氧 使用量。
參照圖3，通過用泵50泵送由去離子水("DI")構成的補充水 流48,以制備有足夠的壓力與產物流14一起引入驟冷塔54("驟冷") 的加壓物流52，來提供替代性的溫度控制。因此，在與天然氣物流 16結合之后的產物流14將具有較低的溫度，并將包含水蒸氣，其容 易降低燃氣渦輪20的NOx排放并提供用于在渦輪段32中膨脹的略 孩i更多的物質。在該實施方式以及其它實施方式中的含氧物流可以是 空氣物流56，通過壓縮機58將該空氣物流壓縮，制成用作含氧物流 36的壓縮空氣物流。含氧物流36與含烴進料物流10和蒸汽物流34 一起被引入催化部分氧化反應器12中。
對空氣物流56的壓縮是必需的，因為如上所述，蒸汽物流34和 含烴進料物流IO是在壓力下得到的。由于并不從構成含氧物流36的
壓縮空氣物流中除去壓縮熱，因此其可以幫助將熱量輸送到用于在催 化部分氧化反應器12中消耗的反應物混合物中，以幫助降低耗氧量。
圖4示出了本發明的一種實施方式，其中用泵64泵送補充水流 62，制成加壓的物流66,其具有足夠的壓力，使得當引入鍋爐68或 其它熱交換器中時，蒸汽物流3 4將具有足以與含烴物流10相結合的 足夠的壓力。將所得到的結合物流38引入到催化部分氧化反應器12 中。產物流14與加壓物流66在鍋爐68中間接熱交換，以提升蒸汽， 并因此冷卻以形成部分冷卻的產物流14a。然后將該部分冷卻的產物 流14a進一步在熱交換器72中冷卻，以制備冷卻的產物流14b，其與 天然氣物流16相結合。同時，通過壓縮機76壓縮空氣物流74，以制 備壓縮空氣物流78，其在熱交換器80中加熱(相對于部分冷卻的產物 流14a的冷卻)，以制備含氧物流36，將其加熱并由此可以用作對用 于催化部分氧化反應器12中進行反應的反應物混合物進行加熱。
圖5示出了圖3的一種替代性實施方式，其中從壓縮機物流26 中提取排出空氣物流26a。然后用壓縮機82將排出空氣物流26a進一 步壓縮，并直接引入催化部分氧化反應器12中。該實施方式幫助降 低由壓縮機58提供的單獨壓縮的壓縮任務。
應當注意燃燒器28可以為擴散燃燒器或貧預混燃燒器，其也被 稱為干低Nox燃燒器。在擴散燃燒器中，在初級燃燒區中同時發生燃 料/空氣混合和燃燒。在貧預混燃燒器中，在最初或初級混合段，將燃 料和空氣混合。然后將所形成的混合物注入在其中發生燃燒的次級燃 燒段。有多種已知的用于這種燃燒器中的空氣和燃料分級技術。貧預 混燃,器對氳含量和燃料的組成變化是特別敏感的，氫含量等于或高 于約lf)體積％的燃料在這種燃燒器中的使用是有問題的。
參照圖6,描述了另一種替代性的實施方式，其特別適合與貧預 混燃燒器28，一起使用，其中產物流14中的氫含量為百分之十及更大。 該示例性實施方式與圖3中所示有些相似，只是天然氣物流16并流 通過用于冷卻產物流14并同時為天然氣物流16加溫的熱交換器84。 如同下面將進一步討論的，將天然氣物流16和產物流14分別加入到 貧預混燃燒器28，中。
參照圖7，貧預混燃燒器28，具有初級混合區86，在其中空氣和 燃料的成比例混合稀釋燃料。燃料在次級燃燒區88中燃燒，并在冷
卻區90中冷卻。貧預混燃燒器28，具有燃燒室內襯92,其具有用于按 照箭頭方向引入空氣的溝槽94。部分壓縮空氣物流26作為物流"A" 進入貧預混燃燒器28，中，通常，另一部分"B"用于冷卻目的。將天 然氣物流16引入初級燃料噴嘴92。產物流14引入次級燃料噴嘴94, 其中物流中的氫含量并不特別敏感。
如上所述，燃燒器28可以為貧預混燃燒器，例如具有同時將部 分燃料物流18引入初級燃料噴嘴92和次級燃料噴嘴94的貧預混燃 燒器28，。此外甚至在具有不適合的高氫含量(等于并高于約百分之 十)的產物流14的情況下，用天然氣物流16混合產物流14會降低 燃料物流18中以體積計的氫含量，以將這種混合物流分別同時注入 到初級和次級燃料噴嘴92和94。
對于常用的設計以用約204 。C的氣體溫度的天然氣燃料進行操作 的貧預混燃燒室，進行了一個計算實施例。下面參照圖2中所述本發 明的實施方式討論該計算實施例。
給出下表中列出的天然氣組合物。催化部分氧化反應器12模擬 為Gibbs反應器。由常規方法計算，天然氣在IO(TC的Wobbe Index 為約45.625。如上所示，假設為前述溫度的天然氣情況，燃氣渦輪可 以接受Wobbe Index在設計值的5%范圍內或在約43.343 ~約47.907 范圍內的氣體。
在該實施例中，含烴進料物流10是由流體催化裂化器產生的典 型煉廠廢氣構成的。含烴進料物流10具有下表中給出的組成，其流 量為天然氣物流16的體積流量的約25% 。將流量為含烴進料物流10 的體積流量的約10%且溫度為約250。C的蒸汽物流34與該含烴進料 物流10相混合，制成結合物流38,然后將其輸送到在約300 psig的 壓力下操作的催化部分氧化反應器12中。也將流量為含烴物流10的 體積流量的約7%且溫度為約21。C的基本為純氧的含氧物流36引入 催化部分氧化反應器12中。
在720。C計算產物流14的溫度，表1中也給出了其組成。在熱交 換器46中冷卻產物流14，并將其與溫度為約20。C的天然氣物流16 混合，制成用于作為燃料輸入燃燒室28中的燃料物流18。在表1的 遠欄中列出了燃料物流18的組成。將燃料物流18控制到約80。C的溫 度，其將在該物流中水的凝結點之上，其計算的Wobbe Index為
43.557,其在上述設定的天然氣Wobbelndex限定范圍內。可以看到， 這種計算可以用作測定對上述的蒸汽和氧氣與碳的比值的初步調節。 4
<formula>formula see original document page 15</formula>盡管參照優選實施方式對本發明進行了描述。但對于本領域的技 術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以對其進行許多變 化和增減。
權利要求
1.一種制備燃料并將其引入燃氣渦輪的燃燒室中的方法，所述方法包括將包含以干基計不小于約15體積％的具有至少兩個碳原子的烴和/或至少約3體積％的烯烴的含烴進料物流、與含氧物流和蒸汽物流一起引入催化部分氧化反應器中，以在該催化部分氧化反應器中在與催化劑接觸之前得到反應物混合物，其中氧碳比為約0.08～約0.25，水碳比為約0.05～約0.5；將該含烴進料物流單獨或與蒸汽物流一起在不高于約600℃的溫度下引入催化反應器中；使所述反應物混合物在催化部分氧化反應器中反應，以在約600℃～約860℃的溫度下制備產物流，該產物流含有由甲烷、以干基計小于約0.5體積％的烯烴、以干基計小于約10體積％的具有2個或多個碳原子的烷烴、和以干基計小于約1體積％的除甲烷、烷烴和烯烴以外的烴組成的烴部分和包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣的剩余部分；冷卻該產物流；以及將該產物流引入燃燒室中，使該產物流構成支持燃燒室內燃燒所需的燃料中的至少一部分。
2. 權利要求1的方法，其中所述含烴進料物流為FCC廢氣、焦化器廢氣、脫硫煉廠氣體或焦爐氣體。
3. 權利要求1的方法，其中該燃料物流是通過將作為第一燃料物流的該產物流和第二燃料物流相結合形成的，由此通過直接熱交換至 少部分冷卻該產物流。
4. 權利要求3的方法，進一步包括將含烴進料物流與蒸汽物流相結合，形成結合物流； 將該結合物流引入催化部分氧化反應器中；以及 將熱量從產物流間接傳到該結合物流中，由此對該結合物流預加熱，并至少部分冷卻該產物流。
5. 權利要求3的方法，進一步包括壓縮空氣物流以形成含氧物流； 泵送補充水流以形成加壓的水流；以及 用該加壓的水流使該產物流驟冷。
6. 權利要求3的方法，進一步包括產生蒸汽物流，其通過泵送補 充水流以形成加壓的水流，以及在熱交換器中將熱量從產物流間接傳 遞到該加壓的水流，由此冷卻該產物流并形成蒸汽物流。
7. 權利要求6的方法，進一步包括形成含氧物流，其通過壓縮空 氣物流形成壓縮空氣物流，以及將熱量從產物流間接傳遞到該壓縮空 氣物流，由此對該壓縮空氣物流預加熱并冷卻產物流。
8. 權利要求6的方法，其中該空氣物流是來自燃氣渦輪的壓縮機 部分的排出空氣物流。
9. 權利要求3的方法，其中該第二燃料物流是天然氣。
10. 權利要求1或2的方法，其中所述燃燒室是貧預混燃燒室。
11. 權利要求IO的方法，其中各所述燃燒室具有用于將燃料和壓 縮機空氣混合得到可燃燒混合物的初級混合區、用于燃燒該可燃燒混 合物的下游次級燃燒區、用于將構成燃料的 一部分的初級燃料物流加 入初級混合區的初級燃料噴嘴、和用于將構成燃料的剩余部分的次級 燃料噴嘴引入次級燃燒區和初級燃料噴嘴下游以穩定燃燒的次級燃 料噴嘴。
12. 權利要求11的方法，其中 該產物流包含至少約10體積％的氬氣；和通過次級燃料噴嘴的次級燃料物流構成了產物流。
13. 權利要求12的方法，其中該產物流通過以下冷卻 泵送補充水流以形成加壓的水流； 用該加壓的水流使產物流驟冷；以及將熱量從產物流間接傳遞到第二燃料物流中。
14. 權利要求13的方法，其中該初級燃料物流是天然氣。
全文摘要
制備燃料并將其引入燃氣渦輪(20)的燃燒室(28)中的方法，其中將含烴進料(10)、氧氣(36)和蒸汽(35)以約0.08～約0.25的氧碳比和約0.05～約0.5的水碳比引入催化部分氧化反應器(12)。該含烴進料包含以干基計不小于約15體積％的含至少兩個碳原子的烴和/或至少約3體積％的烯烴。在不高于約600℃的溫度下，將該進料(10)、氧氣(36)和蒸汽(35)引入反應器(12)中，以在約600℃～約860℃的溫度下制備產物流(14)，其包含以干基計小于約0.5％的烯烴和小于約10％的含2個或多個碳原子的烴。產物流(14)可以用作燃氣渦輪(20)的全部或部分燃料。
文檔編號F02C7/00GK101194090SQ200680011948
公開日2008年6月4日 申請日期2006年2月9日 優先權日2005年2月18日
發明者R·F·德爾內維奇, V·帕帕瓦西利歐 申請人:普萊克斯技術有限公司