碳質(zhì)原料進(jìn)行加熱處理，從而提升第一碳質(zhì)原料的品質(zhì)，以便于其在第一氣化裝置12中進(jìn)行氣化。比如，由于來自于第二氣化裝置14的第二合成氣16含有大量的熱量，當(dāng)其對(duì)第一碳質(zhì)原料進(jìn)行加熱時(shí)，可降低第一碳質(zhì)原料中的水分或者對(duì)第一碳質(zhì)原料進(jìn)行高溫分解(比如產(chǎn)生焦炭)，從而便于后續(xù)的氣化過程。
[0026]在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)10還進(jìn)一步設(shè)置有水煤漿制備單元17、低水氣比水氣轉(zhuǎn)換(Steam Gas Shift)單元18和凈化單元19。水煤楽制備單元17設(shè)置于第一碳質(zhì)原料源11和第一氣化裝置12之間且與其流體相通。在制備過程中，水煤漿制備單元17可用來接收第一碳質(zhì)原料源11提供的第一碳質(zhì)原料及其他原料，如水(未圖示)來制備水煤漿。制備完成的水煤漿經(jīng)水煤漿制備單元17輸送進(jìn)第一氣化裝置12中進(jìn)行氣化來生產(chǎn)第一合成氣15。
[0027]低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置18設(shè)置于第一氣化裝置12下游并與其流體相通，且可接收來自所述第一氣化裝置12所產(chǎn)生的第一合成氣15并對(duì)該第一合成氣15進(jìn)行處理，以達(dá)到所期望的第一合成氣。在非限定示例中，低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置18可對(duì)第一合成氣15進(jìn)行伴隨部分甲烷化的水氣變換處理，這樣，經(jīng)過低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置18對(duì)第一合成氣15進(jìn)行部分甲烷化后，第一合成氣15中的甲烷的濃度就得到提升，比如其可包含濃度大約8%到12%的甲烷。在一個(gè)非限定示例中，經(jīng)過低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置18處理后的第一合成氣15和第二氣化裝置14產(chǎn)生的第二合成氣16具有相似或相同含量的甲烷。
[0028]凈化單元19設(shè)置于第二氣化裝置14的下游并與其流體相通。該凈化單元19可接收第二氣化裝置14生產(chǎn)的第二合成氣16并對(duì)其進(jìn)行凈化，比如去除第二合成氣16中的顆粒物質(zhì)(如濕灰塵)來清潔第二合成氣16。在一定的應(yīng)用中，第二氣化裝置14生產(chǎn)的第二合成氣16中的部分或全部在輸送如凈化單元19前被用來輸入到第一碳質(zhì)原料源11中，以對(duì)其中的第一碳質(zhì)原料進(jìn)行加熱處理，從而提升第一碳質(zhì)原料的品質(zhì)。當(dāng)完成加熱后，該部分或全部第二合成氣16再被輸入進(jìn)凈化單元19中進(jìn)行凈化。
[0029]在非限定示例中，凈化單元19在凈化第二合成氣16的過程中會(huì)產(chǎn)生液態(tài)流體22，如廢水。在一些應(yīng)用中，廢水中含有較高的化學(xué)需氧量。這樣，如圖1和圖2所示，可把凈化單元19所產(chǎn)生的廢水輸入進(jìn)水煤漿單元17中來和第一碳質(zhì)原料共同制備水煤漿。由于煤的物理特性，可降低廢水中的化學(xué)需氧量，且同時(shí)是廢水得到有效的利用。制備水煤漿后所進(jìn)一步產(chǎn)生的物質(zhì)可被輸入到生物降解單元20中進(jìn)行降解，從而避免對(duì)環(huán)境造成不利的影響。
[0030]這樣，對(duì)于凈化后的第二合成氣16和來自低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置18的第一合成氣15可被輸入進(jìn)下游處理單元21中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。該下游處理單元21位于凈化單元19和低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置18的下游并與其流體相通。在一個(gè)非限定示例中，下游處理單元21可包括甲烷化單元，其可對(duì)第一合成氣15和第二合成氣16形成的混合合成氣(未標(biāo)注)進(jìn)行甲烷化處理以提升混合合成氣中甲烷的濃度，從而比如生產(chǎn)合成天然氣。在非限定示例中，第二合成氣16和第一合成氣15以相同的流量進(jìn)入下游處理單元21中。
[0031]如前所述，本發(fā)明實(shí)施例僅是示意性的。根據(jù)不同的應(yīng)用，合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)10可設(shè)置不同的裝置，比如可設(shè)置冷卻和脫水裝置，用來調(diào)節(jié)合成氣的水氣比；或者可設(shè)置酸性氣體去除單元以去除合成氣中的酸性氣體等。另外，在一些實(shí)施例中，上述的各個(gè)裝置可為獨(dú)立的物理設(shè)備。在其他實(shí)施例中，上述的兩個(gè)或多個(gè)裝置可以整合在一起為一個(gè)物理設(shè)備。
[0032]圖3所示為本發(fā)明合成氣的生產(chǎn)方法的流程的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖3所示，在該生產(chǎn)流程30的步驟31中，利用第一碳質(zhì)原料源11把第一碳質(zhì)原料輸入進(jìn)第一氣化裝置12中；在步驟32中，第一碳質(zhì)原料在第一氣化裝置12中進(jìn)行氣化以產(chǎn)生第一合成氣15 ;在步驟33中，利用第二碳質(zhì)原料源13把第二碳質(zhì)原料輸入進(jìn)第二氣化裝置14 ;在步驟34中，第二碳質(zhì)原料在第二氣化裝置14中進(jìn)行氣化以生產(chǎn)第二合成氣16 ;及在步驟35中，在第一碳質(zhì)原料被輸入進(jìn)第一氣化裝置12中之前，把部分或全部第二合成氣輸入到第一碳質(zhì)原料源11中加熱處理第一碳質(zhì)原料。在對(duì)第一碳質(zhì)原料加熱完成后，該部分部分或全部第二合成氣進(jìn)入到凈化單元19中進(jìn)行凈化。在該流程中步驟31-35并不代表特定的順序，其順序是可以變化的。
[0033]在圖3所示的示例中，如圖1和圖2所示，該生產(chǎn)流程30可進(jìn)一步包括把來自凈化單元19處理第二合成氣后生成的液態(tài)流體22，如廢水輸入進(jìn)水煤漿制備單元17中用來和來自第一碳質(zhì)原料源11的第一碳質(zhì)原料混合制備水煤漿，以便于在第一氣化裝置12中進(jìn)行氣化來生產(chǎn)第一合成氣。
[0034]這樣，本發(fā)明示例利用固定床氣化爐和水煤漿氣化爐的結(jié)合來生產(chǎn)合成氣，其一方面擴(kuò)大了固定床氣化爐和水煤漿氣化爐的應(yīng)用范圍，比如可使用低階煤，且對(duì)低階煤的尺寸范圍更加具有適應(yīng)性，對(duì)于解決能源短缺問題具有很大的效益；另一方面，通過二者的結(jié)合可降低廢水的環(huán)境的不利影響。再者，本發(fā)明實(shí)施例可對(duì)現(xiàn)有的固定床氣化爐和/或水煤漿氣化爐進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)合就能實(shí)現(xiàn)，這也更加提升了其使用范圍。
[0035]雖然結(jié)合特定的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對(duì)本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識(shí)到，權(quán)利要求書的意圖在于涵蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，包括: 第一碳質(zhì)原料源，其可用來提供第一碳質(zhì)原料到第一氣化裝置中； 第一氣化裝置，其可把所述第一碳質(zhì)原料氣化來生產(chǎn)第一合成氣； 第二碳質(zhì)原料源，其可用來提供第二碳質(zhì)原料到第二氣化裝置中；及 第二氣化裝置，其可把所述第二碳質(zhì)原料氣化來生產(chǎn)第二合成氣； 其中在所述第一碳質(zhì)原料被輸入進(jìn)所述第一氣化裝置之前，至少一部分所述第二合成氣可被輸入進(jìn)第一碳質(zhì)原料源來加熱所述第一碳質(zhì)原料。2.如權(quán)利要求1所述的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其中第一氣化裝置包括水煤漿氣化爐，所述第二氣化裝置包括固定床氣化爐。3.如權(quán)利要求2所述的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括有設(shè)置于第一碳質(zhì)原料源和水煤漿氣化爐之間且與其流體相通的水煤漿制備單元，該水煤漿制備單元可用來接收來所述第一碳質(zhì)原料來制備第一碳質(zhì)原料的水煤漿以在所述第一氣化裝置中進(jìn)行氣化。4.如權(quán)利要求3所述的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括設(shè)置于所述第二氣化裝置下游且與所述第二氣化裝置相通的凈化單元，該凈化單元可接收所述第二合成氣并對(duì)其進(jìn)行凈化。5.如權(quán)利要求4所述的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其中所述凈化單元與所述水煤漿制備單元相通，其可輸入液態(tài)流體進(jìn)入所述水煤漿制備單元來制備所述第一碳質(zhì)原料的水煤漿。6.如權(quán)利要求1所述的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括有與所述第一氣化裝置相通的低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置，其可用來調(diào)節(jié)第一合成氣中的氫碳比例和甲烷含量。7.如權(quán)利要求1所述的合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括有甲烷化單元，其可接收所述第一和第二合成氣并對(duì)其進(jìn)行甲烷化處理。8.一種合成氣生產(chǎn)方法，包括: 利用第一碳質(zhì)原料源提供第一碳質(zhì)原料到第一氣化裝置中； 利用第一氣化裝置氣化所述第一碳質(zhì)原料來生產(chǎn)第一合成氣； 利用第二碳質(zhì)原料源提供第二碳質(zhì)原料到第二氣化裝置中；及 利用第二氣化裝置氣化所述第二碳質(zhì)原料來生產(chǎn)第二合成氣； 其中在所述第一碳質(zhì)原料被輸入進(jìn)所述第一氣化裝置之前，輸送至少一部分所述第二合成氣到第一碳質(zhì)原料源中來加熱所述第一碳質(zhì)原料。9.如權(quán)利要求8所述的合成氣生產(chǎn)方法，其中第一氣化裝置包括水煤漿氣化爐，所述第二氣化裝置包括固定床氣化爐。10.如權(quán)利要求9所述的合成氣生產(chǎn)方法，其進(jìn)一步包括于所述第一碳質(zhì)原料源和所述水煤漿氣化爐之間設(shè)置有與二者流體相通的水煤漿制備單元，其用來接收來所述第一碳質(zhì)原料來制備第一碳質(zhì)原料的水煤漿。11.如權(quán)利要求10所述的合成氣生產(chǎn)方法，其進(jìn)一步包括輸入所述第二合成氣到設(shè)置于所述第二氣化裝置下游且與該第二氣化裝置相通的凈化單元中進(jìn)行凈化。12.如權(quán)利要求11所述的合成氣生產(chǎn)方法，其進(jìn)一步包括輸入所述凈化單元凈化所述第二合成氣后所產(chǎn)生的液態(tài)流體進(jìn)入到所述水煤漿制備單元中以制備所述第一碳質(zhì)原料的水煤漿。13.如權(quán)利要求8所述的合成氣生產(chǎn)方法，其進(jìn)一步包括通過與所述第一氣化裝置相通的低水氣比水氣轉(zhuǎn)換裝置來調(diào)節(jié)第一合成氣中的氫碳比例和甲烷含量。14.如權(quán)利要求8所述的合成氣生產(chǎn)方法，其進(jìn)一步包括輸送所述第一和第二合成氣到甲烷化單元中進(jìn)行甲烷化處理。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種合成氣的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法。該合成氣生產(chǎn)系統(tǒng)包括第一碳質(zhì)原料源、第一氣化裝置、第二碳質(zhì)原料源及第二氣化裝置。第一碳質(zhì)原料源可用來提供第一碳質(zhì)原料到第一氣化裝置中；第一氣化裝置可把所述第一碳質(zhì)原料氣化來生產(chǎn)第一合成氣。第二碳質(zhì)原料源可用來提供第二碳質(zhì)原料到第二氣化裝置中；第二氣化裝置可把所述第二碳質(zhì)原料氣化來生產(chǎn)第二合成氣。其中，在所述第一碳質(zhì)原料被輸入進(jìn)所述第一氣化裝置之前，至少一部分所述第二合成氣可被輸入進(jìn)第一碳質(zhì)原料源來加熱所述第一碳質(zhì)原料。
【IPC分類】C10J3/00, C10K3/00
【公開號(hào)】CN105542857
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410587383
【發(fā)明人】胡立舜, 張潔, 薛俊利
【申請(qǐng)人】通用電氣公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2014年10月28日