專利名稱：：生產(chǎn)替代天然氣的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：總體而言，本申請的實施方案涉及用于生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。本申請的實施方案涉及利用低品位煤原料或其他碳質(zhì)原料生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。相關(guān)技術(shù)描述使用氣化潔凈煤技術(shù)是滿足全球能源需求的有前途的替代選擇?，F(xiàn)有的大多數(shù)煤氣化技術(shù)對處理高級煤(煙煤)和石油提煉廢物最好，但是在處理低品位煤時效率低，可靠性較差并且操作昂貴。包括低級和高灰煤在內(nèi)的這些低品位煤儲量盡管豐富可利用，但作為能源仍未充分使用。與曱烷化和二氧化碳處理結(jié)合的煤氣化提供了對環(huán)境無害的能源。合成或替代天然氣("SNG，，)可以提供可靠的燃料供應(yīng)。使用合適的設(shè)備，可以生產(chǎn)SNG，其近似于煤源。SNG可從產(chǎn)品地傳輸?shù)揭咽乾F(xiàn)有的天然氣管道基礎(chǔ)設(shè)施中，這使得SNG的生產(chǎn)在其中否則對開采和運輸?shù)推肺幻簩⑹翘嘿F的領(lǐng)域中經(jīng)濟化。另外，在發(fā)展中國家，給人口稠密城市生產(chǎn)和供應(yīng)潔凈高效的SNG而不是在城市中在眾多的低效率和污染i殳施中運輸和使用低品位煤作為能源，提供了有效地減少污染物和碳捕獲的手段。SNG生產(chǎn)中的一個典型問題是高的輔助動力和處理水需求。通常需要大量的外設(shè)動力使SNG生產(chǎn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，并需要給SNG生產(chǎn)系統(tǒng)提供大量的水以適應(yīng)系統(tǒng)的工藝。使SNG生產(chǎn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)所需的大量的水和外設(shè)動力可能大大地提高生產(chǎn)成本，并限制SNG生產(chǎn)系統(tǒng)能被使用的場所。因而需要減少對外設(shè)動力和水需求的從煤生產(chǎn)SNG的較高效率的系統(tǒng)和方法。6附圖簡述因此，本發(fā)明的上述特征可以:帔詳細地理解的方式，即以上簡單概括的本發(fā)明的更加具體的描述，可以通過參考實施方案來獲得，這些實施方案中的一些在附圖中例示。然而，需要注意的是，附圖只是對本發(fā)明典型實施方案的例示，因此不能視為對其范圍的限制，因為本發(fā)明可以容許其它等效的實施方案。圖1描述#>據(jù)所述的一個或多個實施方案的一個示例性SNG系統(tǒng)的示意圖。圖2描述根據(jù)所述的一個或多個實施方案的另一個示例性SNG系統(tǒng)的示意圖。圖3描述根據(jù)所述的一個或多個實施方案的另一個示例性SNG系統(tǒng)的示意圖。詳細描述獨的發(fā)明，為、侵權(quán)目的，認為所述的單獨發(fā)明包:權(quán)利要^書中所限定的不同元件或限制的等效物。根據(jù)內(nèi)容，本"發(fā)明"下面的所有參考文獻在某些情況下可能僅涉及某些特定的實施方案。在其他情況下，認為本"發(fā)明"的參考文獻涉及權(quán)利要求書中的一個或多個權(quán)利要求所述的主題但沒有必要是所有的權(quán)利要求中所述的主題。將在下面更加詳細地描述各個發(fā)明，包括具體實施方案、變體和實施例，但本發(fā)明并不限于這些實施方案、變體或?qū)嵤├?，包括這些實施方案、變體或?qū)嵤├允贡绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)將本專利中的信息與可利用的信息和技術(shù)組合時能夠制造和使用本發(fā)明。本申請?zhí)峁┯糜谏a(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。所述方法可包括在氣化器中氣化碳質(zhì)原料，以提供原合成氣。將所述原始合成氣冷卻，以提供冷卻的原始合成氣。可在凈化系統(tǒng)中處理所述冷卻的原始合成氣，以提供處理的合成氣。所述凈化系統(tǒng)可以包括與所述氣化器和飽和器流體連通的閃蒸氣體分離器?？蓪⑺鎏幚淼暮铣蓺廪D(zhuǎn)化為合成天然氣，以提供蒸汽、曱烷化冷凝物和合成天然氣。。'圖l描述^根據(jù)一個和多T實施方i的一個示例性SNG系統(tǒng)100的示意圖。SNG系統(tǒng)100可以包括一個或多個氣化器205、一個或多個合成氣冷卻器305、一個或多個合成氣凈化系統(tǒng)400和一個或多個曱烷轉(zhuǎn)化器500。在一個或多個實施方案中，將經(jīng)管線102的碳質(zhì)原料、經(jīng)管線127的蒸汽和經(jīng)管線104的氧化劑引入所述氣化器205中，以提供經(jīng)管線106的原始合成氣。所述經(jīng)管線106的原始合成氣可在約575。C至約2,100。C范圍的溫度下從所述氣化器205排出。例如，管線106中的原始合成氣的溫度范圍為從低約800°C,約900°C，約l，OO(TC，或約1,050°C，至高約1,150°C,約1,250°C,約1，350°C，或約1,450°C。所述經(jīng)管線106的原始合成氣可以引入所述合成氣冷卻器305中，以提供經(jīng)管線116的冷卻的合成氣。在一個或多個實施方案中，所述經(jīng)管線116的原始合成氣可以利用經(jīng)管線108和/或管線112引入的傳熱介質(zhì)進行冷卻。盡管沒有示出，但是在一個非限制性實施方案中，在管線108和/或112中的傳熱介質(zhì)可以包含來自所述合成氣凈化系統(tǒng)400的工藝蒸汽或冷凝物。傳熱介質(zhì)可以是工藝用水、鍋爐給水、過熱的低壓蒸氣、過熱的中壓蒸汽、過熱的高壓蒸汽、飽和的低壓蒸氣、飽和的中壓蒸汽、飽和的高壓蒸汽等。來自經(jīng)管線106引入合成氣冷卻器305的原始合成氣的熱量可以間接地轉(zhuǎn)移給經(jīng)管線108和/112引入的傳熱介質(zhì)。例如，來自經(jīng)管線106引入合成氣冷卻器305的原始合成氣的熱量可以間接地轉(zhuǎn)移給經(jīng)管線108和/112引入的鍋爐給水，以提供經(jīng)管線110和/或管線114的過熱高壓蒸汽。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線116的冷卻的合成氣可引入凈化系統(tǒng)400中，以提供經(jīng)管線118的凈化的合成氣。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線118的凈化的合成氣和經(jīng)管線120的傳熱介質(zhì)可以引入曱烷轉(zhuǎn)化器500中，以提供經(jīng)管線122的甲烷化的合成氣或SNG和經(jīng)管線124的蒸汽。對凈化的合成氣曱烷化是產(chǎn)生熱量的產(chǎn)熱反應(yīng)。在凈化的合成氣曱烷化中產(chǎn)生的熱量可以間接地轉(zhuǎn)移給經(jīng)管線120引入的熱轉(zhuǎn)導(dǎo)介質(zhì)，以提供經(jīng)管線124的蒸汽。在一個或多個實施方案中，管線124、112可以包括工藝冷凝物、曱烷化冷凝物、蒸汽和/或它們的組合。管線120中的傳熱介質(zhì)可以是工藝用水、鍋爐給水等。例如，可以加熱經(jīng)管線120引入甲烷轉(zhuǎn)化器500中的鍋爐給水，以提供低壓蒸汽、中壓蒸汽、高壓蒸汽、飽和低壓蒸汽、飽和中壓蒸汽或飽和高壓蒸汽。在一個或多個實施方案中，可以將管線124中至少部分蒸汽作為經(jīng)管線112引入的傳熱介質(zhì)引入所述合成氣冷卻器305中。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線124的蒸汽的另一部分可以提供給SNG產(chǎn)生系統(tǒng)100中的不同工藝裝置(未顯示)。在一個或多個實施方案中，管線124中的蒸汽的溫度可以為約250。C或更高，約35(TC或更高，約450。C或更高，約550。C或更高，約650。C或更高，或者約750。C或更高。在一個或多個實施方案中，管線124中的蒸汽的氣壓可以為約4,000kPa或更高，約7,500kPa或更高，約9，500kPa或更高，約11,500kPa或更高，約14,000kPa或更高，約16,500kPa或更高，約18,500kPa或更高，約20,000kPa或更高，約21,000kPa或更高，或約22,100kPa或更高。例如，管線124中的蒸汽的壓力可以為約4,000至約14,000kPa，或為約7,000至約10,000kPa。在一個或多個實施方案中，管線112中的蒸汽可以在合成氣冷卻器305中進一步加熱，以提供經(jīng)管線114的過熱的高壓蒸汽或比管線112中的溫度和/或壓力更高的蒸汽。在一個或多個實施方案中，可以加熱經(jīng)管線108引入合成器冷卻器305的傳熱介質(zhì)，如鍋爐給水，以提供經(jīng)管線110的過熱的高壓蒸汽。經(jīng)管線110和/或管線114的蒸汽的溫度可以為約450。C或更高，約55(TC或更高，約650。C或更高，或者約75(TC或更高。經(jīng)管線110和/或管線114的蒸汽的壓力可以為約4,000kPa或更高，約8,000kPa或更高，約11,000kPa或更高，約15,000kPa或更高，約17,000kPa或更高，約19,000kPa或更高，約21,000kPa或更高，或者約22,100kPa或更高。盡量沒有示出，但是在一個或多個實施方案中，可以將管線112中的蒸汽引入管線108中或與管線108中的傳熱介質(zhì)混合，以提供傳熱介質(zhì)混合物或"混合物"。在一個或多個實施方案中，混合物可以作為傳熱介質(zhì)引入合成氣冷卻器305中，以提供經(jīng)管線110和/或管線114的過熱的高壓蒸汽。在一個或多個實施方案中，混合物可以經(jīng)單一管線(未顯示)從所述合成氣冷卻器305中回收。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線110和/或管線114的至少部分過熱的高壓蒸汽可以用于為SNG系統(tǒng)100產(chǎn)生輔助動力。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線110和/或管線114的至少部分過熱的高壓蒸汽可以引入所述氣化器205中。例如，經(jīng)管線110和/或管線114的所述過熱的高壓蒸汽可以在壓力下降后例如從蒸汽渦輪引入所述氣化器205中。在一個或多個實施方案中，所述合成氣凈化系統(tǒng)400可以去除顆粒、氨、硫化羰、氯化物、汞和/或酸性氣體。在一個或多個實施方案中，所述合成氣凈化系統(tǒng)400可以使冷卻的合成氣水飽和，使一氧化碳變換為二氧化碳或它們的組合。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣可以包含但并不限于氫氣、一氧化碳、二氧化碳、曱烷、氮氣、氬氣或它們的任意組合。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣中氫氣含量的范圍可以為從低約10mol。/。至高約80mol%。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣中一氧化碳含量的范圍可以為從低約0mol。/。至高約30mol%。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣中二氧化碳含量的范圍可以為從低約0mol。/。至高約40mol%。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣中曱烷含量的范圍可以為約0mol。/。至約30mol%。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣中曱烷含量的范圍可以為從低約1mol%，約3mol%,約4.5mol%,或約5mo10/。，至高約8mo10/。，約8.5mol%,約9mol%，約9.5moiy。或更高。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣中氮氣含量的范圍可以為/人低約0mol。/。至高約50mol%。在一個或多個實施方案中，管線118中的所述處理的合成氣中氬氣含量的范圍可以為從低約0mol。/。至高約5mol%。低惰性濃度，例如經(jīng)管線118的所述處理的合成氣中低濃度的氮氣和氬氣可以增加經(jīng)管線122由曱烷轉(zhuǎn)化器500提供的SNG的熱值。經(jīng)管線118的所述處理的合成氣中的較高的曱烷濃度可能有利于SNG生產(chǎn)，并且可能提供產(chǎn)品值，例如熱值，并且還可能減少使曱烷轉(zhuǎn)化器500中的反應(yīng)熱驟冷的產(chǎn)品氣再循環(huán)要求。曱烷濃度還能降低SNG系統(tǒng)的輔助動力消耗、投資成本和操作費用。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線118的所述處理的合成氣可以引入曱烷轉(zhuǎn)化器500中，以提供經(jīng)管線122的SNG。甲烷轉(zhuǎn)化器500可以是或包括任何適合于將氫氣和一氧化碳和/或二氧化碳的至少一部分轉(zhuǎn)化為SNG的設(shè)備、系統(tǒng)或系統(tǒng)和/或設(shè)備的組合。在一個或多個實施方案中，管線122中的SNG中曱烷含量范圍可以為從低約0.01molo/。至高100mol%。例如，管線122中的SNG中曱烷含量的范圍可以為從低約65mol%,約75mol。/。，或約85mol%,至高約90mo10/。，約95mo1。/。，或約100mo1。/0。在一個或多個實施方案中，曱烷轉(zhuǎn)化器可以在從低約150°C,約425。C,約450。C,或約475。C,至高約535°C,約565°C,或約590°C范圍的溫度下運轉(zhuǎn)。在一個或多個實施方案中，曱烷轉(zhuǎn)化器可以在從低約590°C，約620。C，或約640°C，至高約660°C,約675°C，約700°C,或約1,000°C范圍的溫度下運轉(zhuǎn)。圖2描述根據(jù)一個或多個實施方案的另一個示例性SNG系統(tǒng)200的示意圖。在一個或多個實施方案中，SNG系統(tǒng)200可以包括:但是并不限于一個或多個氣化器205、一個或多個合成氣冷卻器305、一個或多個凈化系統(tǒng)400和一個或多個曱烷轉(zhuǎn)化器500?？梢允褂萌魏螝饣?05,例如圖2中所示的氣化器。氣化器205可以包括但是并不限于單個反應(yīng)器組，或兩個或多個呈串聯(lián)或并聯(lián)排列的反應(yīng)器組。各反應(yīng)器組可以包括一個或多個混合區(qū)215、4是升器220和分離器230，240。各反應(yīng)器組可以設(shè)置為與其它反應(yīng)器組獨立或設(shè)置為一個或多個混合區(qū)215、提升器220和分離器230,240中的任何一個均可被共享。為簡單容易地描述，氣化器205的示例性實施方案將在如圖2中所示的單一反應(yīng)器組中進一步描述。經(jīng)管線102的原料、經(jīng)管線127的蒸汽和經(jīng)管線104的氧化劑可以在混合區(qū)215中進行混合，以提供氣體混合物。經(jīng)管線102的原料可以包括任何適合的碳質(zhì)材料。碳質(zhì)材料可以包括但是并不限于一種或多種含碳材料，所述含碳材料為固體、液體、氣體或它們的組合。所述一種或多種含碳材料可以包括但并不限于煤，焦炭，石油焦炭，裂化渣油，全原油，原油，減壓瓦斯油，重瓦斯油，殘油，常壓塔底殘油，減壓塔底殘油，餾出物，石蠟，來自溶劑脫瀝青裝置的富含芳烴材料，芳香烴，瀝青質(zhì)，環(huán)烷，油頁巖，油砂，焦油，幼青，油母巖質(zhì)，廢油，生物質(zhì)(例如植物和/或動物物質(zhì)，或植物和/或動物來源的物質(zhì))，柏油，低灰或無灰聚合物，烴系聚合材料，來于煉油廠和石油化工廠的重?zé)N泥渣和殘留產(chǎn)物例如烴蠟，來源于生產(chǎn)操作的副產(chǎn)品，丟棄的消費品例如地毯和/或塑料汽車零件/組件包括緩沖器和儀表板，循環(huán)使用的塑料如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、其衍生物、其混合物或其任何組合。因此，該方法對于適應(yīng)正確處理以前制成材料的要求可能是有用的。在一個或多個實施方案中，煤可以包括但是并不限于高鈉和/或低鈉褐煤、亞煙煤、煙煤、無煙煤或其任何組合。烴系聚合材料可以包括例如熱塑性塑料，彈性體，橡膠，包括聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，包括其他聚烯烴，聚氨脂，均聚物，共聚物，嵌段共聚物，及其混合物；聚對苯二曱酸乙二酯(PET)，聚混合物，其他聚烯烴，含氧聚烴，其衍生物，其混合物，以及其組合。在一個或多個實施方案中，根據(jù)碳質(zhì)材料如煤的水分濃度，碳質(zhì)材料可以在引入氣化器205中之前進行干燥。碳質(zhì)材料通過研磨裝置如一個或多個球磨機進行粉碎并加熱，以提供含水量減少的碳質(zhì)材料。例如，可以將碳質(zhì)材料干燥，以提供含有少于約50%水分，少于約30%水分，少于約20%水分，少于約15%水分，或更少水分的碳質(zhì)材料。碳質(zhì)材料可以在氣體例如氮氣存在下直接干燥，或通過線圏、板或其他傳熱裝置使用任何傳熱介質(zhì)間接干燥。經(jīng)管線104引入的氧化劑可以包括但是并不限于空氣、氧氣、基本氧氣、富氧空氣、空氣和氧氣的混合物、氧氣與例如氮氣和氬氣等惰性氣體的混合物以及它們的組合。本文使用的術(shù)語"基本氧氣"指含有51%體積氧氣或更多的氧氣給料。本文使用的術(shù)語"富氧空氣，，指含有高于21%體積氧氣的空氣。例如，富氧空氣可以通過例如空氣的低溫蒸餾、變壓吸附、膜分離或它們的任何組合獲得。在一個或多個實施方案中，經(jīng)導(dǎo)管104引入的氧化劑可以是不含氮或基本上不含氮的，"基本上不含氮"是指在管線104中的氧化劑包含少于約5%體積的氮氣，少于約4%體積的氮氣，少于約3%體積的氮氣，少于約2%體積的氮氣，或少于約1%體積的氮氣。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線127的蒸汽可以是任何合適類型的蒸汽，例如低壓蒸汽、中壓蒸汽、高壓蒸汽、過熱的低壓蒸汽、過熱的中壓蒸汽或過熱的高壓蒸汽。經(jīng)管線104引入混合區(qū)215的氧化劑的量的范圍可以為約1%至約90%的化學(xué)計量的氧，該化學(xué)計量的氧是使碳質(zhì)固體和/或含碳質(zhì)的固體中的總碳質(zhì)材料量氧化所需的。基于氣化器205中碳的摩爾濃度計，氣化器205中的氧濃度的范圍可以為從低約1%,約3%，約5%，或約7%，至高約30%,約40%，約50%，或約60%的化學(xué)計量需要量。在一個或多個實施方案中，基于氣化器205中碳的摩爾濃度計，氣化器205中的氧濃度的范圍可以為從低約0.5%,約2%,約6%,或約10%，至高約60%，約70%，約80%,或約90%的化學(xué)計量需要量。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線102引入的含碳原料可以具有含氮化合物。例如，經(jīng)管線102的原料可以是基于碳質(zhì)原料的最后分析計在原料中含有約0.5mol%,約1mol%，約1.5mol%，約2mol%或更多氮的煤或者石油焦炭。在一個或多個實施方案中，在經(jīng)管線102引入的原料中含有的至少部分氮氣可以在氣化器205中轉(zhuǎn)化為氨。在一個或多個實施方案中，原料中約10%，約20%，約30%,約40%,約50%,約60o/o,約70%,約80%或更多的氮可以在氣化器205中轉(zhuǎn)化為氨。例如，在氣化器205中轉(zhuǎn)化為氨的原料中的氮的量的范圍可以為從低約20%,約25%,約30%,或約35%，至高約70%,約80%,約90%,或約100%。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線127的蒸汽可以引入混合區(qū)215中。如所示，蒸汽和氧化劑可以分別引入混合區(qū)215中，或者可以混合然后引入混合區(qū)(未顯示)中。原料、蒸汽和氧化劑可以順序引入氣化器205中。原料、蒸汽和氧化劑可以同時引入氣化器205中。在一個或多個實施方案中，蒸汽可以和原料、氧化劑或與它們兩者進行混合。氣化器205的給料(即原料、蒸汽和氧化劑的引入)可以是連續(xù)的或間斷的，這取決于需要的產(chǎn)品類型和原始合成氣的級別。一個或多個氧化劑可以在混合區(qū)215的底部引入，以通過燃燒經(jīng)管線255再循環(huán)的顆粒中含有的任何碳的至少一部分來增加混合區(qū)215和提升管220中的溫度。氣化器205可以在足以不熔化灰分或提供熔化的灰分或礦渣的溫度下例如從約550。C至約2,050°C,/人約275。C至約950。C，從約l,OO(TC至約1,15(TC的溫度下運轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^在再循環(huán)固體與進入的原料接觸前使混合區(qū)215的較低部分中的再循環(huán)固體中的碳燃燒來提供熱量?？梢酝ㄟ^使混合區(qū)215的溫度升至約500。C至650°C,以及任選地通過將焦炭屑或等同物給料到混合區(qū)215以進一步使混合區(qū)215的溫度上升至900。C來啟動開始。在一個或多個實施方案中，氣化器205的溫度可以為約870。C至約I,IO(TC,約890。C至約940°C，或約880。C至約1，05(TC。氣化器205的運行溫度可以通過以下進行控制固體在提升器220中的再循環(huán)率和停留時間；在通過管線255再循環(huán)至混合區(qū)215之前降低灰分的溫度；添加到混合區(qū)215的蒸汽；和/或改變添加到混合區(qū)215中的氧化劑的量。經(jīng)管線255引入的再循環(huán)固體可以用來快速加熱進入的原料，這也能夠減少焦油形成。在混合區(qū)215和提升器220中的停留時間和溫度可以是對水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)足夠達到近似平衡條件以及對焦油裂化允許足夠的時間。原料在混合區(qū)215和提升器220中的停留時間可以長于約2秒。原料在混合區(qū)215和提升器220中的停留時間可以長于約5秒。原料在混合區(qū)215和提升器220中的停留時間可以長于約10秒。在一個或多個實施方案中，混合區(qū)215可以在約100kPa至約6,000kPa的壓力下進行運轉(zhuǎn)，以增加每單元反應(yīng)器橫截面積的熱量輸出和增加原始合成氣能量輸出。在一個或多個實施方案中，混合區(qū)215可以在從低約600kPa,約650kPa,或約700kPa,至高約2，250kPa,約3,250kPa，或約3,950kPa或更高的壓力下運砵爭。在一個或多個實施方案中，混合區(qū)215可以在從低約250°C，約400°C,或約500°C,至高約650。C，約800。C，或約1,000。C的溫度下運轉(zhuǎn)。在一個或多個實施方案中，混合區(qū)215可以在約350。C至約950°C，約475。C至約900°C,約899。C至約927°C，或約650。C至約875。C的溫度下運轉(zhuǎn)。氣體混合物可以流經(jīng)混合區(qū)215進入提升器220中，在提升器220中額外的停留時間允許氣化、蒸汽/甲烷改造、焦油裂化和/或水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)發(fā)生。在一個或多個實施方案中，提升器220可以在比混合區(qū)215高的溫度下運轉(zhuǎn)。在一個或多個實施方案中，提升器220的直徑或一黃截面積可以比混合區(qū)215小。在一個或多個實施方案中，提升器220的直徑或橫截面積可以與混合區(qū)215—樣。提升器220中的表觀氣速的范圍可以約3m/s至約27m/s,約6m/s至約24m/s，約9m/s至約21m/s，約9m/s至約12m/s,約11m/s至約18m/s。提升器220中的合適溫度的范圍可以為約550。C至約2,100°C。例如提升器220中的合適溫度的范圍為從低約700°C,約800°C，或約900°C,至高約1050°C,約1150°C,約1250。C或更高。氣體混合物從提升器220中排出并進入分離器230，240中，在分離器230,240中的至少部分顆?？梢耘c氣體分離并經(jīng)一個或多個管線再循環(huán)回混合區(qū)215中，所述管線包括但是并不限于立管205，和/或J管。J管255可包括非機械"J閥門"、"L閥門"或其它閥門，以增加有效的固體停留時間，增加碳轉(zhuǎn)換以及使用于將固體再循環(huán)回混合區(qū)215的充氣需求最小化。分離器230,240可以為旋風(fēng)分離器。一個或多個顆粒轉(zhuǎn)移設(shè)備245，例如一個或多個液封導(dǎo)管，可以位于分離器230,240的下游，以收集分離的顆粒。經(jīng)管線106的原始合成氣中的被夾帶的或殘留的顆粒的至少一部分可以利用一個或多個顆粒去除系統(tǒng)(未顯示)去除。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣原始合成氣可以包括但是并不限于氫氣、一氧化碳、二氧化碳、曱烷、氮氣、氬氣或它們的任何組合。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣原始合成氣的氫氣含量范圍可以為從低約40mol。/o至高約80mo1。/。。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣原始合成氣的一氧化碳含量范圍可以為從低約15mol。/。至高約25mol%。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣原始合成氣的二氧化碳含量范圍可以為從低約0mol。/。至約40mol%。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣原始合成氣的曱烷含量范圍可以為從低約0mol%,約5mol%，或約10mo10/0,至高約20mol%，約30mol%,或約40mol%。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣的甲烷含量范圍可以為從低約3.5mol%，約4mol%，約4.5mol%,或約5mol%，至高約8mol%，約8.5mo1。/。，約9mo1。/0,或約9.5mol。/?；蚋摺Ｔ谝粋€或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣的氮氣含量范圍可以為從低約0mol%,約1mol%,或約2mol%，至高約3mol%,約6mol%，或約10mo1。/。。在一個或多個實施方案中，當(dāng)空氣或過剩的空氣作為氧化劑經(jīng)管線104引入氣化器205中時，管線106中的原始合成氣的氮氣含量范圍可以為約10molQ/。至約50mol。/。或更高。在一個或多個實施方案中，當(dāng)基本上不含氮的氧化劑經(jīng)管線104引入氣化器205中時，管線106中的原始合成氣的氮氣含量范圍可以為約0mol。/。至約4mo1。/0。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣的氬氣含量范圍可以為從低約0mol%,0.5mol%，或1mol%，至高約1.5mo1。/。，約2mo10/。，或約3mo1。/。。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線104引入的基本上不含氮氣的氧化劑可以提供經(jīng)管線106的原始合成氣，該原始合成氣中氮氣與氬氣組合濃度的范圍為從低約0.001mol。/o至高約3mol%。經(jīng)管線102的原料的平均顆粒直徑大小可以作為控制變量以優(yōu)化經(jīng)立管250循環(huán)到混合區(qū)的固體的顆粒密度?？梢愿淖兘?jīng)管線提升管220中氣:固混合、物的流動特點?？?將經(jīng)管線127的蒸汽既作為反應(yīng)物又作為控制溫度的緩和劑提供給氣化器205。在一個或多個實施方案中，可以將一種或多種吸附劑引入氣化器205中。所述一種或多種吸附劑可以捕獲來自合成氣的污染物，例如氣化器中的氣相中的鈉蒸汽。所述一種或多種吸附劑可以以這樣的速度和水平清除氧氣，該速度和水平足以延遲和阻止氧氣達到這樣的濃度，該濃度能夠?qū)е屡c來自氣化器205中的原料的氫發(fā)生不期望的負反應(yīng)(如水)?？梢詫⑺鲆环N或多種吸附劑混合或添加到一種或多種原料中。可以使用所述一種或多種吸附劑對氣化器原料顆粒，以減少顆粒附聚的傾向。可以將所述一種或多種吸附劑磨成平均粒徑為約5微米至約100微米或約10微米至75微米。示例性吸附劑可以包括但是并不限于富碳灰分、石灰石、白云石、瓷土、石英細粉和焦炭屑。原料中釋放的殘余硫(sulfur)可以通過進料中的天然鉤或鉤系吸附劑捕獲以形成^^化鉤。合成氣冷卻器305可以包括一種或多種熱交換器或熱交換區(qū)。如所示，合成氣冷卻器305可以包括三個熱交換區(qū)310,320和330。熱交換區(qū)310，320和330可以以串^:排列。經(jīng)管線106的原始合成氣可以在第一熱交換器310(第一區(qū))中通過間接熱交換進行冷卻，冷卻后溫度為約260。C至約820°C。從第一熱交換器310排出經(jīng)管線315的冷卻的原始合成氣可以進一步在第二熱交換器320(第二區(qū))中通過間接熱交換進行冷卻，冷卻后溫度為約26(TC至約704。C。從第二熱交換器320排出經(jīng)管線325的冷卻的原始合成氣可以進一步在第三熱交換器330(第三區(qū))中通過間接熱交換進行冷卻，冷卻后溫度為約260。C至約430°C。盡管未顯示，但是合成氣冷卻器305可以是或包括例如單個鍋爐。經(jīng)管線106的原始合成氣可以通過在合成氣冷卻器305中將熱量從原始合成氣間接轉(zhuǎn)移給傳熱介質(zhì)來進行冷卻。在一個或多個實施方案中，可以將經(jīng)管線108的傳熱介質(zhì)引入合成氣冷卻器305中。經(jīng)管線108的傳熱介質(zhì)可以是工藝用水、鍋爐給水等。來自原始合成氣的熱量可以間接地轉(zhuǎn)移給經(jīng)管線108引入的傳熱介質(zhì)，以l是供過熱蒸汽或過熱的高壓蒸汽，該蒸汽可經(jīng)管線350回收。經(jīng)管線350的所述過熱蒸汽或過熱的高壓蒸汽可以用來為一個或多個蒸汽渦輪360提供動力，該蒸汽渦輪360可以與發(fā)電機380連接。來自蒸汽渦輪360的經(jīng)管線390回收的冷凝物可以再循環(huán)為管線108中的傳熱介質(zhì)。例如，可以將來自蒸汽渦輪360的經(jīng)管線390回收的冷凝物處理并再循環(huán)，以提供管線108中的至少部分傳熱介質(zhì)。經(jīng)管線108的例如鍋爐給水可以在第三熱交換器(節(jié)熱器)330中進行加熱，以提供經(jīng)管線116的冷卻的合成氣和經(jīng)管線338的冷凝物。經(jīng)管線338的冷凝物可以在工藝條件下被飽和或基本飽和?？梢詫⒗淠?38引入(閃蒸)到一個或多個蒸汽鼓或分離器340中，以將氣相(蒸汽)與液相(冷凝物)分開?？梢詫⒔?jīng)管線342的蒸汽引入第二熱交換器320(過熱器)中并對著經(jīng)管線315的進入合成氣加熱，以提供經(jīng)管線350的過熱蒸汽或過熱的高壓蒸汽。來自合成氣冷卻器305的經(jīng)管線350的過熱蒸汽或過熱的高壓蒸汽的溫度可以為約400。C或更高，約45(TC或更高，約50(TC或更高，約550。C或更高，約600。C或更高，約650。C或更高，約700。C或更高，約750。C或更高。經(jīng)管線350的過熱蒸汽或過熱的高壓蒸汽的壓力可以為約4,000kPa或更高，約8,000kPa或更高，約11,000kPa或更高，約15，000kPa或更高，約17，000kPa或更高，約19，000kPa或更高，約21,000kPa或更高，或約22,100kPa或更高。來自分離器340的經(jīng)管線346的冷凝物可以引入第一熱交換器(鍋爐)310中，并對著經(jīng)管線106引入的合成氣間接加熱，以提供至少部分汽化蒸汽，該汽化蒸汽可以經(jīng)管線344引入分離器340中。經(jīng)管線344回到分離器340的蒸汽可以經(jīng)管線342引入第二熱交換器進行過熱，以提供經(jīng)管線350的過熱蒸汽或過熱的高壓蒸汽，該蒸汽用于一個或多個蒸汽渦輪360使用。熱交換器310,320,330中的任何一個或所有的熱交換器310，320，330可以是殼管式熱交換器。管線106中的原始合成氣可以依次地供應(yīng)給第一熱交換器310、第二交換器320和第三交換器330的殼側(cè)或管側(cè)。傳熱介質(zhì)可以從殼側(cè)或管側(cè)通過，這取決于原始合成氣從哪側(cè)引入。在一個或多個實施方案中，管線106中的原始合成氣可以并行地(未顯示)供應(yīng)給第一熱交換器310、第二交換器320和第三交換器330的殼側(cè)或管側(cè)，并且傳熱介質(zhì)可以依次從殼側(cè)或管側(cè)通過，這取決于原始合成氣從哪側(cè)引入。如上關(guān)于圖1的討i侖和描述，可以將經(jīng)管線120的傳熱介質(zhì)如鍋爐給水引入曱烷轉(zhuǎn)化器500中，以提供加熱的傳熱介質(zhì)或經(jīng)管線124的蒸汽。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線124的蒸汽可以是低壓蒸汽、中壓蒸汽或高壓蒸汽。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線124的蒸汽可以引入過熱器320中，以提供高壓的過熱傳熱介質(zhì)。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線124的蒸汽可以引入合成氣冷卻器305的另一個區(qū)或部分如分離器340中。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線124的至少部分蒸汽可以引入來自蒸汽渦輪360經(jīng)管線390回收的冷凝物和/或經(jīng)管線108的傳熱介質(zhì)中。圖3描述根據(jù)一個或多個實施方案的另一個示例性SNG系統(tǒng)300的示意圖。SNG系統(tǒng)300可以包括一個或多個氣化器205。氧化劑可以通過空氣分離裝置222經(jīng)管線104供應(yīng)給氣化器205?？諝夥蛛x裝置222可以經(jīng)管線104為氣化器205提供純氧氣、幾乎純氧氣、基本氧氣或富氧空氣?？諝夥蛛x裝置222可以經(jīng)管線104為氣化器205提供貧氮富氧給料，從而使經(jīng)管線106提供給合成氣冷卻器305的合成氣中的氮氣濃度最小化。純氧氣或幾乎純氧氣給料的使用可以使氣化器205生產(chǎn)出可以基本不含氮氣如含有低于0.5mol。/。氮氣/氬氣的合成氣?？諝夥蛛x裝置222可以是高壓低溫型分離器?？諝饪梢越?jīng)管線101引入空氣分離裝置222中。來自空氣分離裝置222經(jīng)管線223的分離的氮氣可以在SNG產(chǎn)生系統(tǒng)300中使用。例如，經(jīng)管線223的氮氣可以引入燃燒渦輪(未顯示)中。空氣分離裝置222可以提供引入氣化器205中的總氧化劑的約10%,約30%,約50%,約70%，約90%,或約100%。在一個或多個實施方案中，空氣分離裝置222可以提供壓力為約2,000kPa至10,000kPa或更高的氧氣。例如，空氣分離裝置222可以提供比氣化器205中壓力高約1,000kPa和環(huán)境溫度的約99.5%純度的氧氣。可以控制氧氣流量以限制氣化器205中的碳燃燒量和保持氣化器溫度。氧氣可以按照約0.1:1至1.2:1的比率(氧氣重量比原料重量，以干燥且不含礦物質(zhì)計)進入氣化器205。在一個或多個實施方案中，氧氣與原料的比率可能是約0.66:1至0.75:1。如上關(guān)于圖1和2的討論和描述，原始合成氣可以經(jīng)管線106引入合成氣冷卻器305中。如上關(guān)于圖2的討論和描述，合成氣冷卻器305可以包括三個熱交換器。在一個或多個實施方案中，合成器冷卻器305可以是或包括任何其它的間接熱交換設(shè)備。管線106中的合成氣可以通過合成氣冷卻器305進行冷卻，經(jīng)管線116的冷卻的合成氣可以引入合成氣凈化系統(tǒng)400。在一個或多個實施方案中，合成氣凈化系統(tǒng)400可以包括一個或多個顆^i控制設(shè)備410、一個或多個飽和器420、一個或多個氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430、一個或多個COS水解設(shè)備480、一個或多個氨氣洗滌設(shè)備490、一個或多個氣體冷卻器440、一個或多個閃蒸氣體分離器446、一個或多個汞去除設(shè)備450、一個或多個酸性氣體去除設(shè)備460、一個或多個石克回收裝置466和/或一個或多個石友處理壓縮裝置470。冷卻的合成氣可以經(jīng)管線166引入顆?？刂圃O(shè)備410中。顆粒控制設(shè)備410可以包括一個或多個分離設(shè)備，例如高溫顆粒過濾器。顆?？刂圃O(shè)備410可以提供顆粒濃度低于檢測限約0.1ppmw的過濾合成氣。示例性的顆?？刂圃O(shè)備可以包括但是并不限于燒結(jié)金屬過濾器(例如鐵鋁過濾材料)、金屬過濾筒和/或陶瓷過濾筒。顆?？刂圃O(shè)備410由于具有將顆粒從合成氣中去除的效率，因此去除或灰水系統(tǒng)的去除，這可以減少工藝用水消耗和相關(guān)的廢水排放。固體顆粒可以經(jīng)管線412從系統(tǒng)中清除，或再循環(huán)至氣化器205(未顯示)中。經(jīng)管線414離開顆?？刂圃O(shè)備410的過濾的合成氣可以被分開，至少一部分合成氣可以經(jīng)管線415引入飽和器420中，另一部分可以經(jīng)管線416引入硫化羰(COS)水解裝備480中。熱量可以從管線416中的冷卻合成氣回收。例如，管線416中的冷卻合成氣可以暴露于一個熱交換器或一系列熱交換器(未顯示)。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線415引入飽和器420中的冷卻合成氣的一部分以及經(jīng)管線416提供給COS水解裝備480的一部分可以至少部分基于曱烷發(fā)生裝置500入口處的氫氣與一氧化碳和/或二氧化碳的期望比率計算。盡管沒有顯示，但是在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線414的過濾合成氣可以依次地引入^t包和器420和COS水解裝備480中。在冷卻合成氣經(jīng)管線424引入氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430中之前，可以使用飽和器420增加管線415中冷卻合成氣的水分含量。由SNG系統(tǒng)300中的其他設(shè)備產(chǎn)生的工藝冷凝物可以經(jīng)管線442引入飽和器420中。示例性冷凝物可以包括來自氨氣洗滌器490的工藝冷凝物、來自氣體冷卻器305的第一工藝冷凝物、來自氣體冷卻器440的第二工藝冷凝物、來自曱烷轉(zhuǎn)化器500的工藝冷凝物或它們的組合。補給水，例如去礦物質(zhì)水，也可以經(jīng)管線418供應(yīng)給飽和器420。補給水可以用于維持適當(dāng)?shù)乃胶?。在一個或多個實施方案中，飽和器420可以具有熱需要量，約70%至75%的熱需要量可以是由管線415中冷卻合成氣提供的顯熱以及可從SNG系統(tǒng)300中的其他部分獲得的中品位至4氐品位熱。約25%至30%的熱需要量可以由間接的蒸汽再沸騰提供。在一個或多個實施方案中，間接蒸汽再沸騰可以使用中壓蒸汽，例如蒸汽的壓力范圍可以為約4,000kPa至約4,580kPa。在一個或多個實施方案中，飽和器420沒有新蒸汽添加。飽和器420中無新蒸汽添加可以使補給水的整體需求最小化并減少經(jīng)管線422的飽和器泄料。飽和的合成氣可以經(jīng)管線424引入氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430中。在一個或多個實施方案中，氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430可以包括平行的單級或兩級氣體轉(zhuǎn)換催化床系統(tǒng)。管線424中的飽和的合成氣可以進行預(yù)熱，然后進入氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430中。飽和的合成氣可以以蒸汽與干燥氣體為約0.8:1至1.2:1或更高的摩爾比進入氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430中。管線424中的飽和的合成氣的溫度為約20(TC至約295°C，約190°C至約290°C,或約290。C至約30(TC或更高。管線424中的々包和的合成氣可以包括硫化羰，硫化羰可以通過氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430至少部分一皮水解為辟u化氫。可以使用氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430轉(zhuǎn)化飽和的合成氣，以經(jīng)管線432提供轉(zhuǎn)換的合成氣。在一個或多個實施方案中，氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430可以包括一個或多個變換器，以通過將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳來調(diào)節(jié)合成氣中氫氣與一氧化碳的比率。氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430可以包括但是并不限于單段絕熱固定床反應(yīng)器；級間冷卻的多段絕熱固定床反應(yīng)器；蒸汽產(chǎn)生和冷淬滅反應(yīng)器；蒸汽產(chǎn)生或冷卻的管狀固定床反應(yīng)器；流化床反應(yīng)器；或它們的任何組合。在一個或多個實施方案中，鈷-鉬催化劑可以加入氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430中。鈷-鉬催化劑可以在約29(TC的溫度下，在硫化氫例如約100ppmw硫化氫存在下起作用。如果使用鈷-鉬催化劑進行酸轉(zhuǎn)換(sourshift)，則之后的下游石克去除可以使用任何碌u去除方法和/或才支術(shù)咒成。氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430可以包括兩個串聯(lián)排列的反應(yīng)器。第一反應(yīng)器可以在約260。C至約400。C的高溫下運轉(zhuǎn)，以使用催化劑以相對高的反應(yīng)速度將存在于管線424中的飽和的合成氣中的大多數(shù)一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，所述催化劑可以是但并不限于銅-鋅-鋁、氧化鐵、鐵酸鋅、磁鐵礦、氧化鉻、其衍生物或其任何組合。第二反應(yīng)器可以在相對低的溫度下約150。C至約200。C下運轉(zhuǎn)，以〗吏一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣最大化。第二反應(yīng)器可以使用催化劑，所述催化劑包括但不限于銅、鋅、銅促進型鉻、其衍生物或其任何組合。氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430可以從轉(zhuǎn)換的合成氣中回收熱?；厥盏臒峥梢杂糜趯芫€424中的飽和的合成氣在進入氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430之前進行預(yù)熱。在一個或多個實施方案中，回收的熱可以為合成氣飽和器420提供至少部分的熱負荷。在一個或多個實施方案中，回收的熱可以對進入轉(zhuǎn)換反應(yīng)器的供給氣進行預(yù)熱，和/或產(chǎn)生中壓蒸汽。在一個或多個實施方案中，回收的熱可以對再循環(huán)的冷凝物進行預(yù)熱，或?qū)σ隨NG系統(tǒng)300中的補給水進行預(yù)熱。在一個或多個實施方案中，回收的熱可以為酸性氣體去除裝置460提供至少部分的熱負荷。在一個或多個實施方案中，回收的熱可以提供至少部分的熱以干燥SNG系統(tǒng)300中的碳質(zhì)原料和/或其他系統(tǒng)。在將飽和的合成氣轉(zhuǎn)換形成轉(zhuǎn)換的合成氣后，轉(zhuǎn)換的合成氣可以經(jīng)管線432引入氣體冷卻器440中。氣體冷卻器440可以是間接熱交換器。氣體冷卻器440可以從管線432中的轉(zhuǎn)換的合成氣中回收至少部分的熱，該轉(zhuǎn)換的合成氣不是從氣體轉(zhuǎn)換設(shè)備430回收的。氣體冷卻器440可以產(chǎn)生冷卻的變換合成氣和第二冷凝物。冷卻的變換合成氣可以經(jīng)管線449離開氣體冷卻器440。來自440的第二工藝冷凝物可以在經(jīng)過閃蒸氣體分離器446后經(jīng)管線442引入飽和器420中。COS水解設(shè)備480可以對管線416中的冷卻的合成氣中的石克化羰進行轉(zhuǎn)化。COS水解設(shè)備480可以包括多個并聯(lián)的疏化羰反應(yīng)器。例如，COS水解設(shè)備480可以有大約兩個或兩個以上，三個或三個以上，四個或四個以上，五個或五個以上，或者十個或十個以上的并聯(lián)的硫化羰反應(yīng)器。管線416中的過濾的合成氣可以進入到COS水解設(shè)備480中，經(jīng)過并聯(lián)的硫化羰反應(yīng)器，硫化氫合成氣可以從COS水解設(shè)備480經(jīng)管線482排出。管線482中的硫化氫合成氣中的硫化羰的濃度為約1ppmv或更低。管線482中的硫化氫合成氣中的熱量可以回收，并用于預(yù)熱鍋爐給水、干燥碳質(zhì)原料、作為SNG系統(tǒng)300的其他部分中的熱源或其任何組合。熱交換器(未顯示)可用于從管線482中的石危化氫合成氣回收熱；示例性熱交換器可以包括殼管熱交換器、同心流熱交換器或任何其它的熱交換裝置。熱從管線482中的硫化氫合成氣回收后，可以將管線482中的硫化氬合成氣引入氨氣洗滌設(shè)備490中。氨氣洗滌設(shè)備490可以利用水將管線482中的硫化氫合成氣中的氨去除。經(jīng)管線488的水可以引入氨氣洗滌器490中。經(jīng)管線488的水可以是來自SNG產(chǎn)生系統(tǒng)300其他部分的再循環(huán)水，或可以是來自外源的補給水。在一個或多個實施方案中，經(jīng)管線488提供給氨氣洗滌器490的水可包括在干燥碳質(zhì)原料中產(chǎn)生的水。經(jīng)管線488的用于洗滌冷卻的合成氣的水以約5(TC至約64。C的溫度提供。在一個或多個實施方案中，水的溫度可以為約54°C。水還可以去除合成氣中的至少部分氟化物和/或氯化物。因此，具有氨、氟化物和/或氯化物的廢水可以經(jīng)氨氣洗滌器提供，來自氨氣洗滌器490的廢水可以經(jīng)管線492引入氣體冷卻器440中，并與第二冷凝物組合，以提供組合的冷凝物。組合的冷凝物經(jīng)管線444提供^會閃蒸氣體分離器446,可以使用任何閃蒸氣體分離器。管線444中的組合的冷凝物在進入閃蒸氣體分離器446之前可以進行預(yù)熱。管線444中的組合的冷凝物的壓力范圍可以為約2,548kPa至約5,922kPa。管線444中的組合的冷凝物在閃蒸氣體分離器446中閃蒸。當(dāng)組合的冷凝物閃蒸時，可以形成閃蒸氣體和冷凝物。閃蒸氣體可以包括氨。閃蒸氣體可以經(jīng)管線448再循環(huán)回氣化器205中。冷凝物可以經(jīng)管線442再循環(huán)至飽和器420中。在一個或多個實施方案中，管線448中的閃蒸氣體中的氨可以在氣化器205中轉(zhuǎn)化為氮氣和氫氣。可以將洗滌的合成氣從氨氣洗滌器490經(jīng)管線494引入氣化器205中。在一個或多個實施方案中，管線494中的洗滌合成氣的一部分可以經(jīng)管線496再循環(huán)回氣化器205中。在一個或多個實施方案中，管線494中的洗滌合成氣的另一部分可以與管線449中的冷卻的轉(zhuǎn)換合成氣組合，以提供經(jīng)管線497的混合合成氣。管線497中的混合合成氣可以進行預(yù)熱，并引入汞去除設(shè)備450中。管線497中的混合合成氣的溫度范圍可以為約60。C至約71°C,約20°C至約80。C，或者約60。C至約90°C。汞去除設(shè)備450可以包括但不限于能夠吸附在處理的合成氣中存在的即便不是全部也是大量的汞的活性炭床。經(jīng)管線452從汞去除設(shè)備450回收的處理的合成氣可以引入酸性氣體去除設(shè)備460中。酸性氣體去除設(shè)備460可以從處理的合成氣中去除二氧化碳。酸性氣體去除設(shè)備460可以包括^旦不限于物理溶劑系兩級酸性氣體去除系統(tǒng)。物理溶劑可以包括但不限于Selexol(聚乙二醇二曱醚)、Rectisol(冷曱醇)或它們的組合。在一個或多個實施方案中，一個或多個胺溶劑，例如曱基二乙醇胺(MDEA)，可以用于去除來自處理的合成氣的任何酸性氣體的至少一部分，以提供經(jīng)管線118的處理的合成氣。處理的合成氣可以經(jīng)管線118引入曱烷轉(zhuǎn)化器500中。管線118中的處理的合成氣中二氧化碳的含量可以為約0mol。/。至高約40mol。/。。管線118中的處理的合成氣中石克的總含量可以為約0.1ppmv或更4氐。二氧化碳可以作為低壓富二氧化碳流經(jīng)管線464回收。管線464中二氧化碳的含量可以是約95mol。/。二氧化碳或更高。低壓二氧化碳流中辟u化氬的含量可以是少于20ppmv。低壓二氧化石友流可以經(jīng)管線464引入碳處理壓縮裝置470中。可以將管線464中的低壓二氧化碳流暴露于一個或多個壓縮組，二氧化碳可以在約13,890kPa至約22,165kPa的壓力下作為密相流體經(jīng)管線472/人>暖處理壓縮裝置470中離開。在一個或多個實施方案中，密相流體可以用于提高油回收或扣押(sequester)。在一個或多個實施方案中，碳處理壓縮裝置470可以是四級壓縮機或任何其他壓縮機。一個示例性壓縮機可以包括具有電驅(qū)動裝置的四級中冷離心壓縮機，在一個或多個實施方案中，管線472中的二氧化碳流可以符合二氧化碳管道的規(guī)格。酸性氣體去除設(shè)備460還可以從處理的氣體中去除硫。硫可以作為富硫化氫流濃縮。富硫化氫流可經(jīng)管線462引入硫回收裝置466中。例如，硫回收裝置466可以是氧氣點燃的克勞斯裝置。當(dāng)管線462中的硫化氫流在硫回收裝置466中燃燒時，可以產(chǎn)生尾氣。尾氣可以被壓縮并經(jīng)酸去除設(shè)備460上游的管線468再循環(huán)。管線118中的處理的氣體中的一部分可以經(jīng)管線499去除，并作為燃料氣體使用。可以燃燒燃料氣體以提供給SNG系統(tǒng)300動力。管線118中剩余的處理氣體可以引入曱烷轉(zhuǎn)化器500中。處理的合成氣中氮氣含量可以為約0molo/。至約50mol%,氬氣含量為約0mol。/。至約5mol%。如上關(guān)于圖1和2的討-淪和描述，可以將經(jīng)管線120的傳熱介質(zhì)引入曱烷轉(zhuǎn)化器500中。曱烷轉(zhuǎn)化器500可以經(jīng)管線509提供曱烷化冷凝物。管線509中的至少部分曱烷化冷凝物可以再循環(huán)回SNG系統(tǒng)300中。在一個或多個實施方案中，曱烷化冷凝物可以經(jīng)管線509再循環(huán)回閃蒸氣體分離器446中，曱烷化冷凝物可以與組合的冷凝物在閃蒸氣體分離器446中閃蒸，以提供管線442中的至少部分冷凝物。在另一個實施方案中，管線509中的曱烷化冷凝物可以再循環(huán)回氣體冷卻器440、飽和器420或SNG系統(tǒng)300的其他部分中。曱烷轉(zhuǎn)化器500可以經(jīng)管線124給合成氣冷卻器305提供高壓蒸汽。合成氣冷卻器305可以使高壓蒸汽過熱，以提供經(jīng)管線110的過熱的高壓蒸汽，如以上所討論和描述。過熱的高壓蒸汽可以引入一個或多個蒸汽渦輪發(fā)生器中，以為SNG系統(tǒng)300提供電力。在一個或多個實施方案中，曱烷轉(zhuǎn)化器500可以包括一個、兩個、三個、四個、五個、六個或甚至二十個曱烷化反應(yīng)器(methanatorreactor)。曱烷轉(zhuǎn)化器500還可以包括多個熱交換器和混合裝置，從而確保在各個曱烷化反應(yīng)器中維持適當(dāng)?shù)臏囟?。所述反?yīng)器可以包含曱烷化催化劑。曱烷化催化劑可以包括鎳、釕、另外的常見曱烷化催化劑材料或它們的組合。曱烷轉(zhuǎn)化器500可以保持約150°C23至約l,OO(TC的溫度。曱烷轉(zhuǎn)化器500可以經(jīng)管線122為SNG干燥和壓縮設(shè)備510提供SNG。在一個或多個實施方案中，曱烷轉(zhuǎn)化器500可以包括三個并聯(lián)排列的反應(yīng)器，并且第四個反應(yīng)器可以與三個并聯(lián)的反應(yīng)器串聯(lián)(未顯示)。三個并聯(lián)的反應(yīng)器可以提供引入第四個反應(yīng)器的總SNG中的一部分。三個反應(yīng)器也可以具有循環(huán)流，該循環(huán)流可以4吏SNG的一部分循環(huán)回三個反應(yīng)器的任何一個入口中。SNG可以從第四個反應(yīng)器經(jīng)管線122提供給SNG干燥和壓縮裝置510。SNG干燥和壓縮裝置510可以l吏管線122中的SNG脫水至約3.5千克水/百萬標準立方米(Mscm)或更少。脫水可以在常^見的三甘醇裝置中進行。管線122中SNG脫水后可以進行壓縮，冷卻，并經(jīng)管線512送給終端用戶或引入管道中。管線512中的SNG的壓力可以為約1,379kPa至約12,411kPa,溫度為約20。C至約75°C。在一個或多個實施方案中，管線122中的SNG可以進行壓縮，壓縮后管線122中的SNG可以進行脫水。預(yù)言性實施例實施例I本發(fā)明的實施方案可以通過下面的模擬工藝進行進一步描述。以上所述的一個或多個系統(tǒng)理-淪上可與WyomingPowderRiverBasin("WPRB")煤一起使用。如以下表1中所示，給出WPRB煤的組分。<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>計算來自氣化器經(jīng)管線106的原始合成氣的模擬組分具有如表2中所示的組分。表2經(jīng)管線106的原始合成氣溫度927°C壓力3600kPa成分mol%(按濕量計)CO39.7H228.5co214.3CH44.3NH30.4H2012.6N20.09Ar0.08H2S750ppmvHCN250ppmvCOS40ppmvHF18ppmvHC130ppmv根據(jù)模擬的工藝條件，當(dāng)由WPRB煤氣化提供的合成氣按照以上所討論和描述的一個或多個實施方案進行處理時，經(jīng)管線118引入曱烷轉(zhuǎn)化器500中的處理的合成氣可以具有表3中所示的組表3<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>利用根據(jù)以上討論和描述的一個或多個實施方案的工藝從WPRB煤生產(chǎn)SNG的計算給料需要量和一些副產(chǎn)品生產(chǎn)可以如表4中所示。給料需要量和副產(chǎn)品(二氧化碳)產(chǎn)生使用假定生產(chǎn)約4.3百萬標準立方米/天(Mscmd)SNG具有約36MJ/scm熱值進行計算。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>AR是按原樣計算的計算煤給料速率，以公噸/天表示，其中WPRB煤的水分含量為27.21重量％。AF是當(dāng)煤引入氣化器205中時的計算煤給料速率，其中PRB煤的水分含量為17.89重量％。氧氣/公噸煤根據(jù)水分和無灰基準計算。用于使用來自WPRB煤的合成氣的SNG系統(tǒng)的計算補給水是約1.14立方米/分(CMPM)。燃料氣體是處理的合成氣，其是滿足4.3Mscmd目標SNG生產(chǎn)所需要的過量的處理的合成氣產(chǎn)生的，該燃料合成氣可以作為用于SNG系統(tǒng)的燃料。除表4中所列的副產(chǎn)品二氧化碳外，計算出使用WPRB煤產(chǎn)生的其他副產(chǎn)品包括約33公噸/天速率的碌u和約814公噸/天速率的灰分。實施例II以上理i侖上描述的一個或多個系統(tǒng)可以-使用北達科他州褐煤(NorthDakotaLigniteCoal)。給出北達科他州褐煤的組分如下表5中所示。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>根據(jù)模擬的工藝條件，當(dāng)由北達科他州褐煤氣化產(chǎn)生的經(jīng)管線106的原始合成氣按照以上所討論和描述的一個或多個實施方案進行處理時，經(jīng)管線118引入曱烷轉(zhuǎn)化器中的處理的合成氣可以具有表7中所示的組分。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>從來自北達科他州褐煤生產(chǎn)SNG中的計算給料需要量和產(chǎn)生的一些副產(chǎn)品可以如表8中所示。表8中的值基于使用三個氣化器205計算的。給料需要量和副產(chǎn)品產(chǎn)生假定生產(chǎn)約4.3Mscmd熱值為約36MJ/scm的SNG計算。表8煤給料速率，氧補給燃料氣體C02公公噸/天氣水，噸/天ARAF公CMPMMscfdMJ/scm煤噸/(HHV)公煤北達科他州褐煤14,03011,9760.66.2670n/a13,545AR是按原樣計算的計算煤給料速率，以公噸/天表示，其中北達科他州褐煤的水分含量為29.82重量％。AF是當(dāng)煤引入氣化器205中時的計算煤給料速率，其中北達科他州褐煤的水分含量為517.89重量％。氧氣/公噸煤根據(jù)水分和無灰基準計算。用于使用來自北達科他州褐煤的合成氣的SNG系統(tǒng)的計算補給水是約.267CMPM。除表8所列的副產(chǎn)品(二氧化碳)，計算出使用北達科他州褐煤的其他副產(chǎn)品包括約79公噸/天速率的-克和1,521公噸/天速率的灰分。io模擬的輔助動力需求以下部分討論SNG"i殳備的輔助動力負載需求，動力產(chǎn)生積無念，以及滿足動力需求平衡的選擇。界區(qū)外("OSBL")蒸汽和動力系統(tǒng)包括蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)和電力產(chǎn)生系統(tǒng)。界區(qū)內(nèi)("ISBL")工藝裝置從廢熱回收產(chǎn)生大量蒸汽，該蒸汽可以用來在一個或多個蒸汽渦輪發(fā)生器15("STG")中產(chǎn)生電力。具體的結(jié)構(gòu)可能取決于對電力平衡的考慮。例如，如果足夠的電力可從當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)(utilitygrid)以具有竟爭力的價格可靠地獲得，那么動力需求平衡可以購買。但是，如果不能可靠地獲得足夠的電力，則SNG設(shè)備可以以"島模式(islandmode)"進行電力運轉(zhuǎn)，并且可以在現(xiàn)場產(chǎn)生所有的電力。島模式對SNG系20統(tǒng)是可能的，因為SNG系統(tǒng)比其他SNG的效率更高。考慮的基本設(shè)計選擇包括a)基本方案-從電網(wǎng)購買動力需求平衡b)選擇1-用通過燃燒的鍋爐和較大的STG提供的動力平衡進行的島運轉(zhuǎn)c)選擇2-用經(jīng)氣體渦輪發(fā)電機(GTG)、熱回收蒸汽發(fā)電機(HRSG)和較大的STG主要提供的動力平衡進行的島操作表9和10概括了關(guān)于WPRB和北達科達州褐煤方案的蒸汽和動力產(chǎn)生系統(tǒng)的基本性能參數(shù)。5WPRB方案描述為模擬WPRB煤方案，基于4.3Mscmd的目標SNG生產(chǎn)速率產(chǎn)生過剩的合成氣(燃料氣體)。在基本方案選擇中，將該過剩的合成氣用作鍋爐燃料產(chǎn)生經(jīng)STG的更多電力，并且電力平衡可以通過場外購買。在選擇1&2中，動力平衡現(xiàn)場產(chǎn)生。如所示，用氣io化器產(chǎn)生的固定量合成氣，利用合成氣作為燃料可以減少選擇1中的SNG凈生產(chǎn)量。在選擇2中，可以在滿足動力產(chǎn)生需求后獲得少量過剩的合成氣(即，表9顯示比選擇2的負載稍多的動力產(chǎn)生)。這是由于選擇2的效率較選擇1高。該過多的合成氣可以用于邊際地增加SNG生產(chǎn)，或使該cogen循環(huán)解調(diào)(de-tune)以保持合成氣需15求平衡。例如，可以減少一個或多個GTG上的負載，可以增加一個或多個HRSG的管道燃燒。表9-動力消耗&產(chǎn)生概述[WPRB(4.3MscmdSNG,加燃料氣體)<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>北達科他州褐煤方案描述對于北達科他州褐煤方案，在基本方案選擇中，電力平衡從場外購買。在選擇1&2中，動力平衡現(xiàn)場產(chǎn)生。由于沒有另外的燃5料氣體可利用，顯示選擇l&2的額外燃料需求在SNG生產(chǎn)中等量減少。表10:動力消耗&生產(chǎn)概述-北達科他州褐煤(4.3MscmdSNG)<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>已使用一系列的數(shù)字上限和數(shù)字下限對某些實施方案和特點進行了描述。應(yīng)理解，除非另有說明，包括從任何下限到任何上限的范圍。某些下限、上限以及范圍出現(xiàn)在下面的權(quán)利要求書中。所有的數(shù)值為"約"或"近似于"所示值，并且考慮本領(lǐng)域普通技術(shù)人員預(yù)期的數(shù)值誤差和變差。各種術(shù)語在上面已經(jīng)進行了定義。在權(quán)利要求書中的術(shù)語在上面沒有進行定義的情況下，應(yīng)該給予該術(shù)語本領(lǐng)域技術(shù)人員給予其的在至少一個印刷出版物和出版的專利中反應(yīng)的最廣泛的定義。另外，在本申請中引用的所有專利、檢測程序和其它文件均全部引入本文作為參考，其程度為該公開與本申請無不一致，并且對所有的權(quán)限而言該引入被允許。雖然上述是針對本發(fā)明的實施方案，但是在不偏離其基本范圍的前提下，可以設(shè)計該發(fā)明的其他以及更進一步的實施方案，其范圍由下面的權(quán)利要求書所決定。權(quán)利要求1.一種用于生產(chǎn)合成天然氣的方法，該方法包括在氣化器中氣化碳質(zhì)原料，以提供原始合成氣；冷卻所述原始合成氣，以提供冷卻的原始合成氣；在凈化系統(tǒng)中處理所述冷卻的原始合成氣，以提供處理的合成氣，其中所述凈化系統(tǒng)包括與所述氣化器和飽和器流體連通的閃蒸氣體分離器；將所述處理的合成氣轉(zhuǎn)化為合成天然氣，以提供蒸汽、甲烷化冷凝物和合成天然氣；和將所述甲烷化冷凝物引入所述閃蒸氣體分離器中。2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳質(zhì)原料包含氮，且其中氣化所述碳質(zhì)原料包括將所述碳質(zhì)原料中約20%至約100%的氮轉(zhuǎn)化為氨。3.權(quán)利要求1所述的方法，其中冷卻所述原始合成氣包括間接交換所述蒸汽與所述原始合成氣之間的熱量，以提供過熱蒸汽。4.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣化器在約870。C至約IIOO'C的溫度范圍下運轉(zhuǎn)。5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述原始合成氣包含約3moP/?；蚋叩臅跬闈舛?。6.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述合成天然氣包含約85mol。/。至約100mol。/o的曱烷濃度。7.權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述處理合成氣轉(zhuǎn)化為合成天然氣過程中產(chǎn)生的蒸汽是具有約4,000kPa至約14,000kPa壓力的飽和蒸汽。8.—種用于生產(chǎn)合成天然氣的方法，該方法包括在氣化器中氣化碳質(zhì)原料，以提供原始合成氣；冷卻所述原始合成氣，以提供冷卻的原始合成氣；在凈化系統(tǒng)中處理所述冷卻的原始合成氣，以提供處理的合成氣，其中所述凈化系統(tǒng)包括與所述氣化器和飽和器流體連通的閃蒸氣體分離器；將所述處理的合成氣轉(zhuǎn)化為合成天然氣，以提供蒸汽、曱烷化冷凝物和合成天然氣；將所述曱烷化冷凝物引入所述閃蒸氣體分離器中；將來自所述原始合成氣的熱量間接交換給所述蒸汽，以提供過熱蒸汽；和將所述過熱蒸汽引入與電力發(fā)生器相連的蒸汽渦輪中，以提供動力和冷;疑物。9.權(quán)利要求8所述的方法，其進一步包括壓縮所述合成天然氣，以提供壓縮的合成天然氣。10.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述凈化系統(tǒng)具有電負載需求，且其中將由與所述電力發(fā)生器相連的蒸汽渦輪產(chǎn)生的動力引入所述凈化系統(tǒng)中，以提供至少部分電負載。11.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述原始合成氣包含至少1mol。/。曱烷。12.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述氣化器在約87(TC至約IIOO'C的溫度范圍下運轉(zhuǎn)。13.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述碳質(zhì)原料包含氮，且其轉(zhuǎn)化為氨/、"'、、'。°'°。，i14.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述合成天然氣包含約85mol。/。至約100mol。/。的甲烷濃度。15.權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述處理的合成氣轉(zhuǎn)化為合成天然氣過程中產(chǎn)生的蒸汽為具有約4,000kPa至約14,000kPa壓力的飽和蒸汽。16.—種用于生產(chǎn)合成天然氣的方法，該方法包括在氣化器中氣化碳質(zhì)原料，以提供含顆粒的原始合成氣；在合成氣冷卻器中冷卻所述原始合成氣，以提供冷卻的合成氣和第一工藝冷凝物；在所述合成氣冷卻器中再循環(huán)所述第一工藝冷凝物；在顆?？刂圃O(shè)備中從所述冷卻的合成氣中去除至少部分顆粒，以提供過濾的合成氣；將水分添加到在飽和器中第一部分的過濾合成氣中，以提供飽和的合成氣；在變換器中變換所述飽和的合成氣，以提供變換的合成氣；在氣體冷卻器中冷卻所述變換的合成氣，以提供冷卻的變換合成氣和第二工藝冷凝物；在硫化羰水解設(shè)備中水解處理第二部分過濾合成氣，以提供硫化羰貧合成氣；在氨氣洗滌器中用水對所述硫化羰貧合成氣進行氨氣洗滌，以提供洗滌的合成氣和含氨廢水；將第二冷凝物與所述廢水合并，以提供合并的冷凝物；將第一部分洗滌的合成氣引入所述氣化器中；將第二部分洗滌的合成氣與冷卻的變換合成氣合并，以提供混合的合成氣；處理所述混合的合成氣，以提供處理的合成氣；在曱烷轉(zhuǎn)化器中轉(zhuǎn)化所述處理的合成氣，以提供蒸汽、曱烷化冷凝物和合成天然氣；壓縮所述合成天然氣，以提供壓縮的合成氣；在閃蒸氣體分離器中分離所述組合的冷凝物和所述曱烷化冷凝物，以提供閃蒸氣體和冷凝物；將所述閃蒸氣體引入所述氣化器中；將所述冷凝物引入所述飽和器中；在所述合成氣冷卻器中將來自所述原始合成氣的熱量間接交換給所述蒸汽，以提供過熱蒸汽。17.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述氣化器在約87(TC至約110(TC的溫度范圍下運轉(zhuǎn)。18.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述碳質(zhì)原料包含氮，且￡轉(zhuǎn)化為氨。；、m、''、'、"'。。'。o、19.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述合成天然氣包含約85mol。/。至約100mol。/。的曱烷濃度。20.權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括將壓縮的合成天然氣引入管道中。21.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述原始合成氣包含至少1mol。/。曱烷。22.權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述處理的合成氣轉(zhuǎn)化為合成天然中產(chǎn)生的蒸汽是具有約4,000kPa至約14,000kPa壓力的飽和蒸汽。全文摘要本發(fā)明提供用于生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。所述方法可包括在氣化器中氣化碳質(zhì)原料，以提供原始合成氣?？衫鋮s所述原始合成氣，以提供冷卻的原始合成氣?？稍趦艋到y(tǒng)中處理所述冷卻的原始合成氣，以提供處理的合成氣。所述凈化系統(tǒng)可包括與所述氣化器和飽和器流體連通的閃蒸氣體分離器?？蓪⑺鎏幚淼暮铣蓺廪D(zhuǎn)化為合成天然氣，以提供蒸汽、甲烷化冷凝物和合成天然氣。可將所述甲烷化冷凝物引入所述閃蒸氣體分離器中。文檔編號C10L3/08GK101629111SQ20091015204公開日2010年1月20日申請日期2009年7月15日優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日發(fā)明者P·夏爾斯,S·阿日雅帕蒂申請人:凱洛格·布朗及魯特有限公司