生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)，包括：第一氣化單元，用于氣化含碳物質(zhì)、并提供第一合成氣；第一水洗單元，用于接收第一合成氣、并提供第一水洗氣和第一廢水；第一甲烷化單元，用于接收第一水洗氣、并提供甲烷含量高于第一水洗氣的第一合成天然氣；以及水煤漿制備單元，用于利用含有來(lái)自第一合成氣的灰的至少部分第一廢水來(lái)制備水煤漿。本發(fā)明也涉及相關(guān)的生產(chǎn)合成天然氣的方法。
【專利說(shuō)明】生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們生活水平的提高，對(duì)居住環(huán)境的要求也日益提高，從而人們對(duì)天然氣等 清潔能源的需求也加劇攀升。但是天然氣自然資源是有限的，因此人們開(kāi)發(fā)了利用煤等含 碳物質(zhì)生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。例如，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第200910155045.X號(hào)公開(kāi) 了一種生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。
[0003] 但是，現(xiàn)有的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法不能滿足現(xiàn)階段人們的一些需求，例 如在廢水的處理方面，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第200910155045.X號(hào)提及將水洗合成氣產(chǎn)生的 廢水閃蒸后回收，用于增加合成氣的水分含量。但是，閃蒸成本較高，尤其在廢水量比較大 的時(shí)候。
[0004] 因此，需要開(kāi)發(fā)新的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明涉及一種新的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。
[0006] -方面，本發(fā)明涉及的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)包括：第一氣化單元，用于氣化含碳 物質(zhì)、并提供第一合成氣；第一水洗單元，用于接收第一合成氣、并提供第一水洗氣和第一 廢水；第一甲烷化單元，用于接收第一水洗氣、并提供甲烷含量高于第一水洗氣的第一合成 天然氣；以及水煤漿制備單元，用于利用含有來(lái)自第一合成氣的灰的至少部分第一廢水來(lái) 制備水煤漿。
[0007] 另一方面，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)合成天然氣的方法，其包括：氣化含碳物質(zhì)以提供 第一合成氣；水洗第一合成氣以提供第一水洗氣和第一廢水；甲燒化第一水洗氣以提供甲 烷含量高于第一水洗氣的第一合成天然氣；以及用含有來(lái)自第一合成氣的灰的至少部分第 一廢水制備水煤漿。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，可以幫助理解本發(fā)明的特征、方面及優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0009] 圖1-3是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 除非本發(fā)明中清楚另行定義，用到的科學(xué)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)的含義為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員所通常理解的含義。本發(fā)明中使用的"第一"、"第二"以及類似的詞語(yǔ)并不表 示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來(lái)彼此區(qū)分。本發(fā)明中使用的"包括"、"包含"、或 "含有"以及類似的詞語(yǔ)是指除了列于其后的項(xiàng)目及其等同物外，其他的項(xiàng)目也可在范圍以 內(nèi)。
[0011] 本發(fā)明中的近似用語(yǔ)用來(lái)修飾數(shù)量，表示本發(fā)明并不限定于該具體數(shù)量，還包括 與該數(shù)量接近的、可接受的、不會(huì)導(dǎo)致相關(guān)基本功能的改變的修正的部分。相應(yīng)的，用"大 約"、"約"等修飾一個(gè)數(shù)值，意為本發(fā)明不限于該精確數(shù)值。在某些實(shí)施例中，近似用語(yǔ)可能 對(duì)應(yīng)于測(cè)量數(shù)值的儀器的精度。本發(fā)明中的數(shù)值范圍可以合并及/或互換，除非另行清楚 說(shuō)明，數(shù)值范圍包括其所涵蓋的所有數(shù)值子范圍。
[0012] 在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，除非清楚地另外指出，所有項(xiàng)目的單復(fù)數(shù)不加以限制。除 非上下文另外清楚地說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)"或"、"或者"并不意味著排他，而是指存在提及項(xiàng)目（例如 成分）中的至少一個(gè)，并且包括提及項(xiàng)目的組合可以存在的情況。
[0013] 本發(fā)明所提及的"可"和"可能"表示在一定環(huán)境下發(fā)生的可能性；具有指定的性 質(zhì)，特征或者功能的可能性；和/或通過(guò)顯示一個(gè)或者多個(gè)能力、性能而適合于另一種動(dòng) 作，或者與該適合的動(dòng)作相關(guān)的可能性。因此，用于"可"、和"可能"表示修飾的術(shù)語(yǔ)顯然適 合、能夠或者適于所表示的能力，功能，或者用途，同時(shí)考慮在一些情況下，所修飾的術(shù)語(yǔ)可 能有時(shí)不適合、不能或者不合適。例如，在一些情況下，事件或者能力可能是所期望的，而在 其它情況下，該事件或者能力不能發(fā)生。這些情形通過(guò)術(shù)語(yǔ)"可"和"可能"描述。
[0014] 本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中提及"一些實(shí)施例"等等，表示所述與本發(fā)明相關(guān)的一種特定要素 (例如特征、結(jié)構(gòu)和/或特點(diǎn))被包含在本說(shuō)明書(shū)所述的至少一個(gè)實(shí)施例中，可能或不可能出 現(xiàn)于其他實(shí)施例中。另外，需要理解的是，所述發(fā)明要素可以任何適合的方式結(jié)合。
[0015] 在下文中，將參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式，但不會(huì)詳細(xì)描述眾所周知的功能 和結(jié)構(gòu)以及不必要的細(xì)節(jié)。如后所述，本發(fā)明的實(shí)施例涉及生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)和方法。 所述系統(tǒng)和方法使用廢水制備水煤漿，降低廢水處理的要求，所以成本較低，而且廢水中來(lái) 自合成氣的灰(也稱飛灰或細(xì)灰）等可燃燒成分進(jìn)入水煤漿中，從而得到回收利用。
[0016] 請(qǐng)參照?qǐng)D1-3, 一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)1，100,200 包括：第一氣化單元2,102, 202,用于氣化含碳物質(zhì)3,103, 203、并提供第一合成氣4,104， 204 ;第一水洗單兀5,105, 205,用于接收第一合成氣4,104, 204、并提供第一水洗氣6,106， 206和第一廢水7，107,207;第一甲烷化單元8，108,208，用于接收第一水洗氣6，106,206、 并提供甲烷含量高于第一水洗氣6,106, 206的第一合成天然氣9,109, 209 ;以及水煤漿制 備單元10,110, 210,用于利用含有來(lái)自第一合成氣的灰(也稱飛灰或細(xì)灰，未標(biāo)號(hào)）的至少 部分第一廢水7,107, 207來(lái)制備水煤漿11，111，211。
[0017] 第一氣化單元2,102, 202可包含任何能夠氣化含碳物質(zhì)3,103, 203生成第一合成 氣4,104, 204的裝置。一些實(shí)施例中，第一氣化單元2,102, 202包含固定床氣化爐，例如魯 奇爐、BGL爐等。
[0018] 含碳物質(zhì)3,103,203可以是任何能被氣化產(chǎn)生第一合成氣4,104,204的含碳材 料。含碳物質(zhì)3,103, 203可為固體、液體、氣體或他們的任意組合。含碳物質(zhì)3,103, 203可 包括，但不限于，煤，焦炭，裂化渣油，原油，瓦斯油，殘油，餾出物，石蠟，來(lái)自溶劑脫浙青裝 置的富含芳烴材料，芳香烴，環(huán)烷，油頁(yè)巖，油砂，焦油，浙青，油母巖，廢油，生物質(zhì)(例如植 物和/或動(dòng)物物質(zhì)，或植物和/或動(dòng)物來(lái)源的物質(zhì))，柏油，低灰或無(wú)灰聚合物，烴系聚合材 料，來(lái)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(lái)源于生產(chǎn)操作的副產(chǎn)品， 例如地毯和/或包括緩沖器和儀表板等塑料汽車零件/組件等的丟棄消費(fèi)品，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等循環(huán)使用的塑料。一些實(shí)施例 中，含碳物質(zhì)3,103, 203適用于固定床氣化爐，如魯奇爐，為塊煤。
[0019] 第一合成氣4,104, 204可為含碳物質(zhì)3,103, 203氣化生成的任何合成氣。第一合 成氣4,104,204中可含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣、灰或焦油等。一些實(shí)施例中，第一合成 氣4,104, 204的溫度在約300攝氏度至約600攝氏度的范圍。
[0020] 第一水洗單元5,105, 205可包含任何能對(duì)第一合成氣4,104, 204進(jìn)行水洗的裝 置。在第一水洗單元5，105,205中，水帶走第一合成氣4，104,204中的灰、或焦油等，生成 第一水洗氣6,106, 206和含有來(lái)自第一合成氣4,104, 204的灰或焦油等的第一廢水7,107， 207。
[0021] 第一甲烷化單元8,108, 208可包含任何能將合成氣轉(zhuǎn)化為合成天然氣的裝置。一 些實(shí)施例中，第一甲烷化單元8,108, 208包括第一甲烷化裝置12,112, 212和位于第一甲烷 化裝置12,112, 212和第一水洗單元5,105, 205之間的第一變換裝置13,113, 213。
[0022] -些實(shí)施例中，第一變換裝置13,113, 213含有水煤氣變換反應(yīng)器(未標(biāo)號(hào))，第一 水洗氣6,106, 206和水蒸氣(未標(biāo)號(hào)）在其中反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳并生成氫氣， 如后述水煤氣變換反應(yīng)式所不

【權(quán)利要求】
1. 一種生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)，其包括： 第一氣化單元，用于氣化含碳物質(zhì)、并提供第一合成氣； 第一水洗單元，用于接收第一合成氣、并提供第一水洗氣和第一廢水； 第一甲烷化單元，用于接收第一水洗氣、并提供甲烷含量高于第一水洗氣的第一合成 天然氣；以及 水煤漿制備單元，用于利用含有來(lái)自第一合成氣的灰的至少部分第一廢水來(lái)制備水煤 漿。
2. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)，包括：第二氣化單元，用于接收水煤 漿、并提供第二合成氣；第二水洗單元，用于接收第二合成氣、并提供第二水洗氣和第二廢 水；以及第二甲烷化單元，用于接收第二水洗氣、并提供甲烷含量高于第二水洗氣的第二合 成天然氣。
3. 如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)，其中第二水洗單元用于接收第一廢 水、并提供第二廢水至水煤漿制備單元。
4. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)，包括第二氣化單元，用于接收水煤漿、 并提供第二合成氣；其中第一水洗單元包括水洗裝置和位于第一氣化單元和水洗裝置之間 的混合裝置，混合裝置用于混合第一合成氣和第二合成氣、并提供混合后的合成氣至水洗 裝直。
5. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)，包括第二氣化單元，用于接收水煤漿、 并提供第二合成氣至第一氣化單元。
6. 如權(quán)利要求1、2、4和5中任意一項(xiàng)所述的生產(chǎn)合成天然氣的系統(tǒng)，包括位于第一水 洗單元和水煤漿制備單元之間的水處理單元，用于接收第一廢水、并向水煤漿制備單元提 供含有來(lái)自第一合成氣的灰的處理水。
7. -種生產(chǎn)合成天然氣的方法，其包括： 氣化含碳物質(zhì)以提供第一合成氣； 水洗第一合成氣以提供第一水洗氣和第一廢水； 甲燒化第一水洗氣以提供甲燒含量高于第一水洗氣的第一合成天然氣；以及 用含有來(lái)自第一合成氣的灰的至少部分第一廢水制備水煤漿。
8. 如權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)合成天然氣的方法，包括氣化水煤漿以提供第二合成氣， 并混合第二合成氣與第一合成氣。
9. 如權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)合成天然氣的方法，包括氣化水煤漿以提供第二合成氣， 并把第二合成氣用于氣化含碳物質(zhì)以提供第一合成氣的步驟。
10. 如權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)合成天然氣的方法，包括氣化水煤漿以提供第二合成氣， 以用于生產(chǎn)第二合成天然氣。
11. 如權(quán)利要求7至10中任意一項(xiàng)所述的生產(chǎn)合成天然氣的方法，包括處理第一廢水 以提供用于制備水煤漿的含有來(lái)自第一合成氣的灰的處理水。
12. 如權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)合成天然氣的方法，包括氣化水煤漿以提供第二合成氣， 用第一廢水水洗第二合成氣得到第二廢水，以及使用第二廢水來(lái)制備水煤漿。
【文檔編號(hào)】C10L3/08GK104342219SQ201310334564
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】薛俊利, 胡立舜 申請(qǐng)人:通用電氣公司