用于在气化系统中交换热量的系统和方法

申请号 CN201180068771.9 申请日 2011-12-20 公开(公告)号 CN103403485A 公开(公告)日 2013-11-20
申请人 凯洛格·布朗及鲁特有限公司; 发明人 J·阿布哈泽尔赫;
摘要 提供了用于在 气化 系统中交换热量的系统和方法。该方法可以包括将一个或多个颗粒和包括供给 水 、经除气的供给水或它们的组合的热传送介质引入至第一区域。该方法还可以包括在第一区域内间接将热量从一个或多个颗粒交换至热传送介质以提供中间热传送介质和冷却颗粒。该方法还可以包括将中间热传送介质和 合成气 的至少一部分引入至第二区域。该方法还可以包括在第二区域内间接将热量从合成气交换至中间热传送介质以提供热传送介质产物和冷却合成气。热传送介质产物可以包括 蒸汽 。
权利要求

1.一种用于冷却合成气的方法,包括:
将一个或多个颗粒和包括供给、经除气的供给水或它们的组合的热传送介质引入至第一区域;
在所述第一区域内间接将热量从所述一个或多个颗粒交换至所述热传送介质以提供中间热传送介质和冷却颗粒;
将所述中间热传送介质的至少一部分和合成气引入至第二区域;以及
在所述第二区域内间接将热量从所述合成气交换至所述中间热传送介质以提供热传送介质产物和冷却合成气,其中所述热传送介质产物包括蒸汽
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述热传送介质是经除气的供给水。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个颗粒包括粗灰颗粒、细灰颗粒、沙子、陶瓷颗粒、催化剂颗粒或它们的任意组合。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个颗粒包括粗灰颗粒、细灰颗粒或它们的组合。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述热传送介质包括处于约300kPa至约6000kPa的压和约25℃至约150℃的温度下的经除气的供给水,其中所述中间热传送介质处于约
300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度,以及其中所述热传送介质产物处于约3000kPa至约6500kPa的压力和约350℃至约650℃的温度。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一区域包括相对于彼此并行配置的两个或更多个颗粒冷却器。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一区域包括一个或多个粗灰冷却器、一个或多个细灰冷却器或它们的任意组合。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述合成气处于约750℃至约1250℃的温度,以及其中所述冷却合成气处于约200℃至约600℃的温度。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一区域包括至少一个粗灰冷却器和至少一个细灰冷却器,以及其中所述第二区域包括至少一个合成气冷却器。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述中间热传送介质处于约100℃至约160℃的温度和约300kPa至约5000kPa的压力,以及其中所述冷却颗粒处于约150℃至约250℃的温度和约300kPa至约4000kPa的压力。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述合成气处于约750℃至约1250℃的温度和约300kPa至约5000kPa的压力,其中所述热传送介质产物处于约350℃至约650℃的温度和约3000kPa至约6500kPa的压力,以及其中所述冷却合成气处于约200℃至约600℃的温度和约300kPa至约5000kPa的压力。
12.一种用于冷却合成气的方法,包括:
在第一区域内将包括供给水、经除气的供给水或它们的组合的热传送介质的第一部分引入至第一颗粒冷却器,并在所述第一区域内将所述热传送介质的第二部分引入至第二颗粒冷却器;
将一个或多个第一颗粒引入至所述第一颗粒冷却器并将一个或多个第二颗粒引入至所述第二颗粒冷却器,其中所述第一颗粒包括粗灰颗粒以及所述第二颗粒包括细灰颗粒;
在所述第一冷却器内间接将热量从所述一个或多个第一颗粒交换至所述热传送介质的第一部分以产生所述热传送介质的加热的第一部分;
在所述第二冷却器内间接将热量从所述一个或多个第二颗粒交换至所述热传送介质的第二部分以产生所述热传送介质的加热的第二部分;
将所述热传送介质的加热的第一部分和所述热传送介质的加热的第二部分结合以产生中间热传送介质;
将所述中间热传送介质和合成气引入至合成气冷却器;以及
在所述合成气冷却器内间接交换热量以产生热传送介质产物,该热传送介质产物包括冷却合成气以及处于约300kPa至约6500kPa的压力和约300℃至约650℃的温度的高压过热蒸汽。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述热传送介质包括经除气的水。
14.根据权利要求12所述的方法,其中所述热传送介质包括处于约300kPa至约
5000kPa的压力的经除气的水。
15.根据权利要求12所述的方法,其中所述热传送介质的加热的第一部分处于约
300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度,其中所述热传送介质的加热的第二部分处于约300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度,以及其中所述中间热传送介质处于约300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度。
16.根据权利要求15所述的方法,其中引入至所述第一颗粒冷却器的热传送介质的第一部分的量和引入至所述第二颗粒冷却器的热传送介质的第二部分的量相对于彼此被控制,以产生所述热传送介质的加热的第一部分和所述热传送介质的加热的第二部分。
17.一种用于冷却合成气的系统,包括:
具有一个或多个颗粒冷却器的第一区域,所述一个或多个颗粒冷却器用于间接将热量从一个或多个颗粒交换至一个或多个热传送介质以产生一个或多个冷却颗粒和一个或多个第一加热的热传送介质,其中所述热传送介质包括处于约300kPa至约5000kPa的压力的供给水、经除气的供给水或它们的组合;以及
具有一个或多个合成气冷却器的第二区域,所述一个或多个合成气冷却器用于间接将热量从合成气交换至一个或多个第一加热的热传送介质以产生冷却合成气和热传送介质产物,其中,所述热传送介质产物处于约3000kPa至约6500kPa的压力和约300℃至约
650℃的温度。
18.根据权利要求17所述的系统,还包括用于对所述热传送介质加压的高压
19.根据权利要求17所述的系统,还包括用于对所述热传送介质的至少一部分进行除气的一个或多个除气器。
20.根据权利要求17所述的系统,其中所述第一区域包括一个或多个粗灰冷却器和一个或多个细灰冷却器。

说明书全文

用于在气化系统中交换热量的系统和方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求在2010年12月30日提交的序列号为12/982,194的美国专利申请的优先权,该申请通过引用包含于此。

技术领域

[0003] 这里所述的实施例总地涉及的气化。更具体地,这些实施例涉及用于从合成气回收热量并从其生成蒸汽的系统和方法。

背景技术

[0004] 气化是通常在高压下进行的高温处理,其将含材料转换成主要是气体的混合物,包括二化碳、一氧化碳、氢气和甲烷。这些气体混合物通常被称为合成气体或更简洁地,合成气。在生产时,合成气可以被用作生成电和/或蒸汽的原料、氢气源,并用于产生其他有机化学物。由此,气化通过将低价值的原料转换成可销售的产物来增添价值。炭、原油焦炭和含硫量高的残渣已经被用作气化原料。气化原料通常在降低的(化学计量上的缺氧)大气压下在高温和(通常)高压下与氧化介质在气化器(即,反应器)中反应。
[0005] 在特定气化系统中,合成气的产生提供包含颗粒的流体,该流体例如通过与热传送介质的热交换而被冷却。被冷却的包含颗粒的流体的条件通常会引起在相对低的温度下回收适度量的热量。通常,回收热量用于提供例如具有约1379千帕(kPa)至约1724kPa的压力的低压蒸汽。从被冷却的包含颗粒的流体回收的热量通常被认为在气化系统内是低质量的,并且用于改进这种热量的使用的系统和方法将是有利的。
[0006] 因此,需要用于从合成气回收热量并从其生成蒸汽的改进的系统和方法。附图说明
[0007] 图1示出根据所述的一个或多个实施例的用于从合成气回收热量并从其产生蒸汽的一种示意系统。
[0008] 图2示出根据所述的一个或多个实施例的用于从合成气回收热量并从其产生蒸汽的另一示意系统。

具体实施方式

[0009] 提供了用于在气化系统中交换热量的系统和方法。该方法可以包括将一个或多个颗粒和包括供给、经除气的供给水或它们的组合的热传送介质引入至第一区域。该方法还可以包括在第一区域内间接将热量从一个或多个颗粒交换至热传送介质以提供中间热传送介质和冷却颗粒。该方法还可以包括将中间热传送介质和合成气的至少一部分引入至第二区域。该方法还可以包括在第二区域内间接将热量从合成气交换至中间热传送介质以提供热传送介质产物和冷却合成气。热传送介质产物可以包括蒸汽。
[0010] 图1示出根据一个或多个实施例的用于从管线18中的合成气回收热量并从其产生经由管线20的蒸汽的一种示意系统100。系统100可以包括一个或多个第一区域或第一热交换器(仅示出一个200)和一个或多个第二区域或第二热交换器(仅示出一个300),用于产生经由管线22的冷却合成气。经由管线10的一个或多个热传送介质和经由管线12的一个或多个颗粒可以被引入至第一热交换器200,并且热量可以被间接从颗粒交换至热传送介质以产生经由管线14的第一加热的或“中间”热传送介质以及经由管线16的冷却颗粒。
[0011] 热传送介质可以是或包括能够经由间接热交换来冷却颗粒的任何合适的液体、气体或其组合。示意性的热传送介质可以包括但不限于锅炉供给水、经除气的锅炉供给水或它们的组合。
[0012] 如这里所使用的,术语“经除气的”是指从中去除了任何溶解的氧气和/或其他气体的至少一部分的流体。通常,经除气的流体可以具有的溶解氧气的水平小于约百万分之5(ppm),或小于约1ppm,或小于约0.5ppm,或小于约0.2ppm,或小于约0.1ppm,或小于约
0.05ppm。例如,经除气的流体可以具有的溶解氧气的水平为约0.001ppm至约1ppm,或者约
0.01ppm至约0.5ppm,或者约0.02ppm至约0.2ppm。流体可以通过例如经由除气器传送诸如供给水的流体而被除气。
[0013] 管线10中的热传送介质可以处于约25℃、约50℃、或约75℃的低值至约100℃、约125℃或约150℃的高值的温度。例如,管线10中的热传送介质可以处于约50℃至约140℃、约75℃至约130℃、或约100℃至约120℃的温度。管线10中的热传送介质可以处于约300kPa、约400kPa、或约500kPa的低值至约4000kPa、约5000kPa或约6000kPa的高值的压力。例如,管线10中的热传送介质可以处于约4000kPa至约6000kPa、约4250kPa至约
5750kPa、或约4500kPa至约5500kPa的压力。
[0014] 管线12中的颗粒可以是或包括能够经由间接热交换来加热热传送介质以产生经由管线14的第一加热的或中间热传送介质的任何颗粒或颗粒的组合。颗粒可以被产生和/或引入或以其他方式存在于任意一个或多个烃处理系统内。例如,合成气产生处理可以产生和/或使用能够经由间接热交换来加热热传送介质以产生经由管线14的中间热传送介质的颗粒。示意性的烃处理系统可以包括但不限于烃的气化、烃的裂化、或它们的组合。例如,颗粒可以在合成气的产生期间在一个或多个气化器(未示出)内产生。气化器可以是或包括任何类型的气化器,例如,固定床气化器、气流床气化器以及流化床气化器。在另一示例中,颗粒可以是或包括催化剂颗粒,诸如在流化催化裂化或“FCC”系统内使用的催化剂颗粒。
[0015] 示意性颗粒可以包括但不限于粗灰颗粒、细灰颗粒、沙子、陶瓷颗粒、催化剂颗粒、或它们的组合。如这里所使用的,术语“粗灰”和“粗灰颗粒”可互换使用并且指以下颗粒,其在气化器内产生并且平均颗粒尺寸为约35微米(μm)、约45μm、约50μm、约75μm或约100μm的低值至约450μm、约500μm、约550μm、约600μm、或约640μm的高值。例如,粗灰颗粒的平均颗粒尺寸可以是约50μm至约350μm、约65μm至约250μm、约40μm至约
200μm、或约85μm至约130μm。如这里所使用的,术语“细灰”和“细灰颗粒”互换使用并且指以下颗粒,其在气化器内产生并且平均颗粒尺寸为约2μm、约5μm、或约10μm的低值至约75μm、约85μm、或约95μm的高值。例如,细灰颗粒的平均颗粒尺寸可以为约5μm至约30μm、约7μm至约25μm、或约10μm至约20μm。
[0016] 在一个或多个实施例中,管线12中的颗粒可以与一种或多种流体混合、流化、或以其他方式组合。换句话说,经由管线12的颗粒可以是颗粒/流体混合物。可以与管线12中的颗粒组合的示意性流体可以包括但不限于合成气、回收合成气、氮气、二氧化碳、一氧化碳、氩气、或它们的任意组合。例如,粗灰可以从气化器或气化器的下游作为粗灰颗粒和合成气的粗灰/流体混合物被回收。在另一示例中,细灰可以从气化器或气化器的下游作为细灰颗粒和合成气的细灰/流体混合物被回收。在另一示例中,粗灰和/或细灰可以从气化器或气化器的下游作为基本上不含流体的(即,小于约3wt%的流体)颗粒被回收,以及一种或几种流体可以被添加至其中以产生粗灰/流体混合物和/或细灰/流体混合物。这样,管线12中的颗粒可以为基本上固态颗粒或者可以以任何期望比率与一种或多种流体混合、流化、或以其他方式组合。例如,管线12中的颗粒可以具有约1wt%至约100wt%之间任意的颗粒的颗粒组成。
[0017] 管线12中的颗粒可以处于约250℃、约400℃或约500℃的低值至约850℃、约1000℃或约1100℃的高值的温度。例如,管线12中的颗粒可以处于约280℃至约450℃、约290℃至约400℃或约300℃至约350℃的温度。管线12中的颗粒在与一种或几种流体混合时可以处于约300kPa、约700kPa、或约1000kPa的低值至约4000kPa、约4500kPa、或约5000kPa的高值的压力。例如,管线12中的颗粒可以处于约2000kPa至约4500kPa、约
2500kPa至约4250kPa、约3000kPa至约4000kPa、或约3600kPa至约4000kPa的压力。
[0018] 管线14中的第一加热的或中间热传送介质可以处于约100℃、约110℃、或约120℃的低值至约140℃、约150℃、或约160℃的高值的温度。例如,管线14中的中间热传送介质可以处于约100℃至约160℃、约105℃至约150℃或约110℃至约130℃的温度。管线14中的中间热传送介质可以处于约300kPa、约1000kPa、约2000kPa、或约3000kPa的低值至约3500kPa、约4000kPa、约4500kPa、或约5000kPa的高值的压力。例如,管线14中的中间热传送介质可以处于约3000kPa至约5500kPa、约4000kPa至约4900kPa、或约4200kPa至约4700kPa的压力。
[0019] 管线16中的冷却颗粒可以处于约150℃、约175℃、或约200℃的低值至约230℃、约240℃或约250℃的高值的温度。例如,管线16中的冷却颗粒可以处于约160℃至约220℃、约170℃至约210℃、或约180℃至约200℃的温度。管线16中的冷却颗粒可以处于约300kPa、约1000kPa、或约1500kPa的低值至约3000kPa、约3500kPa、或约4000kPa的高值的压力。例如,管线16中的冷却颗粒可以处于约3500kPa至约4000kPa、约3550kPa至约
3850kPa、或约3700kPa至约3800kPa的压力。
[0020] 经由管线14的第一加热的或中间热传送介质和经由管线18的合成气可以被引入至第二区域或第二热交换器300。热量可以在第二热交换器300内被间接从合成气交换至中间热传送介质以产生经由管线20的第二加热的热传送介质或热传送介质产物以及经由管线22的冷却合成气。在第二热交换器300内从合成气交换至中间热传送介质的热量可以被间接交换。当热传送介质包括水时,经由管线20的热传送介质可以是或包括蒸汽。例如,当管线10中的热传送介质包括锅炉供给水和/或经除气的锅炉供给水时,经由管线20的热传送介质产物可以是高压蒸汽、高压过热蒸汽或它们的组合。
[0021] 管线18中的合成气可以处于约750℃、约800℃、约850℃、约875℃、约900℃或约915℃的低值至约1050℃、约1075℃、约1100℃、约1150℃、约1200℃、或约1250℃的高值的温度。例如,管线18中的合成气可以处于约925℃至约1090℃、约950℃至约1050℃、约1000℃至约1115℃、或约900℃至约1125℃的温度。管线18中的合成气可以处于约300kPa、约1000kPa、或约1500kPa的低值至约4000kPa、约4500kPa、或约5000kPa的高值的压力。例如,管线18中的合成气可以处于约3500kPa至约4500kPa、约3700kPa至约
4300kPa、或约3800kPa至约4200kPa的压力。
[0022] 经由管线20的第二加热的热传送介质或热传送介质产物可以处于约300℃、约325℃、约350℃、约370℃、约390℃、约415℃、约425℃、或约435℃的低值至约440℃、约
445℃、约450℃、约455℃、约460℃、约470℃、约500℃、约550℃、约600℃、或约650℃的高值的温度。例如,管线20中的热传送介质产物可以处于约427℃至约454℃、约415℃至约
433℃、约430℃至约460℃、或约420℃至约455℃的温度。管线20中的热传送介质产物可以处于约3000kPa、约3500kPa、约4000kPa、或约4300kPa的低值至约4700kPa、约5000kPa、约5300kPa、约5500kPa、约6000kPa、或约6500kPa的高值的压力。例如,管线20中的热传送介质产物可以处于约3550kPa至约5620kPa、约3100kPa至约4400kPa、约4300kPa至约
5700kPa、或约3700kPa至约5200kPa的压力。
[0023] 经由管线22的冷却合成气可以处于约200℃、约250℃、约275℃、或约300℃的低值至约315℃、约330℃、约350℃、约400℃、约500℃、约550℃、或约600℃的高值的温度。例如,管线22中的冷却合成气可以处于约290℃至约330℃、约305℃至约320℃、约260℃至约430℃、或约260℃至约340℃的温度。管线22中的冷却合成气可以处于约300kPa、约
1000kPa、或约1500kPa的低值至约3000kPa、约4000kPa、或约5000kPa的高值的压力。例如,管线22中的冷却合成气可以处于约3500kPa至约4500kPa、约3600kPa至约4300kPa、或约3800kPa至约4200kPa的压力。
[0024] 当管线10中的热传送介质主要地或必要地包括水时,经由管线10的热传送介质、经由管线14的第一加热的或中间热传送介质、和经由管线20的第二加热的热传送介质或热传送介质产物的压力,如这里所讨论和描述的,可以被称为“高压”。如这里所使用的,术语“必要地包括水”是指热传送介质包括至少90wt%的水。例如,必要地包括水可以是约95wt%的水、约96wt%的水、约97wt%的水、约98wt%的水、约99wt%的水、约99.5wt%的水、或约99.9wt%的水或更多的水。管线10中的热传送介质除了水以外还可以包括一种或多种杂质、添加剂、和处理助剂等。例如,管线10中的热传送介质可以包括一种或多种防腐剂
在另一示例中,管线10中的热传送介质可以包括一种或多种用于调节热传送介质的pH的酸和/或
[0025] 管线18和22中的合成气可以包含约85vol%或更多的一氧化碳和氢气,其余主要是二氧化碳和甲烷。在另一示例中,管线18和22中的合成气可以包含约90vol%或更多的一氧化碳和氢气、约95vol%或更多的一氧化碳和氢气、约97vol%或更多的一氧化碳和氢气、或约99vol%或更多的一氧化碳和氢气。管线18和22中的合成气的一氧化碳含量可以为约10vol%、20vol%、或30vol%至约50vol%、70vol%或85vol%。管线18和22中的合成气的一氧化碳含量可以为约15vol%、25vol%、或35vol%至约65vol%、75vol%或85vol%。管线18和22中的合成气的氢气含量可以为约1vol%、5vol%、或10vol%至约30vol%、40vol%或
50vol%。管线18和22中的合成气的氢气含量可以为约20vol%至约30vol%。
[0026] 管线18和22中的合成气可以包含小于约25vol%的氮气、甲烷、二氧化碳、水、硫化氢、和氯化氢的组合,或者可以包含小于约20vol%的氮气、甲烷、二氧化碳、水、硫化氢、和氯化氢的组合,或者可以包含小于约15vol%的氮气、甲烷、二氧化碳、水、硫化氢、和氯化氢的组合,或者可以包含小于约10vol%的氮气、甲烷、二氧化碳、水、硫化氢、和氯化氢的组合,或者可以包含小于约5vol%的氮气、甲烷、二氧化碳、水、硫化氢、和氯化氢的组合。
[0027] 管线18和22中的合成气的二氧化碳含量可以是约25vol%或更少、20vol%或更少、15vol%或更少、10vol%或更少、5vol%或更少、3vol%或更少、2vol%或更少、或1vol%或更少。管线18和22中的合成气的甲烷含量可以是约15vol%或更少、10vol%或更少、5vol%或更少、3vol%或更少、2vol%或更少、或1vol%或更少。管线18和22中的合成气的水含量可以是约40vol%或更少、30vol%或更少、25vol%或更少、20vol%或更少、15vol%或更少、10vol%或更少、5vol%或更少、3vol%或更少、2vol%或更少、或1vol%或更少。管线18和
22中的合成气可以是不含氮气的或者基本上不含氮气的,例如,包含小于约3vol%、小于约
2vol%、小于约1vol%、或小于约0.5vol%的氮气。
[0028] 管线18和22中的合成气可以具有针对热损耗和稀释效应校正的加热值,该3 3 3
加热值为约1863kJ/m(50Btu/scf)至约2794kJ/m(75Btu/scf)、约1863kJ/m(50Btu/
3 3 3
scf)至约 3726kJ/m(100Btu/scf)、约1863kJ/m(50Btu/scf)至 约4098kJ/m(110Btu/
3 3 3
scf)、约1863kJ/m(50Btu/scf)至约5516kJ/m(140Btu/scf)、约1863kJ/m(50Btu/scf)
3 3 3
至约6707kJ/m(180Btu/scf)、约1863kJ/m(50Btu/scf)至约7452kJ/m(200Btu/scf)、
3 3 3
约1863kJ/m(50Btu/scf)至约9315kJ/m(250Btu/scf)、约1863kJ/m(50Btu/scf)至约
3 3 3
10264kJ/m(275Btu/scf)、约 1863kJ/m(50Btu/scf)至 约11178kJ/m(300Btu/scf)、约
3 3 3
1863kJ/m(50Btu/scf)至约13041kJ/m(350Btu/scf)、或约1863kJ/m(50Btu/scf)至约
3
14904kJ/m(400Btu/scf)。
[0029] 仍参考图1,用于冷却管线12中的颗粒和管线18中的合成气的根据一个或多个实施例的处理可以包括将经由管线10的包括供给水、经除气的供给水或它们的组合的热传送介质引入至第一热交换器200;将经由管线12的颗粒引入至第一热交换器200;在第一热交换器200内间接将热量从颗粒交换至热传送介质以产生经由管线14的第一加热的热传送介质或中间热传送介质以及经由管线16的冷却颗粒。经由管线14的中间热传送介质和经由管线18的合成气的至少一部分可以被引入至第二热交换器300。热量可以在第二热交换器300内被间接从合成气交换至中间热传送介质以产生经由管线20的热传送介质产物以及经由管线22的冷却合成气。
[0030] 在一个或多个实施例中,系统100可以包括并联和/或串联的任何数量的第一热交换器200。例如,系统100可以包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多的第一热交换器200。在一个或多个实施例中,系统100可以包括并联和/或串联的任何数量的第二热交换器300。例如,系统100可以包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多的第二热交换器300。
[0031] 一个或多个第一热交换器200可以包括能够间接将热量从管线12中的颗粒、流体或其混合物交换至管线10中的热传送介质的任何热交换器。示意性的第一热交换器200可以包括但不限于一个或多个壳管式热交换器、板框式热交换器、螺旋缠绕式热交换器、U型管式热交换器、插管式热交换器或它们的任意组合。在一个或多个实施例中,一个或多个第一热交换器200可以包括表面增强型管(例如,散热片、静态混合器、膛线、热传导封装、引起湍流的突出物、或它们的任意组合)等。
[0032] 一个或多个第二热交换器300可以包括能够间接将热量从管线18中的合成气交换至管线14中的中间热传送介质的任何热交换器。示意性的第二热交换器300可以包括但不限于一个或多个壳管式热交换器、板框式热交换器、螺旋缠绕式热交换器、U型管式热交换器、插管式热交换器或它们的任意组合。在一个或多个实施例中,一个或多个第二热交换器300可以包括表面增强型管(例如,散热片、静态混合器、膛线、热传导封装、引起湍流的突出物、或它们的任意组合)等。
[0033] 经由管线10的第一热传送介质的压力可以降低或最小化第一区域或第一热交换器200的设计复杂性。例如,当第一热交换器200包括线圈时,诸如在壳管式热交换器中,经由管线10的热传送介质可以被引入至壳管式热交换器的管侧,并且热传送介质的高压可以降低或防止线圈的管侧的蒸发
[0034] 经由管线14的中间热传送介质可以被直接引入至第二区域或第二热交换器300。将经由管线14的第二热传送介质直接引入至第二热交换器300可以增加热传送介质产物、例如在第二热交换器300中产生的高压过热的蒸汽的量。增加热传送介质产物、例如在第二热交换器300中产生的高压过热的蒸汽的量可以帮助提高或改善系统100的热力效率和/或改善系统100的经济性。
[0035] 系统100还可以降低从第一区域或第一热交换器200提供低压蒸汽的需求。降低从第一区域200提供低压蒸汽的需求可以简化例如细灰冷却器、粗灰冷却器或它们的组合的一个或多个第一热交换器200的线圈的设计。降低从第一热交换器200提供低压蒸汽的需求还可以降低对与产生低压蒸汽相关联的装备的需求(例如减小其尺寸)或完全消除对低压蒸汽鼓的需求。
[0036] 如这里所使用的,术语“间接交换热量”是指在不直接接触的两种材料(例如,固体、液体、气体或它们的组合)之间交换热量。例如,在壳管式热交换器中在两种液体之间交换热量是间接热交换的一个例子。
[0037] 一般来说,本领域中已知的用于从液体中去除溶解的氧气和其他溶解气体的任何除气器可以用于产生经由管线10的经除气的热传送介质。示意性的除气器可以包括但不限于淋盘式除气器和/或喷雾式除气器。一种或多种氧气清除或其他气体清除用化学物也可以用于代替或与一个或多个除气器一起来从管线10中的热传送介质去除任何溶解的氧气和其他气体的至少一部分,例如水。合适的氧气清除用化学物的例子可以包括但不限于亚硫酸钠、肼、1,3-二基脲、二乙基羟胺、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、对苯二酚或它们的任意组合。
[0038] 在一个或多个实施例中,尽管未示出,经由管线10的热传送介质、经由管线12的颗粒、经由管线14的中间热传送介质、和/或经由管线18的合成气可以使用压缩机喷嘴等被引入至合适的热交换器200、300。例如,经由管线10的热传送介质可以使用一个或多个泵被加压至期望压力。
[0039] 图2示出根据一个或多个实施例的用于从管线18中的合成气回收热量并从其产生经由管线20的蒸汽的另一示意系统400。经由管线210的热传送介质可以被引入至用于将经由管线10的热传送介质提供或引入至第一区域或第一热交换器200的部件212。部件212可以包括但不限于高压泵。当期望经由管线10的经除气的第一热传送介质时,经由管线206的热传送介质可以被引入至一个或多个除气器208以提供经由管线210的经除气的热传送介质。在另一示例中,管线10中的热传送介质,即在引入至部件212之后,可以被引入至一个或多个除气器208。
[0040] 在一个或多个实施例中,经由管线10的热传送介质可以被划分、分割或分配为两个或更多个部分。例如,管线10中的热传送介质可以被分配为经由管线214的第一部分以及经由管线216的第二部分。在一个或多个实施例中,管线12中的颗粒可以被划分、分割或分配为两个或更多个部分。例如,管线12中的颗粒可以被分配为经由管线232的第一部分以及经由管线234的第二部分。热传送介质的经由管线214的第一部分和颗粒的经由管线232的第一部分可以被引入至第一颗粒冷却器218,并且热量可以被间接从颗粒的第一部分交换至热传送介质的第一部分。热传送介质的经由管线216的第二部分和颗粒的经由管线234的第二部分可以被引入至第二颗粒冷却器220,并且热量可以被间接从颗粒的第二部分交换至热传送介质的第二部分。热传送介质的分别经由管线222和224的加热的第一部分和加热的第二部分可以分别从第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220被回收。颗粒的分别经由管线236和238的冷却的第一部分和冷却的第二部分可以分别从第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220被回收。
[0041] 如这里所使用的,术语“颗粒冷却器”是指被配置为间接将热量从一个或多个颗粒交换至一个或多个热传送介质的任何热交换器。例如,当壳管式热交换器包括流经其、例如流经壳管式热交换器的壳侧的一个或多个颗粒或颗粒/流体混合物时,壳管式热交换器可以被称为颗粒冷却器。此外,当一个或多个颗粒包括细灰或粗灰时,颗粒冷却器还可以分别被称为细灰冷却器或粗灰冷却器。
[0042] 分别经由管线222和224的加热的第一和第二部分可以被结合以经由管线14提供第一加热的或中间热传送介质。经由管线14的中间热传送介质可以被引入至第二区域或第二热交换器300。尽管热传送介质的经由管线222的第一加热的第一部分和经由管线224的第一加热的第二部分被示出为结合至经由管线14的一个中间热传送介质,但经由管线222的第一部分和经由管线224的第二部分可以被单独地引入至第二区域300。在另一示例中,热传送介质的经由管线222的第一部分或经由管线224的第二部分可以被引入至第二热交换器300,而另一个不被引入。
[0043] 在一个或多个实施例中,管线10中的热传送介质可以被划分、分割或分配为三个或更多个部分。例如,如图2所示,管线10中的热传送介质可以被分配为经由管线214的第一部分、经由管线216的第二部分和经由管线226的第三部分。热传送介质的经由管线226的第三部分可以被引入至旁路控制系统228以提供管线10中的热传送介质的经由管线230的旁路部分。使管线10中的热传送介质的一部分绕过第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220可以用于调整或控制管线10中的热传送介质的分别被引入至第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220的量。管线10中的任何期望量的第一热传送介质可以经由管线226被引入至旁路控制系统228以提供经由管线230的旁路部分。例如,管线10中的第一热传送介质的约1%至约90%可以作为第三部分经由管线226被引入至旁路控制系统228以提供经由管线230的旁路部分。在另一示例中,管线10中的第一热传送介质的可以作为第三部分经由管线226被引入至旁路控制系统228以提供经由管线230的旁路部分的量可以是管线10中的第一热传送介质的总量的约20%、约25%或约30%的低值至约70%、约75%或约80%的高值。
[0044] 在一个或多个实施例中,分别被引入至第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220的管线214中的热传送介质的第一部分的量和管线216中的热传送介质的第二部分的量可以相同或不同。例如,与经由管线216被引入至第二颗粒冷却器220的第二部分相比,更多的管线10中的第一热传送介质可以作为第一部分经由管线214被引入至第一颗粒冷却器218。在另一示例中,与经由管线214被引入至第一颗粒冷却器218的第一部分相比,更多的管线10中的第一热传送介质可以作为第二部分经由管线216被引入至第二颗粒冷却器220。
[0045] 分别经由管线214和216分别被引入至第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220的第一热传送介质的第一部分和第二部分的比可以为约1:0.1至约0.1:1、约1:1.2至约1.2:1、约1:1.3至约1.3:1、约1:1.5至约1.5:1、约1:1.7至约1.7:1、或约1:2至约
2:1。在另一示例中,分别经由管线214和216分别被引入至第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220的第一热传送介质的第一部分和第二部分的比可以为约1:2至约1:10、约
1:1至约1:15、约1:0.5至约1:5、或约1:1至约1:20。在另一示例中,分别经由管线214和
216分别被引入至第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220的第一热传送介质的第一部分和第二部分的比可以为约2:1至约10:1、约1:1至约15:1、约0.5:1至约5:1、或约1:1至约20:1。
[0046] 经由管线12的颗粒可以作为一个或多个单独或独立的供给被引入至第一区域或第一热交换器200。例如,颗粒在气化系统(未示出)内一个或多个位置处可以是分离的。换句话说,不是将在气化系统内分离的颗粒结合并经由单一管线12传输颗粒,而是颗粒可以相互无关地被传输或引入至第一区域或第一热交换器200。例如,细灰颗粒和粗灰颗粒可以在气化系统中一个或多个不同位置处从气化系统被回收。代替混合或结合相互分离的细灰和粗灰,细灰和粗灰可以被分别引入至第一区域200。例如,细灰可以被引入至第二颗粒冷却器220而粗灰可以被引入第一颗粒冷却器218,反之亦然。这样,颗粒冷却器218、220可以被称为细灰冷却器和/或粗灰冷却器。
[0047] 如上所注意到的,经由管线236的颗粒的冷却的第一部分和经由管线238的颗粒的冷却的第二部分可以分别从第一颗粒冷却器218和第二颗粒冷却器220被回收。尽管经由管线236的冷却的第一部分和经由管线238的冷却的第二部分被示出为被结合以提供经由管线16的冷却颗粒,经由管线236的第一部分和经由管线238的第二部分可以保持分离或相互独立。
[0048] 经由管线14的第一加热的或中间热传送介质可以被引入至第二区域300,以在其中与经由管线18引入的合成气间接交换热量,从而产生经由管线20的第二加热的或热传送介质产物和经由管线22的冷却合成气。在一个或多个实施例中,管线14中的中间热传送介质的至少一部分可以经由管线242从系统400被去除。经由管线242去除中间热传送介质的至少一部分可以连续地、半连续地或在特定事件期间进行。例如,在系统400的启动期间,经由管线242的中间热传送介质的至少一部分可以从系统400被去除以帮助控制系统400的启动。
[0049] 示意性气化系统(未示出)如这里所公开的可以包括一个或多个气化器、颗粒去除系统、第一区域或第一热交换器200、和第二区域或第二热交换器300。例如,第一区域200可以是颗粒或流体/颗粒混合物冷却系统,以及第二区域300可以是合成气冷却器。气化系统还可以包括一个或多个转换器以产生费托(Fischer-Tropsch)产物、化学物和/或原料,包括氨和甲醇。气化系统还可以包括一个或多个氢气分离器、燃料电池、燃烧涡轮、蒸汽涡轮、废热锅炉和发电机以产生燃料、动力、蒸汽和/或能量。气化系统还可以包括空气分离单元(“ASU”)以用于产生基本上不含氮气的合成气。
[0050] 在气化系统中,原料和氧化剂可以被引入至气化器以产生合成气。氧化剂的类型和量可以确定合成气的组成和物理性质、以及因此确定由其制造的下游产物。合适的氧化剂的例子可以包括但不限于空气、氧气、基本上氧气、富氧的空气、氧气和空气的混合物、氧气和气体的混合物、以及氧气和例如氮气和氩气的惰性气体的混合物。氧化剂可以包含约65vol%的氧气或更多、或约70vol%的氧气或更多、或约75vol%的氧气或更多、或约80vol%的氧气或更多、或约85vol%的氧气或更多、或约90vol%的氧气或更多、或约95vol%的氧气或更多、或约99vol%的氧气或更多。如这里所使用的,术语“基本上氧气”是指包含多于
50vol%的氧气的氧气蒸汽。如这里所使用的,术语“富氧的空气”是指空气包含约20vol%的氧气至约50vol%的氧气。富氧的空气和/或基本上氧气可以例如从空气的低温蒸馏、变压吸附、膜分离或它们的任意组合获得。
[0051] 氧化剂可以是不含氮气的或基本上不含氮气的。如这里所使用的,术语“基本上不含氮气”是指氧化剂包含约5vol%的氮气或更少、约4vol%的氮气或更少、约3vol%的氮气或更少、约2vol%的氮气或更少、或约1vol%的氮气或更少。
[0052] 被引入至气化器的原料可以是或包括任何碳质的或含碳的材料,固体、气体、液体或它们的任意组合。合适的碳质材料的例子包括但不限于生物质(即,植物和/或动物物质或者源自植物和/或动物的物质)、煤炭(例如,高钠和低钠褐煤、褐煤、次烟煤、和/或无烟煤)、页岩、焦炭、焦油、沥青质、低灰或无灰的聚合物、基于烃的聚合材料、源自生物质的材料、或源自制造过程的副产品。合适的基于烃的聚合材料的例子包括但不限于热塑性塑料、弹性体、橡胶,包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯,包括其它的聚烯烃、均聚物、共聚物、嵌段共聚物、和它们的混合物;PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚合物共混物、含氧的聚烃类;来自石油炼油厂和石油化工厂的重质烃污泥和残留产物,诸如烃蜡;它们的混合物、它们的衍生物;以及它们的组合。
[0053] 原料可以包括两种或更多种碳质材料(即,含碳的材料)的混合物或组合物。原料可以包括两种或更多种低灰或无灰聚合物的混合物或组合物、源自生物质的材料、或源自制造过程的副产品。原料可以包括与废弃的消费品结合的碳质材料,废弃的消费品例如地毯和/或包括保险杠和仪表盘的塑料汽车部件/组件。这种废弃的消费品优选地适当地在尺寸上减小以适配在气化器内。原料可以包括再生塑料,例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、它们的衍生物、它们的共混物、或它们的任意组合。因此,这里公开的系统和方法可以用于适应用于适当处置之前制造的材料的要求。
[0054] 一个或多个颗粒去除系统可以用于部分或完全地从合成气去除任何颗粒以提供经由管线12的颗粒或含颗粒的液体以及经由管线18的分离的合成气。如这里所公开的,合成气可以在第二区域300中被冷却。例如,合成气可以被冷却至约538℃或更低、约482℃或更低、约427℃或更低、约371℃或更低、约316℃或更低、约260℃或更低、约204℃或更低、或约149℃或更低。例如,一个或多个第二区域300可以被用作初级合成气冷却器,而另一第二区域300可以被用作次级合成气冷却器。例如,合成气可以在用作初级冷却器的第一个第二区域300中被冷却以获得第一冷却合成气,然后,第一冷却合成气可以在用作次级冷却器的另一第二区域300中被冷却以获得温度低于第一冷却合成气的第二冷却合成气。在另一示例中,从气化器回收的合成气可以被分割为两个或更多个部分,并且例如,两个或更多个部分可以被并行地引入至两个或更多个第二区域300。
[0055] 颗粒去除系统可以包括分离装置,例如,传统的选别器和/或旋分离器。还可以使用颗粒控制装置(“PCD”),其能够提供在按重量计约百万分之0.1(0.1ppmw)的可检测限度以下的出口颗粒浓度。合适的PCD的例子可以包括但不限于烧结金属过滤器、金属滤管和陶瓷滤管(例如,过滤材料)。
[0056] 例如细灰、粗灰和它们的组合物的颗粒可以被回收至气化器、从系统清除、如这里所公开的用作经由管线12的颗粒、或它们的任意组合。合成气可以在气体净化系统内被处理以去除杂质。气体净化系统可以包括从合成气去除硫和/或含硫的化合物的系统、处理或装置。合适的催化气体净化系统的例子包括但不限于使用酸锌、铁酸锌、氧化、氧化锌、氧化铁、氧化、氧化铈、或它们的混合物的系统。合适的基于工艺的气体净化系统的例子包括但不限于 工艺、 工艺、 工艺、和砜胺法(Sulfinol)气体处理工艺。
[0057] 诸如甲基二乙醇胺(MDEA)的一种或多种胺溶剂可以用于从合成气去除酸性气体。还可以使用物理溶剂,例如 (聚乙二醇二甲醚)或 (冷甲
醇)。如果合成气包含羰基硫(COS),则羰基硫可以利用上述方法通过在催化剂下与水反应而通过水解被转换成硫化氢,然后被吸附。如果合成气包含汞,则可以使用硫浸渍活性炭床来去除汞。
[0058] 诸如钴钼(“Co-Mo”)催化剂的一种或多种催化剂可以被合并至气体净化系统中以进行合成气的耐硫变换转换。Co-Mo催化剂可以在存在H2S、例如约按重量计百万分之100(100ppmw)的H2S的情况下在约288℃的温度下工作。如果Co-Mo催化剂用于进行耐硫变换,则通过使用上述除硫方法和/或技术中的任一种可以完成硫的随后的下游去除。
[0059] 来自气体净化系统的合成气可以被燃烧以产生或生成电力和/或蒸汽。合成气可以作为商品销售。合成气可以用于产生费托产物、化学物和/或原料。氢气可以从合成气被分离并用在加氢工艺、燃料电池能源工艺、氨生产,和/或用作燃料。一氧化碳可以从合成气被分离并用于产生化学物,例如,乙酸、碳酰氯/异氰酸酯、甲酸和丙酸。
[0060] 一种或多种气体转换器可以用于将合成气转换成一种或多种费托产物、化学物和/或原料。气体转换器可以包括变换反应器以通过将CO转换成CO2来调节合成气的氢气与一氧化碳的比(H2:CO)。在变换反应器内,水-气变换反应使合成气中一氧化碳的至少一部分在存在催化剂和高温的情况下与水反应以产生氢气和二氧化碳。合适的变换反应器的例子可以包括但不限于单段绝热式固定床反应器、利用段间冷却的多段绝热式固定床反应器、蒸汽发生或冷激式反应器、利用蒸汽发生或冷却的管式固定床反应器、流化床反应器、或它们的任意组合。可以使用吸附增强的水-气变换(SEWGS)工艺,其利用填充有变换催化剂并处于高温下的具有多个固定床反应器的变压吸附单元,例如,处于约480℃的二氧化碳吸附剂。可以使用各种变换催化剂。
[0061] 变换反应器可以包括串联配置的两个反应器。第一反应器可以在高温(约340℃至约400℃)下操作以利用铁-铬催化剂以相对较高的反应速率将合成气中存在的大多数CO转换成CO2。第二反应器可以在相对较低的温度(约145℃至约205℃)下操作以利用氧化铜和氧化锌的混合物完成CO至CO2的转换。
[0062] 从变换反应器回收的二氧化碳可以用在燃料回收工艺中以增强燃油和气体的回收。在示意性燃油回收工艺中,二氧化碳可以被注入并涌入“残留”燃油存在的已有井下方的区域中。然后,利用原油去除的水和二氧化碳可以被分离并回收。
[0063] 气体转换器可以用于产生一种或多种费托(“F-T”)产物,包括炼油厂/石化原料、运输燃料、合成原油、液体燃料润滑剂、α-烯烃、和蜡。在例如固定床、移动床、流化床、料浆、或鼓泡床的任何类型的反应器中,根据反应器构造在约190℃至约450℃的情况下,可以利用基于铜、钌、铁或钴的催化剂或它们的组合进行反应。
[0064] 费托产物是可以装运至炼油厂用于进一步化学反应和更新至各种产物的液体。例如C4-C5烃的特定产物可以是高品质的石蜡溶剂,其可以根据需要进行加氢处理以去除烯烃杂质,或在没有加氢处理的情况下使用以产生各种各样的蜡制品。C16+液体烃类产物可以通过例如加氢裂化、加氢异构催化脱蜡、异构脱蜡、或它们的组合的各种加氢转换反应进行更新,以产生中间馏分油、柴油和例如低冻点的喷气燃料和高十六烷值喷气燃料的喷气燃料、异构烷烃溶剂、例如润滑油共混组分和适用于运输车辆的润滑油基础油的润滑剂、适合用在钻探泥浆中的无毒的钻探油、技术和医药级白油、化工原料、以及各种专产物。
[0065] 气体转换器可以包括用于产生费托产物的浆态鼓泡床反应器。浆态鼓泡床反应器可以利用具有约0.01至约1的Re:Co重量比并包含约2%wt至约50%wt的钴的、用铼促进并在二氧化钛上承载的钴催化剂,工作在小于约220℃的温度和约69kPa至约4137kPa、或约1724kPa至约2413kPa。浆态鼓泡床反应器内的催化剂可以包括但不限于利用催化铜或铁族金属的盐浸渍的二氧化钛载体、多元醇或多羟基醇、以及可选地铼化合物或盐。合适的多元醇或多羟基醇的例子包括但不限于乙二醇、甘油、赤藓糖醇、苏糖醇、核糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、蒜糖醇、半乳糖醇、葡萄糖醇、山梨糖醇、和甘露醇。作为浓缩盐水溶液的催化金属、铜或铁族金属,例如硝酸钴或醋酸钴,可以与多元醇和可选地过铼酸结合,同时调节水的量以实现溶液中15wt%的金属(例如,15wt%的钴)并使用可选地初始润湿技术以将催化剂浸渍到金红石型或锐钛型二氧化钛载体(可选地被喷雾干燥煅烧)上。这种方法降低了对铼促进剂的需求。
[0066] 气体转换器可以用于产生甲醇、烷基甲酸盐、二甲醚、氨、乙酸酐、乙酸、乙酸甲酯、醋酸酯、醋酸乙烯聚合物、烯、甲、二甲醚、烯烃、它们的衍生物、和/或它们的组合。对TM于甲醇的产生,例如可以使用液相甲醇工艺(LPMEOH )。在该工艺中,合成气中的一氧化碳可以利用浆态鼓泡床反应器和催化剂在惰性烃油反应介质中被直接转换成甲醇,其可以在非高峰期间闲置相当长的时间时节约反应热量,同时保持良好的催化活性。也可以使用用于产生甲醇的气相工艺。例如,可以使用利用基于铜的催化剂的已知工艺。
[0067] 对于氨的产生,气体转换器可以适于运行已知的工艺来产生氨。对于烷基甲酸盐的产生,例如,甲酸甲酯,可以使用几种工艺中的任一种,其中,一氧化碳和甲醇以液相或气相在存在碱性催化剂或碱金属或碱土金属的甲醇盐催化剂的情况下反应。
[0068] 二氧化碳可以从合成气被分离和/或回收。可以使用物理吸附技术。合适的吸附剂和技术的例子可以包括但不限于碳酸丙烯酯物理吸附剂溶剂以及其它烷基碳酸酯、TM2至12个乙二醇单元的聚乙二醇二甲醚(Selexol 工艺)、n-甲基吡咯烷酮、环丁砜、和气体处理工艺的使用。
[0069] 合成气的至少一部分可以利用进一步的下游工艺来销售或更新。合成气的至少一部分可以被导向至氢气分离器。合成气的至少一部分可以绕过上述气体转换器并且可以被直接供给至氢气分离器。
[0070] 氢气分离器可以包括选择性地从合成气分离氢气以提供净化的氢气流和废气流的任何系统或装置。氢气分离器可以提供富二氧化碳流体和富氢气流体。富氢气流体的至少一部分可以被用作对燃油电池的供给,并且富氢气流体的至少一部分可以在用作燃料室中的燃料之前与合成气结合。氢气分离器可以利用变压吸附、低温蒸馏、和/或半透膜。合适的吸附剂的例子包括但不限于苛性钠、碳酸或其他无机碱、和/或醇胺。
[0071] 合成气的至少一部分可以在燃烧室中燃烧以提供高压/高温的排出气体流。高压/高温的排出气体流可以被引入至燃烧涡轮以提供排出气体流和机械轴功率来驱动发电机。排出气体流可以被引入至热量回收系统以提供蒸汽。蒸汽的第一部分可以被引入至蒸汽涡轮以提供机械轴功率来驱动发电机。蒸汽的第二部分可以被引入至气化器和/或其他辅助处理设备。来自蒸汽涡轮的低压蒸汽可以被回收至热量回收系统。
[0072] 来自一个或多个空气分离单元(“ASU”)的富氧空气或基本上氧气可以被供应至气化器。ASU可以将稀氮富氧流提供至气化器,从而最小化系统中的氮浓度。几乎纯的氧气流的使用允许气化器产生基本上不含氮气的合成气,例如,含有少于0.5%的氮气/氩气。ASU可以是能补充空气的高压低温型分离器。来自ASU的抑制氮气流可以被添加至燃烧涡轮或用作多种用途。例如,供给至气化器的总的氧化剂的多达约50vol%、或多达约40vol%、或多达约30vol%、或多达约20vol%、或多达约10vol%可以由ASU供应。
[0073] 本发明的实施例还涉及以下段落中的任何一个或多个:
[0074] 1.一种用于冷却合成气的方法,包括:将一个或多个颗粒和包括供给水、经除气的供给水或它们的组合的热传送介质引入至第一区域;在第一区域内间接将热量从一个或多个颗粒交换至热传送介质以提供中间热传送介质和冷却颗粒;将中间热传送介质的至少一部分和合成气引入至第二区域;以及在第二区域内间接将热量从合成气交换至中间热传送介质以提供热传送介质产物和冷却的合成气,其中热传送介质产物包括蒸汽。
[0075] 2.根据段落1所述的方法,其中热传送介质是经除气的供给水。
[0076] 3.根据段落1或2所述的方法,其中一个或多个颗粒包括粗灰颗粒、细灰颗粒、沙子、陶瓷颗粒、催化剂颗粒或它们的任意组合。
[0077] 4.根据段落1至3中任一项所述的方法,其中一个或多个颗粒包括粗灰颗粒、细灰颗粒或它们的组合。
[0078] 5.根据段落1至4中任一项所述的方法,其中热传送介质包括处于约300kPa至约6000kPa的压力和约25℃至约150℃的温度的经除气的供给水,其中中间热传送介质处于约300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度,以及其中热传送介质产物处于约3000kPa至约6500kPa的压力和约350℃至约650℃的温度。
[0079] 6.根据段落1至5中任一项所述的方法,其中第一区域包括相对于彼此并行配置的两个或更多个颗粒冷却器。
[0080] 7.根据段落1至6中任一项所述的方法,其中第一区域包括一个或多个粗灰冷却器、一个或多个细灰冷却器或它们的任意组合。
[0081] 8.根据段落1至7中任一项所述的方法,其中合成气处于约750℃至约1250℃的温度,以及其中冷却合成气处于约200℃至约600℃的温度。
[0082] 9.根据段落1至8中任一项所述的方法,其中第一区域包括至少一个粗灰冷却器和至少一个细灰冷却器,以及其中第二区域包括至少一个合成气冷却器。
[0083] 10.根据段落1至9中任一项所述的方法,其中中间热传送介质处于约100℃至约160℃的温度和约300kPa至约5000kPa的压力,以及其中冷却颗粒处于约150℃至约250℃的温度和约300kPa至约4000kPa的压力。
[0084] 11.根据段落1至10中任一项所述的方法,其中合成气处于约750℃至约1250℃的温度和约300kPa至约5000kPa的压力,其中热传送介质产物处于约350℃至约650℃的温度和约3000kPa至约6500kPa的压力,以及其中冷却合成气处于约200℃至约600℃的温度和约300kPa至约5000kPa的压力。
[0085] 12.一种用于冷却合成气的处理,包括:在第一区域内将包括供给水、经除气的供给水或它们的组合的热传送介质的第一部分引入至第一颗粒冷却器,并在第一区域内将热传送介质的第二部分引入至第二颗粒冷却器;将一个或多个第一颗粒引入至第一颗粒冷却器并将一个或多个第二颗粒引入至第二颗粒冷却器,其中第一颗粒包括粗灰颗粒以及第二颗粒包括细灰颗粒;在第一冷却器内间接将热量从一个或多个第一颗粒交换至热传送介质的第一部分以产生热传送介质的加热的第一部分;在第二冷却器内间接将热量从一个或多个第二颗粒交换至热传送介质的第二部分以产生热传送介质的加热的第二部分;将热传送介质的加热的第一部分和热传送介质的加热的第二部分结合以产生中间热传送介质;将中间热传送介质和合成气引入至合成气冷却器;以及在合成气冷却器内间接交换热量以产生热传送介质产物,该热传送介质产物包括冷却合成气以及处于约300kPa至约6500kPa的压力和约300℃至约650℃的温度的高压过热蒸汽
[0086] 13.根据段落12所述的方法,其中热传送介质包括经除气的水。
[0087] 14.根据段落12或13所述的方法,其中热传送介质包括处于约300kPa至约5000kPa的压力的经除气的水。
[0088] 15.根据段落12至14中任一项所述的方法,其中热传送介质的加热的第一部分处于约300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度,其中热传送介质的加热的第二部分处于约300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度,以及其中中间热传送介质处于约300kPa至约5000kPa的压力和约100℃至约160℃的温度。
[0089] 16.根据段落12至15中任一项所述的方法,其中引入至第一颗粒冷却器的热传送介质的第一部分的量和引入至第二颗粒冷却器的热传送介质的第二部分的量相对于彼此被控制,以产生热传送介质的加热的第一部分和热传送介质的加热的第二部分。
[0090] 17.一种用于冷却合成气的系统,包括:具有一个或多个颗粒冷却器的第一区域,一个或多个颗粒冷却器用于间接将热量从一个或多个颗粒交换至一个或多个热传送介质以产生一个或多个冷却颗粒和一个或多个第一加热的热传送介质,其中热传送介质包括处于约300kPa至约5000kPa的压力的供给水、经除气的供给水或它们的组合;以及具有一个或多个合成气冷却器的第二区域,一个或多个合成气冷却器用于间接将热量从合成气交换至一个或多个第一加热的热传送介质以产生冷却合成气和热传送介质产物,其中,热传送介质产物处于约3000kPa至约6500kPa的压力和约300℃至约650℃的温度。
[0091] 18.根据段落17所述的系统,还包括用于对热传送介质加压的高压泵。
[0092] 19.根据段落17或18所述的系统,还包括用于对热传送介质的至少一部分进行除气的一个或多个除气器。
[0093] 20.根据段落17至19中任一项所述的系统,其中第一区域包括一个或多个粗灰冷却器和一个或多个细灰冷却器。
[0094] 使用一组数值上限和一组数值下限描述了特定实施例和特征。应该理解,除了另外示出的,从任何下限至任何上限的范围是可以想到的。特定的下限、上限和范围在以下一个或多个权利要求中出现。所有的数值“大约”或“接近”所示出的值,并且考虑了由本领域普通技术人员所期望的实验误差和变化。
[0095] 以上定义了各种术语。如果权利要求中所使用的术语在以上未被定义,则应该给出相关技术人员为该术语所给出的如在至少一个印刷出版物或发行专利中所反映的最宽泛的定义。此外,本申请中引用的所有专利、测试程序和其他文档全部以所述公开与本申请一致的程度通过引用包含并用于允许所述合并的所有范围。
[0096] 尽管以上涉及本发明的实施例,但可以在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其他和另外的实施例,并且本发明的范围由所附加的权利要求确定。
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