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来自气化器的排放物的捕集和储存

阅读:40发布:2020-05-14

专利汇可以提供来自气化器的排放物的捕集和储存专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及来自 气化 器的排放物的捕集和储存。系统包括捕集系统、储存系统和返回系统。捕集系统构造成在气化系统的起动操作期间接收来自气化系统的出口气体并使用可再生材料提取出口气体的成分气体。储存系统联接于捕集系统,并且构造成储存由捕集系统提取的成分气体。返回系统构造成在气化系统的正常操作期间使成分气体从储存系统返回至气化系统。,下面是来自气化器的排放物的捕集和储存专利的具体信息内容。

1.一种系统,其包括:
捕集系统,其构造成在气化系统的起动操作期间接收来自所述气化系统的出口气体并使用可再生材料提取所述出口气体的成分气体,并使得所述成分气体被提取为固态;
储存系统,其联接于所述捕集系统并且构造成在所述起动操作期间储存由所述捕集系统提取的固态的所述成分气体;以及
返回系统,其构造成在所述气化系统的正常操作期间使所述成分气体以气态形式从所述储存系统返回至所述气化系统。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述返回系统构造成生成所述可再生材料并使所述可再生材料返回至所述捕集系统。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述捕集系统构造成基于作为所述气化系统的起动操作的指示的所述气化系统的操作条件来接收所述出口气体,其中,所述操作条件包括温度、压、流率、液位、或气体浓度或它们的任何组合。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述返回系统构造成基于作为所述气化系统的正常操作的指示的所述气化系统的操作条件来使所述成分气体返回,其中,所述操作条件包括温度、压力、流率、液位、或气体浓度或它们的任何组合。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,包括预热列,其构造成接收来自所述捕集系统的出口气体并利用所述出口气体的一部分预热整体气化联合循环系统。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,包括构造成接收来自所述捕集系统的出口气体并将所述出口气体的一部分释放至大气的排出部。
7.一种系统,其包括:
第一气化列,其构造成在正常操作期间生成并处理合成气并在起动操作期间生成燃烧产物;以及
储存列,其联接于所述第一气化列,其中,所述储存列包括:
捕集系统,其联接于所述第一气化列,并且构造成接收所述燃烧产物或所述合成气并使用可再生材料从所述燃烧产物或所述合成气提取成分气体,并使得所述成分气体被提取为固态;
储存系统,其联接于所述捕集系统,并且构造成储存来自所述捕集系统的固态的所述成分气体;以及
返回系统,其联接于所述储存系统和所述第一气化列,并且构造成使所述成分气体以气态形式返回至所述第一气化列。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述第一气化列包括:
气化器,其构造成接收燃料化剂并将所述燃料和所述氧化剂转化为所述燃烧产物或所述合成气;
合成气洗涤器,其联接于所述气化器,并且构造成减小来自所述合成气的第一杂质的量;以及
气体处理系统,其联接于所述合成气洗涤器,并且构造成减小所述合成气中的第二杂质的量。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述储存列的捕集系统配置在所述气化器的下游和所述合成气洗涤器的上游。
10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述返回系统构造成使所述成分气体返回至所述气化器、或所述气体处理系统,或它们的组合。
11.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,包括:
传感器,其联接于所述气化器,并且构造成感测所述气化器的操作条件;
第一控制,其配置在使所述第一气化列连接于所述储存列的捕集系统的第一管道中;
第二控制阀,其配置在使所述储存列的返回系统连接于所述第一气化列的第二管道中;以及
控制器,其联接于所述传感器以及所述第一和第二控制阀,其中,所述控制器构造成调节所述第一和第二控制阀,以基于所述操作条件选择性地实现所述第一气化列与所述储存列之间的流。
12.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,所述控制器构造成调节所述第一控制阀以使所述燃烧产物能够在所述气化器的操作条件处于瞬态时、或在所述气化器的操作条件小于阈值时,或它们的组合,作为所述起动操作的指示,从所述第一气化列流动至所述捕集系统。
13.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,所述控制器构造成调节所述第二控制阀以使所述成分气体能够在所述气化器的操作条件处于稳态时、或在所述气化器的操作条件大于或等于阈值时,或它们的组合,作为所述正常操作的指示,从所述返回系统流动至所述第一气化列。
14.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,包括呈与所述第一气化列共用的构型的、联接于所述储存列的第二气化列。
15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,包括:
第一传感器,其联接于所述第一气化列,并且构造成感测所述第一气化列的第一操作条件;
第二传感器,其联接于所述第二气化列,并且构造成感测所述第二气化列的第二操作条件;
第一控制阀,其配置在使所述第一气化列连接于所述储存列的第一管道中;
第二控制阀,其配置在使所述第二气化列连接于所述储存列的第二管道中;
控制器,其联接于所述第一和第二传感器以及所述第一和第二控制阀,并且构造成至少部分地基于所述第一和第二操作条件来选择性地实现所述第一气化列与所述储存列之间和/或所述第二气化列与所述储存列之间的流。
16.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,包括具有第二捕集系统并且可移除地联接于所述第二气化列和所述储存列的储存系统的移动滑行器,其中,所述第二捕集系统构造成接收来自所述第二气化列的第二出口气体并从所述第二出口气体提取第二成分气体,并且所述移动滑行器构造成与所述第二气化列分离以作为批量过程将所述第二成分气体从所述第二气化列输送至所述储存列。
17.一种方法,其包括:
使用传感器检测气化列的气化器的操作条件;
使用控制器基于所述操作条件来确定所述气化器是以起动模式还是以正常模式操作;
当所述气化器以所述起动模式操作时,使用捕集系统捕集来自所述气化器的气体并使用可再生材料提取所述气体的成分,并使得所述气体的成分被提取为固态;
当所述气化器以所述起动模式操作时,将所述气体的成分储存在储存列中;以及当所述气化器以所述正常模式操作时,使用返回系统使所述气体的成分以气态形式返回至所述气化列。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,基于所述操作条件来确定所述气化器是以所述起动模式还是以所述正常模式操作包括将所述操作条件与阈值操作条件进行比较或确定所述操作条件是否处于瞬态中的至少一个,或它们的组合。
19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,使所述气体的成分返回至所述气化列包括基于所述操作条件来使所述气体的成分选择性地返回至所述气化列的气化器或气体处理系统。
20.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,捕集和储存所述气体的成分包括:
作为批量过程将来自所述气化器的所述气体的成分捕集在移动滑行器单元中;以及将所述气体的成分从所述移动滑行器输送至所述储存列。

说明书全文

来自气化器的排放物的捕集和储存

技术领域

[0001] 本文中公开的主题涉及气化系统,并且更具体地,涉及减少气化系统的排放物的系统和方法。

背景技术

[0002] 气化系统生成可用于多种目的(诸如功率产生或化学合成)的合成气体(合成气)。例如,整体气化联合循环(IGCC)动设备可从各种含原料(诸如煤或天然气)生成电。
合成气的生成通常产生附加的副产物,诸如二化碳(CO2)、氯化物和硫化物。因此,可合乎需要的是通过去除这些副产物的一部分而处理合成气。气化系统可采用多种处理过程(诸如洗涤器和封存过程),以减小来自气化系统的副产物和随后的排放物的量。遗憾的是,这些处理过程可在气化系统的起动期间为不完全运行的,这降低气化系统的效率并且增加排放物。
发明内容
[0003] 在下面概括在范围上与最初要求权利的本发明相称的某些实施例。这些实施例不意图限制要求权利的本发明的范围,而是相反地,这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上,本发明可包含可与在下面提出的实施例相似或不同的各种形式。
[0004] 在第一实施例中,一种系统包括捕集系统、储存系统和返回系统。捕集系统构造成在气化系统的起动操作期间接收来自气化系统的出口气体并使用可再生材料提取出口气体的成分气体。储存系统联接于捕集系统,并且构造成储存由捕集系统提取的成分气体。返回系统构造成在气化系统的正常操作期间使成分气体从储存系统返回至气化系统。
[0005] 在第二实施例中,一种系统包括第一气化列(train)和储存列。第一气化列构造成在正常操作期间生成并处理合成气并在起动操作期间生成燃烧产物。储存列联接于第一气化列。另外,储存列包括捕集系统、储存系统和返回系统。捕集系统联接于第一气化列,并且构造成接收来自第一气化列的燃烧产物或合成气并从燃烧产物或合成气提取成分气体。储存系统联接于捕集系统,并且构造成储存来自捕集系统的成分气体。返回系统联接于储存系统和第一气化列,并且构造成使成分气体返回至第一气化列。
[0006] 在第三实施例中,一种方法包括使用传感器检测气化列的气化器的操作条件。该方法还包括使用控制器基于操作条件来确定气化器是以起动模式还是以正常模式操作。当气化器以起动模式操作时,该方法包括捕集来自气化器的气体、使用捕集系统提取气体的成分,以及将气体的成分储存在储存系统中。当气化器以正常模式操作时,该方法包括使用返回系统使气体的成分返回至气化列。
[0007] 一种系统,其包括:捕集系统,其构造成在气化系统的起动操作期间接收来自气化系统的出口气体并使用可再生材料提取出口气体的成分气体;储存系统,其联接于捕集系统并且构造成储存由捕集系统提取的成分气体;以及返回系统,其构造成在气化系统的正常操作期间使成分气体从储存系统返回至气化系统。
[0008] 优选地,返回系统构造成生成可再生材料并使可再生材料返回至捕集系统。
[0009] 优选地,捕集系统构造成基于作为气化系统的起动操作的指示的气化系统的操作条件来接收出口气体,其中,操作条件包括温度、压力、流率、液位、或气体浓度或它们的任何组合。
[0010] 优选地,返回系统构造成基于作为气化系统的正常操作的指示的气化系统的操作条件来使成分气体返回,其中,操作条件包括温度、压力、流率、液位、或气体浓度或它们的任何组合。
[0011] 优选地,系统包括预热列,其构造成接收来自捕集系统的出口气体并利用出口气体的一部分预热整体煤气化联合循环系统。
[0012] 优选地,系统包括构造成接收来自捕集系统的出口气体并将出口气体的一部分释放至大气的排出部。
[0013] 一种系统,其包括:第一气化列,其构造成在正常操作期间生成并处理合成气并在起动操作期间生成燃烧产物;以及储存列,其联接于第一气化列,其中,储存列包括:捕集系统,其联接于第一气化列,并且构造成接收燃烧产物或合成气并从燃烧产物或合成气提取成分气体;储存系统,其联接于捕集系统,并且构造成储存来自捕集系统的成分气体;以及返回系统,其联接于储存系统和第一气化列,并且构造成使成分气体返回至第一气化列。
[0014] 优选地,第一气化列包括:气化器,其构造成接收燃料氧化剂并将燃料和氧化剂转化为燃烧产物或合成气;合成气洗涤器,其联接于气化器,并且构造成减小来自合成气的第一杂质的量;以及气体处理系统,其联接于合成气洗涤器,并且构造成减小合成气中的第二杂质的量。
[0015] 优选地,储存列的捕集系统配置在气化器的下游和合成气洗涤器的上游。
[0016] 优选地,返回系统构造成使成分气体返回至气化器、或气体处理系统,或它们的组合。
[0017] 优选地,系统包括:传感器,其联接于气化器,并且构造成感测气化器的操作条件;第一控制,其配置在使第一气化列连接于储存列的捕集系统的第一管道中;第二控制阀,其配置在使储存列的返回系统连接于第一气化列的第二管道中;以及控制器,其联接于传感器以及第一和第二控制阀,其中,控制器构造成调节第一和第二控制阀,以基于操作条件选择性地实现第一气化列与储存列之间的流。
[0018] 优选地,控制器构造成调节第一控制阀以使燃烧产物能够在气化器的操作条件处于瞬态时、或在气化器的操作条件小于阈值时,或它们的组合,作为起动操作的指示,从第一气化列流动至捕集系统。
[0019] 优选地,控制器构造成调节第二控制阀以使成分气体能够在气化器的操作条件处于稳态时、或在气化器的操作条件大于或等于阈值时,或它们的组合,作为正常操作的指示,从返回系统流动至第一气化列。
[0020] 优选地,系统包括呈与第一气化列共用的构型的、联接于储存列的第二气化列。
[0021] 优选地,系统包括:第一传感器,其联接于第一气化列,并且构造成感测第一气化列的第一操作条件;第二传感器,其联接于第二气化列,并且构造成感测第二气化列的第二操作条件;第一控制阀,其配置在使第一气化列连接于储存列的第一管道中;第二控制阀,其配置在使第二气化列连接于储存列的第二管道中;控制器,其联接于第一和第二传感器以及第一和第二控制阀,并且构造成至少部分地基于第一和第二操作条件来选择性地实现第一气化列与储存列之间和/或第二气化列与储存列之间的流。
[0022] 优选地,系统包括具有第二捕集系统并且可移除地联接于第二气化列和储存列的储存系统的移动滑行器,其中,第二捕集系统构造成接收来自第二气化列的第二出口气体并从第二出口气体提取第二成分气体,并且移动滑行器构造成与第二气化列分离以作为批量过程将第二成分气体从第二气化列输送至储存列。
[0023] 一种方法,其包括:使用传感器检测气化列的气化器的操作条件;使用控制器基于操作条件来确定气化器是以起动模式还是以正常模式操作;当气化器以起动模式操作时,使用捕集系统捕集来自气化器的气体并提取气体的成分;当气化器以起动模式操作时,将气体的成分储存在储存列中;以及当气化器以正常模式操作时,使用返回系统使气体的成分返回至气化列。
[0024] 优选地,基于操作条件来确定气化器是以起动模式还是以正常模式操作包括将操作条件与阈值操作条件进行比较或确定操作条件是否处于瞬态中的至少一个,或它们的组合。
[0025] 优选地,使气体的成分返回至气化列包括基于操作条件来使气体的成分选择性地返回至气化列的气化器或气体处理系统。
[0026] 优选地,捕集和储存气体的成分包括:作为批量过程将来自气化器的气体的成分捕集在移动滑行器单元中;以及将气体的成分从移动滑行器输送至储存列。附图说明
[0027] 当参考附图阅读下列详细描述时,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解,在该附图中,同样的附图标记遍及附图表示同样的部件,其中:
[0028] 图1是包括具有捕集系统、储存系统和返回系统的储存列的气化系统的实施例的示意图;
[0029] 图2是图1的捕集系统的实施例的示意图,示出了用以捕集排放物的吸收器系统;
[0030] 图3是图1的捕集系统的实施例的示意图,示出了用以捕集排放物的溶剂系统;
[0031] 图4是流程图,示出了根据本技术的方面的用以在起动操作期间减少气化系统的排放物的方法的实施例;
[0032] 图5是气化系统的实施例的示意图,示出了呈共用构型的联接于单个储存列的多个气化列;以及
[0033] 图6是气化系统的实施例的示意图,示出了根据本技术的方面的联接于移动滑行器(skid)以减少排放物的气化列。
[0034] 部件列表
[0035] 10气化系统
[0036] 12气化列
[0037] 14储存列
[0038] 13燃料
[0039] 15氧化剂
[0040] 16气化器
[0041] 18合成气洗涤器
[0042] 20气体处理系统
[0043] 22朝向下游用户的流
[0044] 24捕集系统
[0045] 26预热列
[0046] 28排出部
[0047] 30储存系统
[0048] 32返回系统
[0049] 34传感器
[0050] 36控制器
[0051] 38管道
[0052] 40管道
[0053] 42控制阀
[0054] 44控制阀
[0055] 46吸收器
[0056] 48吸收剂源
[0057] 50容器
[0058] 52溶剂源
[0059] 54方框
[0060] 56方框
[0061] 58方框
[0062] 60方框
[0063] 62方框
[0064] 64方框
[0065] 66气化列
[0066] 68气化列
[0067] 70管道
[0068] 72管道
[0069] 74管道
[0070] 76管道
[0071] 78管道
[0072] 80管道
[0073] 82控制阀
[0074] 84控制阀
[0075] 86控制阀
[0076] 88控制阀
[0077] 90控制阀
[0078] 92控制阀
[0079] 94传感器
[0080] 96传感器
[0081] 98移动滑行器
[0082] 100气化列
[0083] 102捕集系统
[0084] 104管线
[0085] 106储存系统。

具体实施方式

[0086] 将在下面描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述,可不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当理解,在任何这种实际实施的开发中,如在任何工程或设计项目中,必须作出许多特定实施决定以实现开发者的特定目的,诸如符合系统相关且商业相关的约束,这可从一个实施变化到另一个实施。此外,应当理解,这种开发努力可为复杂且耗时的,但是对于受益于本公开的技术人员而言,仍将是设计、制作和制造的日常工作。
[0087] 当介绍本申请的各种实施例的元件时,冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在元件中的一个或更多个。用语“包括”、“包含”和“具有”意图是包含的,并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。
[0088] 本公开涉及用于在起动期间减少气化系统的排放物的系统和方法。特别地,储存列可在气化列的起动期间捕集和储存排放物(例如,二氧化碳、氯化物或硫化物)。气化列可典型地包括用以减少排放物的处理系统,但是这些处理系统可在起动期间为低效或不能操作的。一旦气化列已完成起动顺序,则储存列使储存的排放物返回至气化列用于由此时操作的处理系统处理。可另外在起动期间释放至大气的排放物在起动之后在下游系统中使用,由此减少气化系统的排放物。
[0089] 现在转向附图,图1示出了包括气化列12和储存列14的气化系统10的实施例。气化列12接收燃料13和氧化剂15,并且使燃料13和氧化剂15在气化器16内反应以形成反应产物。形成的反应产物的类型可取决于气化列12的操作模式。例如,当气化列12以起动模式操作时,气化器16可使燃料13和氧化剂15燃烧成燃烧产物。另外,起动模式可由低于设计或瞬时的操作条件(例如,流率、液位、浓度、温度或压力)大体限定。起动模式期间的燃烧反应提供可用于预热气化列12的下游构件的热。当气化列12以正常模式操作时,气化器16可使燃料13和氧化剂15反应以形成用于诸如功率生成或化学合成的目的的合成气。正常模式可由稳态操作条件或在设计条件下的操作大体限定。
[0090] 在正常操作期间,未处理的合成气从气化器16流动至合成气洗涤器18。合成气洗涤器18使用例淬减小合成气中包含的杂质(例如,颗粒和氯化物)的量。接着,洗涤的合成气流动至气体处理系统20,其中,硫化物、二氧化碳和/或其它杂质从合成气去除。气体处理系统20可采用各种方法来去除这些杂质。这些去除方法可包括化学或物理吸收、吸收、低温、膜、陶瓷、生物或海藻系统,或它们的任何组合。在某些实施例中,气体处理系统20可包括酸性气体去除(AGR)单元和/或碳捕集单元。处理的合成气离开气体处理系统20并且流向合成气的下游用户22。在某些实施例中,下游用户22可包括用以产生功率的整体煤气化联合循环(IGCC)动力设备、用以产生甲醇的化工设备,或其它用户。下游用户22还可包括用以减少气化列12的排放物的二氧化碳捕集和封存(CO2 C&S)系统。
[0091] 遗憾的是,在气化列的起动操作期间,合成气洗涤器18和气体处理系统20可为低效或不能操作的。另外,在起动操作期间由气化器16产生的燃烧产物可比在正常操作期间产生的合成气较不适合于下游用户22。因此,储存列14可使用捕集系统24在起动操作期间捕集燃烧产物的一部分。例如,捕集系统24可接收来自气化器16的出口气体,并且从出口气体提取成分气体。接着,剩余气体可发送至预热列26,以加热气化系统10的各种构件。例如,预热列26可例如通过提供热而预热IGCC系统,以在热回收蒸汽发生器(HRSG)中生成蒸汽,或用于其它预热。另外或可选地,剩余气体可发送至排出部28,其中,剩余气体根据联邦、州和市政规定释放至大气。取决于气化列12的操作模式,由捕集系统24接收的出口气体可为燃烧产物或合成气。另外,提取的成分气体可为二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、另一种燃烧产物或副产物,或它们的任何组合。因此,捕集系统24的某些实施例可提取一种或更多种成分气体。成分气体可使用可再生材料(诸如吸收剂、溶剂或膜)提取,这可比其它提取成分气体的方法更有效。因此,在某些实施例中,成分气体可使用吸收器、溶剂或另一种合适的方法或材料提取,如将在图2和图3中在下面进一步描述的。
[0092] 提取的成分气体从捕集系统24流动至储存系统30,其在气化列12的起动期间储存成分气体。储存系统30可采用多个储存罐或其它压力容器来储存提取的成分气体。在某些实施例中,提取的成分可以以蒸气、液体或固体的形式储存。实际上,提取的成分的相可取决于捕集系统24的提取方法。因此,储存系统30可包括各种构件,诸如控制阀、热交换器、固体浓缩器和其它装备,以便于提取的成分作为蒸气、液体或固体储存。因此,储存系统30可基于提取的成分的相和提取方法因实施例而异。在当前设想的实施例中,储存系统30可保持提取的成分直到气化列12处于正常操作。
[0093] 一旦气化列12处于正常操作,则提取的成分可引导至返回系统32。返回系统32通过例如施加热或减小压力而使提取的成分演变为蒸气相。然而,在某些实施例中,提取的成分可遍及捕集系统24和储存系统30保持在蒸气相下。因此,返回系统32可不涉及提取的成分的相变。另外,可合乎需要的是将提取的成分维持在气相、液相或固相下。如示出的,返回系统32将提取的成分气体传送回到气化列12。提取的成分气体可返回至气化列12的各个位置,诸如气化器16、气体处理系统20或两者。如先前讨论的,气体处理系统20可封存提取的成分气体,由此减少气化列10的排放物。在某些实施例中,返回系统32还可使由捕集系统24使用的可再生材料再生。例如,吸收剂可吸收捕集系统24中的CO2。将热施加于返回系统32中的吸收剂可使气态CO2演变并且使吸收剂再生用于在捕集系统24中的进一步使用。因此,返回系统32还可使再生的吸收剂返回至捕集系统24。返回系统32中的吸收剂的再生可减小使用的可再生材料的量,由此提高储存列14的效率。
[0094] 气化系统10可包括用于监测操作条件并控制储存列14的操作的构件。如示出的,气化列12包括联接于气化器16的一个或更多个传感器34。传感器34可检测与气化器16相关的一个或更多个操作条件。在某些实施例中,操作条件可为温度、压力、流率、气化器16内的流体的液位、气体浓度,或它们的任何组合。因此,传感器34可包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器、气体分析器,或它们的任何组合。在检测操作条件之后,每个传感器34可将每个操作条件传输至控制器36。控制器36可使用操作条件来确定气化列12是以起动模式还是以正常模式操作。例如,传感器34可检测压力。如果检测的压力低于阈值压力,则检测的压力可指示起动模式。相反地,如果检测的压力大于阈值压力,则检测的压力可指示正常模式。在某些实施例中,传感器34可检测多种类型的操作条件(例如,温度和压力),并且控制器可选择性地使用操作条件来确定气化列12的操作模式。
[0095] 另外或可选地,检测的压力可为瞬时的(例如,在时间段内显著地改变)或稳态的(例如,在时间段内近似恒定或由于环境变量的随机变化而稍微变化)。因此,瞬态可指示起动模式,而稳态可指示正常模式。例如,气化列12的起动可在时间段(例如,12小时)内发生。控制器36可确定检测的压力对于24小时的时段而言为瞬时的,并且检测的压力此后为稳态的。在某些实施例中,控制器36可计算检测的压力在时间段(例如,15分钟)内的变化。如果该变化高于阈值,则控制器36可确定压力为瞬时的,并且随后确定气化列12处于起动模式。
然而,如果该变化低于阈值,则控制器36可确定压力为稳态的并且气化列12处于正常模式。
前面提到的用于确定起动操作和正常操作的方法仅经由实例给出,并且不意图为限制的。
实际上,可预想其它方法,诸如通过使用操作员输入。
[0096] 如先前讨论的,储存列14的操作可基于气化列12的操作。当气化列12处于起动模式时,储存列14捕集并储存从气化列12提取的气体。一旦气化列12处于正常模式,则储存列14使提取的气体返回至气化列12。如示出的,管道38和40使气化列12联接于储存列14。特别地,管道38使气化器16联接于捕集系统24。相似地,管道40使返回系统32联接于气体处理系统20。管道38和随后捕集系统24配置在气化器16的直接下游和合成气洗涤器18的直接上游。
[0097] 气化系统10还包括分别配置在管道38和40中的控制阀42和44。如示出的,控制阀42可实现或阻挡从气化器16到捕集系统24的流。控制阀44可实现或阻挡从返回系统32到气体处理系统20的流。在气化列12的起动操作期间,控制器36可选择性地使控制阀42开启和使控制阀44闭合。开启的控制阀42可使来自气化器16的出口气体能够流动至捕集系统24,而闭合的控制阀44可阻挡提取的气体返回至气体处理系统20。在气化列12的正常操作期间,控制器36可选择性地使控制阀42闭合和使控制阀44开启。闭合的控制阀42可阻挡来自气化器16的出口气体流动至捕集系统24,而开启的控制阀44可使提取的气体能够返回至气体处理系统20。在某些实施例中,控制器36的控制逻辑可变化。例如,在颠倒的过程期间,可合乎需要的是操作捕集系统24,由此减少气化器16在颠倒的过程期间的排放物。在下面关于图2和图3进一步讨论捕集系统24的实施例。
[0098] 图2示出了用以从气化器16的出口气体提取成分气体的捕集系统24的实施例。如在文中使用的,用语“富集”和“稀薄”可大体指的是待提取的成分的浓度,其中,富集流包含比稀薄流高的成分浓度。因此,如示出的,捕集系统24包括接收来自气化器16的成分富集气体和来自吸收剂源48的成分稀薄吸收剂的吸收器46。吸收剂可为例如单乙醇胺(MEA)或氢氧化钠。在某些实施例中,返回系统32可向吸收剂源48提供吸收剂。成分富集气体和成分稀薄吸收剂在吸收器46内对流地流动,由此导致吸收剂从成分富集气体提取成分气体。成分稀薄气体离开吸收器46并且流动至预热列26或排出部28。根据以上描述的技术,成分富集吸收剂流动至储存系统30,其中,成分富集吸收剂被储存。
[0099] 相似地,图3示出了用以接收来自气化器16的出口气体的捕集系统24的另一个实施例。如示出的,捕集系统24包括接收来自气化器16的富集气体和来自溶剂源52的稀薄溶剂的容器50。在某些实施例中,溶剂源52可为返回系统32。富集气体和稀薄溶剂在容器50内混合达停留时间,并且混合物流动至储存系统30。在示出的实施例中,富集气体的整个部分储存在储存系统30内。因此,来自气化器16的出口气体不可用于预热,并且储存系统30可储存由气化列12在起动操作期间产生的全部燃烧气体。储存全部量的燃烧气体可进一步减少来自气化系统10的排放物。图2和图3的捕集系统24经由实例给出,并且不意图为限制的。实际上,可预想捕集系统24的各种实施例,诸如利用并流吸收、膜、低温、微生物或海藻系统或它们的任何组合的实施例。
[0100] 图4是用以通过选择性地操作储存列14而减少来自气化系统10的排放物的方法52的实施例的流程图。传感器34可检测(方框54)气化器16的操作条件。在某些实施例中,操作条件可为压力、温度、流率、液位、气体浓度或它们的任何组合。控制器36可确定(方框56)气化列12是否处于起动操作。如先前讨论的,确定(方框56)气化列12的操作模式可包括将操作条件与阈值进行比较,从而确定操作条件是否为瞬时的或两者。当控制器36已确定(方框56)气化列12处于起动操作时,控制器36可实现至捕集系统24的流。随后,捕集系统24可使用可再生材料捕集(方框58)成分气体,诸如H2S和/或CO2。如以上提到的,可再生材料可为吸收剂、溶剂、膜或它们的任何组合。捕集系统24可将成分气体传送至储存系统30,其储存(方框60)成分气体。在某些实施例中,成分气体可在气化列12处于起动操作时被连续地捕集(方框58)和储存(方框60)。然而,当控制器36已确定(方框56)气化列12不再处于起动操作时,储存系统30可将成分气体引导至返回系统32。返回系统32使成分气体返回(方框62)至气化列12。此外,成分气体可返回至气化列12内的各个位置,诸如气化器16、气体处理系统
20或两者。另外,返回位置可基于由传感器34检测(方框54)的操作条件。例如,如果气化器
16的压力为低的,则返回系统32可使成分气体选择性地返回至气体处理系统20。返回系统
32还可使可再生材料再生(方框64)(即,用于捕集58),并且将再生的材料引导回到捕集系统24用于重复使用。
[0101] 图5示出了包括呈共用构型的联接于储存列14的多个气化列12、66和68的气化系统10的实施例。就是说,气化列12、66和68中的每一个独立地联接于同一个储存列14。为了清楚,已省略每个气化列12、66和68的构件。如示出的,每个气化列12、66和68接收燃料13和氧化剂15以产生燃烧产物或合成气。气化列12、66和68可共用单个燃料源和单个氧化剂源,或者气化列12、66和68可接收来自多个源的燃料13和氧化剂15。因此,气化列12、66和68可互相独立地操作。例如,气化列12可以以起动模式操作,并且可产生燃烧产物。同时,气化列66和68可以以正常模式操作,并且可产生合成气。因此,气化列12、66和68中的每一个经由管道70、72、74、76、78和80分开地联接于储存列14。特别地,管道70、72和74分别使气化列
12、66和68联接于捕集系统24。管道76、78和80分别使气化列12、66和68联接于返回系统32。
控制阀82、84、86、88、90和92分别配置在管道70、72、74、76、78和80中。每个控制阀选择性地实现或阻挡储存列14与气化列12、66和68之间的流。另外,控制阀82、84、86、88、90和92可取决于每个气化列的操作模式传送气体。例如,气化列12可处于起动操作,而气化列66和68可处于正常操作。控制阀82、84、86、88、90和92可使捕集系统24能够从起动气化列12提取成分气体并在正常操作气化列66和68之间分配提取的成分气体。因此,较少的气体引导至排出部28,由此减少来自气化系统10的排放物。
[0102] 传感器34、94和96分别联接于气化列12、66、68,以使控制器36能够独立地确定每个气化列的操作模式。传感器检测与它们相应的气化列相关的操作条件。另外,传感器34、94和96中的每一个可检测一种或更多种相似或不同类型的操作条件。例如,传感器34可检测气化列12的温度,而传感器94可检测气化列66的压力。传感器联接于控制器36,并且每个传感器将其相应的操作条件传输至控制器36。因此,控制器36可基于其相应的操作条件来确定气化列12、66和68中的每一个的操作模式,并且相应地调节控制阀82、84、86、88、90和
92中的每一个。虽然可合乎需要的是多个气化列如图5所示地共用储存列,但是也可合乎需要的是实施其它构型。
[0103] 图6示出了具有移动滑行器98的气化系统10的实施例,移动滑行器98可在批量过程或连续过程中捕集排放物。为了清楚,已省略气化列12的构件。如示出的,气化列100可远离气化列12和储存列14。另外,气化列100可缺少储存排放物的专用储存列,或者储存列可不处于操作。然而,气化列100可通过采用移动滑行器98而使用储存列14来储存排放物。如示出的,移动滑行器98为可移动的,并且可与气化列100选择性地联接或分离。例如,移动滑行器98可为卡车、拖车、货车、火车、轨道车、船舶、船只或任何相似的可移动车辆或容器。移动滑行器98包括可与图1中描述的捕集系统24相似的捕集系统102。因此,捕集系统102可接收来自气化列100的出口气体,并且可从出口气体提取成分气体(例如,H2S和/或CO2)。接着,移动滑行器98可使用例如管线104在连续过程中将成分气体输送至储存列14。在某些实施例中,移动滑行器98可包括储存系统106,其可与先前描述的储存系统30相似。因此,储存系统106可储存从捕集系统102提取的成分气体。另外,移动滑行器98可在批量过程中将提取的成分气体输送至储存列14。例如,移动滑行器98可与气化列100分离,移动至接近储存列14的位置,并且接着连接于储存列14。一旦移动滑行器98已连接于储存列14,则提取的成分气体可从储存系统106流动至储存系统30。因此,来自气化列100的排放物被捕集并减少。
[0104] 本发明的实施例的技术效果包括用以捕集并储存在气化列的起动期间产生的排放物(例如,二氧化碳、氯化物或硫化物)的储存列。虽然气化列可典型地包括用以减少排放物的处理系统,但是这些处理系统可在起动期间为低效或不能操作的。一旦气化列已完成起动顺序,则储存列使储存的排放物返回至气化列用于由此时操作的处理系统处理。可另外在起动期间释放至大气的排放物在起动之后在下游系统中使用,由此减少气化系统的排放物。
[0105] 该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式),并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件,或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件,则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
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