[发明专利]二氧化碳循环到气化系统的方法

说明书

技术领域

总体而言，本发明涉及改进整体气化联合循环(IGCC)工厂的操作，更具体地讲，涉及使合成气提供的富二氧化碳气在加热后循环到气化器和/或辐射合成气冷却器入口的方法。

背景技术

在至少一些已知的整体气化联合循环(IGCC)系统中，从合成气去除的二氧化碳(更通常的情况是，富二氧化碳气)排出或者用于制备化学品，一般不循环到气化器(在本文也称为气化反应器)。在其中富二氧化碳气循环回到气化器的那些系统中(即，在一些气体原料工厂和有些液体原料工厂)已实行该循环，以提高合成气中一氧化碳与氢比率，用于加工羰基合成化学品(oxo-chemical)的过程。然而，在这些过程中，未得到用气体原料降低耗氧量或提高碳转化率相关的益处。

因此，就在IGCC工厂中富二氧化碳气的处理而论，需要提高IGCC效率。具体地讲，需要降低耗氧量和/或耗氢量和提高碳转化率的气化方法。另外，如果能够提供与常规方法相比需要较低热值的冷却方法从而提供更成本有效的经济替代方法将是有利的。

发明内容

现已意外地发现，通过在气化系统(如用于IGCC工厂的气化系统)中将富二氧化碳气循环到气化器，自富二氧化碳气的氧参与气化反应，并促进降低耗氧量和提高碳转化率。降低的耗氧量和较高的碳转化率两者均促进提高IGCC工厂效率。如本文所述，富二氧化碳气与热合成气在辐射合成气冷却器入口混合有利改变逆水煤气变换反应，使得二氧化碳与合成气中的氢进行吸热反应，从而促进产生更多一氧化碳。增加一氧化碳促进降低耗氢量和提高IGCC效率。

第一方面，本发明提供一种从气化系统的第一合成气混合物循环二氧化碳的方法。所述方法包括在分离装置中从第一合成气混合物去除富二氧化碳气；压缩富二氧化碳气；并将至少第一部分压缩的富二氧化碳气供到气化器。

另一方面，本发明提供一种从气化系统的第一合成气混合物循环二氧化碳的方法。所述方法包括在分离装置中从第一合成气混合物去除富二氧化碳气；压缩富二氧化碳气；在气化器中产生第二合成气混合物；将第二合成气混合物和至少第一部分压缩的富二氧化碳气混合，以形成组合合成气混合物；并将组合合成气混合物引入辐射合成气冷却器，以促进冷却第二合成气混合物。

另一方面，本发明提供一种从气化系统的第一合成气混合物循环二氧化碳的方法。所述方法包括在分离装置中从第一合成气混合物去除富二氧化碳气；压缩富二氧化碳气；在气化器中产生第二合成气混合物；将第二合成气混合物和至少第一部分压缩的富二氧化碳气混合，以形成组合合成气混合物；并将组合合成气混合物引入对流合成气冷却器，以促进冷却第二合成气混合物。

附图说明

图1为示例性整体气化联合循环(IGCC)发电工厂的示意图；并且

图2为显示本发明的示例性方法的示意图，其中来自分离装置中合成气的富二氧化碳气循环到气化器、辐射合成气冷却器和对流合成气冷却器之一。

具体实施方式

图1为示例性整体气化联合循环(IGCC)发电工厂100的示意图。图2为显示本发明的示例性方法的示意图。虽然图1只描绘IGCC工厂100的一部分，但本领域的技术人员应了解，本文所述方法可用于完全IGCC工厂(包括至少一个蒸汽涡轮机和发电机)和/或在本领域已知的结构类似IGCC工厂。

另外，本领域的技术人员应了解，虽然本文用IGCC发电工厂描述，但在不脱离本发明的范围下，任何已知的分离和/或气化系统均可利用本发明。更具体地讲，包括提供物理和/或化学分离、变压吸附、变温吸附、膜分离等及其组合的分离装置的系统均可适合地利用本发明的方法。

在示例性实施方案中，IGCC工厂100包括气化系统200。另外，在所述示例性实施方案中，系统200包括通过空气导管204与空气源(未显示)流动连通的至少一个空气分离装置202。此空气源可包括但不限于专用空气压缩机和/或压缩空气存储装置(均未显示)。装置202将空气分离成氧气(O₂)、氮气(N₂)，其他组分通过排气口(未显示)释放。

系统200包括气化器208，气化器208与装置202流动连通，并接收通过O₂导管210从装置202引导的O₂。系统200还包括煤研磨和制浆装置211。装置211分别通过供煤管212和供水管213与煤源和水源(均未显示)流动连通。装置211构造成混合煤和水，以形成煤浆反应物流，下文称为“原料”(未显示)，煤浆反应物流通过煤浆导管214引导到反应器208。