[发明专利]用于气体处理的系统及方法

说明书

技术领域

本文中公开的主题涉及气体处理系统，并且更特别地，涉及气体处理系统中的热交换。

背景技术

气体处理可在精炼厂、石油化工厂、天然气处理厂或其它行业中使用。例如，气体处理可在整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂中用于处理合成气体，即，合成气。具体地，溶剂可用于在气体处理单元中从合成气吸收气体，诸如硫化氢(H₂S)或二氧化碳(CO₂)。气体处理单元典型地可包括一个或更多个蒸馏塔。这些塔中的一个或更多个可包括用以使用冷却剂从溶剂除去热的热交换器，该冷却剂可由制冷系统冷却。遗憾的是，使用制冷系统可降低发电厂的效率并且/或者增大与发电厂相关的资本支出。

发明内容

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。

在第一实施例中，一种系统包括构造成从未处理合成气除去酸性气体以生成处理的合成气的酸性气体脱除(AGR)系统、构造成接收处理的合成气以生成非渗透物和渗透物的氢分离系统，以及构造成使非渗透物膨胀以生成冷却的非渗透物的膨胀器。AGR系统包括构造成经由与冷却的非渗透物的热交换冷却溶剂的溶剂冷冻机。

在第二实施例中，一种系统包括气体处理系统和气体处理控制器。气体处理系统包括构造成生成非渗透物的氢分离系统、构造成使非渗透物膨胀以生成冷却的非渗透物的膨胀器，以及构造成经由与冷却的非渗透物的热交换冷却溶剂的溶剂冷冻机。气体处理控制器构造成控制气体处理系统以保持溶剂的温度低于阈值。

在第三实施例中，一种方法包括在氢分离系统中生成非渗透物、使非渗透物在膨胀器中膨胀以生成冷却的非渗透物、在溶剂冷冻机中经由与冷却的非渗透物的热交换冷却溶剂，以及在气体处理单元中使用溶剂处理气体。

一种系统，其包括：酸性气体脱除(AGR)系统，其构造成从未处理合成气除去酸性气体以生成处理的合成气，氢分离系统，其构造成接收处理的合成气以生成非渗透物和渗透物；以及膨胀器，其构造成使非渗透物膨胀以生成冷却的非渗透物，其中，AGR系统包括溶剂冷冻机，其构造成经由与冷却的非渗透物的热交换冷却溶剂。

优选地，氢分离系统包括构造成生成非渗透物和渗透物的膜分离系统，其中，非渗透物的第一氢浓度小于渗透物的第二氢浓度。

优选地，仅溶剂冷冻机在AGR系统中用于冷却溶剂。

优选地，AGR系统包括未处理合成气冷却器，其构造成经由与来自溶剂冷冻机的冷却的非渗透物的热交换冷却未处理的合成气。

优选地，系统包括变压吸附(PSA)系统，其构造成接收渗透物以生成尾气和富氢流。

优选地，系统包括构造成压缩尾气以生成压缩的尾气的压缩机。

优选地，膨胀器和压缩机联接在一起，使得膨胀器生成功率以驱动压缩机。

优选地，系统包括燃气涡轮发动机，其构造成接收压缩的尾气和加热的非渗透物的混合物。

优选地，系统包括余热回收蒸汽发生器(HRSG)的管道焚烧器，其中，管道焚烧器构造成燃烧压缩的尾气，或压缩的尾气和加热的非渗透物的混合物。

优选地，系统包括低温气体冷却(LTGC)系统的非渗透物热交换器，其中，非渗透物热交换器构造成经由与来自溶剂冷冻机的冷却的非渗透物的热交换冷却未处理合成气。

优选地，系统包括配置在氢分离系统与膨胀器之间的非渗透物冷却器，其中，非渗透物冷却器构造成经由与冷却剂的热交换冷却非渗透物。

一种系统，其包括：气体处理系统，其包括：构造成生成非渗透物的氢分离系统；构造成使非渗透物膨胀以生成冷却的非渗透物的膨胀器；以及构造成经由与冷却的非渗透物的热交换冷却溶剂的溶剂冷冻机；以及气体处理控制器，其构造成控制气体处理系统以保持溶剂的温度低于阈值。

优选地，系统包括流量控制阀，其构造成调整用于经由热交换冷却非渗透物的冷却剂流。

优选地，系统包括构造成调整围绕膨胀器的非渗透物的旁通流的旁通阀。

一种方法，其包括：在氢分离系统中生成非渗透物；在膨胀器中使非渗透物膨胀以生成冷却的非渗透物；在溶剂冷冻机中经由与冷却的非渗透物的热交换冷却溶剂；以及在气体处理单元中使用溶剂处理气体。

优选地，该方法包括：在氢分离系统中生成渗透物；在变压吸附(PSA)系统中接收渗透物；在PSA系统中生成尾气和富氢流；以及在压缩机中压缩尾气以生成压缩的尾气。