[发明专利]煤气化和甲烷化反应工艺中的热集成

说明书

本申请为2010年1月6日提交的专利申请“煤气化和甲烷化反应工艺中的热集成”（申请号：201010003822.7，申请人：通用电气公司）的分案申请。

技术领域

本公开的主题涉及甲烷化，尤其是涉及甲烷化反应工艺中的与煤气化工艺相集成的热回收。

背景技术

甲烷化是一种物理化学工艺，从来自生物质发酵或热化学气化的各种气体的混合物中产生甲烷。其主要成分是一氧化碳和氢。甲烷化工艺需要H₂与CO的比例为3:1的清洁的合成气体(合成气)以向反应器供给。合成气通常在气化器中产生。在合成气为供给产物的情况下，甲烷化可产生合成天然气(synthetic natural gas，SNG)。

目前，大多数甲烷化工艺是独立的工艺，其包括气化部分和甲烷化部分。具备部分热回收的典型的气化工艺产生H₂与CO的比例约为0.95至1.0的合成气。在气化器的下游加入触媒转化反应器，以转化CO与H₂的比例。转化需要湿润的合成气，且蒸汽与干燥气体的比例约为1.1至2.2(随着触媒效率的类型而改变)。传统上，因为从辐射合成气体冷却器(radiant synthesis gas cooler，RSC)的骤冷器离开的合成气不具有足够的湿气，所以添加蒸汽至转化反应工艺。

发明内容

根据本发明的一个方面，提出了一种联合的甲烷化和蒸汽涡轮机的系统。该系统包括甲烷化部分和蒸汽涡轮机部分。甲烷化部分包括：第一甲烷化反应器，具有配置成接收合成气体的输入和输出；第二甲烷化反应器，具有联接到第一甲烷化反应器的输出上的输入和输出；第三甲烷化反应器，具有联接到第二甲烷化反应器的输出上的输入和输出；以及低压过热器，联接在第二反应器和第三反应器之间，加热低压蒸汽。蒸汽涡轮机部分包括低压蒸汽涡轮机，该低压蒸汽涡轮机具有联接到低压过热器的输出上的输入。

根据本发明的另一个方面，提供了一种发电厂。该发电厂包括甲烷化部分和蒸汽涡轮机部分。该甲烷化部分包括：第一甲烷化反应器，具有配置成接收合成气体的输入和输出；第二甲烷化反应器，具有联接到第一甲烷化反应器的输出上的输入和输出；第三甲烷化反应器，具有联接到第二甲烷化反应器的输出上的输入和输出；以及低压过热器，联接在第二反应器和第三反应器之间，加热低压蒸汽。蒸汽涡轮机部分包括低压蒸汽涡轮机，该低压蒸汽涡轮机具有联接到低压过热器的输出上的输入。

通过以下结合附图的描述，本发明的这些和其他的优点和特征将变得清楚。

附图说明

被认为是发明的本主题被特别指出并在所附权利要求中被明确主张。本发明的上述及其他的特征和优点通过以下结合附图的详细描述而变得清楚，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的气化工艺的示意图；以及

图2是根据本发明的一个实施例的联合的甲烷化和蒸汽涡轮机系统的示意图。

通过参照附图的示例，详细的描述解释了本发明的实施例，以及优点和特征。

部件列表

102 合成气热回收和微粒清洗系统

104 气化器

105 集成的RSC/骤冷器

106 RSC部分

108 骤冷器部分

110 合成气洗涤器

114 第一泵

116 第二泵

112 转化/LTGC

200 联合的甲烷化和动力岛蒸汽涡轮机工艺系统

202 甲烷化部分

204 动力岛

206 低压过热器

208 第一高压节热器

210 第二高压节热器

236 高压过热器

212 预热器

120 酸性气体去除器

214 第一甲烷化反应器

216 第二甲烷化反应器

218 第三甲烷化反应器

220 闪蒸罐

222 方向箭头

224 冷凝剂输出箭头

112 转化反应器

204 蒸汽涡轮机部分

230 高压蒸汽涡轮机

232 中压蒸汽涡轮机

234 低压蒸汽涡轮机

236 高压过热器

238 回收处理器

256 脱气器

262 LP泵

252 后处理部分

254 冷凝器