[发明专利]用于气化的系统和方法

说明书

技术领域

在本文公开的主题涉及气化系统，并且更具体地涉及整体式反应器合 成气冷却器，其可与气化器一起使用来改善气化系统的效率并调节最终产品 气的组成。

背景技术

气化器将含碳材料转化成主要由一氧化碳和氢气构成的气态混 合物，其被称为合成气体或者合成气。例如，气化系统可以包括一个 或更多个气化器，其在高温下使原料与氧气和水或蒸汽反应生成合成 气。合成气可被用于发电，化工生产，或者任何其它合适的应用。在 使用之前，合成气可在合成气冷却器中冷却，并在气体处理系统中进 行处理。

发明内容

与本发明最初要求保护的范围相应的某些实施例在下文进行概 括。这些实施例并不意图限定本发明所要求保护的范围，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 可以涵盖与在下文陈述的实施例类似或不同的各种形式。

在第一实施例中，系统包括可气化原料的整体式反应器-合成气 冷却器。整体式反应器-合成气冷却器包括反应区域，其可接收第一合 成气和原料，并可气化原料以生成第二合成气。第二合成气具有与第 一合成气不同的组成。系统还包括一个或更多个进料喷射器，其设置 在整体式反应器-合成气冷却器中，并可将原料供给至反应区域和冷却 区域，冷却区域设置在反应区域的下游，并包括一个或更多个冷却管。 冷却区域可接收并冷却第二合成气。

在第二个实施例中，方法包括在气化器中气化第一原料以生成第 一合成气，将第一合成气引导至流体地联接至气化器的整体式反应器 -合成气冷却器，以及将第二原料供给至整体式反应器-合成气冷却器。 整体式反应器-合成气冷却器包括反应区域，其可通过与第一合成气反 应来气化第二原料以生成第二合成气。方法还包括调节供给至整体式 反应器-合成气冷却器的反应区域的第二原料的量以调节第二合成气 的组成。

在第三实施例中，系统包括控制器，其包括一个或更多个有形的、 非暂时性的、机器可读的媒介，它们共同存储一套或更多套指令；以 及一个或更多个处理设备，其可执行一套或更多套指令以监控或者控 制系统的运行。控制器还包括一套或更多套指令，其可将第一原料供 给至气化器，并将第二原料供给至设置在气化器下游的整体式反应器 -合成气冷却器的反应区域。气化器流体地联接至整体式反应器-合成 气冷却器的反应区域，并可气化第一原料以生成第一合成气。控制器 还包括一套或更多套指令，其构造成在整体式反应器-合成气冷却器的 反应区域中气化第二原料以生成第二合成气。整体式反应器-合成气冷 却器的反应区域利用来自第一合成气的热量来气化第二原料。一套或 更多套指令还调节在整体式反应器-合成气冷却器的反应区域中的第 二原料的量以使第二合成气富含甲烷或氢气，并调节第二合成气的温 度。

本发明的第一技术方案提供了一种系统，包括：整体式反应器- 合成气冷却器，其构造成气化原料，其中整体式反应器-合成气冷却器 包括：反应区域，其构造成接收第一合成气和原料，并气化原料以生 成第二合成气，其中第二合成气具有与第一合成气不同的组成；一个 或更多个进料喷射器，其设置在整体式反应器-合成气冷却器中，并构 造成将原料供给至反应区域；以及冷却区域，其设置在反应区域的下 游，并包括一个或更多个冷却管，其中冷却区域构造成接收并冷却第 二合成气。

本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，包括流体地联接至 整体式反应器-合成气冷却器的气化器，其中气化器构造成生成第一合 成气。

本发明的第三技术方案是在第一技术方案中，第二合成气为在从 整体式反应器-合成气冷却器排出之前，分别在冷却区域中通过与骤冷 剂或者局部骤冷剂的组合而骤冷或者局部地骤冷中的至少一者。

本发明的第四技术方案是在第三技术方案中，骤冷或者局部骤冷 发生在冷却区域的下游部分。

本发明的第五技术方案是在第三技术方案中，骤冷剂由液态水和 溶剂中的至少一者组成，并且局部骤冷剂由氮气、回收合成气、二氧 化碳和过热蒸汽中的至少一者组成。

本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，冷却管与整体式反 应器-合成气冷却器的中心线对齐，使得冷却管轴向和周向地布置在冷 却区的至少一部分上。