生产合成天然气的系统和方法

生产合成天然气的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种生产合成天然气的系统，包括：第一气化单元，用于气化含碳物质、并提供第一合成气；第一水洗单元，用于接收第一合成气、并提供第一水洗气和第一废水；第一甲烷化单元，用于接收第一水洗气、并提供甲烷含量高于第一水洗气的第一合成天然气；以及水煤浆制备单元，用于利用含有来自第一合成气的灰的至少部分第一废水来制备水煤浆。本发明也涉及相关的生产合成天然气的方法。
【专利说明】生产合成天然气的系统和方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及生产合成天然气的系统和方法。

【背景技术】
[0002] 随着人们生活水平的提高，对居住环境的要求也日益提高，从而人们对天然气等 清洁能源的需求也加剧攀升。但是天然气自然资源是有限的，因此人们开发了利用煤等含 碳物质生产合成天然气的系统和方法。例如，中国发明专利申请第200910155045.X号公开 了一种生产合成天然气的系统和方法。
[0003] 但是，现有的生产合成天然气的系统和方法不能满足现阶段人们的一些需求，例 如在废水的处理方面，中国发明专利申请第200910155045.X号提及将水洗合成气产生的 废水闪蒸后回收，用于增加合成气的水分含量。但是，闪蒸成本较高，尤其在废水量比较大 的时候。
[0004] 因此，需要开发新的生产合成天然气的系统和方法。


【发明内容】

[0005] 本发明涉及一种新的生产合成天然气的系统和方法。
[0006] -方面，本发明涉及的生产合成天然气的系统包括：第一气化单元，用于气化含碳 物质、并提供第一合成气；第一水洗单元，用于接收第一合成气、并提供第一水洗气和第一 废水；第一甲烷化单元，用于接收第一水洗气、并提供甲烷含量高于第一水洗气的第一合成 天然气；以及水煤浆制备单元，用于利用含有来自第一合成气的灰的至少部分第一废水来 制备水煤浆。
[0007] 另一方面，本发明涉及一种生产合成天然气的方法，其包括：气化含碳物质以提供 第一合成气；水洗第一合成气以提供第一水洗气和第一废水；甲烧化第一水洗气以提供甲 烷含量高于第一水洗气的第一合成天然气；以及用含有来自第一合成气的灰的至少部分第 一废水制备水煤浆。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 参考附图阅读下面的详细描述，可以帮助理解本发明的特征、方面及优点，其中：
[0009] 图1-3是根据本发明的不同实施例的生产合成天然气的系统的示意图。

【具体实施方式】
[0010] 除非本发明中清楚另行定义，用到的科学和技术术语的含义为本发明所属技术领 域的技术人员所通常理解的含义。本发明中使用的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表 示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来彼此区分。本发明中使用的"包括"、"包含"、或 "含有"以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以 内。
[0011] 本发明中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括 与该数量接近的、可接受的、不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用"大 约"、"约"等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些实施例中，近似用语可能 对应于测量数值的仪器的精度。本发明中的数值范围可以合并及/或互换，除非另行清楚 说明，数值范围包括其所涵盖的所有数值子范围。
[0012] 在说明书和权利要求中，除非清楚地另外指出，所有项目的单复数不加以限制。除 非上下文另外清楚地说明，术语"或"、"或者"并不意味着排他，而是指存在提及项目（例如 成分）中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。
[0013] 本发明所提及的"可"和"可能"表示在一定环境下发生的可能性；具有指定的性 质，特征或者功能的可能性；和/或通过显示一个或者多个能力、性能而适合于另一种动 作，或者与该适合的动作相关的可能性。因此，用于"可"、和"可能"表示修饰的术语显然适 合、能够或者适于所表示的能力，功能，或者用途，同时考虑在一些情况下，所修饰的术语可 能有时不适合、不能或者不合适。例如，在一些情况下，事件或者能力可能是所期望的，而在 其它情况下，该事件或者能力不能发生。这些情形通过术语"可"和"可能"描述。
[0014] 本发明说明书中提及"一些实施例"等等，表示所述与本发明相关的一种特定要素 (例如特征、结构和/或特点)被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或不可能出 现于其他实施例中。另外，需要理解的是，所述发明要素可以任何适合的方式结合。
[0015] 在下文中，将参照【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式，但不会详细描述众所周知的功能 和结构以及不必要的细节。如后所述，本发明的实施例涉及生产合成天然气的系统和方法。 所述系统和方法使用废水制备水煤浆，降低废水处理的要求，所以成本较低，而且废水中来 自合成气的灰(也称飞灰或细灰）等可燃烧成分进入水煤浆中，从而得到回收利用。
[0016] 请参照图1-3, 一些实施例中，本发明涉及的生产合成天然气的系统1，100,200 包括：第一气化单元2,102, 202,用于气化含碳物质3,103, 203、并提供第一合成气4,104， 204 ;第一水洗单兀5,105, 205,用于接收第一合成气4,104, 204、并提供第一水洗气6,106， 206和第一废水7，107,207;第一甲烷化单元8，108,208，用于接收第一水洗气6，106,206、 并提供甲烷含量高于第一水洗气6,106, 206的第一合成天然气9,109, 209 ;以及水煤浆制 备单元10,110, 210,用于利用含有来自第一合成气的灰(也称飞灰或细灰，未标号）的至少 部分第一废水7,107, 207来制备水煤浆11，111，211。
[0017] 第一气化单元2,102, 202可包含任何能够气化含碳物质3,103, 203生成第一合成 气4,104, 204的装置。一些实施例中，第一气化单元2,102, 202包含固定床气化炉，例如鲁 奇炉、BGL炉等。
[0018] 含碳物质3,103,203可以是任何能被气化产生第一合成气4,104,204的含碳材 料。含碳物质3,103, 203可为固体、液体、气体或他们的任意组合。含碳物质3,103, 203可 包括，但不限于，煤，焦炭，裂化渣油，原油，瓦斯油，残油，馏出物，石蜡，来自溶剂脱浙青装 置的富含芳烃材料，芳香烃，环烷，油页岩，油砂，焦油，浙青，油母岩，废油，生物质(例如植 物和/或动物物质，或植物和/或动物来源的物质)，柏油，低灰或无灰聚合物，烃系聚合材 料，来于炼油厂和石油化工厂的重烃泥渣和残留产物例如烃蜡，来源于生产操作的副产品， 例如地毯和/或包括缓冲器和仪表板等塑料汽车零件/组件等的丢弃消费品，如聚丙烯、聚 乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、其衍生物、其混合物或其任何组合等循环使用的塑料。一些实施例 中，含碳物质3,103, 203适用于固定床气化炉，如鲁奇炉，为块煤。
[0019] 第一合成气4,104, 204可为含碳物质3,103, 203气化生成的任何合成气。第一合 成气4,104,204中可含有一氧化碳、二氧化碳、氢气、灰或焦油等。一些实施例中，第一合成 气4,104, 204的温度在约300摄氏度至约600摄氏度的范围。
[0020] 第一水洗单元5,105, 205可包含任何能对第一合成气4,104, 204进行水洗的装 置。在第一水洗单元5，105,205中，水带走第一合成气4，104,204中的灰、或焦油等，生成 第一水洗气6,106, 206和含有来自第一合成气4,104, 204的灰或焦油等的第一废水7,107， 207。
[0021] 第一甲烷化单元8,108, 208可包含任何能将合成气转化为合成天然气的装置。一 些实施例中，第一甲烷化单元8,108, 208包括第一甲烷化装置12,112, 212和位于第一甲烷 化装置12,112, 212和第一水洗单元5,105, 205之间的第一变换装置13,113, 213。
[0022] -些实施例中，第一变换装置13,113, 213含有水煤气变换反应器(未标号)，第一 水洗气6,106, 206和水蒸气(未标号）在其中反应将一氧化碳转化为二氧化碳并生成氢气， 如后述水煤气变换反应式所不

【权利要求】
1. 一种生产合成天然气的系统，其包括： 第一气化单元，用于气化含碳物质、并提供第一合成气； 第一水洗单元，用于接收第一合成气、并提供第一水洗气和第一废水； 第一甲烷化单元，用于接收第一水洗气、并提供甲烷含量高于第一水洗气的第一合成 天然气；以及 水煤浆制备单元，用于利用含有来自第一合成气的灰的至少部分第一废水来制备水煤 浆。
2. 如权利要求1所述的生产合成天然气的系统，包括：第二气化单元，用于接收水煤 浆、并提供第二合成气；第二水洗单元，用于接收第二合成气、并提供第二水洗气和第二废 水；以及第二甲烷化单元，用于接收第二水洗气、并提供甲烷含量高于第二水洗气的第二合 成天然气。
3. 如权利要求2所述的生产合成天然气的系统，其中第二水洗单元用于接收第一废 水、并提供第二废水至水煤浆制备单元。
4. 如权利要求1所述的生产合成天然气的系统，包括第二气化单元，用于接收水煤浆、 并提供第二合成气；其中第一水洗单元包括水洗装置和位于第一气化单元和水洗装置之间 的混合装置，混合装置用于混合第一合成气和第二合成气、并提供混合后的合成气至水洗 装直。
5. 如权利要求1所述的生产合成天然气的系统，包括第二气化单元，用于接收水煤浆、 并提供第二合成气至第一气化单元。
6. 如权利要求1、2、4和5中任意一项所述的生产合成天然气的系统，包括位于第一水 洗单元和水煤浆制备单元之间的水处理单元，用于接收第一废水、并向水煤浆制备单元提 供含有来自第一合成气的灰的处理水。
7. -种生产合成天然气的方法，其包括： 气化含碳物质以提供第一合成气； 水洗第一合成气以提供第一水洗气和第一废水； 甲烧化第一水洗气以提供甲烧含量高于第一水洗气的第一合成天然气；以及 用含有来自第一合成气的灰的至少部分第一废水制备水煤浆。
8. 如权利要求7所述的生产合成天然气的方法，包括气化水煤浆以提供第二合成气， 并混合第二合成气与第一合成气。
9. 如权利要求7所述的生产合成天然气的方法，包括气化水煤浆以提供第二合成气， 并把第二合成气用于气化含碳物质以提供第一合成气的步骤。
10. 如权利要求7所述的生产合成天然气的方法，包括气化水煤浆以提供第二合成气， 以用于生产第二合成天然气。
11. 如权利要求7至10中任意一项所述的生产合成天然气的方法，包括处理第一废水 以提供用于制备水煤浆的含有来自第一合成气的灰的处理水。
12. 如权利要求7所述的生产合成天然气的方法，包括气化水煤浆以提供第二合成气， 用第一废水水洗第二合成气得到第二废水，以及使用第二废水来制备水煤浆。
【文档编号】C10L3/08GK104342219SQ201310334564
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】薛俊利, 胡立舜 申请人:通用电气公司