[发明专利]促进合成天然气生产的方法和设备

说明书

发明背景

总体而言，本发明涉及整体气化联合循环(IGCC)发电工厂，更具体地讲，涉及优化合成天然气生产、与气化系统的热量转移和二氧化碳(CO₂)分离以螯合的方法和设备。

至少一些已知的IGCC工厂包括气化系统，气化系统与至少一个动力产生涡轮机系统集成。例如，已知的气化系统使燃料、空气或氧气、蒸汽和/或CO₂的混合物转化成合成气体或“合成气”。将合成气引导到燃气涡轮发动机的燃烧室，燃烧室为发电机提供动力，发电机将电力提供到电网。来自至少一些已知燃气涡轮发动机的排气提供到热回收蒸汽发生器(HRSG)，热回收蒸汽发生器产生用于驱动蒸汽涡轮机的蒸汽。蒸汽涡轮机产生的动力也驱动发电机，发电机将电力提供到电网。

至少一些与IGCC工厂有关的已知气化系统产生用于燃气涡轮发动机的合成气燃料，合成气燃料主要为一氧化碳(CO)和氢气(H₂)。此合成气燃料一般需要比天然气更高的质量流量，以得到与天然气相似的放热。这种额外的质量流量可能需要显著的涡轮机改进，并且不与以标准天然气为基础的燃气涡轮机直接相容。

另外，为了在涡轮发动机操作期间促进控制NO_x排放，至少一些已知的燃气涡轮发动机使用以一定贫燃料/空气比率操作和/或在进入燃烧室反应区域之前使燃料与空气预混的方式操作的燃烧室。预混可促进降低燃烧温度，且随后减少NO_x生成，而不需要加入稀释剂。然而，如果所用燃料为合成气燃料，则选择的合成气燃料可能包含足够的氢气(H₂)，使得相关的高火焰速度可促进混合装置内自动点火、反点火和/或火焰保持。此外，此高火焰速度可能不利于在燃烧前均匀燃料和空气混合。另外，可能需要向富H₂燃料气系统加入至少一种惰性稀释剂，包括但不限于氮气(N₂)，以防止过多NO_x生成，并控制火焰自动点火、反点火和/或火焰保持。然而，惰性稀释剂并非总是可利用的，其可能不利影响发动机热速率，并且/或者增加资本和操作成本。蒸汽可作为稀释剂引入，然而，蒸汽可缩短热气通道部件的预期寿命。

发明概述

在一个方面，本发明提供一种生产合成天然气(SNG)的方法。所述方法包括提供含至少一些二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S)的合成气流。所述方法还包括使至少一部分CO₂和至少一部分H₂S从至少一部分提供的合成气流分离。所述方法进一步包括将从至少一部分合成气流分离的至少一部分CO₂和至少一部分H₂S引导到分离以螯合系统和气化反应器中的至少一个。

在另一个方面，本发明提供一种气化系统。所述气化系统包括至少一个气化反应器，所述气化反应器构造成产生含至少一些硫化氢(H₂S)的气流。所述系统还包括与所述气化反应器流体连通连接的CO₂分离以螯合子系统。所述CO₂分离以螯合子系统包括构造成在所述气流内产生CO₂的至少一个气体转换反应器。所述子系统还包括构造成从所述气流去除至少一部分CO₂和H₂S的至少一个酸性气体去除装置(AGRU)。所述子系统进一步包括促进从所述至少一个酸性气体去除装置引导CO₂和H₂S的至少一个压缩机。

在另一个方面，本发明提供一种整体气化联合循环(IGCC)发电工厂。所述IGCC工厂包括与至少一个气化系统流体连通连接的至少一个燃气涡轮发动机。所述至少一个气化系统包括至少一个气化反应器，所述气化反应器构造成产生含至少一些硫化氢(H₂S)的气流。所述IGCC工厂还包括与所述气化反应器流体连通连接的CO₂分离以螯合子系统。所述CO₂分离以螯合子系统包括构造成在所述气流内产生CO₂的至少一个气体转换反应器。所述子系统还包括构造成从所述气流去除至少一部分CO₂和H₂S的至少一个酸性气体去除装置(AGRU)。所述子系统进一步包括促进从所述至少一个酸性气体去除装置引导CO₂和H₂S的至少一个压缩机。

附图简述

图1为示例性整体气化联合循环(IGCC)发电工厂的示意图；