[发明专利]用于生产纯化的合成气的方法

说明书

本发明涉及一种由含污染物的进料合成气物流生产纯化的合成气物流的方法。

合成气物流是主要包含一氧化碳和氢气的气体物流。合成气物流通常通过包括天然气、煤层甲烷、馏分油和渣油在内的烃的部分氧化或蒸汽重整以及通过固体化石燃料如生物质或煤或焦炭的气化来制备。

存在许多可以被用作用于产生合成气的原料的固体或者很重(粘)的化石燃料，包括生物质，固体燃料例如无烟煤、土状褐煤(brown coal)、烟煤、次烟煤、暗色褐煤(lignite)、石油焦、泥煤等，和重渣油，例如从焦油砂提取的烃，来自炼油厂的渣油如直接得自原油或得自油转化工艺如热裂解、催化裂解、加氢裂解等的沸点高于360℃的渣油馏分。所有这些类型的燃料都具有不同比例的碳和氢，以及被视为污染物的不同物质。

取决于用于产生合成气的原料，合成气将含有污染物，例如二氧化碳、硫化氢、硫化羰和二硫化羰，同时还含有氮气、含氮组分(例如HCN和NH₃)、金属、金属羰基化物(特别是羰基镍和羰基铁)，和在一些情况下还含有硫醇。

纯化的合成气可用于催化化学转化或用来发电。世界能量供给的大部分是由发电厂中燃料、特别是天然气或合成气的燃烧提供的。在一个或多个燃气轮机中用空气使合成气燃烧，并将所产生的气体用于产生蒸汽。然后使用该蒸汽来发电。

使用合成气发电的特别合适的系统是整体气化联合循环(IGCC)系统。IGCC系统按使用煤作为燃气轮机设备中燃料来源的方式进行设计。IGCC是两个系统的组合。第一系统是煤气化，其使用煤产生合成气。然后将合成气纯化以除去污染物。纯化的合成气可以用于燃气轮机来发电。

IGCC中的第二系统是联合循环，或动力循环，其是商业上发电的有效方法。联合循环包括燃气轮机/发生器、热回收蒸汽发生器(HRSG)和蒸汽轮机/发生器。可以在HRSG中回收来自燃气轮机的废热以产生蒸汽。然后使该蒸汽穿过蒸汽轮机以给另一个发生器供以动力，这产生更多的电。联合循环通常比常规发电系统更有效，这是因为它再利用余热产生更多的电。IGCC系统是清洁的并且通常比常规燃煤发电厂更有效。

如上文所述，当合成气用于发电时，经常要求除去污染物以避免污染物沉积到燃气轮机部件上。

当合成气用于催化化学转化时，需要将污染物去除至低水平以防止催化剂中毒。

用于生产纯化的合成气物流的方法通常涉及使用费用高的流程(line-up)。例如，冷甲醇可用于通过物理吸收除去硫化氢和二氧化碳。这些污染物在纯化的合成气中的浓度将仍相对高。对于其中待使合成气催化转化的应用，将需要较低的污染物浓度。由于使甲醇冷却和之后再生所需大得不成比例的量的能量，使用基于甲醇的方法将合成气物流纯化至较高的程度是不经济的。

本发明的目的是提供用于纯化得自一系列含碳燃料的合成气物流的最优化方法，使得纯化的合成气适合于其它应用，特别是用于发电。