[发明专利]替代天然气生产系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及替代天然气的生成和发电。

背景技术

发电设备能够相对有效地从诸如煤的各种烃给料生成能量。可使用技术通过在气化器中与氧气和蒸汽反应而将烃给料转化为主要由一氧化碳(CO)和氢气(H₂)组成的气体混合物，即合成气。可对这些气体进行处理、加工并将其用作常规联合循环发电设备中的燃料。例如，可将合成气传输到利用合成气作为用于驱动燃气轮机发电的燃料的发电设备。备选地，在传送到天然气联合循环(NGCC)发电设备的燃气轮机之前可将合成气转化为替代天然气(SNG)。从合成气生成SNG是一项具有大量步骤以及独立建造和/或维护成本高昂的转化单元的复杂工作。

发明内容

下面概述了范围与原始主张权利的发明相称的特定实施例。这些实施例并非旨在限制要求保护的发明的范围，相反，这些实施例仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包含与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。

在第一实施例中，一种系统包括替代天然气(SNG)生产系统，该生产系统包括：构造成生成合成气的气化器；构造成冷却合成气的辐射式合成气冷却器(RSC)，其中该RSC具有介于大约70英尺与大约100英尺之间的长度；构造成由合成气生成SNG的甲烷化单元；以及从RSC通过甲烷化单元的流体流动通路，其中该流体流动通路中的流体的生成压力和温度基于在流体经过甲烷化单元时传递到该流体流动通路中的流体的热量。

在第二实施例中，一种系统包括辐射式合成气冷却器(RSC)，该合成气冷却器包括构造成传输流体的冷却管道，其中该RSC构造成具有热传递面积使得该RSC将离开该RSC的流体的压力和温度产生成允许流体过热到大约750°F到850°F的水平，并且其中基于在流体经过在RSC外部的第一通路中的热交换器时要传递到流体的热量来确定该热传递面积。

在第三实施例中，一种系统包括替代天然气(SNG)生产系统，该生产系统包括：构造成冷却合成气的辐射式合成气冷却器(RSC)；构造成将水和合成气从RSC运送到水-气变换反应器的第一流体通路，其中该水-气变换反应器构造成调节合成气中的氢气与一氧化碳比例以生成变换后的合成气；构造成从变换后的合成气生成SNG的甲烷化单元；以及构造成将流体从RSC运送到甲烷化单元的第二流体通路，其中该第二流体通路中的流体的压力和温度基于在流体经过甲烷化单元时要传递到第二流体通路中的流体的热量。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，全部附图中相似的附图标记代表相似的零件，其中：

图1是替代天然气(SNG)生产系统的一个实施例的示意性方框图；

图2是图1的辐射式合成气冷却器的一个实施例的截面侧视图；

图3是示出了传输到图1的水-气变换反应器的液体的量的控制的流程图；以及

图4是用于图1的SNG生产系统的流体过热系统的一个实施例的示意性方框图。

零部件列表

100替代天然气(SNG)生产系统

102燃料源

103氧气

104给料气化和洗涤系统

105空气

106空气分离单元(ASU)

107氮气

108渣

110水-气变换反应器

111通路

112通路

113氨冷却器

114气体处理单元

115通路

116尾气处理单元

117通路

118硫

119CO₂

120压缩单元

121通路

122气体冷却单元

123甲烷

124蒸汽轮机

125甲烷化反应器

126电力

128SNG脱水和压缩单元

130辐射式合成气冷却器(RSC)

131轴向轴线

132径向轴线

133周向轴线

134容器

135通路

136上部区域

137第二通路

139火焰区

140冷却管道

142气化器

144箭头

146导管