[发明专利]用于保持合成气中的硫浓度以降低下游组件中金属尘化的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年12月30日提交的第12/982523号美国专利申请的优先权，在此将其引入作为参考。

背景

描述的实施方案一般涉及用于生产合成气体的系统和方法。更具体地，此种实施方案涉及用于保持合成气中的硫浓度以降低下游组件中金属尘化的系统和方法。

相关技术描述

气化器产生了合成气体（synthesis gas）或者“合成气（syngas）”并且该合成气可以在下游被进一步处理。由于与合成气相互作用，特别是在高温下与合成气相互作用，由金属例如换热管构成的下游组件可以遭受金属尘化，也称之为渗碳。术语“金属尘化”是指可以将金属碎裂成粉尘或粉末的重度和侵略性腐蚀。

多种方法已经用于降低金属尘化的诱因和/或影响。一种方法是选择用于下游组件的耐金属尘化的合金。另一种方法是使用使金属尘化减小到最低的涂层材料来向下游组件施加涂层。然而，这两种方法需要将现有的气化器系统中使用的组件进行昂贵的改变和/或替代。

硫是金属尘化的已知抑制剂。硫可以被吸收到金属的表面上并阻止碳从气体到金属的转移。气化器的典型进料包含硫，所述的进料例如或碳质原料。然而，这些气化器进料中的硫水平可能低于降低或阻止金属尘化所需要的硫的最低水平。

因此，需要用于生产合成气，且硫浓度足以降低气化器下游组件中的金属尘化的系统和方法。

附图简述

图1描述了根据所描述的一种或多种实施方案，用于生产合成气的举例说明性气化系统的示意图，所述合成气的浓度足以降低一个或多个气化器的下游组件中的金属尘化。

图2描述了根据所描述的一种或多种实施方案，用于生产合成气的另一个举例说明性气化系统的示意图，所述合成气的浓度足以降低一个或多个气化器的下游组件中的金属尘化。

详述

提供了用于保持合成气中硫浓度的系统和方法。所述方法可以包括将硫与碳质材料组合以生成包含硫的碳质进料。所述方法还可以包括使包含硫的碳质进料的至少一部分气化以生成合成气并检测合成气中的硫浓度。所述方法还包括基于检测到的硫浓度，调节与碳质材料组合的硫的量。

图1描述了根据一种或多种实施方案，经过管线151生成合成气的说明性气化系统100的示意图，所述合成气的硫浓度足以降低气化器150下游组件中的金属尘化。气化系统100可以包括一个或多个闭锁料斗或储料斗110、130用于为一个或多个气化器进料系统140进料，其中所述气化器进料可以在进入一个或多个气化器150以生成合成气之前进行储存或处理。可以将单质硫储存在一个或多个“第一”闭锁料斗或储料斗110中，所述闭锁料斗或储料斗可以是适于保留和/或分配硫的任何部件。一个或多个进料器120可以将来自第一闭锁料斗110的硫经过管线122分配到一个或多个“第二”闭锁料斗或储料斗130用于储存气化的原料以将硫与原料组合。

尽管未显示，进料器120可以将来自第一闭锁料斗110的硫分配到运输装置上和/或运输装置中，运输装置可以随后将硫运输（transport）或运输（convey）到第二闭锁料斗130。例如，所述的运输装置可以是运输带、滑板（slide）、斜槽（chute）、斜面（incline）或它们的组合。所述的运输装置可以进一步控制分配到第二闭锁料斗130的硫的速率。例如，如果运输装置是运输带，可以调节带的速度以缓慢或快速地分配硫，例如根据系统的更远处测量的硫的量来调节。

第二闭锁料斗130可以接收、储存和/或混合原料和硫，以便可以在其中获得包含硫的碳质材料。第二料斗130可以经过管线131将包含硫的碳质材料运输或分配到气化器进料系统140。优选地，所述包含硫的碳质材料可以经过管线131由第二闭锁料斗130运输至气化器进料系统140，所述运输的速率为至少50千克每小时（kg/h），以及更优选地，所述运输的速率为低限约75kg/h、约100kg/h或约125kg/h至高限约450kg/h、约500kg/h或约550kg/h。第二闭锁料斗130可以包括进料器（未显示），例如高压旋转式进料器，所述进料器可以与添加的流体的流（未显示）配合以将包含硫的碳质材料经过管线131运输至气化器进料系统140。