[發明專利]生產可變合成氣組合物的方法

無效

• 申請號: 200680042566.4
• 申請日: 2006-11-08
• 公開（公告）號: CN101310001A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: S·D·巴尼基;N·W·穆克;W·L·特拉普
• 申請（專利權）人: 伊士曼化工公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;孫秀武

發明背景

天然氣和石油的高價和不斷減少的供應已促使化學和電力工業尋 求用于生產化學品和發電的替代原料。相比而言，煤和其它固體含碳燃 料如石油焦、生物質、紙漿廢料非常充足并相對便宜，為現有技術中研 究作為替代原料源的合理材料。煤和其它固體含碳材料可被氣化，即用 氧氣部分燃燒，以產生合成氣體(下文中也稱為“合成氣”)，合成氣 體可被清潔并用于產生各種化學物質或燃燒發電。氣化過程一般產生 H₂對CO的摩爾比為約0.4/1至1.2/1以及具有較少體積的CO₂、H₂S、 甲烷和其它惰性氣體的合成氣體。

但是，不同的應用要求不同的H₂/CO比以有效利用合成氣原料。例 如，費-托和甲醇反應化學計量要求2/1的H₂/CO摩爾比，合成天然氣生 產需要3/1，乙酸合成需要1/1，用于氨或氫氣生產的合成氣只需要氫氣。 可通過本領域中已知的手段調整這種比例，例如，通過水煤氣變換反應， 其中一氧化碳與水反應產生氫氣和二氧化碳。但是，當合成氣存在多種 不同的下游要求時，這種方法不能令人滿意。例如，當設計整體式工藝 來制造具有如化學和電力合作生產設施中存在的變化H₂/CO比例要求 的合成氣時，一種方法是將全部合成氣從氣化區域變換到最高要求的 H₂/CO比，即過度變換(overshift)一部分氣體。但是，過度變換方法使不 要求合成氣具有高的氫氣對碳摩爾比的這些過程損失能量。因為水煤氣 變換反應是放熱的，合成氣中的一部分化學能(等于水煤氣變換反應的 反應焓)在變換反應中被轉變成熱能。因此，通過利用未變換的氣體使 電力生產最大化。例如，與未變換氣體相比，到2/1H₂/CO摩爾比的變 換可導致約3-12％的化學能的損失。損失程度依賴于合成氣最初的 H₂/CO摩爾比。因此，對于每摩爾，變換氣體具有比未變換氣體低的能 量含量。

整體氣化聯合循環(本文中縮寫為“IGCC”)電廠一般包括燃料(通 常是煤或石油焦)氣化區和聯合循環發電區。聯合循環發電區基本上與 使用天然氣燃料的相同。但是，來自氣化過程的合成氣的產生和利用比 從天然氣管線中取燃料復雜得多。與IGCC有關的固體粉碎和生產、氣 化、灰分處理、氣體冷卻和脫硫步驟都是資本密集型的，并且經常停車 和啟動是困難的且昂貴。IGCC電廠被設計成以有限的調節容量 (turndown?capacity)連續工作，并固有地有助于基本連續的基本負荷 操作。即使氣化區可同基于管線的天然氣一樣容易地關閉，氣化器區的 空轉也會導致資產未被充分利用和電力生產的過高經濟損失。因此，在 聯合循環區的可變電力生產能力和要求的氣化區的基本負荷操作之間 存在不匹配。IGCC裝置在現有技術中被認為是基本負荷裝置，意味著 它們缺乏調度至中間負荷因子的能力。在許多電力市場中，電力價格在 高峰電力需求期和低電力需求期之間如在夜晚和白天之間可變化2倍或 更多。對基本負荷操作的依賴可能嚴重限制通過IGCC生產電力的經濟 生存能力。事實上，最經濟的解決方案可能是在非高峰期間不產生電力。 因此，需要能在非高峰電力時間期間利用可用的合成氣生產比電力價值 更高的產品的IGCC工藝。