[發(fā)明專利]供給合成氣的方法和系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980157509.4
• 申請日: 2009-12-28
• 公開（公告）號: CN102333850A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·W·申克
• 申請（專利權(quán)）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;B65G5/00;E21F17/16;F17C3/00;C01B3/12;C10K3/04
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 汪宇偉

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及供給合成氣的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明背景

合成氣，也稱作合成氣體，是包含氫氣和一氧化碳的氣體。另外，合成氣可能包含二氧化碳、水和/或其它組分如氮?dú)狻鍤饣蚝蚧衔铩：铣蓺饫缈梢栽诿旱臍饣に囍谢蚣淄檎羝卣に囍挟a(chǎn)生。

合成氣可以用于產(chǎn)生電力和/或化學(xué)品。由合成氣產(chǎn)生電力和/或化學(xué)品要求在高可靠性下供給合成氣。合成氣生產(chǎn)的中斷、例如為了維護(hù)、修理和/或在緊急情況下的中斷造成合成氣向下游的電力和/或化學(xué)品生產(chǎn)單元的供給中的不期望間斷。

另外，對電力和/或化學(xué)品的需求以及因此對合成氣的需求可能及時波動。例如，電力需求在白天和/或在冬季可能較高，在夜間和/或在夏季可能較低。

在現(xiàn)有技術(shù)中描述了解決與合成氣供給和/或合成氣需求波動有關(guān)的問題的若干方法。

US2007/0137107描述了如下工藝：其中在非峰值電力需求期間將至多100體積％的潤濕的合成氣流通到水煤氣變換反應(yīng)器中并將至多100體積％變換的合成氣轉(zhuǎn)化成化學(xué)品。另外在峰值電力需求期間將至多100體積％的潤濕的合成氣流通到發(fā)電工藝。然而，US2007/0137107中所述的工藝不能解決任何歸因于合成氣供給不連續(xù)的問題。例如由于維護(hù)、修理和/或在緊急情況下，當(dāng)合成氣生產(chǎn)不得不中斷時，下游的水煤氣變換反應(yīng)器和/或發(fā)電工藝也不得不中斷。

US4353214描述了有效儲存和取回一間或多間電力裝置所產(chǎn)生的過剩能量的方法。在US4353214的圖5和圖6中顯示了可逆的重整和甲烷化反應(yīng)。在儲存周期中，富甲烷的工作流體從低壓洞穴(cavern)輸送到重整反應(yīng)室。由非峰值期間電力系統(tǒng)的電力輸出提供用于該反應(yīng)的熱量。將反應(yīng)產(chǎn)物一氧化碳和氫氣冷卻壓縮并且通到高壓洞穴進(jìn)行儲存，直到峰值需求時期出現(xiàn)為止。在發(fā)電周期中，將包含一氧化碳和氫氣的流體從高壓洞穴釋放到發(fā)生放熱甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)器中。膨脹的流體驅(qū)動汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組合以獲得補(bǔ)充的峰值電力需求。US4353214進(jìn)一步描述了天然存在或挖掘的洞穴可以進(jìn)行改造用于該發(fā)明。提及現(xiàn)有的鹽礦(salt?mine)作為實例。然而，US4353214中所述的工藝僅僅將合成氣用作儲能系統(tǒng)的一部分。合成氣不離開該儲能系統(tǒng)。合成氣只是暫時轉(zhuǎn)化成甲烷，也就是在峰值電力需求期間轉(zhuǎn)化，在非峰值時期又轉(zhuǎn)化回合成氣。該工藝沒有提供用于連續(xù)的合成氣供給的工藝。US4353214中所述方法的另一缺點(diǎn)是該工藝所需的復(fù)雜的硬件。

Higman和van?der?Burgt在其手冊“Gasification”(Elsevier，2003)第7章第7.3.6節(jié)中指出，波動的電網(wǎng)電力需求引起與發(fā)電廠一樣久遠(yuǎn)的問題。Higman和van?der?Burgt提及的解決方案之一是以使得發(fā)電廠能夠在遵循需求特性曲線的同時連續(xù)運(yùn)行的方式儲存能量。Higman和van?der?Burgt提及多種儲能選擇，例如飛輪、磁電-流體力學(xué)環(huán)、可逆化學(xué)反應(yīng)、地下巖層中的加壓空氣和水力發(fā)電。按他們所說，只有后者在商業(yè)上成功。

擁有改進(jìn)的供給合成氣的方法和/或系統(tǒng)將會是本領(lǐng)域的進(jìn)步，其容許使用合成氣的下游處理單元不依賴合成氣生產(chǎn)中的波動和/或不連續(xù)，在遵循需求特性曲線的同時連續(xù)運(yùn)行。

發(fā)明概述

現(xiàn)已提供這樣的改進(jìn)方法和/或系統(tǒng)。

因此，本發(fā)明提供供給合成氣的方法，其包括：

a)使含碳進(jìn)料與氧化劑反應(yīng)以生成合成氣；

b)將全部或部分在步驟a)中生成的合成氣送到地下儲存場所以產(chǎn)生合成氣緩沖區(qū)；和

c)從地下儲存場所取回合成氣并將取回的合成氣供入下游處理單元，該下游處理單元基本上連續(xù)地轉(zhuǎn)化合成氣。

本發(fā)明的方法容許使用合成氣的下游處理單元不依賴合成氣生產(chǎn)中的波動和/或不連續(xù)，在遵循它們的需求特性曲線的同時連續(xù)運(yùn)行。本發(fā)明的方法產(chǎn)生對任何工藝、工藝的下游單元或系統(tǒng)、由含碳進(jìn)料和氧化劑產(chǎn)生合成氣的單元或系統(tǒng)的基本上連續(xù)的合成氣供給。

當(dāng)已經(jīng)例如在酸性氣體脫除單元中冷卻和干燥過合成氣時，在地下儲存場所中儲存可能使合成氣吸水。吸收的水量可能取決于地下儲存場所中的溫度和濕度。因此在地下儲存場所中儲存之后合成氣的含水量增加。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在將合成氣送到任何基本上連續(xù)地轉(zhuǎn)化合成氣的下游處理單元之前首先將它送到水煤氣變換單元時，可以有利地利用這些水。

因此本發(fā)明進(jìn)一步提供供給合成氣的系統(tǒng)，其包括：

a)氣化單元，其用于由含碳進(jìn)料和氧化劑產(chǎn)生合成氣，且至少直接或間接地與地下儲存場所相連；