[發明專利]用于氣體處理的系統及方法

在審

• 申請號: 201310285886.4
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103537163A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: P.S.薩克;S.S.納法;R.S.貝尼帕爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;C10L3/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本文中公開的主題涉及氣體處理系統，并且更特別地，涉及氣體處理系統中的熱交換。

背景技術

氣體處理可在精煉廠、石油化工廠、天然氣處理廠或其它行業中使用。例如，氣體處理可在整體煤氣化聯合循環(IGCC)發電廠中用于處理合成氣體，即，合成氣。具體地，溶劑可用于在氣體處理單元中從合成氣吸收氣體，諸如硫化氫(H₂S)或二氧化碳(CO₂)。氣體處理單元典型地可包括一個或更多個蒸餾塔。這些塔中的一個或更多個可包括用以使用冷卻劑從溶劑除去熱的熱交換器，該冷卻劑可由制冷系統冷卻。遺憾的是，使用制冷系統可降低發電廠的效率并且/或者增大與發電廠相關的資本支出。

發明內容

在下面概括在范圍上與最初要求權利的本發明相稱的某些實施例。這些實施例不意圖限制要求權利的本發明的范圍，而是相反地，這些實施例僅意圖提供本發明的可能形式的簡要概括。實際上，本發明可包含可與在下面提出的實施例相似或不同的各種形式。

在第一實施例中，一種系統包括構造成從未處理合成氣除去酸性氣體以生成處理的合成氣的酸性氣體脫除(AGR)系統、構造成接收處理的合成氣以生成非滲透物和滲透物的氫分離系統，以及構造成使非滲透物膨脹以生成冷卻的非滲透物的膨脹器。AGR系統包括構造成經由與冷卻的非滲透物的熱交換冷卻溶劑的溶劑冷凍機。

在第二實施例中，一種系統包括氣體處理系統和氣體處理控制器。氣體處理系統包括構造成生成非滲透物的氫分離系統、構造成使非滲透物膨脹以生成冷卻的非滲透物的膨脹器，以及構造成經由與冷卻的非滲透物的熱交換冷卻溶劑的溶劑冷凍機。氣體處理控制器構造成控制氣體處理系統以保持溶劑的溫度低于閾值。

在第三實施例中，一種方法包括在氫分離系統中生成非滲透物、使非滲透物在膨脹器中膨脹以生成冷卻的非滲透物、在溶劑冷凍機中經由與冷卻的非滲透物的熱交換冷卻溶劑，以及在氣體處理單元中使用溶劑處理氣體。

一種系統，其包括：酸性氣體脫除(AGR)系統，其構造成從未處理合成氣除去酸性氣體以生成處理的合成氣，氫分離系統，其構造成接收處理的合成氣以生成非滲透物和滲透物；以及膨脹器，其構造成使非滲透物膨脹以生成冷卻的非滲透物，其中，AGR系統包括溶劑冷凍機，其構造成經由與冷卻的非滲透物的熱交換冷卻溶劑。

優選地，氫分離系統包括構造成生成非滲透物和滲透物的膜分離系統，其中，非滲透物的第一氫濃度小于滲透物的第二氫濃度。

優選地，僅溶劑冷凍機在AGR系統中用于冷卻溶劑。

優選地，AGR系統包括未處理合成氣冷卻器，其構造成經由與來自溶劑冷凍機的冷卻的非滲透物的熱交換冷卻未處理的合成氣。

優選地，系統包括變壓吸附(PSA)系統，其構造成接收滲透物以生成尾氣和富氫流。

優選地，系統包括構造成壓縮尾氣以生成壓縮的尾氣的壓縮機。

優選地，膨脹器和壓縮機聯接在一起，使得膨脹器生成功率以驅動壓縮機。

優選地，系統包括燃氣渦輪發動機，其構造成接收壓縮的尾氣和加熱的非滲透物的混合物。

優選地，系統包括余熱回收蒸汽發生器(HRSG)的管道焚燒器，其中，管道焚燒器構造成燃燒壓縮的尾氣，或壓縮的尾氣和加熱的非滲透物的混合物。

優選地，系統包括低溫氣體冷卻(LTGC)系統的非滲透物熱交換器，其中，非滲透物熱交換器構造成經由與來自溶劑冷凍機的冷卻的非滲透物的熱交換冷卻未處理合成氣。

優選地，系統包括配置在氫分離系統與膨脹器之間的非滲透物冷卻器，其中，非滲透物冷卻器構造成經由與冷卻劑的熱交換冷卻非滲透物。

一種系統，其包括：氣體處理系統，其包括：構造成生成非滲透物的氫分離系統；構造成使非滲透物膨脹以生成冷卻的非滲透物的膨脹器；以及構造成經由與冷卻的非滲透物的熱交換冷卻溶劑的溶劑冷凍機；以及氣體處理控制器，其構造成控制氣體處理系統以保持溶劑的溫度低于閾值。

優選地，系統包括流量控制閥，其構造成調整用于經由熱交換冷卻非滲透物的冷卻劑流。

優選地，系統包括構造成調整圍繞膨脹器的非滲透物的旁通流的旁通閥。

一種方法，其包括：在氫分離系統中生成非滲透物；在膨脹器中使非滲透物膨脹以生成冷卻的非滲透物；在溶劑冷凍機中經由與冷卻的非滲透物的熱交換冷卻溶劑；以及在氣體處理單元中使用溶劑處理氣體。

優選地，該方法包括：在氫分離系統中生成滲透物；在變壓吸附(PSA)系統中接收滲透物；在PSA系統中生成尾氣和富氫流；以及在壓縮機中壓縮尾氣以生成壓縮的尾氣。