[發(fā)明專利]用于從供應(yīng)的氣體提取可冷凝蒸汽的氣體調(diào)節(jié)過(guò)程及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680041879.1
• 申請(qǐng)日: 2016-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107849472B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.格賴因格;G.史密斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 圣時(shí)有限責(zé)任合伙公司
• 主分類號(hào): F28C3/08
• 分類號(hào): F28C3/08
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

一種從供應(yīng)的氣體提取可冷凝蒸汽的過(guò)程，包括以下步驟：i)通過(guò)在冷凝表面處冷卻供應(yīng)的氣體來(lái)使可冷凝蒸汽冷凝，使得供應(yīng)的氣體分成至少一個(gè)冷凝餾分和產(chǎn)物氣體；同時(shí)ii)由機(jī)械刮擦器件使該至少一個(gè)冷凝餾分從冷凝表面移除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體調(diào)節(jié)領(lǐng)域，且特別地但不是唯一地可適用于調(diào)節(jié)通過(guò)氣化產(chǎn)生的氣體(“氣化氣體”)。

背景技術(shù)

“氣化氣體”為氣化的產(chǎn)物，例如，含碳給料的煤氣化和熱解。具體而言，通過(guò)使生物質(zhì)給料熱解和甲烷化而產(chǎn)生的氣體(即，基于甲烷的燃料氣體)被認(rèn)為是可再生能源的來(lái)源，且因其為加工工業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和提供了有希望的解決方案。此外，它的高甲烷含量使其對(duì)于給發(fā)生器和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供燃料而言為理想的，其中它的貧燃特性有利于滿足排放要求。

隨著氣化過(guò)程發(fā)生，在一些情況下，在750℃以上的操作溫度下的反應(yīng)室中，從室提取的氣體經(jīng)常載有汽化的長(zhǎng)鏈烴(如焦油)，以及在其可使用之前需要從燃料氣體中剝離的其他雜質(zhì)。例如，燃料氣體中焦油的存在降低了其純度，且在一些情況下(即，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用)，導(dǎo)致低效、不受控制的排放和內(nèi)部結(jié)垢。

焦油從氣化氣體/燃料氣體的移除為本領(lǐng)域所熟知的。例如，濕式洗滌器通常用于通過(guò)使氣體與洗滌器溶液(即，水)接觸來(lái)移除焦油，以使在接觸時(shí)任何汽化的焦油被冷凝且固持在洗滌器溶液中(見(jiàn)Winter等的US20140131622中給出的示例)，從而導(dǎo)致高純度燃料氣體。US4324643(Durai-Swamy)和US4101412(Choi)提供了關(guān)于從富含焦油的洗滌器溶液提取焦油的一些另外的示例(包括液體分離技術(shù)和分餾柱)。濕式洗滌器的使用為氣體凈化提供了簡(jiǎn)單的解決方案，但這些示例中示出的下游焦油提取可被證明為昂貴的，且如果洗滌器溶液沒(méi)有適當(dāng)?shù)靥幚恚梢饾撛谖：Α?/p>

備選地，焦油可從燃料氣體直接地冷凝出來(lái)，而不使用洗滌器溶液。KR20110137977(Korean Institute of Energy Research)教導(dǎo)了一種離心式冷凝器，其中流動(dòng)穿過(guò)回轉(zhuǎn)環(huán)帶的燃料氣體由包繞的冷卻流體連續(xù)地冷卻。在冷卻時(shí)，汽化的焦油從燃料氣體冷凝出來(lái)，且在借助于離心力在液體出口處離開(kāi)環(huán)帶(留下經(jīng)調(diào)節(jié)和凈化的氣體流，以在氣體出口處吹掃)之前沿成角度的壁流動(dòng)。然而，處理溫度極大地影響焦油粘度，且因此對(duì)冷卻溫度的不當(dāng)控制(即，過(guò)冷)可導(dǎo)致焦油增稠且因此在液體出口處堵塞，即，由回轉(zhuǎn)環(huán)帶施加的離心力可不足以從回轉(zhuǎn)環(huán)帶排出增稠的焦油。

焦油為長(zhǎng)鏈烴，其為由工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)程氣體中的可冷凝餾分。典型地，帶較大分子量的焦油具有較高的露點(diǎn)。這些焦油典型地由許多芳族環(huán)(例如，重質(zhì)多環(huán)芳烴)構(gòu)成。通常具有較少芳族環(huán)的較低分子量的焦油通常具有較低的露點(diǎn)。大體上，具有較高露點(diǎn)的焦油在特定溫度下的粘度將高于具有較低露點(diǎn)的焦油。在混合物中時(shí)，這些焦油可形成粘性糊狀物，這在任何氣體處理過(guò)程中都為非合乎需要的和有問(wèn)題的。使用KR20110137977中教導(dǎo)的用于焦油移除的系統(tǒng)將不可避免地導(dǎo)致粘度的巨大不一致性，這影響熱傳遞和排水性能。例如，在其中冷卻劑在單一冷卻溫度下供應(yīng)的KR20110137977中，包含具有高露點(diǎn)的焦油的焦油混合物顯著地增稠整個(gè)混合物，從而阻止有效的排出。

因此，能夠從氣化氣體/燃料氣體高效且可靠地移除焦油的氣體調(diào)節(jié)單元為非常合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)人通過(guò)提供一種從供應(yīng)的氣體移除可冷凝蒸汽的過(guò)程來(lái)減輕上述問(wèn)題，該過(guò)程包括以下步驟：

i)使供應(yīng)的氣體在第一冷凝表面處冷卻；其中所述第一冷凝表面溫度控制至第一溫度，以用于冷凝供應(yīng)的氣體中的可冷凝蒸汽的部分，使得供應(yīng)的氣體分成初步冷凝餾分和過(guò)程氣體；同時(shí)利用機(jī)械刮擦器件使第一冷凝表面處的初步冷凝餾分移除；以及

ii)使過(guò)程氣體在第二冷凝表面處冷卻；其中在第二冷凝表面處溫度控制至第二溫度，以用于冷凝過(guò)程氣體中的其余可冷凝蒸汽的另一比例，使得過(guò)程氣體分成隨后冷凝餾分和產(chǎn)物氣體；同時(shí)利用機(jī)械刮擦器件使冷凝表面處的隨后冷凝餾分移除；