[发明专利]用于制造尾气费托设备的方法和装置

说明书

技术领域

本发明的领域主要涉及具有动力联产的煤-液转化设备，且更具体而言，涉及使用来自费托煤-液转化设备的副产品甲烷和净化气体的动力联产方法和系统。

背景技术

至少一些已知的基于费托(FT)的煤-液转化设备产生甲烷(C1)、乙烷和乙烯(C2)作为副产品，该副产品经净化作为尾气流。除C1和C2烃以外，尾气还包含大量未经反应的合成气和二氧化碳(CO₂)。FT设备一般在商业上用于气液转化(GTL)并构造成用以将尾气再循环回到气化器，或燃烧尾气以用于生产蒸汽和发电。对于GTL而言这在经济上具有吸引力，因为C1和C2是流向气化器以及蒸汽和发电设施的新鲜给料。

但是，对于煤-液转化设备，C1在热值($/BTU)方面可为煤的10-20倍还多。因此，将C1再循环到供煤气化器并不经济。如果不能获得管路基础设施来将C1输送到更有价值的使用地点，则希望优先将C1转化为电力。尾气的较低热值和CO₂含量的变化使要求热值(沃泊指数)相对恒定的燃料的燃气轮机发电变得复杂。

煤气化产生合成气，该合成气比来自GTL设备的合成气含有显著更多的氮气。额外的氮气需要更多来自FT合成环路的净化合成气以防止氮气蓄积。煤气化还产生显著更多的废热和HP(高压)蒸汽，从而降低燃料气体需求。

无气化器再循环、净化合成气增加以及燃料气体需求降低的组合导致燃料气体不平衡。

发明内容

在一个实施例中，一种用于煤-液(CTL)转化的系统包括构造成用以使煤燃料流部分地氧化以生成合成气体(合成气)流的煤气化器、构造成用以接收合成气流并生成尾气流的费托(FT)反应器，以及在FT反应器的下游成流动连通地联接并构造成用以接收尾气流的吸收器(absorber)。该吸收器还构造成用以生成包含二氧化碳、C2烃和更高沸点气体成分(C3+)的第一流以及包含C1、一氧化碳、氢气和氮气的第二流。该系统还包括第一隔膜分离器，该第一隔膜分离器包括构造成用以分离来自吸收器的第二流而生成氢气渗透流以及包含甲烷和氢气的燃气轮机燃料气体的非渗透流的选择性隔膜。

在另一实施例中，一种处理费托(FT)反应器的尾气的方法包括使用FT反应器生成尾气流、从尾气流吸收二氧化碳、C2烃和C3-C7烃而生成至少包含C1烃、一氧化碳、氢气和氮气的稀尾气流以及吸收剂流。该方法还包括净化稀尾气以生成包含甲烷、氮气和氢气的净化气流以及残余气流，分离净化气流而生成氢气渗透流以及包括甲烷、氢气和氮气的燃气轮机燃料气体的非渗透流，以及将非渗透流导送到构造成用以使用非渗透流生成电流的发电系统。

在又一实施例中，一种费托尾气处理系统包括构造成用以生成尾气流的费托(FT)反应器和与FT反应器成流动连通地联接并构造成用以接收尾气流的吸收器。该吸收器还构造成用以将尾气分离成至少包含C1烃、一氧化碳、氢气和氮气的稀尾气流以及包含二氧化碳、C2烃和C3-C7烃的吸收剂流。该系统还包括构造成用以生成包含甲烷和氢气的净化气流以及残余气流的稀尾气净化装置(purge)以及隔膜分离器，该隔膜分离器包括构造成用以分离净化气流而生成氢气渗透流以及包含甲烷和氢气的燃气轮机燃料气体的非渗透流的选择性隔膜。

附图说明

图1至图2示出本文所述的方法和系统的示例性实施例。

图1是根据本发明的示例性实施例的气化系统的示意图；以及

图2是根据本发明的另一示例性实施例的气化系统的示意图。

零件清单

100气化系统

110燃气轮机发电机

114燃气轮机

118发电机

120转子

130蒸汽轮机发电机

132蒸汽轮机

134发电机

136第二转子

140蒸汽发生系统

142热回收蒸汽发生器(HRSG)

144热传递装置

146管道

146经加热锅炉给水管道

148排气管道

150蒸汽管道

152烟气管道

208气化反应器

210管道

211浆化单元

212供煤管道

213供水管道

214煤浆管道

218热合成气管道

220经转换合成气管道

221水气转换反应器

223管道

224酸性气体去除(AGR)子系统