[发明专利]用于从供应的气体提取可冷凝蒸汽的气体调节过程及系统

说明书

一种从供应的气体提取可冷凝蒸汽的过程，包括以下步骤：i)通过在冷凝表面处冷却供应的气体来使可冷凝蒸汽冷凝，使得供应的气体分成至少一个冷凝馏分和产物气体；同时ii)由机械刮擦器件使该至少一个冷凝馏分从冷凝表面移除。

技术领域

本发明涉及气体调节领域，且特别地但不是唯一地可适用于调节通过气化产生的气体(“气化气体”)。

背景技术

“气化气体”为气化的产物，例如，含碳给料的煤气化和热解。具体而言，通过使生物质给料热解和甲烷化而产生的气体(即，基于甲烷的燃料气体)被认为是可再生能源的来源，且因其为加工工业实现碳中和提供了有希望的解决方案。此外，它的高甲烷含量使其对于给发生器和燃气发动机供燃料而言为理想的，其中它的贫燃特性有利于满足排放要求。

随着气化过程发生，在一些情况下，在750℃以上的操作温度下的反应室中，从室提取的气体经常载有汽化的长链烃(如焦油)，以及在其可使用之前需要从燃料气体中剥离的其他杂质。例如，燃料气体中焦油的存在降低了其纯度，且在一些情况下(即，燃气发动机应用)，导致低效、不受控制的排放和内部结垢。

焦油从气化气体/燃料气体的移除为本领域所熟知的。例如，湿式洗涤器通常用于通过使气体与洗涤器溶液(即，水)接触来移除焦油，以使在接触时任何汽化的焦油被冷凝且固持在洗涤器溶液中(见Winter等的US20140131622中给出的示例)，从而导致高纯度燃料气体。US4324643(Durai-Swamy)和US4101412(Choi)提供了关于从富含焦油的洗涤器溶液提取焦油的一些另外的示例(包括液体分离技术和分馏柱)。湿式洗涤器的使用为气体净化提供了简单的解决方案，但这些示例中示出的下游焦油提取可被证明为昂贵的，且如果洗涤器溶液没有适当地处理，可引起潜在危害。

备选地，焦油可从燃料气体直接地冷凝出来，而不使用洗涤器溶液。KR20110137977(Korean Institute of Energy Research)教导了一种离心式冷凝器，其中流动穿过回转环带的燃料气体由包绕的冷却流体连续地冷却。在冷却时，汽化的焦油从燃料气体冷凝出来，且在借助于离心力在液体出口处离开环带(留下经调节和净化的气体流，以在气体出口处吹扫)之前沿成角度的壁流动。然而，处理温度极大地影响焦油粘度，且因此对冷却温度的不当控制(即，过冷)可导致焦油增稠且因此在液体出口处堵塞，即，由回转环带施加的离心力可不足以从回转环带排出增稠的焦油。

焦油为长链烃，其为由工业过程产生的过程气体中的可冷凝馏分。典型地，带较大分子量的焦油具有较高的露点。这些焦油典型地由许多芳族环(例如，重质多环芳烃)构成。通常具有较少芳族环的较低分子量的焦油通常具有较低的露点。大体上，具有较高露点的焦油在特定温度下的粘度将高于具有较低露点的焦油。在混合物中时，这些焦油可形成粘性糊状物，这在任何气体处理过程中都为非合乎需要的和有问题的。使用KR20110137977中教导的用于焦油移除的系统将不可避免地导致粘度的巨大不一致性，这影响热传递和排水性能。例如，在其中冷却剂在单一冷却温度下供应的KR20110137977中，包含具有高露点的焦油的焦油混合物显著地增稠整个混合物，从而阻止有效的排出。

因此，能够从气化气体/燃料气体高效且可靠地移除焦油的气体调节单元为非常合乎需要的。

发明内容

本申请人通过提供一种从供应的气体移除可冷凝蒸汽的过程来减轻上述问题，该过程包括以下步骤：

i)使供应的气体在第一冷凝表面处冷却；其中所述第一冷凝表面温度控制至第一温度，以用于冷凝供应的气体中的可冷凝蒸汽的部分，使得供应的气体分成初步冷凝馏分和过程气体；同时利用机械刮擦器件使第一冷凝表面处的初步冷凝馏分移除；以及

ii)使过程气体在第二冷凝表面处冷却；其中在第二冷凝表面处温度控制至第二温度，以用于冷凝过程气体中的其余可冷凝蒸汽的另一比例，使得过程气体分成随后冷凝馏分和产物气体；同时利用机械刮擦器件使冷凝表面处的随后冷凝馏分移除；