[发明专利]用于从合成气发酵过程发电的系统

说明书

本申请为国际申请日2012年4月4日、国际申请号PCT/US2012/032180于2013年11月22日进入中国国家阶段、申请号201280025052.3、发明名称“用于从合成气发酵过程发电的系统”的分案申请。

本申请要求都于2011年4月6日提交的美国临时申请号61/516,667、61/516,704和61/516,646的权益，并且所有临时申请以其全文通过引用并入本文。

技术领域

本发明提供了一种用于从合成气发酵过程发电的系统和方法。更具体来说，本发明提供了一种从合成气的气化和发酵产生高压蒸汽的方法。

背景技术

微生物可以通过气态底物的发酵从一氧化碳(CO)生产乙醇和其他化合物。CO通常作为合成气形式的气态底物的一部分而被提供给发酵。将含碳材料气化以生产包含一氧化碳和氢气的发生炉气体或合成气体或合成气，在本领域中是公知的。这样的气化过程通常包括含碳材料的部分氧化或贫空气氧化，其中向气化过程供应低于化学计算量的氧气以促进一氧化碳的产生。

通过本领域中描述的气化过程生产的合成气可能是热的，并且在下游加工和随后的发酵之前需要冷却。包含气化装置中产生的一氧化碳的热合成气，在气化装置下游的热交换器或废热锅炉中被冷却，参见例如美国专利号6,435,139、美国专利号7,587,995和美国专利号7,552,701。热合成气的这种热含量的回收和使用，对于过程经济学来说可能是非常重要的。

发明内容

本发明提供了一种从合成气发酵过程有效地产生高压蒸汽的方法和装置。所述方法包括将温度高于约1400℉的热合成气与冷却的合成气相接触，以产生在废热锅炉的入口处具有1400℉或更低的温度的预先冷却的合成气。废热锅炉接收所述预先冷却的合成气并有效地产生废热锅炉高压蒸汽和冷却的合成气。

本发明提供了一种用于从合成气发酵过程产生高压蒸汽的系统。所述系统包括废热锅炉，其被放置成接收温度为1400℉或更低的合成气。所述废热锅炉有效地产生废热锅炉高压蒸汽和冷却的合成气。尾气燃烧器接收来自于发酵罐的贫合成气，并且所述尾气燃烧器有效地产生热尾气燃烧器气体。尾气锅炉过热器接收所述热尾气燃烧器气体，并且所述尾气锅炉过热器有效地产生尾气锅炉高压蒸汽。蒸汽混合器接收并混合所述废热锅炉高压蒸汽和所述尾气锅炉高压蒸汽，以产生合并的高压蒸汽。

在另一种情况下，本发明提供了一种用于从合成气发酵过程产生高压蒸汽的方法。所述方法包括在气化器中燃烧含碳材料以形成温度高于约1400℉的热合成气，以及将所述合成气预先冷却，以产生在废热锅炉的入口处具有1400℉或更低的平均温度的预先冷却的合成气。废热锅炉接收所述预先冷却的合成气并有效地产生废热锅炉高压蒸汽和冷却的合成气。发酵罐接收冷却的合成气。尾气燃烧器从发酵罐的出口接收贫合成气，并且所述尾气燃烧器有效地产生热尾气锅炉气体。尾气锅炉过热器接收热尾气燃烧器气体和废热锅炉高压蒸汽，并产生合并的高压蒸汽。

附图说明

根据下面的图，所述方法的数种情况的上述和其他方面、特征和优点将更加显而易见。

图1是包括废热锅炉和尾气锅炉的系统的总体概略图。

图2A和图2B示出了废热锅炉系统的可选情况。

图3示出了尾气锅炉系统的可选情况。

图4是包括废热锅炉和尾气锅炉的系统的另一种情况的总体概略图。

在整个数张图的视图中，相应的参考符号指示相应的部件。专业技术人员将会认识到，图中的元件以简单明了的方式示出，并且不一定是按比例绘制的。例如，图中的某些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助改善对本发明的方法和装置的各个方面的理解。此外，在商业上可行的情况下有用或必需的普通但公知的元件通常没有被示出，以便于这些各种情况的更少阻碍的图示。

具体实施方式

下面的描述不具有限制性意义，而是仅仅出于描述示例性实施方式的一般性原理的目的而做出的。本发明的范围应该参考权利要求书来确定。

本文描述的方法和系统有效地将在合成气的气化和发酵期间产生的热转变成高压蒸汽，用于发电。所述方法和系统提供了超过整个系统所需要的电力的过量电力。

定义

除非另有定义，否则在本公开的整个本说明书中使用的下列术语如下所定义，并且可以包括下面所限定的定义的单数或复数形式：