将固体或液体燃料转化成气体燃料的设备制造技术

本发明专利技术公开了一种将固体或液体燃料转化成气体燃料的设备。整体煤气化联合循环（ＩＧＣＣ）是用低质量煤高效洁净发电的方法。在气化器和一系列冷却的下游需要进行洗涤步骤以从气化产物（合成气）中提取硫和副产物。由于需要降低ＣＯ２排放，如果合成气被转化成氢气而ＣＯ２通过另外的洗涤步骤被去除，ＩＧＣＣ技术甚至变得更加吸引人。目前仍然有一些增加合成燃料气中的氢含量的潜能，这有待通过用有限的努力改造涡轮来实现。对于新的项目，对于之后捕获ＣＯ２的选择是重要的。气体洁净应该或者能够从一开始处理高的ＣＯ２负荷，或者应该可扩充以在之后处理ＣＯ２的去除。本发明专利技术的目的是洗涤单元的概念，其基于去硫操作能够用少得多的装备扩充来用于以后的ＣＯ２去除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将固体或液体燃料转化成含氢气和一氧化碳的气体燃料的设备，其中 所述设备至少包括空气分离单元、气化单元、热量回收单元和去硫单元，所述去硫单元与用 于对含硫化合物进行脱气的分离器相连。
技术介绍
这样的设备用于所谓的IGCC(整体煤气化联合循环)工艺。IGCC是一种发电技 术，在该技术中固体或液体燃料被转化成由氢气和一氧化碳组成的气体燃料。将燃料气体 用于联合循环来发电。图1显示了气化单元的部件，所述气化单元将气体送入到发电单元。对IGCC工艺的关键步骤描述如下空气分离空气分离单元ASU为气化单元G提供氧气1。产生的部分氮气2经压缩 C得到用于富含氢的燃料气体4的稀释介质3。如果将CO转化成氢气和C02并将C02洗出 用于螯合时才需要进行氮气稀释。然后氮气提供需要通过发电单元的燃气涡轮(未显示) 的质量流。气化煤、焦炭或重质液体进料5与氧气1 一起被送入到气化单元G，在那里转化 成粗合成气。所述合成气由产物和副产物组成，所述产物为氢气和C0，所述副产物如co2、 COS、H2S和甲烷以及痕量组分，根据给料所受的污染如羰基铁、羰基镍、羰基钒、氨气、含汞 化合物、含砷化合物或其它。该合成气的压力通常为40-60bar，将该合成气在气化单元G中 冷却到约280°C。在冷却步骤中产生的高压蒸汽6被送入到过热器H中，并可在发电单元的 蒸汽涡轮(未显示)中使用。CO转化根据燃气涡轮的能力和对C02排放的要求，CO转化步骤是该工艺的一部 分。如果C02排放必须最小化，冷却的合成气7在CO转化单元S内被转化，大部分C0被转 化成氢气和C02。热量回收为了清洗经转化的气体8，气体温度必须降低至接近环境温度。这在热 量回收单元R中通过产生蒸汽9，加热锅炉给水并最终以与空气或冷却水相反的方向冷却 气体来实现。分离的水被循环到气化单元G或C0转化单元S中。去除硫和C02 洗涤系统A的主要任务取决于IGCC设备的特点。如果该工厂可以 无限制地排放C02，则洗涤系统A的主要任务是在被送入燃气涡轮之前，从经转化和冷却的 合成气10中去除含硫成分。在这种情况下，企图在合成气中含有尽可能多的C02以使高质 量流进入到燃气涡轮中。所述含硫成分被用作Claus设备K的进料气体11。在C02也必须 从合成气10中去除的情况下，洗涤系统A看起来就完全不同了。将其构造设计从一种换成 另一种是非常昂贵的，因为很多装备都必须更换。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种设备，在之后出现额外的去除C02的要求时，可以再利用 尽可能多的装备。实现该目的的方式是使用于对含硫化合物进行脱气的分离器准备好在上方增设 用于co2去除的洗涤单元。本专利技术的其它有利实施方案在从属权利要求中被限定。 附图说明图1显示了现有技术中IGCC的气化单元的部件。图2显示了用于从合成气F中去除C02和硫的Rectisol 工艺的简化流程图。图3详细地显示了根据本专利技术的示例性实施方案的Reetisol 单元，其中co2和/ 或含硫成分可被甲醇吸收，并从含一氧化碳和/或氢气的进料气体中除去。具体实施例方式下面将描述新的气体净化方法的特征。该方法的目的是节省IGCC项目的投资成本，所述IGCC项目是为捕碳做准备，但仅 实施第一阶段的硫去除，这可能意味着多年的实施周期。将这分成两个阶段的原因是燃气 涡轮不可用于富含氢的燃料实施，在获得螯合能力之前就需要发电，地方规章在某个固定 日期之前允许co2排放等。本专利技术提供一种灵活的解决方案，最大程度上利用第一阶段的 投资，但不需要不能收益的资本和运作费用。由于其显著的去除硫和C02以及所有相关痕量成分(金属羰基化合物、HCN)的能 力，所谓的Rectisol 洗涤被推荐为优选的工艺。Rectisol 是一种用有机溶剂(通常是甲 醇)在零度以下的温度去除物理酸性气体的工艺。Rectisol 能净化合成气达到在PPm范 围内的总硫(包括COS)和C02为0. lvppm。该工艺的主要优势是较低的动力消耗指标值，使用便宜的易获得的溶剂，以及工 艺构造上的灵活性。图2显示了用于从合成气F中去除C02和硫的Rectisol 工艺的简化流程图。C02 和含硫化合物被单独去除，导致得到纯的C02产物C02和富含H2S/C0S的Claus气体馏分C。由于该工艺的物理属性，高压和高的酸气浓度是特别有利的。因此Rectisol 经常 用于净化在残渣油、煤或褐煤气化下游的经转化、部分转化或未转化的合成气。从基于IGCC 的发电厂的气化单元得到的合成气在组成上是类似的，但对于气体纯度的要求没有平常化 学工艺所要求的那么高。对于在IGCC中的这个新方法，提议两步实现Rectisol 洗涤单元。在第一步(情 况1)中可以仅对合成气脱硫，Rectisol 洗涤留下最大量的C02。在第二步(情况2)中，除 了含硫成分之外，在Reetisol 洗涤单元中还可从合成气中除去C02。下面详细描述两步安装Rectisol 洗涤单元的概念。为了将情况1的投资变为足可支撑的投资，情况1中安装的所有装备也应该可用 于情况2，使得仅需要添加新的装备。因此，对于情况1的Rectisol 单元的投资成本显著低 于回收硫和C02的大型Rectisol 单元。根据预算估计，差别为约25%。类似地，运行成本 将低于大型工厂的，尽管一些装备需要为情况2进行尺寸改造以避免装备类似。然而，在将 情况1的构造改造成情况2的构造之后所花费的总钱数高于从一开始大型Reetisol 设计所需要的钱数。为了更好地理解本专利技术，下面根据图3所显示的示例性实施方案来进行更详细的 解释。图3显示的是Rectisol 单元，其中CO2和/或含硫成分可被甲醇吸收，并从含一氧 化碳和/或氢气的进料气体中除去。在图3中，所有情况1需要的装备以实线画出，而为情况2待添加的装备用虚线画 出。改造所需要的所有阻断阀门都显示了出来，在情况1中打开而在情况2中关闭的那些 为黑色，在情况2中打开而在情况1中关闭的那些为白色。为了在操作上从情况1变到情 况1时最小化系统的停工期，大多数阀门都必须在情况1中都已安装好。工艺步骤如下情况1 仅对讲料气体脱硫1.进料气体预冷却因为是在低于0°C的温度下进行吸收，进料气体1在进料气体冷却器El中以与工 艺流2和3相反的方向进行预冷却。为了避免包含的水凝固和形成水合物，将冷的甲醇4注 入到进料气体1中，在冷却步骤之后将得到的液体甲醇/水混合物5在分离鼓Dl中分离。 螺旋卷式热交换器El已经装备有情况2的CO2气流41所需要的通道。将经预冷却的进料 气体6送入到吸收塔A中。2.从进料气体中去除H2S 对于情况1，仅需要去除硫，这在吸收塔A中完成。经冷却的进料气体6进入到吸 收塔A的底部，并向上流动。逆流的甲醇7从上流下并溶解含硫成分以及少量的C02。因为 必须除去吸收热，将部分负载的甲醇8在热交换器E2中以与外部冷却介质相反的方向冷却 回，并送入到吸收塔A中。负载硫的甲醇9从底部离开塔A，而经净化的气体流3从顶部取 出。气体流3在进料气体冷却器El中以与进料气体1相反的方向被加热，并送到边界线作 为气体产物43，所述气体产物可用作燃气涡轮(未显示)的燃料气体。3.中间甲醇膨胀将离开吸收塔A的本文档来自技高网...

【技术保护点】
将固体或液体燃料转化成含氢气和一氧化碳的气体燃料的设备，其中所述设备至少包括气体分离单元、气化单元、热量回收单元和去硫单元，所述去硫单元与用于对含硫化合物进行脱气的分离器相连，其特征在于，使所述用于对含硫化合物进行脱气的分离器准备好在上方增设去除ＣＯ↓［２］的洗涤单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H魏斯，U凯莱斯泰乔格鲁，L基希纳，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]