用于合成气处理的方法和系统技术方案

一种用于净化具有宽泛变化的组成和颗粒载荷的粗合成气流的方法。所述方法包括使用液体流淬灭粗合成气流，以冷却合成气流和除去颗粒、焦油和较重的烃化合物。所述方法还包括共同洗涤合成气流，以从合成气流除去HCl和NH3二者，从合成气流除去颗粒物质以及从合成气流除去硫。还公开了一种合成气处理系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于合成气处理的方法和系统本申请要求2010年5月24日提交的美国临时申请号61/347496的权益。该申请的公开内容通过引用结合到本文中。
技术介绍
本公开涉及一种用于产生和处理合成气的方法和系统。具体地，本公开涉及一种用于处理由废物(包括市政固体废物(MSW))的等离子体气化产生的粗合成气流的方法和系统。废物的有效处理和利用为全球问题。如由管理部门例如美国环境保护署(EPA)提出的当前的废物处理技术包括首先减少来源，第二，再循环和堆肥，最后，在垃圾填埋场或废物燃烧器中处理。处理废物的其它技术包括将废物转化成能量，涉及例如焚烧和热解过程。存在许多类型的废物，包括市政固体废物、商业和工业废物、垃圾衍生的燃料(RDF)、建 筑和拆除废物、电子废物、医疗废物、核废物和危险废物。市政固体废物(MSW)(也称为城市固体废物、废弃物、废物或垃圾)主要包含家用/家庭废物。MSW通常为固体/半固体形式，并且包括纸和卡、塑料、纺织品、玻璃、金属、生物可降解废物(例如，厨房废物、庭院成堆垃圾/修剪物、木材废物)、惰性废物(例如，灰尘、岩石)，并且可包括少量的混杂材料例如电池、灯泡、药物、化学品、肥料等其它材料。通常发现MSW主要为纸/卡和厨房废物，但是精确的组成可能在一个区域到另一个区域不同(例如，取决于在该区域进行的再循环的水平)。RDF是指已事先分类的MSW和/或商业和/或工业废物，通常用于除去可再循环的材料。废物处理的另一种形式包括气化。气化为一种用于将碳质原料(例如煤、石油、生物燃料、生物质、市政固体废物(MSW)和其它废物)转化为可燃气体(例如合成气)的方法。合成气体，通常称为合成气，为不同量的一氧化碳和氢气的混合物(CO + H2),并且具有多种应用。通过进料至燃料室中在燃气轮机、锅炉或往复式发动机中直接燃烧，合成气可用于发电，和/或废物热量可用于产生蒸汽，蒸汽可通过蒸汽轮机提供另外的电力。合成气还可用于生产氢或液体燃料或化学品、气态燃料、合成的天然气和/或一氧化碳，其中的一些可用作制造其它化学品(例如塑料)的原材料。因此，气化为一种用于由有机材料生产增值产品和/或能量的方法。气化的一种具体形式包括等离子体气化。等离子体气化为使用电能和等离子体电弧产生的高温在称为等离子体气化反应器的容器中使废物分解成为含有合成气的气态产品和熔融的玻璃样副产物(渣)的废物处理技术。等离子体为部分电离并且由气体离子、原子和电子组成的高温发光气体。渣由通常在废物中含有的无机矿物物质(例如玻璃和金属)的玻璃化产生。取决于用作原料的废物的组成和采用的气化方法，含有合成气的气态产品可包含CO、H2、H20、HCN、CO2, N2, 02、CH4、H2S、COS、NH3、HCl、Ar、Hg、CxHy 和其它较重的烃(焦油)、颗粒(包含木炭、灰和/或未转化的燃料)。重质烃、较重的烃化合物或焦油是指可为饱和、不饱和或部分饱和的烃以及可包括其它原子(例如但不限于氧、氮或硫)的烃。进行废物等离子体气化方法的挑战之一在于，废物的宽泛变化的性质可导致从气化器出来的宽泛变化的气体和烃组成以及颗粒量和尺寸，本文中将其定义为“粗合成气流”。如果整个方法的最终产品为电力，尤其是使用燃气轮机、往复式发动机或内燃机产生的电力，该宽泛变化的粗合成气流的净化特别具有挑战。在所有这些发电过程中，期望将颗粒减少至50 ppm或更少，与在粗合成气流中的颗粒的宽泛变化的量无关。尽管烃组成和/或焦油可能有宽泛的变化，24/7发电设备的冷却系统承担不了由于在该过程中不期望的位置形成焦油所引起的污染问题而关闭。因此，相对于固体和液体化石燃料(例如煤、石油焦炭(pet coke)、浙青质)的那些和许多生物质气化净化系统，由废物发电需要不同的和独特的合成气净化系统。美国专利公开号2009/0133407 Al公开了一种使用等离子体气化器由废物生产和处理合成气的系统，其通过引用全文 结合到本文中。美国专利公开号2009/0133407 Al总的涉及气体净化顺序，然后将合成气转化为能源，但是未公开共同洗涤HCl和NH3。美国专利公开号2009/0133407 Al公开了颗粒去除系统，但是未解决由废物形成的合成气典型的高颗粒载荷。此外，在美国专利公开号2009/0133407 Al中公开的系统公开了一种用于H2S去除的生物反应器，并且涉及与紧接着气化器下游的合成气冷却器偶联的热量回收蒸汽发生器，以提供热能输入返回至等离子体化铁炉或将热量提供给集成发电循环。美国专利公开号2009/0133407 Al的热量回收系统不太合乎需要并且对于废物气化不太稳健，因为其可能不太耐受存在于离开气化器的流中的宽范围的金属、颗粒和可冷凝的副产物，它们可导致焦油形成。美国专利公开号2008/210089 Al (其通过引用全文结合到本文中)公开了一种用于处理来自气化系统的输入气体的气体调节系统。美国专利公开号2008/210089 Al未公开共同洗涤HCl和NH3并且未公开COS水解用于硫去除。该专利方法的限制在于，其不能容许完全硫去除，特别是COS形式。在美国专利公开号2008/210089 Al中单独去除HCl和NH3需要更多的单元操作来除去HCl和NH3至期望的水平，这需要更多的设备，更多的能源和较低效率处理。需要用于处理含高颗粒和宽泛变化的粗合成气流的气体处理方法和系统来有效处理由废物流(包括但不限于市政固体废物)的等离子体气化形成的合成气流。已清洁的合成气组成根据是否旨在使其适于发电、燃料或化学制造、氢生产或利用CO和/或4的其它应用而变。专利技术概述通过提供用于处理粗合成气流的方法和系统，本专利技术解决与常规方法关联的问题。本公开的一方面包括一种用于净化具有宽泛变化的组成和颗粒载荷的粗合成气流的方法。所述方法包括使用液体流淬灭粗合成气流，以冷却合成气流(例如，使用包含水的液体流，以将粗合成气流冷却至低于约212 T (IOO0C )的温度)，和除去颗粒、焦油和其它较重的烃化合物。所述方法还包括共同洗涤合成气流，以从合成气流除去HCl和NH3 二者，从合成气流除去颗粒物质，任选从合成气流除去萊，和从合成气流除去硫。所述方法还可包括经由酸或碱的任选的pH调节。本公开的另一方面包括一种用于净化起源于废物气化的具有宽泛变化的组成和颗粒载荷的粗合成气流的方法。所述方法包括由等离子体气化器提供粗合成气流和使用液体流淬灭粗合成气流，以冷却合成气流和除去颗粒、焦油和其它较重的烃化合物。所述方法还包括共同洗涤合成气流，以从合成气流除去HCl和NH3 二者，从合成气流除去另外的颗粒物质，任选从合成气流除去汞，和从合成气流除去硫。“另外的颗粒物质”是指未在淬灭或共同洗涤过程期间事先除去的颗粒物质。所述方法还可包括经由酸或碱的任选的pH调节。本公开的另一方面包括合成气处理系统。所述系统包含用于淬灭粗合成气流的粗合成气流淬灭子系统，用于从合成气除去HCl和NH3的共同洗涤子系统，用于从合成气除去颗粒的另外的颗粒去除子系统，任选的汞去除系统，和用于从合成气除去硫的硫去除系统。所述系统还可包含使用酸或碱的任选的PH调节子系统。粗合成气流淬灭子系统、共同洗涤子系统、另外的颗粒去除子系统、硫去除子系统可操作地排列，以从粗合成气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G克里什纳墨菲，CR希顿三世，CP克雷茨，CR加格利亚迪，KM杜菲，KK苏，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：
国别省市：