供给合成气的方法和系统技术方案

供给合成气的方法，其包括使含碳进料与氧化剂反应以生成合成气；将全部或部分的该生成的合成气送到地下储存场所以产生合成气缓冲区；和从地下储存场所取回合成气并将取回的合成气供入下游处理单元，该下游处理单元基本上连续地转化合成气。便利地该下游处理单元可以包括水煤气变换单元以及本发明专利技术进一步提供供给合成气的系统，其包括：气化单元，其用于由含碳进料和氧化剂产生合成气，且至少直接或间接地与地下储存场所相连；地下储存场所，其用于产生合成气缓冲区，且至少直接或间接地与气化单元相连以及至少直接或间接地与水煤气变换单元相连；和水煤气变换单元，其用于产生变换的合成气，且至少直接或间接地与地下储存场所相连。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及供给合成气的方法和系统。
技术介绍
合成气，也称作合成气体，是包含氢气和一氧化碳的气体。另外，合成气可能包含二氧化碳、水和/或其它组分如氮气、氩气或含硫化合物。合成气例如可以在煤的气化工艺中或甲烷蒸汽重整工艺中产生。合成气可以用于产生电力和/或化学品。由合成气产生电力和/或化学品要求在高可靠性下供给合成气。合成气生产的中断、例如为了维护、修理和/或在紧急情况下的中断造成合成气向下游的电力和/或化学品生产单元的供给中的不期望间断。另外，对电力和/或化学品的需求以及因此对合成气的需求可能及时波动。例如， 电力需求在白天和/或在冬季可能较高，在夜间和/或在夏季可能较低。在现有技术中描述了解决与合成气供给和/或合成气需求波动有关的问题的若干方法。US2007/0137107描述了如下工艺其中在非峰值电力需求期间将至多100体积％ 的润湿的合成气流通到水煤气变换反应器中并将至多100体积％变换的合成气转化成化学品。另外在峰值电力需求期间将至多100体积％的润湿的合成气流通到发电工艺。然而，US2007/0137107中所述的工艺不能解决任何归因于合成气供给不连续的问题。例如由于维护、修理和/或在紧急情况下，当合成气生产不得不中断时，下游的水煤气变换反应器和/或发电工艺也不得不中断。US4353214描述了有效储存和取回一间或多间电力装置所产生的过剩能量的方法。在US4353214的图5和图6中显示了可逆的重整和甲烷化反应。在储存周期中，富甲烷的工作流体从低压洞穴(cavern)输送到重整反应室。由非峰值期间电力系统的电力输出提供用于该反应的热量。将反应产物一氧化碳和氢气冷却压缩并且通到高压洞穴进行储存，直到峰值需求时期出现为止。在发电周期中，将包含一氧化碳和氢气的流体从高压洞穴释放到发生放热甲烷化反应的反应器中。膨胀的流体驱动汽轮机和发电机组合以获得补充的峰值电力需求。US4353214进一步描述了天然存在或挖掘的洞穴可以进行改造用于该专利技术。提及现有的盐矿(salt mine)作为实例。然而，US4353214中所述的工艺仅仅将合成气用作储能系统的一部分。合成气不离开该储能系统。合成气只是暂时转化成甲烷，也就是在峰值电力需求期间转化，在非峰值时期又转化回合成气。该工艺没有提供用于连续的合成气供给的工艺。US4353214中所述方法的另一缺点是该工艺所需的复杂的硬件。Higman 和 van der Burgt 在其手册"Gasification” (Elsevier, 2003)第 7 章第 7. 3. 6节中指出，波动的电网电力需求引起与发电厂一样久远的问题。Higman和van der Burgt提及的解决方案之一是以使得发电厂能够在遵循需求特性曲线的同时连续运行的方式储存能量。Higman和van der Burgt提及多种储能选择，例如飞轮、磁电-流体力学环、 可逆化学反应、地下岩层中的加压空气和水力发电。按他们所说，只有后者在商业上成功。拥有改进的供给合成气的方法和/或系统将会是本领域的进步，其容许使用合成气的下游处理单元不依赖合成气生产中的波动和/或不连续，在遵循需求特性曲线的同时连续运行。专利技术概述现已提供这样的改进方法和/或系统。因此，本专利技术提供供给合成气的方法，其包括a)使含碳进料与氧化剂反应以生成合成气；b)将全部或部分在步骤a)中生成的合成气送到地下储存场所以产生合成气缓冲区；和c)从地下储存场所取回合成气并将取回的合成气供入下游处理单元，该下游处理单元基本上连续地转化合成气。本专利技术的方法容许使用合成气的下游处理单元不依赖合成气生产中的波动和/ 或不连续，在遵循它们的需求特性曲线的同时连续运行。本专利技术的方法产生对任何工艺、工艺的下游单元或系统、由含碳进料和氧化剂产生合成气的单元或系统的基本上连续的合成气供给。当已经例如在酸性气体脱除单元中冷却和干燥过合成气时，在地下储存场所中储存可能使合成气吸水。吸收的水量可能取决于地下储存场所中的温度和湿度。因此在地下储存场所中储存之后合成气的含水量增加。现已发现在将合成气送到任何基本上连续地转化合成气的下游处理单元之前首先将它送到水煤气变换单元时，可以有利地利用这些水。因此本专利技术进一步提供供给合成气的系统，其包括a)气化单元，其用于由含碳进料和氧化剂产生合成气，且至少直接或间接地与地下储存场所相连；b)地下储存场所，其用于产生合成气缓冲区，且至少直接或间接地与气化单元相连以及至少直接或间接地与水煤气变换单元相连；和c)水煤气变换单元，其用于产生变换的合成气，且至少直接或间接地与地下储存场所相连。以本专利技术的这种系统，合成气(优选冷却和干燥过的合成气)在地下储存场所中储存期间所吸收的水可以有利地用于在变换的合成气中产生更高的氢气与一氧化碳摩尔比或者用于减少水煤气变换单元中需要添加的水的量。附图简要说明附图说明图1示意性地显示本专利技术的工艺和系统。专利技术详述含碳进料理解为包含某一形式的碳的进料。步骤a)中的含碳进料可以是任何本领域技术人员已知适合于产生合成气的含碳进料。含碳进料可以包含固体、液体和/或气体。实例包括天然气、甲烷、煤例如褐煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、浙青质、油页岩、油砂、重油、 泥煤、生物质、石油重整残余物例如石油焦、浙青、减压渣油、或它们的组合。在一种有利的实施方案中，含碳进料为固体而且包含煤或石油焦。本专利技术的方法和/或系统与煤气化工艺组合使用是特别有利的，因为煤气化单元的可靠性可能低于例如甲烷蒸汽重整单元的可靠性。在煤气化单元中，合成气生产的中断可能比在甲烷蒸汽重整单元中更频繁地发生。因此，为了容许合成气向下游加工单元例如发电用的燃气轮机或化学品生产厂的连续供给，储存煤气化工艺所生成的合成气的需要可能更高。如果含碳进料为固体、例如煤的话，该固体含碳进料可以例如以连同水或液态二氧化碳的淤浆形式或者以连同载气的粉末形式供入气化反应器。合适载气的实例包括氮气、二氧化碳、循环合成气或它们的混合物。载气的使用例如在W0-A-2007042562中得到描述。步骤a)中的氧化剂可以是任何能够氧化含碳进料的化合物。氧化剂可以例如包括氧气、空气、富氧空气、水(例如在甲烷或天然气的蒸汽重整反应中)、二氧化碳(在产生一氧化碳的反应中)或它们的混合物。如果将含氧气体用作氧化剂，所用的含氧气体可以是纯氧、氧气与蒸汽的混合物、氧气与二氧化碳的混合物、氧气与空气的混合物或纯氧、空气和蒸汽的混合物。在一种特定的实施方案中，氧化剂为含氧气体，其含有超过SOvol %、超过 85vol%、超过90vol%、超过95vol%或超过99vol%的氧气。优选基本上纯的氧气。上述基本上纯的氧气例如可以由空气分离单元(ASU)制备。所用的氧化剂可以在与含碳进料接触之前进行加热，例如加热到约50-300°C的温度。在一些气化工艺中，还可以将温度缓和剂引入反应器中。合适的缓和剂包括蒸汽和二氧化碳。可以通过使含碳进料与氧化剂按照本领域已知的任何方法反应产生合成气。例如它可以在气化工艺中通过气化反应产生或者在蒸汽重整工艺中通过重整反应产生。在一种实施方案中，步骤a)中的合成气可以通过含碳进料如天然气或甲烷用水在蒸汽重整反应器中的蒸汽重整产生。在另一实施方案中，步骤a)中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．供给合成气的方法，其包括：ａ）使含碳进料与氧化剂反应以生成合成气；ｂ）将全部或部分在步骤ａ）中生成的合成气送到地下储存场所以产生合成气缓冲区；和ｃ）从地下储存场所取回合成气并将取回的合成气供入下游处理单元，该下游处理单元基本上连续地转化合成气。

【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：H·W·申克，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL