利用蒸汽处理生产用水的方法

专利名称：利用蒸汽处理生产用水的方法
技术领域：
本实施方案一般性涉及生产用水流的处理。更具体地说，本发明的实施方
案涉及烃气化方法产生的生产用水流的处理。
背景技术：
气化是用于将碳质材料转化成一氧化碳和氢气的高温方法。由于一氧化碳 和氢气的混合物常常被用于随后的有机和无机化学品的合成，因此该气体通常 被称为"合成气体"，或者更简洁地称为"合成气"。合成气可作为燃料用于发 电或产生蒸汽，作为化学品生产的原料，及作为氢源。典型的气lkiS料包括纯的石油S^料或加工材料的残7佛，如重质原油、
从焦油砂中回收的沥青、来自油页岩的油母岩质、焦炭及其它含有高硫和/或高
金属的残余物；气体；以及各种碳质废料。干的或浆状的进料在还原气中以及 高温高压下在气化器中进行反应。所得的的合成气通常包含约85%进料碳含量 的一氧化碳和氢，其余是二氧化碳、水蒸汽和甲垸的混合物。该合成气可以在 温度为约1000。F到约2900。F下从气化器中排出。存在于气化器进料中的污染物， 如含硫化合物、卤代化合物及含氨化合物将会存在于排出气化器的高温合成气 中。该高温合成气可被净化以后续用作生产原料，但大多数用于从合成气中清 除杂质和污染物的生产设备以远远低于气化器出口、温度的温度运行。因此，在 后续加工之前合成气需要大幅冷却。第一阶段冷却通常利用与水、冷却合成气 或其它相对冷的介质的非接触式热交换来完成。将合成气的温度陶氏到低于露 点冷凝了存在于合成气中的部分水。由于水蒸汽7令;疑，存在于合成气中的污染 物，如硫化氢、氯化氢、氨和烃被吸收到冷凝物中。直接冷却法如湿式文丘里 涤气、淬火或等效的方法，常常被用来完成合成气的第二阶段冷却。虽然直接 接触^4卩可以有效地将合成气的、離降低到约400。F至约700°F ，但与合成气接 触的大量冷却水携带了大量的附加污染物。因此，来自非接触式第一冷却阶段 的冷凝物和来自第二冷却阶段的接触7賴咏在排放之前均需要处理。
经常地，生产冷凝物和接触冷却水相结合并在大型工业或公有处理设施中 进行处理。然而，当气化方法在边远地区使用时，这样专门的基础处理设施往 往是难以获得或缺少足够的水力能力以充分处理所产生的巨大的、持续的、大 量的水。需要一种方法来有效并经济地对由烃气化方法产生的相对大量的水进行
处理以再利用。


为了能够以更详细的方式理解本发明的，特征，可以Mil参考实施方案
获得上面简要概述的本发明的更具体的描述，其中一些实施方案在附图中说明。
但是应该指出的是，附图仅仅说明了本发明的典型实施方案，因此不被视为限
制其范围，因为本发明可以承认其它等效实施方案。图1描绘了根据一个或多个所述实施方案的用于处理水的图解系统。图3描绘了根据一个或多个所述实施方案的利用图1的处理系统的图解气 化系统。图4描绘了根据一个或多个所述实施方案的利用图2的处理系统的图解气
化系统。
具体实施例方式现在将提供详细描述。每一个所附权禾腰求限定一个賴虫的发明，其为了 防侵权的目的被认为包括了权禾腰求中所规定的各种元素或限制的等效物。根 据上下文，下面所有对本"发明"的引用在某些情况下可能只是指某些具体实 施方案。在其它情况下，应该认为对本"发明"的引用是指一个或多个，但不 一定是所有权利要求中所述的主题。现在将在下面对每一个发明进行更详细的 描述，包括具体实施方案、方案和实施例，但本发明不仅限于这些具体实施方 案、方案和实施例，其包括在其中，以便当本专利信息与现有信息和技术相结 合时，能够使本领域普通技术人员制造并使用本发明。提供用于处理水的系统和方法。含有一种或多种可热破坏的污染物的水可 以与蒸汽接触以提供基本不含有污染物的水的流出物和含有蒸汽和至少一部分 的一种或多种可热破坏的污染物的循环。利用一种或多种燃烧方法，例如烃气化方法，在此循环中一种或多种可热破坏的污染物可被热破坏。
本文所用术语"可热破坏的污染物"可以包括但不限于M使化合物经受
高于IO(TC (21(TF)的^Jg可被物理卩絲科n/或分解的任何化合物和/或化学物种 类。示例性的可热破坏的化合物可以包括但不限于烃、氨和有机化合物。
参见附图，图1描绘了根据一个或多个实施方案的用于水处理的图解系 统。在一个或多个实施方案中，在管线60内的含有一种或多种可热破坏的污染 物的7jC("第一流出物")和通过管线55的第一蒸汽供给可以被引入到一个或多 个分离器70中。蒸汽与第一流出物的重量比范围可以为约1:1到约20:1，约2:1 到约15:1，或约5:1到约10:1。在一个或多个分离器70中，蒸汽可与7jl接触， 从水中去除至少一部分的可热破坏的污染物。蒸汽与一种或多种污染物可以作 为顶部蒸汽从分离器70排出，并通过管线75提供循环("第一循环")。基本无 污染的水可以作为底液从分离器70被去除，从而通过管线80提供流出物("第 三流出物")。在一个或多个实施方案中，在管线75中的第一循环可返回到燃烧 过程，例如烃气化过程，其中一种或多种可热破坏的污染物可以被分解、糊军 或以其它方式转换。在一个或多个的实施方案中，至少一部分衝il管线55的第一蒸汽供给可 以由外部系统，例如商业和/或工业分配系统提供。在一个或多个的实施方案中， 至少一部分通过管线55的第一蒸汽供给可以利用一个或多个再沸器90来产生。 一个或多个再沸器90的补充水可ilii管线85从分离器70来汲取。至少一部分 在再沸器90中产生的蒸汽可以M31管线55提供给分离器。提供给分离器的蒸 汽可以是饱和或过热的。fflil管线55提供给分离器70的蒸汽压力范围可以为 约400 kPa (45 psig)到约4000 kPa (565 psig);约400 kPa (45 psig)到约3000 kPa (420 psig);或约400 kPa (45 psig)到约2000 kPa (275 psig)。
在一个或多个实施方案中，管线60中的第一流出物可以包含一种或多种 可M坏的污染物，其包括但不限于溶解的烃、氨和/或其它有机化合物。在一 个或多个实施方案中，第一流出物中氨的浓度范围可以为约500 ppm到约3%wt; 约500ppm到约2。/。wt;或约500ppm到l。/。wt。在一个或多个实施方案中，第 一流出物中烃的浓度范围可以为约500 ppm到约3%wt;约500 ppm到约2%wt; 或约500ppm至ljP/。wt。在一个或多个实施方案中，第一流出物温度范围可以为 约10。C(50。F)至约200。C(390。F);约20。C(70。F)至约150。C(300。F);或约30°C(85。F库约125。C(260。F)。在一个或多个实施方案中，第一流出物压力范围可以 为约100 kPa (0 psig)至约5000 kPa (710 psig);约100 kPa (0 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约100 kPa (0 psig)至约1000 kPa (130 psig)。
在一个或多个实施方案中，通过管线75的第一循环可以包含一种或多种 可热破坏的污染物，包括但不限于溶解的烃、氨和/或其它有机化合物。在一个 或多个实施方案中，第一循环中氨的浓度范围可以为约500ppmw到约3。/。wt; 约500ppmw至ij2。/owt;或约500ppmw至UP/。wt。在一个或多个实施方案中，第 一循环中烃浓度范围可以为约500ppmw到约3。/。wt;约500ppmw到2。/。wt;或 约500ppmw到P/。wt。在一个或多个实施方案中，第一循环的温度范围可以为 约100。C(210。F)至约250。C(480。F);约150。C(300。F)到约225。C(435。F);或约175 。C(345下)至约22(TC(430。F)。在一个或多个实施方案中，管线75中第一循环的 压力范围可以为515 kPa (60 psig)到约4000 kPa (565 psig);约515 kPa (60 psig) 到约3000 kPa (420 psig);或约515 kPa (60 psig)到约2000 kPa (275 psig)。
在一个或多个实施方案中，管线80中的第三流出物可以包含7jC和低含量 的溶解的有机化合物、氨和含氨化合物、其混，、其衍生物和/或其组合。在 一个或多个实施方案中，第三流出物中氨的浓度范围可以为约0.1 ppmw到约50 ppmw;约0.1 ppmw到约25 ppmw;或约0.1 ppmw到约10 ppmw。在一个或多 个实施方案中，第三流出物中烃的浓度范围可以为约lppmw到50ppmw;约l ppmw到约25 ppmw;或约1 ppmw到约10 ppmw。在一个或多个实施方案中， 第三流出物中温度范围可以为约25。C(80下)至约95。C(200。F);约30。C(85。F)至 约65。C(150。F);或约30。C(85。F)至约55。C(130。F)。在一个或多个实施方案中， 管线80中第三流出物的压力范围可以为约100 kPa (0 psig)到约1000 kPa (130 psig);约200 kPa (15 psig)到约700 kPa (90 psig);或约200 kPa (15 psig)到约600 kPa(75psig)。在一个或多个实施方案中，管线80中全部或一部分的第三流出物可以被 处理和/或再使用，以满足工艺和/或公用水的需求，例如锅炉给水、冷却水和/ 或生产用水。在一个或多个实施方案中，管线80中至少一部分的第三流出物可 以被引入到一个或多个锅炉给水处理系统中，包括但不限于离子交换、反渗透、 超滤或其任意组合。在一个或多个实施方案中，管线80中至少一部分的第三流 出物可用作一个或多个封闭和/或开放式循环冷却系统中(未显示)的冷却水。在一个或多个实施方案中，第三流出物可以被循环用作烃气化方法中的生产用水
沐显示)。在一个或多个实施方案中，管线80中劇氏值为约5%wt，约25y。wt， 约50。/。wt，约75。/。wt，约95。/。wt或约99.9。/。wt的第三流出物可以被处理和再利 用作为锅炉给水。在一个或多个实施方案中，最低值为约5。/。wt，约25。/。wt，约 50%wt，约75。/owt，约95Q/。wt或约99.9Q/。wt的第三流出物可被处理和再利用作 为冷却水。在一个或多个实施方案中，最低值为约5Q/。wt，约25。/。wt，约50。/。wt， 约75%wt，约95%wt或约99.9%wt的第三流出物可被处理及再利用作为烃气化 方法中的生产用水。在一个或多个实施方案中，管线75中的第一循环可供给至少一部分的用 于一个或多个化学过程(未显示)的蒸汽需要。虽然未在图1中显示，但在一个或 多个实施方案中，第一循环可以被用来提供至少一部分一个或多个烃气化器运 行所需的蒸汽。在一个或多个实施方案中， 一个或多个分离器70可以是含有任意频率的 盘、环、球或鞍状物和/或其组合的塔。在一个或多个实施方案中，分离器70 可以为部分或完全中空的塔。在一个或多个实施方案中，分离器70的运行、皿 范围可以为约20。C(70。F)至约100。C(210。F)，约20。C(70。F)至约70。C(160。F), 或约20。C(70下)至约5(TC(120。F)。在一个或多个实施方案中，分离器70的运行 压力范围可以为约100 kPa (0 psig)至约5000 kPa (710 psig);约100 kPa (0 psig) 至约2000 kPa (275 psig);或约100kPa(0psig)至约1000kPa(130psig)。
图2描绘了另一个根据一个或多个实施方案的用于处理水的图解系统。在 一个或多个实施方案中，在管线20中含有可热破坏和不可热破坏的污染物的水 ("第二流出物")和M管线15的较低压力的第二蒸汽供给可以被引入到一个 或多个分离器30中。第二蒸汽供给与第二流出物的重量比范围可以为约1:1到 约20:1;约2:1到约15:1;或约5:1到约10:1。在分离器30中，低压蒸汽可以 和水接触，从其中去除至少一部分的一种或多种不可热破坏的污染物。含有一 种或多种不可热破坏的污染物的低压蒸汽("第二循环")可以Mil管线35从分 离器中去除。含有一种或多种可热破坏的污染物的7]C("第二中间体")可以舰 管线40作为来自分离器30的底液而被排出。在一个或多个实施方案中，第二 循环可以返回到回收过程，例如烃气化过程的酸性气体装置(未显示)，其中一种 或多种不可热破坏的污染物可以被处理、去除和/或回收。
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本文所用术语"不可热破坏的污染物"可包括在暴露于皿10(rC(21(TF) 的温度时不容易P絲 和/或分解的任何化合物。示例性的例子包括但不限于硫化 氢(HzS)、氯化氢(HCl)以及硫化羰(COS)。在一个或多个实施方案中，管线20中的第二流出物可以包含水、 一种或 多种不可热破坏的污染物和一种或多种可热破坏污染物。在一个或多个实施方 案中，管线20中的第二流出物中的硫化氢浓度范围可以为约500 ppmw至约 3%wt;约500 ppmw至2。/。wt;或约500 ppmw至l%wt。在一个或多个实施方 案中，第二流出物中氯化氢浓度范围可以为约500 ppmw至约3%wt;约500 ppmw至2。/。wt;或约500 ppmw至P/。wt。在一个或多个实施方案中，第二流出 物中硫化羰的浓度范围可以为约500 ppmw至3。/。wt;约500 ppmw至2。/。wt;或 约500ppmw至l。/。wt。在一个或多个实施方案中，第二流出物中氨的浓度范围 可以为约500ppmw至约3%wt;约500 ppmw至2%wt;或约500 ppmw至l%wt。 在一个或多个实施方案中，第二流出物中烃浓度范围可以为约500 ppmw至约 3%wt;约500 ppmw至2。/。wt;或约500 ppmw至l%wt。在一个或多个实施方 案中，第二流出物的温度范围可以为约40。C(105。F)至约26(TC(50(rF);约90。C (195。F)至约200。C(390。F);或约9(TC(195下)至约150。C(300。F)。在一个或多个 实施方案中，管线20中的第二流出物的压力范围可以为约100 kPa (0 pag)至约 3000 kPa (420 psig);约100 kPa (0 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约100 kPa (0 psig)至约1000 kPa (130 psig)。在一个或多个实施方案中，管线35中的第二循环可包含蒸汽和至少一部 分不可热破坏的污染物。在一个或多个实施方案中，第二循环中的硫化氢浓度 范围可以为约500 ppmw至约3%wt;约500 ppmw至2%wt;或约500 ppmw至 l%wt。在一个或多个实施方案中，第二循环中的氯化氢浓度范围可以为约500 ppmw至约3。/owt;约500 ppmw至2%wt;或约500 ppmw至l%wt。在一个或 多个实施方案中，第二循环中硫化羰的浓度范围可以为约500 ppmw至约3%wt; 约500 ppmw至2。/。wt;或约500 ppmw至P/。wt。在一个或多个实施方案中，管 线35中的第二循环的温度范围可以为约100。C(210。F)至约23(TC(445下);约140 。C(285。F)至约210。C(410。F);或约160。C(320下)至约190。C(375。F)。在一个或多 个实施方案中，管线35中的第二循环的压力范围可以为约200kPa(15psig)至约 3000 kPa (420 psig);约500 kPa (60 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约750 kPa (95psig)至约1500 kPa (200 psig)。在一个或多个实施方案中，管线40中的第二中间体可以包含水和一种或 多种可热破坏的污染物，其包括但不限于溶解的烃、氨、有机化合物、其混合 物、其衍生物和/或其组合。在一个或多个实施方案中，第二中间体中氨的浓度 范围可以为约500ppmw至约3。/。wt;约500ppmw至2。/。wt;或约500ppmw至 l%wt。在一个或多个实施方案中，第二中间体中的烃浓度范围可以为约500 ppmw至约3。/。wt;约500 ppmw至2%wt;或约500 ppmw至l%wt。在一个或 多个实施方案中，管线40中的第二中间体的温度范围可以为约4(TC(105。F)至 约150。C(300。F);约60。C(140。F)至135。C(275。F);或约75。C(165。F)至约ll(TC (230下)。在一个或多个实施方案中，管线40中的第二中间体的压力范围可以为 约200 kPa (15 psig)至约3000 kPa (420 psig);约500 kPa (60 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约750 kPa (95 psig)至约1500 kPa (200 psig)。
在一个或多个实施方案中，通过管线15到一个或多个分离器30的第二蒸 汽供给可以利用一个或多个再沸器50来产生。在一个或多个实施方案中，用于 再沸器的补充7jC可ffl31管线45从分离器30抽出。在一个或多个实施方案中， 管线15中的第二蒸汽供给可以是饱禾啲。在一个或多个实施方案中，管线15 中蒸汽压力范围可以为约200 kPa (15 psig)至约1500 kPa (200 psig)，约300 kPa (30 psig)至约1000 kPa (130 psig)，或约400 kPa (45 psig)至约800 kPa (100 psig)。 在一个或多个实施方案中，蒸汽的外部来源可以代替再沸器50，通过管线15 提供第二蒸汽供给到分离器30。在一个或多个实施方案中，第二蒸汽供给可以 在约125。C(260。F)至约185。C(365。F)，约135。C(275。F)至约185。C(365。F)，或约 150。C(300。F)至约17(TC(34(TF)的温度下。在一个或多个实施方案中，管线15 中全部或部分的蒸汽可以禾拥蒸汽外部来源，例如商业和/或工业分配系统来提 供。在一个或多个实施方案中， 一个或多个分离器30可以是含有任意频率的 盘、环、球或鞍状物和/或其组合的塔。在一个或多个实施方案中，分离器30 可以为部分或完全中空的塔。在一个或多个实施方案中， 一个或多个分离器30 可以在约25。C(80。F)至约100。C(210。F)，约50。C(120。F)至约90。C(195。F)，或约 60。C(14(TF)至约80。C(175下)的温度下运行。在一个或多个实施方案中， 一个或 多个分离器30可以在约100kPa(0psig)至约1500 kPa (200 psig);约200kPa(15psig)至约1000 kPa (130 psig);或约400 kPa (45 psig)至约800 kPa (100 psig)的压
力下运行。在一个或多个实施方案中， 一个或多个再沸器50可包括但不限于壳管式、 U型管、插管式(bayonet)和利用热工艺流体、热传递流体或类似物质供热的回热 式热交换器。在一个或多个实施方案中，再沸器50可以是直燃式锅炉。在一个 或多个实施方案中，再沸器50可以在约100kPa(0psig)至约1500kPa(200psig)， 约200 kPa (15 psig)至约1000 kPa (130 psig)，或约400 kPa (45 psig)至约800 kPa (100 psig)的压力下运行。在一个或多个实施方案中，再沸器50可以在约125。C (260。F)至约185。C(365。F)，约135。C(275。F)至约185。C(365。F)，或约15(TC(300 。F)至约170。C(340。F)的温度下运行。图3描绘了根据一个或多个实施方案的利用图1的处理系统的图解气化系 统。在一个或多个实施方案中，气化系统100可包括一个或多个水处理系统10、 气化器200、第一阶段冷却器275、微粒去除系统300、第二阶段冷却器375和 气体净化系统400，以fflil管线410生产合成气。在一个或多个实施方案中，气 化系统可包括一个或多个压缩机265，用于压縮和循环至少一部分的合成气作为 气化器进料载体流体。在一个或多个实施方案中，气化系统可包括一个或多个 气体转换器500来转化至少一部分合成气为一种或多种产品，其包括但不限于 Rscher-Tropsch产品、甲醇、氨、氢、 一氧化碳、二氧化碳、其衍生物及其组合。 在一个或多个实施方案中，气化系统100可包括一个或多个氢分离器600、燃料 电池650、燃烧室700、燃气涡轮机725、废热锅炉800、，机850和发电机 775、 875，以生产'燃料、电力、蒸汽和/或能量。在此所用的术语"载体流体"可以是用来流化和/或运输原料进入气化器 的任何流体或流体混合物。载体流体可以包括但不限于空气、水、蒸汽、合成气、 一氧化碳、二氧化碳、氮、基本无氮气体、低氧气体或液体、其混合物和/ 或其组合。在一个或多个实施方案中，载体流体可以是具有高热值的非氧化性 气体，例如天然气，即甲烷。在此所用的术语"基本无氮"可以是含有少于约5。/。VOl氮；约4。/。VOl氮; 约3。/。VOl氮；约2n/。VOl氮；或约l°/。V0l氮的任何气体。通过管线210的一种或多种原料和通过管线205的一种或多种氧化剂可以 被引入到一个或多h化器200，以ffiil管线280提供原始合成气。在一个或多 个实施方案中，在弓l入到一个或多个气化器200之前，管线210中的一种或多 种原料可以和通过管线270弓l入的一种或多种载体气体混合。在一个或多个实 案中，压縮载体气体270可以利用一个或多个压縮机265来提供。
在此所用的术语"原料"和复数的"原料"指的是一种或多种碳质(即碳 基和/或含碳)材料，无论是固体、液体、气体或其任何组合。碳质材料可以包括 但不限于生物風即植物和/或动物材料或植物和/或动物衍生材料)；傲包括无烟 煤、烟煤、亚烟煤和褐衛；油页岩；焦炭；焦油；沥青；低灰或无灰聚合物； 烃基聚合材料；生物质衍生材料；或衍生自制造工艺的碳质副产品。烃基聚合 材料可以包括但不限于热塑性塑料、弹性体、橡胶，包括聚丙烯、聚乙烯、聚 苯乙烯，包括其它聚烯烃、均聚物、共聚物，嵌段共聚物和其共混物；PET(聚 对苯二甲酸乙二醇酯)、聚合共混物、含氧的聚烃；重烃污泥和来自石油提炼厂 和石化厂的底部产品，如烃蜡、其共混物、其衍生物及其组合。
在一个或多个实 案中，管线210中的原料可包括两种或更多的碳風即 含碳)材料的混合物或组合。在一个或多个实施方案中， 一种或多种原料可以包 括废弃的消费产品，如地毪和减塑料汽车部件/组件，包括保险杠和仪表板，适 当地减少尺寸以适^ia入气化器200。在一个或多个实施方案中，原料可以包括 一种或多种再生塑料，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、其衍生物、其共混物或 其任何组合。因此，该方法可用于对以前制造的材料的适当处置提供托管。
在一个或多个实施方案中，通过管线210的原料可以浆料或悬浮液形式利 用Mil管线270提供的一种或多种载体流体传送纟^化器200。在一个或多个实 施方案中，原料可以被干燥，例如干燥至18%的7夂分，然后在供给气化器200 之前被研磨装置例如一个或多个并联球磨机粉碎。在一个或多个实施方案中， 原料可降低至平均粒径大小为约50mixi到约500拜；约50网到约400Mm;约150拜到约450拜；或约250拜到约400Mm。 M管线270的载体流体也可以 在降低原料粒度之前或之后加入到管线210中的原料中。
在一个或多个实施方案中， 一种或多种氧清除剂和/或吸附剂可以加入到 管线210中的原料中以限制气化器内氧浓度水刑氐于支撑与存在于气化器200 中的氢发生非受控反应所要求的阈值。在一个或多个实施方案中，氧清除剂可 以包括含有ffiM反应形成一氧化碳和/或二氧化碳的活性碳的灰分，其能和存在 于气化器200中的残留氧化合。在一个或多个实施方案中，在原料被引入到气 化器200之前，吸附剂可用于涂教、或涂覆管线210中的原料，以减少在管线210 和气化器200中原料的附聚。虽然未在图1中显示，但在一个或多个实 案 中，可以将一种或多种吸附剂直接加入到气化器200中。在一个或多个实施方 案中，在和管线210内的原料混合前，所述吸附剂可以被磨碎至平均粒度为约 5拜到约100Mm，或约10拜到约75,。示例性的吸附剂包括但不限于富碳灰 分、石灰石、白云石和焦煤渣。由原料释放的残留硫可以被原料中的天然钙或 钙基吸附剂捕获而形成硫化f丐。在一个或多个实施方案中，通过管线205加入到气化器的氧化剂的数量和 种类可以决定合成气的组成和物理性质，并且因此决定了由此制造的下游产品。 一种或多种氧化剂可以包括但不仅限于空气；氧；基本氧；富氧空气；氧气和 空气的混合物；氧气和惰性气体如氮气和氩气的混合物等。在一个或多个实施 方案中，氧化剂可以包含约65%vol或更多氧气，或约70%vol或更多氧气，或 约75%vol或更多氧气，或约80%vol或更多氧气，或约85%vol或更多氧气， 或约90y。vol或更多氧气，或约95Q/Wol或更多氧气，或约99。/。vol或更多氧气。 在此所用的术语"基本氧"是指含有51。/。vd或更多氧气的气体。在此所用的术 语"富氧空气"是指含有21。/。vd或更多氧气的气体。富氧空气可以由例如空气 低温蒸馏、变压吸附、膜分离或其任何组合获得。在一个或多个实施方案中， 气化系统可包括一个或多个空气分离装置("ASU" )900 M过管线910提供基 本上无氮源的氧化剂到气化器200。在气化器200内使用基本无氮氧化剂可以生 产基本无氮的合成气。在一个或多个实施方案中，原始合成气可以通过管线280排出一个或多个 气化器。在一个或多个实施方案中，管线280中基本无氮的原始合成气可包含 80%vol或更多的一氧化碳和氢，85%vol或更多的一氧化碳和氢，90%vol或更
13多的一氧化碳和氢气，或95。/Wol或更多的一氧化碳和氢气。在一个或多个实施 方案中，管线280中原始合成气可包含75。/。vol或更多的一氧化碳和氢气，余量 主要是得到二氧化碳和甲烷。在一个或多个实施方案中，管线280中原始合成 气的一氧化碳含量范围可以从低至约10%vol， 20%vol或30%vol到高至约 50%vol， 70%vol或85%vol。在一个或多个实施方案中，原始合成气的氢含量 范围可以从低至约l%vol， 5%vol，或10%vol到高至约30%vol， 40%vol或 50%vol。在一个或多个实施方案中，原始合成气的氢含量范围可以为约20。/。vo1 到约30。/。vd。在一个或多个实施方案中，管线280中原始合成气可以包含少于 25%vol;少于20。/ovol;少于15%vol;少于10%vol，或少于5。/。vo1，的结合氮、 甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氯化氢。在一个或多个实施方案中，管线280中原始合成气中二氧化碳浓度可为约 25Mvol或更少，20y。vol或更少，15。/。vol或更少，10%vol或更少，5%vol或更 少，3%vol或更少，2%vol或更少，或l%vol或更少。在一个或多个实施方案 中，管线280中原始合成气中甲烷浓度可为约15^vol或更少，10Mvol或更少， 5y。vol或更少，3n/。vol或更少，2Q/。vol或更少，或in/。vol或更少。在一个或多个 实施方案中，管线280中原始合成气中水浓度是约40%vol或更少，30%vol或 更少，25Mvol或更少，20y。vol或更少，15c/。vol或更少，10%vol或更少，5%vol 或更少，3%vol或更少，2%vol或更少，或l%vol或更少。在一个或多个实施 方案中，管线280中原始合成气中可以无氮或基本无氮，例如包含少于0.5%vol 的氮。在一个或多个实施方案中，经过热损失和稀释作用的校正的管线280中原 始合成气的热值范围可以为约1860 kJ/m3 (50 Btu/scf)到约2800 kJ/m3 (75 Btu/scf);约1860kJ/m3(50Btu/scf)到约3730kJ/m3(100Btu/sd);约1860kJ/m3(50 Btu/sd)到约4100 kJ/m3(110 Btu/scf);约1860 kJ/m3(50 Btu/scf)到约5200 kJ/m3 (140 Btu/scf);约1860 kJ/m3(50 Btu/scf)到约6700 kJ/m3(180 Btu/sd);约1860 kJ/m3 (50 Btu/scf)到约7450 kJ/m3 (200 Btu/sd);约1860 kJ/m3 (50 Btu/scf)到约9300 kJ/m3 (250 Btu/sd);或约1860 kJ/m3(50 Btu/scf)到约10250 kJ/m3(275 Btu/scf)。
在一个或多个实施方案中，管线280中原始合成气可利用一个或多个7賴卩 飄"第一阶段冷却器")275来冷却以提供管线290中的冷却原始合成气和ilil 管线276的生产用冷凝物("第一冷凝物")。在一个或多个实施方案中，管线290中冷却原始合成气可以以约480。C(895。F)或更低，425。C(795。F)或更低，370 。C(700。F)或更低，310。C(590下)或更低，260。C(500。F)或更低，200。C(390。F)或 更低，或14(TC(285。F)或更低的、鹏排出第一P介段冷却器。
在一个或多个实施方案中，管线276中的第一冷凝物可以包含一禾中或多种 可热破坏的污染物，包括但不限于氨、溶解的烃、其混合物、其衍生物和/或其 组合。在一个或多个实施方案中，第一冷凝物中氨的浓度范围可以为约500ppm 到约3%wt;约500 ppm到约2%wt;或约500 ppm到约l%wt。在一个或多个 实施方案中，第一冷凝物中烃的浓度范围可以为约500 ppm到约3%wt;约500 ppm到约2%wt;或约500 ppm到约l%wt。在一个或多个实施方案中，管线276 中第一冷凝物的温度范围可以为约40。C(100。F)至约260。C(50(TF);约90°C(195 。F)至约200。C(390。F);或约90。C(195。F)至约150。C(300。C)。在一个或多个实施 方案中，管线276中第一冷凝物的压力范围可以为约150 kPa (10 psig)至约3000 kPa (420 psig);约200 kPa (15 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约250 kPa (20 psig) 至约1000 kPa (130 psig)。管线290中的冷却原始合成气可以弓i入到一个或多个微粒去除系统300 中。在一个或多个实施方案中，热气体微粒去除可通过将至少一部分的管线280 中的原始合成气绕过初级冷却器275而直接引入到微粒去除系统300中来实现。 在一个或多个实施方案中，当利用热气体微粒去除时，微粒去除系统300内的 、温变范围可以为约550。C(1020下)至约1050。C(1920。F)。—个或多个微粒去除系统300可用于部分或完全从管线290中的冷却原始 合成气中去除固体，或当使用热气体微粒去除时，从管线280中的原始合成气 中去除，以M管线305提供分离的固体和M管线310提供分离合成气。在 一个或多个实施方案中，管线305中的分离的固体可以循环到气化器200或可 任i^t也从系统中清除(未显示)。 一个或多个微粒去除系统300可包括一个或多个 分离设备，如常规分离器和/或旋风分离戮未显示)。也可以使用能提供出口微 粒浓度低于约0.1 ppmw的检出限的微粒控制装置("PCD")。示例性的PCDs 可以包括但不限于静电沉淀器、烧结金属过滤器、金属过滤烛管和/或陶瓷过滤 烛管(例如铁铝化物过滤射料)。在一个或多个实施方案中，管线310中的分离合成气可利用一个或多个第 二阶段冷却器375来冷却以提供管线390中Jt4口、分离的合成气和ilil管线376的生产用冷凝物("第二冷凝物")。虽然未在图3中显示，但在一个或多个实施 方案中，至少一部分的管线390中的7賴口、分离的合成气可以循环用作fflil管
线285的原料的载体气体。在一个或多个实施方案中，至少一部分的管线390 中的冷却、分离的合成气可通过管线285引入到压縮机265中，以提供使管线 210中的引入原料流化所需要的至少一部分的fflil管线270的载体流体。在一个 或多个实施方案中，管线390中的冷却、分离的合成气可冷却到约370°C(700°F) 或更低，315。C(600。F)或更低，260。C(500。F)或更低，200。C(390。F)或更低，150 。C(300下)或更低，90。C(195。F)或更低，或40。C(100下)或更低。
在一个或多个实施方案中，管线376中的第二冷凝物可以包含一种或多种 可热破坏的污染物，包括但不限于氨、溶解的烃、其混合物、其衍生物和/或其 组合。在一个或多个实施方案中，第二冷凝物中氨的浓度范围可以为约500ppm 到约3%wt;约500 ppm到约2%wt;或约500 ppm到约l%wt。在一个或多个 实施方案中，第二冷凝物中烃的浓度范围可以为约500ppm到约3n/。wt;约500 ppm到约2%wt;或约500 ppm到约l°/。wt。在一个或多个实施方案中，管线376 中第二冷凝物的温度范围可以为约40。C(100。F)至约260。C(500。F);约90°C(195 。F)至约200。C(390。F);或约90。C(195。F)至约150。C(300。F)。在一个或多个实施 方案中，管线376中第二冷凝物的压力范围可以为约150kPa(10psig)至约3000 kPa (420 psig);约200 kPa (15 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约250 kPa (20 psig) 至约1000 kPa (130 psig)。在一个或多个实施方案中，至少一部分的管线276中的第一冷凝物和至少 一部分的管线376中的第二冷凝物可合并形成管线60中的第一流出物。在一个 或多个实施方案中，第一流出物可以包含一种或多种可热破坏的污染物，其包 括但不限于溶解的烃、氨、和/或其它有机化合物。在一个或多个实施方案中， 管线60中第一流出物的氨的浓度可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw 到约2V。wt;或约500 ppmw到约l%wt。在一个或多个实旨案中，第一流出 物的烃浓度可以为约500 ppmw到约3。/。wt，约500ppmw到约2。/。wt;或约500 ppmw到约P/。wt。在一个或多个实施方案中，管线60中第一流出物的温度范 围可以为约40。C(100。F)至约260。C(500。F);约90。C(195。F)至约200。C(390。F); 或约90。C(195。F)至约150。C(300。F)。在一个或多个实施方案中，管线60中第一 流出物的压力范围可以为约150 kPa (10 psig)至约3000 kPa (420 psig);约200 kPa(15 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约250 kPa (20 psig)至约1000 kPa (130 psig)。
在一个或多个实施方案中，管线60中的第一流出物和管线55中的第一蒸 汽供给可被引入到一个或多个分离器70中，以提供3I31管线75的第一循环和 i!51管线80的第三流出物。在一个或多个实施方案中，再沸器90可用于利用 3!ii管线85从分离器70中排出的7jC产生至少一部分的管线55中的第一蒸汽供 给。在一个或多个实施方案中，第一蒸汽供给与第一流出物之间的重量比范围 可以为约1:1到约20:1;约2:1到约15:1;或约5:1到约10:1。在一个或多个实 施方案中，第一蒸汽供给的压力可以为约400 kPa (45 psig)至约4000 kPa (565 psig);约400 kPa (45 psig)至约3000 kPa (420 psig);或约400 kPa (45 psig)至约2000 kPa(275psig)。在一个或多个实施方案中，管线75中的第一循环可被引入到一个或多个 气化器200中以提供至少一部分的气化器蒸汽需求。在一个或多个实施方案中， 管线75中的第一循环可以包含一种或多种可热破坏的污染物，其包括但不限于 氨、溶解的烃和/或其它有机物。在一个或多个实施方案中，第一循环中氨的浓 度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw 到约P/。wt。在一个或多个实施方案中，第一循环中烃的浓度范围可以为约500 ppmw到约3。/。wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约l%wt。在一 个或多个实 案中，管线75中的第一循环的、鹏范围可以为约4(TC(100下) 至约260。C(500。F);约90。C(195。F)至约20(TC(390。F);或约90。C(195。F)至约150 。C(300。F)。在一个或多个实施方案中，管线60中第一循环的压力范围可以为约 150 kPa (10 psig)至约5000 kPa (710 psig);约200 kPa (15 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约250 kPa (20 psig)至约1000 kPa (130 psig)。在一个或多个实施方案中，管线80中的第三流出物可以循环、再利用或 直接进行其它的处理。在一个或多个实施方案中，管线80中的第三流出物可以 包含溶解的有机化合物、氛、含氨化合物、其混合物、其衍生物和/或其组合。 在一个或多个实施方案中，第三流出物中氨的浓度范围可以为约0.1 ppmw到约 50 ppmw;约0.1 ppmw到约25 ppmw;或约0.1 ppmw到约10 ppmw。在一^^或 多个实施方案中，第二流出物的烃浓度范围可以为约1 ppmw到约50 ppmw;约 1 ppmw到约25 ppmw;或约1 ppmw到约10 ppmw。回到第二阶段冷却器375,在一个或多个实施方案中，至少一部分的通过管线390的冷却、分离的合成气可以被引入到一个或多个的气体净化系统400 中，气体净化系统400可以去除污染物以提供M:管线405的废气和fflil管线 410的处理合成气。 一个或多n体净化系统400可包括系统、流程或设备以从 管线390中的y賴卩、分离的合成气中去除污染物，其包括但不限于硫和/或含硫 化合物、汞和/或含汞化合物和硫化羰。在一个或多个实施方案中，气体净化系 统400可以是催化净化系统，其包括但不限于一个或多个利用钛酸锌、铁勝辛、 氧化锡、氧化锌、氧化铁、氧化铜、氧化铈、其混合物或其组合物的系统。在 一个或多个实施方案中，气体净化系统400可以是基于工艺的净化系统，包括 但不限于一个或多个利用Selexol 工艺、Rectisof工艺、CrystaSul产工艺和 Sulfinof气体处理工艺或其任何组合的系统。在一个或多个实施方案中，气体净 化系统400可以是一个或多个催化和一个或多个基于工艺的净化系统的组合。
在一个或多个实施方案中， 一种或多种胺翻IJ，如甲基二乙醇胺(MDEA)， 可用于在气体净化系统400内从ffi31管线390的7賴卩、分离的合成气中去除酸 性气体。物理溶剂，如SelexoP(聚乙二醇二甲,或Rectisof(冷甲斷，也可用 在气体净化系统400内。如果舰管线390的合成气包含硫化羰(COS)，贝喊化 羰可通过在催化剂上与水反应由水解转换为硫化氢，然后利用一种或多种上述 方法吸收。如果管线390中y转卩、分离的合成气包含一种或多种重金属，例如 汞和/或镉，硫浸渍活性織，活性金属吸附剂，如铱、钯、钌、钼、其合金、 其组合或任何其它己知重金属去除技术可用于去除一种或多种重金属。
在一个或多个实驗案中，钴-钼("Co-Mo")催化剂可被加入到一个或多 ^t体净化系统400内以实施管线390内冷却、分离的合成气的酸性转树即在 硫化氢存在下一氧化碳转化为二氧化碳)。Co-Mo催化剂可在约290。C(550。F)的 、皿在硫化氢(H2S)，如约100 ppmw H2S存在下起作用。如果Co-Mo催化剂被 用来在气体净化系统400内进行酸性转换，则随后下游的从转换后的合成气中 去除硫和/或含硫化合物可以使用任何上述脱硫方法和/或技术来完成。
在一个或多个实施方案中，至少一部分的i!3i管线285的载体气体可以由 外源提供，艮卩不是来自在气化过程歸中产生的合成气。在一个或多个实施方 案中，至少一部分的管线285内的载体气体可以是一种或多种高温、缺乏氧化 剂、具有热值的气体，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、合成气等等。在一 个或多个实施方案中，至少一部分的管线285内的载体气体可包括蒸汽、一 氧化碳、氮、基本无氮气体、低氧气体、具有热值的低氧气体或其任意组合。 虽然未在图3中显示，但在一个或多个具体实施方案中，可提供来自ASU 900 的氮来补充至少一部分的管线285中的载体气体。控制循环气体285中氮和合 成气的相对量可提供具有已知热值范围的通过管线270的压縮载体气体。这种 控制可以有利于控制热特性和气化器200的性能。在此用的术语"低氧'可以是含有少于约10%vol氧;约5%vol氧;约3%vol
氧；约2y。V0l氧；或约l。/。VOl氧的任何气体。在一个或多个实施方案中，管线270内的压縮载体气体可包括少于约25。/。vol氧，或少于约10G/ovol氧；少于约5。/。vol氧；少于约2.5%vol氧；少于 约l。/。vol氧；或少于约0.5Q/ovol氧。在一个或多个实施方案中，压缩载体气体 可以处于约200。C(400。F)至约110(TC(200。F)的温度。在一个或多个实施方案 中，压縮载体气体可以处于约30(TC(570下)或更高，或约50(TC(930。F)或更高， 或约70(TC(1290下)或更高，或约900。C(1650。F)或更高的温度。在一个或多个实 施方案中，压縮载体气体可以处于约200 kPa(15 psig)至约4600 kPa (665 psig)的 压力下。在一个或多个实施方案中，压縮载体气体可以处于约790kPa(115psig) 至约3800 kPa (550 psig)的压力下。在一个或多个实施方案中，压缩载体气体可 以处于约790 kPa (115 psig)至约3100 kPa (450 psig)的压力下。在一个或多个实 施方案中，压縮载体气体可以处于约790 kPa (115 psig)至约2400 kPa (350 psig) 的压力下。在一个或多个实施方案中，Mil管线270的压缩载体气体具有的已 经过热损失和稀释作用校正的热值为约1860 kJ/m3(50 Btu/scf)至约2800 kJ/m3(75 Btu/scf);约l 860 kJ/m3(50Btu/sd)至约3730 kJ/m3(100Btu/scf);约1860 kJ/m3(50 Btu/scf)至约4100 kJ/m3(110 Btu/scf);从1860 kJ/'m3(50 Btu/scf)至约5200 kJ/'m3(i40 Btu/sd);约1860 kJ/m3(50 Btu/sd)至约6700 kJ/m3(180 Btu/scf);约1860 kJ/m3(50 Btu/sd)至约7450 kJ/m3(200 Btu/scf);约1860 kJ/m3(50 Btu/scf)至约9300 kJ/m3(250 Btu/scf);或约1860 kJ/m3(50 Btu/scf)至约10250 kJ/m3(275 BWscf)。
在一个或多个实施方案中，在气,换器500中一个或多个转换反应器可 以包括但不限于单级绝热式固定床反应器；具有或没有级间冷却的多级绝热式 固定床反应器；汽化或冷淬反应器；可汽化或冷却的管式固定床反应器；流化 床反应器；或其任意组合以提供M管线510包含变换后的合成气的一种或多 种产品。在一个或多个实施方案中，可以使用吸附增强的水气转树SEWGS)方 法，其利用具有填充有转换催化剂的多级固定床反应器的变压吸附装置并运行 于约475。C(890。F)的高温下。
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在至少一个具体实施方案中， 一个或多^体转换器500可包括两个串联 转换反应器。第一个反应器可以在约30(TC(570。F)至约45(TC(840。F)的高温下运 行，以禾,铁铬催化剂以相对高的反，率将存在于M:管线420的处理的合 成气中大部分的一氧化碳转换为二氧化碳。第二个反应器可以在约15(rC(30(TF) 到约225。C(440'F)的相对低的温度下运行，以利用氧化铜和氧化锌的混合物来 进一步将剩余的一氧化碳转换为二氧化碳。在一个或多个实施方案中，中温转 换反应器可用于另加、替代或结合高温转换反应器和/或低温转换反应器。中温 转换反应器可以在约25(TC(480。F)到约30(TC(570。F)的温度下运行。在气体转换 器500中一个或多个高温、中温和/或低温转换反应器利用包括氧化铁、氧化铬、 其混合物、其衍生物或其任意组合的转换催化剂以相对高的速率，可将至少一 部分的存在于通过管线420的处理的合成气中的一氧化碳转换为二氧化碳。
虽然未在图3中显示，但任何存在于管线510内的合成气中的二氧化碳可
以被分离，吸附和/或回收。适宜的二氧化碳吸附齐诉n吸收技术包括但不限于碳
酸丙二醇酯物理吸附剂；碳酸烷基酯；2个到12个乙二醇单元的聚乙二醇二甲 iKSelexoP工艺)；N-甲勘比咯烷酮；环丁術口/或利用SulfinoP气体处理工艺。 在一个或多个实施方案中，从管线510内的合成气回收的二氧化碳可以用来力口 强源头生产及回收原油和煤气。在示例性的烃生产过程中，从管线510内的合 成气回收的二氧化碳可被注入并流经在现有的油气生产井下的区域，其中存在 一个或多个"搁浅的(stranded)"的烃沉积物。在一个或多个实施方案中， 一个或多竹体转换器500中之一可产生一种 或多种Fischer-Tropsch( "F-T")产品，包括炼油/石化原料、运输燃料、合成原 油、液体燃料、润滑油、a烯烃、蜡等等。F-T反应可以在任何鄉的反应器内 进行，例如，通过禾,固定床；移动床；流化床；浆料；沸腾床或其任意组合。 F-T反应可以使用一种或多种催化剂，包括但不限于铜基的；钉基的；铁基的； 钴基的;其混合物或其任意组合。F-T反应可以在约19(TC(375。F)至约45CrC(840 。F)的温度范围下进行，这取决于反应器的构造。反应和催化剂的另外的细节可 见U.S. 2005/0284797和U.S. 5,621,155; 6,682,711; 6,331,575; 6,313,062; 6,284, 807; 6,136,868; 4,568663; 4,663,305; 5,348,982; 6,319,960; 6,124,367; 6,087,405; 5,945,459; 4,992,406; 6,117,814; 5,545,674;和6,300，268。
在气体转换器500中生产的Fischer-Tropsch产品可以包括但不限于可进一步反应和/或升级到各种各样的成品烃产品的液体。某些产品，例如CrC5烃， 可以包括高品质的链烷烃溶剂，如果需要，其可以氢化处理以去除烯烃杂质， 或无需氢化处理就4OT来生产各种各样的蜡产品。液态烃产品，包括C^禾哽高 级烃可通过各种氢转化反应被升级，例如，氢^^解、氢化异构化、催化脱蜡、 异构脱蜡或其组合。转换后的Cw和更高级的烃可用于中间馏分、柴油、喷气燃 料、异链烷烃溶剂、润滑剂、适用于钻井泥浆的钻井油、技术和药用等级的白 色油、化工原料和各种烃^t寺殊产品的生产。在至少一个具体实施方案中， 一个或多竹体转换器500中至少一个可包 括一个或多个Fischer-Tropsch浆态鼓泡塔反应器。在一个或多个实施方案中， 在浆态鼓泡塔反应器内的催化剂可以包括但不限于用催化铜或铁族金属的盐浸 渍的二氧化钛载体、多元醇或多羟基醇和，任选地，铼化合物或盐。多元醇或 多羟基醇的例子包括乙二醇、甘油、赤藻糖酉l(deiythntol)、苏糖酉l(threitol)、核 糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、蒜糖醇、己六醇、葡萄糖醇、山梨醇和甘露醇。 在一个或多个实施方案中，浆态鼓泡塔反应器可在温度小于220。C(430。F)和约 100 kPa(15psi)到约4140 kPa (600 psi)，或约1720 kPa (250 psi)到约2410 kPa (350 psi)下运行，其禾,钴(Co)催化剂由,称e)鹏，并负载于二氧化ltt，具有Re:Co 重量比范围为约0.01至约1并含有约2%wt至约50%wt的钴。
在一个或多个实施方案中，在气体转换器500中的一个或多个 Fischer-Tropsch浆态鼓泡塔反应器可以采用在浓缩的含水盐溶液中的催化金属、 铜或^^金属，例如硝 或乙1^古。当调节水量以获取约15wtQ/o钴溶液时， 所得的含水盐溶液可以与一种或多种多元醇或任选高铼酸结合。可以采用早期 润湿技术来把催化剂浸渍于金红石上或锐钛型二氧化钛载体上，任选地喷雾干 燥并煅烧。这一方法降低了在F-T反应器中对铼促进剂的需要。另外的细节可 见U.S. 5,075,269和6,331,575。在一个或多个实施方案中， 一个或多^^ 封奂器500可利用LeBlanc等 人在"Ammonia", Kirk國Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,第2巻， 第3版，1978年，494-500页中所描述的Haber-Bosch方法来生产氨。在一个或 多个实施方案中， 一个或多4^,换器500可用于生产甲,基酯，例如生 产甲酸甲酯。几禾中甲H^基酯生产方法中的任意一种都可以用在气,换器500 内，例如在碱或碱土金属甲醇盐催化剂的存在下在一氧化碳和甲醇之间发生的气相或液相反应。另外的细节可见US. 3,716,619， 3,816,513和4,216,339。
在一个或多个实施方案中， 一个或多^n,换器500的至少一个可用于生产甲醇、二甲醚、氨、醋酐、乙酸、乙酸甲酯、乙酸酯、乙酸乙烯酯和聚合
物、烯酮、甲醛、二甲醚、烯烃、其衍生物或其组合。例如，对于甲醇生产，可采用液相甲醇方 封LPMEOH^)。在此方法中，利用浆态鼓泡塔反应器和在惰性烃油反应介质中的催化剂，至少一部分的通过管线420的合成气内的一氧化碳可直接转化为甲醇。当在长时间的非高峰期空转同时维持良好的催化剂活性时，惰性烃油反应介质可以保存反应热量。另外的细节可见US. 2006/0149423和在先公布的Heydom,E.C., Street3.T.和Komosky,R.M. 6<fLiquid Phase Methanol(LPMEOH ) Project Operational Experience, "(1998年10月4-7日在旧金山的theGasification Technology Council Meeting(气化技术理事会议)上提出的)。也可以采用生产甲醇的气相方法。例如，利用铜基催化剂的已知方法，ImperialChemical Industries方法，Lurgi方法和Mitsubishi方法都可以采用。
在一个或多个实施方案中，至少一部分的管线420中的处理合成气中的一氧化碳可在气体转换器500中分离并作为富一氧化碳气体回收(未显示)。回收的一氧化碳可用于生产一种或多种商品和/或特殊化学品，其包括但不限于乙酸、光气、异氰酸酯、甲酸、丙酸、其混合物、其衍生物和/或其组合。虽然未在图1中显示，但在一个或多个实施方案中，来自气,换器500的富一氧化碳气体可被用于提供至少一部分管线285中的载体气体。在一个或多个实施方案中，至少一部分的M管线410的处理合成气可以M管线450被引入到一个或多个氢分离器600中以M)1管线615提供富氢气体。在一个或多个实施方案中，至少一部分含有转换后的合成气的管线510内的产品也可以直接到达一个或多个氢分离器600以M管线615提供富氢气体。在一个或多个实施方案中， 一个或多个氢分离器600可包括任何从混合气体中选择性分离氢的系统或设备以提供通过管线615的纯化氢和M51管线605的一种或多种废气。在一个或多个实施方案中，氢分离器600可利用一种或多种气体分离技术，包括但不限于变压吸附、低温蒸馏、半透膜或其任意组合。适宜
的吸收剂可以包括苛性钠、碳酸钾或其它无机,tv或链烷醇胺。在一个或多个实施方案中，氢分离器600可提供通过管线605的富二氧化at气和i!51管线615的富氢产品。在一个或多个实施方案中，至少一部分通
23过管线615的富氢产品可以用作一个或多个燃料电池650的原料。在一个或多个实施方案中，在用作一个或多个it烧室700的燃料之前，至少一部分通过管线615的富氢产品可结合Mil管线410的处理合成气。虽然未在图1中显示，但在一个或多个实施方案中，至少一部分通过管线615的富氢产品可以循环至管线285以提供至少一部分的载体流体。在一个或多个实施方案中，管线615内的富氢产品可用在一个或多个下游操作中，其包括但不限于氢化方法、燃料电池能源方法、氨生产和/或 料。例如，管线615内的富氢产品可以利用一个或多个SB料电池650用来制造氢燃料。在一个或多个实施方案中，至少一部分的管线410内处理合成气可与M:管线705弓l入的一种或多种氧化齐蹈合并在一个或多个燃烧室700内燃烧以通过管线720提供高ffi/高温戯。管线720内的戯可舰一个或多个涡轮机725和/或热量回收设备800以提供机械动力、电力和/或蒸汽。在一个或多个实施方案中，通过管线720的賠可以被引入到一个或多个燃气涡轮机725以M管线740提供废气和机械轴动力来驱动一个或多个发电机775 。在一个或多个实施方案中，iliil管线740的废气可以被弓l入到一个或多个热量回收系统800中，以ffl31管线820提供蒸汽。在一个或多个实施方案中，M管线820的第一部分的蒸汽可以被引入到一个或多个汽轮机850中以提供机械轴动力驱动一个或多个发电机875。在一个或多个实施方案中，S)l管线820的第二部分蒸汽可以被引入到气化器200和/或其它辅助工艺设备中。在一个或多个实 案中，通过管线820的第三部分蒸汽可用于,管线55供应至少一部分的蒸汽到分离器70。在一个或多个实施方案中，来自一个或多个，机850的低压蒸汽可iiil管线830被循环到一个或多个热量回收系统800。在一个或多个实施方案中，来自管线820的余热可以被排弃到本领域技术人员所周知的冷凝系统或出售给当地的工业柳或商业蒸汽消费者。在一个或多个实施方案中，热量回收系统800可以是闭环加热系统，例如，废热锅炉、壳管式热交换器等等，其能在管线740内的废气和M管线830的低压蒸汽之间换热以产生M:管线820的蒸汽。在一个或多个实施方案中，热量回收系统800不需要补充燃料就旨,提供高达10350 kPa (1500psi)、 600°C(1000。F)的过热y再热蒸汽。在一个或多个实施方案中，可以用一个或多个空气分离装置900通过管线910来向气化器200供给氧气和/或富氧空气。在一个或多个实施方案中，Mil管线905的空气可提供给ASU 900。在-一个或多个实施方案中，ASU 900可通过管线910向一个或多个气化器200提^l妾近纯氧的进料，从而使引入到气化器200中的氮气量最小化，并允许生产管线280内基本无氮的原始合成气。在一个或多个实施方案中，供给气化器的总氧化剂的最多10。/。以上可M:管线910由ASU900提供。在一个或多个实施方案中，由ASU900i!31管线910供应的氧气可提供供给气化器200的总氧化剂的约10%，约20%，约30%，约40%或约50%。在一个或多个实施方案中，ASU 900可以是高压、低温型分离器。通过管线915的富氮废气可被排出，作为商品销售，加入到燃烧涡轮机中和/或用作公用事业。在此所用的术语"接近纯氧"可以是含有最少约90%vol氧气、约95% vol氧气、约97.5% vol氧气、约99% vol氧气或约99.9%vol氧气的任何气体。
图4描绘了根据一个或多个实施方案的利用图2的处理系统的图解气化系统。图4描述了与图3类似的气化系统，其利用能够去除可热破坏和不可M坏的污染物的水处理系统IO，详细描述参考图2。在一个或多个实施方案中，第一冷凝物可通过管线277从第一阶段^4卩器275中去除。在一个或多个实施方案中，管线277中的第一冷凝物可以同时包含可热破坏和不可热破坏的污染物，其包括但不限于硫化氢、氯化氢、硫化羰、氨、溶解的烃、其混合物、其衍生物和/或其组合。在一个或多个实施方案中，第一冷凝物中的硫化氢浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2Q/。wt;或约500 ppmw到约P/。wt。在一个或多个实施方案中，第一冷凝物中的氯化氢浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约P/。wt。在一个或多个实 案中，第一冷凝物中的硫化羰浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500ppmw到约P/。wt。在一个或多个实施方案中，第一冷凝物中的氨浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约l%wt。在一个或多个实施方案中，第一冷凝物中的烃浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约l%wt。在一个或多个实施方案中，管线277中第一冷凝物的温度范围可以为约40。C(105。F)至约260°C(5Q(TF);约90。C(195。F)至约200。C(390。F);或约90。C(195。F)至约150。C(300。F)。在一个或多个实施方案中，管线277中第一冷凝物的压力范围可以为约100kPa(0 psig)至约5000 kPa (710 psig);约100 kPa (0 psig)至约2000 kPa (275 psig);或约100 kPa (0 psig)至约1000 kPa (130 psig)。在一个或多个实施方案中，通过管线20的第二流出物和通过管线15的低压的第二蒸汽供给可以引入到一个或多个分离器30以提供通过管线40的第二中间体和S31管线35的第二循环。在一个或多个实施方案中，管线20中第二蒸汽供给与第二流出物的重量比范围可以为约1:1到约20:1;约2:1到约15:1 ;或约5:1到约10:1。在一个或多个实施方案中，管线830中至少一部分的低压蒸汽可被用M过管线15提供至少一部分的第二蒸汽供给到分离器30。在一个或多个实施方案中，再沸器50可以用来利用通过管线45从分离器30中排出的水来产生管线15中至少一部分的第二蒸汽供给。在一个或多个实施方案中，通过管线15传送给分离器30的蒸汽压力可以为约150kPa(10psig)至约1500kPa(200psig)，约200kPa (15 psig)至约1000 kPa (130 psig)，或约400 kPa (45 psig)至约800 kPa (100psig)。在一个或多个实施方案中，帮弗器50可在125。C(260。F)至约185。C(365下)，约135。C(275下)至约185。C(365下)，或约150。C(300。F)至约170。C(340。F)的、皿下运fi1。在一个或多个实施方案中，在将混合物弓I入到一个或多^P1体净化器400之前，管线35中的含有蒸汽和一种或多种不可热破坏的污染物的第二循环可以与管线390中的冷却、分离的合成气混合。虽然没有在图4中显示，但在一个或多个实施方案中，管线35中的第二循环可被直接循环到一个或多个气体净化器400。在一个或多个实施方案中，管线35中的第二循环可以包含一种或多种不可热破坏的溶解的有机化合物，其包括但不限于硫化氢、氯化氢、其混合物、其衍生物和/或其组合。在一个或多个实施方案中，第二循环中硫化氢浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约
27l%Wt。在一个或多个实施方案中，第二循环中氯化氢浓度范围可以为约500
ppmw到约3Q/。wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约l%wt。在一个或多个实施方案中，第二循环中烃浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约1。/owt。在一个或多个实施方案中，管线35中的第二循环温度范围可以为约18(TC(355。F)至约230。C(445。F);约180。C(355。F)至约210。C(410。F);或约180。C(355。F)至约190。C(375。F)。在一个或多个实施方案中，第二循环的压力可以是约500 kPa (60 psig)至约3000 kPa (420psig);约500 kPa (60 psig)至约2000 kPa (275 psig)，或约500 kPa (60 psig)至约1500kPa(200psig)。在一个或多个实施方案中，管线75中的第一循环可以弓l入到一个或多个气化器200以向气化器200提供至少一部分的蒸汽需要。在一个或多个实施方案中，管线75中的第一循环可以包含溶解的有机化合物、氨和含氨化合物、其混合物、其衍生物和/或其组合。在一个或多个实施方案中，第一循环中氨的浓度范围可以为约500 ppmw到约3%wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约l%wt。在一个或多个实施方案中，第一循环中烃浓度范围可以为约500ppmw到约3Q/。wt;约500 ppmw到约2%wt;或约500 ppmw到约l%wt。在一个或多个实施方案中，管线75中的第一循环温度范围可以为约5(TC(12(TF)至约200。C(390。F)，约50。C(120。F)至约150。C(300。F),或约50。C(120。F)至约125"C(260下)。在一个或多个实施方案中，管线75中的第一循环压力范围可以为约200 kPa (15 psig)至约1500 kPa (200 psig)，约200 kPa (15 psig)至约1250 kPa (165psig),或约200 kPa (15 psig)至约1000 kPa (130 psig)。虽然没有在图4中显示，但在一个或多个实施方案中，管线80中第三流出物可以循环、再利用或直接进行其它处理。在一个或多个实施方案中，管线80中的第三流出物可以包含低含量的溶解的有机化合物、氨和含氨化合物、其混合物、其衍生物和/或其组合。在一个或多个实施方案中，第三流出物中氨的
浓度范围可以为约0.1 ppmw到约50 ppmw，约0.1 ppmw到约25 ppmw，或约0.1ppmw到约10ppmw。在一个或多个实施方案中，第三流出物中烃的浓度范围可以为约ppmw到约50 ppmw，约1 ppmw到约25 ppmw，或约1 ppmw到约10ppmw。在一个或多个实 案中，管线80中第三流出物的温度范围可以为约25。C(75。F)至约95。C(200。F)，约25。C(75。F)至约65。C(150。F)，或约25°C(75。F)至约6(TC(14(TF)。在一个或多个实施方案中，第三流出物的压力可以是约200 kPa (15 psig)至约1500 kPa (200 psig)，约200 kPa (15 psig)至约1250 kPa (165psig)，或约200 kPa (15 psig)至约1000 kPa (130 psig)。已经利用一组数值上限和一组数值下限描述了某些实施方案和特征。应该理解的是，除非另有说明，从任一下限到任一上限的范围都在考虑之列。某些下限、上限和范围出现在下面的一个或多个权利要求中。所有数值是"约"或"接近"所指示的值，并要考虑本领域普通技术人员所能预计的实验误差和变化。各个术语已经在上文中定义。如果权利要求中所用术语没有在上文定义，则它应该被赋予相关技术人员根据至少一种印刷出版物或发表的专利中已反映的该术语含义所确定的最广泛的定义。此外，本申请引用的所有专利、测试程序和其它文件在参照程度不鄉虫本申请的条件下可以完全纳入本申请，这样的纳入是所有法权允许的。虽然上述内 及本发明的实施方案，但在不背离本发明基本范围的条寸牛下，可作出本发明其它和另外的实施方案，并且其范围由后附权利要求所决定。
权利要求
1、处理水的方法，包括用第一蒸汽供给来蒸汽汽提包括水和一种或多种可热破坏污染物的第一流出物，以提供包括蒸汽和至少一部分的一种或多种可热破坏污染物的第一循环和包括水的第三流出物；和利用一种或多种燃烧方法破坏存在于第一循环中的可热破坏污染物。
2、 权利要求l的方法，其中所M烧方法是烃气化方法。
3、 权利要求1的方法，其中所述第一蒸汽供给的压力为约3 atm到约40atm。
4、 权利要求1的方法，其中所述第一流出物包括烃气化方法冷凝物和烃气 化方法接触 賴卩水的混合物。
5、 权利要求1的方法，其中所述第一蒸汽供给与第一流出物的重量比为约 1:1到约20:1。
6、 ^h理水的方法，包括用第二蒸气供给来蒸汽汽提包括水、 一种或多种可热破坏污染物和一种或 多种不可热破坏污染物的第二流出物，以提供包括蒸汽和至少一部分的一种或多种不可热破坏污染物的第二循环及包括水和至少一部分的一种或多种可热破 坏污染物的第二中间体；在酸回收装置中处理第二循环；用第一蒸气供给来蒸汽汽提第二中间体，以提供含有高压蒸汽和至少一部 分的一种或多种可热破坏污染物的第一循环和含有水的第三流出物；和 禾偶一种或多种燃烧方法破坏存在于第一循环中的可热破坏污染物。
7、 权利要求6的方法，其中所述燃烧方法是烃气化方法。
8、 权利要求6的方法，其中所述第二蒸汽供给的压力为约3 atm到约10 atm。
9、 权利要求6的方法，其中所述第一蒸汽供给的压力为约7 ato到约40 a加。
10、 权利要求6的方法，其中所述酸回收方法是烃气化装置内的酸性气体 装置。
11、 权利要求6的方法，其中所述第二流出物包括烃气化方法冷凝物和烃 气化方法接触冷却水的混合物。
12、 权禾崾求6的方法，其中所述第二蒸汽供给与第二流出物的重量比为约l:l到约20:1。
13、 权利要求6的方法，其中所述第一蒸汽供给与第二中间体的重量比为 约l:l到约20:1。
14、 处理水的方法，包括禾ij用一个或多^化器来气化烃'以提供包括在高温下-一种或多种可热破 坏污染物和一种或多种不可热破坏的污染物的原始合成气；禾lJ用接触和非接触式冷却来冷却原始合成气，以提微转卩合成气和包括7jC、 一种或多种不可热破坏的污染物和一种或多种可热破坏污染物的第二流出物；用第二蒸汽供给来蒸汽汽提第二流出物，以提供包括蒸汽和至少一部分的 一种或多种不可热破坏污染物的第二循环及包括水和至少一部分的一种或多种 可热破坏污染物的第二中间体；利用酸回收方法处理第二循环；用第一蒸汽供给来蒸汽汽提第二中间体，以提供包括蒸汽和至少一部分的 —种或多种不可热破坏污染物的第一循环和包括基本无污染水的第三流出物； 利用一种或多种燃烧方法破坏存在于第一循环中的可M坏污染物；和 处理第三流出物用于再利用。
15、 权利要求14的方法，迸一步包括.-燃烧至少一 部分的冷却合成气以提供废气； 和 冷却废气以提供必要的热量来提供至少一部分的第一蒸汽供给。
16、 权利要求14的方法，其中所述第一蒸汽供给与第二中间体的重量比为 约l:l到约20:i。
17、 权利要求14的方法，其中所述第二蒸汽供给与第二流出物的重量比为 约1:1到约20:1。
18、 权利要求14的方法，其中所述酸回收方法是烃气化系统中的酸性气体 装置。
19、 权利要求14的方法，其中所述第一蒸汽供给的压力范围为约400kPa 到约4000kPa。
20、 权利要求14的方法，其中所述第二蒸汽供给的压力范围为约200 kPa 到约1500kPa。
全文摘要
本发明公开了利用蒸汽处理生产用水的方法，用于处理水的系统和方法。含有一种或多种可热破坏的污染物的水可以与蒸汽接触以提供基本不含有污染物的流出物及含有蒸汽和至少一部分的一种或多种可热破坏的污染物的循环。利用一种或多种燃烧方法，在所述循环中一种或多种可热破坏的污染物可被热破坏。
文档编号C02F1/04GK101475232SQ20081019086
公开日2009年7月8日 申请日期2008年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者R·K·阿格拉沃尔 申请人:凯洛格·布朗及鲁特有限责任公司