合成天然气的生产系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合成天然气(Synthetic Natural Gas, SNG)的生产系统及方法，尤其涉及一种通过气化碳质原料(Carbonaceous feeding)来制备合成天然气的生产系统及方法。
【背景技术】
[0002]合成天然气作为一种清洁能源已经被广泛的使用于不同的领域，比如使用于工业领域中来满足不同行业对能源的需求。在现有合成天然气生产过程中，其通常使用碳质原料，比如煤来制备合成天然气。
[0003]制备合成天然气的系统通常包括气化装置，如气化炉。通过在气化装置中让碳质原料与氧气和蒸汽在高温和高压下反应产生主要含有一氧化碳和氣气的合成气。对合成气进行水气变换反应来调节合成气中一氧化碳和氢气的比例，以进一步对其进行甲烷化反应过程来产生甲烷，即生产合成天然气。
[0004]目前，常使用固定床气化炉来制备合成天然气，然而固定床气化炉所使用的碳质原料多为块状煤，这限制了其大范围的使用。有一些尝试来解决所使用的煤原料的尺寸的问题，比如使用可使用粉煤作为原料的气流床气化炉。然而，气流床气化炉的甲烷转化率较低，这也限制了气流床气化炉的广泛应用。
[0005]因此，需要提供一种新的合成天然气生产系统及方法来制备合成天然气，其可扩展气化炉的应用且可提高合成天然气的生产率。
【发明内容】
[0006]本发明的一个实施例提供了一种合成天然气的生产系统。该合成天然气生产系统包括第一气化装置、低水气比水气变换装置元、第二气化装置及水气变换装置。第一气化装置可用来气化第一碳质原料从而生产第一合成气。低水气比水气变换装置元与所述第一气化装置相通，可用来接收所述第一合成气并对其进行伴随部分甲烷化反应的水气变换处理。第二气化装置与所述第一气化装置不同，且可用来气化第二碳质原料来生产第二合成气。水气变换装置与所述低水气比水气变换装置元和所述第二气化装置相通来接收来自所述低水气比水气变换装置元的第一合成气和来自所述第二气化装置的第二合成气，并可对所述第一和第二合成气进行处理以生成混合合成气以用于进一步的甲烷化处理。
[0007]本发明的另一个实施例提供了一种合成天然气的生产方法。该合成天然气生产方法包括利用第一气化装置气化第一碳质原料来生产第一合成气；输送所述第一合成气进入低水气比水气变换装置中进行伴随部分甲烷化反应的水气变换处理；利用与所述第一气化装置不同的第二气化装置气化第二碳质原料来生产第二合成气；及利用与所述低水气比水气变换装置元和所述第二气化装置相通的水气变换装置来接收来自所述低水气比水气变换装置元的第一合成气和来自所述第二气化装置的第二合成气，并可对所述第一和第二合成气进行处理以生成混合合成气以用于进一步的甲烷化处理。
【附图说明】
[0008]通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0009]图1为本发明的合成天然气的生产系统的一个实施例的示意图；
[0010]图2为本发明的合成天然气的生产系统的另一个实施例的示意图；及
[0011]图3为本发明的合成天然气的生产方法的流程的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0012]以下将描述本发明的【具体实施方式】，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
[0013]除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
[0014]图1和图2所示为本发明的合成天然气的生产系统10的两个实施例的示意图。图1和图2所示的实施例仅是示意性的，为了便于说明，本发明实施例未图示一些装置。然而，在不同的应用中，本发明实施例中的生产系统10可包括其他任何合适的装置来完成合成天然气的生产。
[0015]如图1和图2所示，在本发明实施例中，生产系统10可通过气化装置，如气化炉来对碳质原料(Carbonaceous Feeding)进行气化来生产合成天然气。在非限定示例中，碳质原料可包括煤、石油焦、生物质、木质材料、农业废料、焦油、焦炉气、浙青或其它含碳物。在一个非限定示例中，碳质原料为煤。
[0016]在一些应用中，煤可包括高阶煤(High Rank Coal),如烟煤(Bituminous)和无烟煤(Anthracite)及 / 或低阶煤(Low Rank Coal),如次烟煤(Sub-bituminous coal)和褐煤(Lignite)中的一种或多种。在一些示例中，煤可包括高阶煤和低阶煤的混合物。在一个非限制性示例中，煤包括低阶煤。由于低阶煤的成本较低，在一些例子中使用低阶煤来生产合成天然气是可节省成本的。在其他示例中，煤也可仅包括高阶煤。
[0017]如图1所示，合成天然气生产系统10包括第一碳质原料源11、第一气化装置12、低水气比水气变换装置元13、第二碳质原料源14、第二气化装置15。在本实施例中，第一和第二碳质原料源11、14可用来分别提供第一和第二碳质原料(未图示)到相应的第一和第二气化装置12、15中进行气化来生成合成气(Syngas)。在非限定实例中，第一碳质原料和第二碳质原料均可为煤。
[0018]第一和第二气化装置12、15可用来气化相应的第一和第二碳质原料，来分别产生包括氢气(H2)和一氧化碳(CO)的第一和第二合成气(未标注)。在一些实施例中，第一和第二碳质原料输送给相应的第一和第二气化装置12、15之前可经过给料制备系统(未图示)，其例如可通过斩切、碾磨、切碎、粉碎或压块来调整原料的尺寸以产生给料。
[0019]给料可从给料制备系统传递至相应的第一和第二气化装置12、15，气化装置12、15可将相应的第一和第二碳质原料或给料转换成合成气。该转换可通过将给料置于受控量的蒸汽和氧气中来完成，该蒸汽和氧气处于升高的压力，例如，从大约20巴(Bar)至85巴，以及升高的温度，例如大约700摄氏度至1600摄氏度，取决于气化装置的类型。气化过程还可包括高温分解给料，从而加热给料。在高温分解过程期间气化装置内部的温度可在大约150摄氏度至700摄氏度的范围内，取决于用来产生给料的不同。给料在高温分解过程期间可产生固体，如焦炭，以及残余气体，如CO、H2和氮气(N2)。