專利名稱：：增濕合成氣的方法增濕合成氣的方法
背景技術(shù)：
天然氣和石油的價格昂貴和供應(yīng)減少已促使化學工業(yè)和電力工業(yè)尋求替代原料和燃料，用于生產(chǎn)化工品和發(fā)電。相反，煤和其它含碳燃料(例如，石油焦、石油廢料、生物質(zhì)以及紙漿廢料)相當富裕，價格較廉，是本
技術(shù)領(lǐng)域：
研制替代原料來源的合乎邏輯的原料。煤和其它固態(tài)含碳原料可被氣化，即，用氧氣部分燃燒，產(chǎn)生合成氣(下文中也稱為"syngas")，合成氣可被凈化，并用于生產(chǎn)各種化工品或燃燒發(fā)電。氣化過程一般產(chǎn)生粗合成氣(其中H2:CO摩爾比為約0.3:1-1.5:1，還有少量的C02.H2S、水蒸氣、甲烷以及其它物料)。在產(chǎn)品合成氣中H2:CO摩爾比高度取決于所用的原料和氣化方法，不過通常處在上述范圍內(nèi)。但是，不同的應(yīng)用要求不同的Hz對CO的摩爾比，從而能有效利用合成氣原料。例如，費-托(Fischer-Tropsch)和曱醇反應(yīng)按化學計量的H2:CO摩爾比要求為約2:1，合成天然氣的生產(chǎn)需要約3:1，乙酸合成需要約1:1，而用于氨或氫生產(chǎn)的原料只需要合成氣中的氫組分。所述摩爾比可用本
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公知的方法進行調(diào)節(jié)，例如，通過水煤氣變換反應(yīng)，在該史換反應(yīng)中，一氧化碳與水反應(yīng)生成氫和二氧化碳。，合成氣原料中水對一氧化碳的摩爾比是恰當操作水煤氣變換反應(yīng)段的一個重要參數(shù)。高的HzO:CO摩爾比(具體說約1.5:1約3:1)有利于調(diào)控放熱反應(yīng)的升溫，并限制了副反應(yīng)(例如曱烷化反應(yīng))。合成氣中H20:CO摩爾比取決于其生產(chǎn)方法和具體方法的操作參數(shù)。此外，當合成氣用作發(fā)電廠燃料時，對于防止燃氣輪機和其它設(shè)備發(fā)生故障而言，合成氣中存在水分有時是有用的。例如，用氣化產(chǎn)生的粗合成氣中的含水量部分取決于向氣化器的進料方法(例如，含碳原料的水漿料進料或干料進料)、氣化器類型、操作條件以及對來自氣化過程的粗合成氣所用的冷卻方法。在水漿料進料的氣化器中，對于按所要求的轉(zhuǎn)化率操作水煤氣的變換反應(yīng)而言，來自氣化器的經(jīng)冷卻的合成氣流中的水含量通常是不足的。用于煤進料的氣化器，粗合成氣中的水含量甚至比用水漿料進料法的更低，于是，需要一種增濕合成氣的方法，這將為水煤氣的變換反應(yīng)提供范圍很寬的H20:CO摩爾比。除了合適的增濕作用外，還希望在保持對含水量調(diào)控能力的同時，能有效回收粗合成氣中的熱能。在本
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內(nèi)已推薦了許多方法，用于冷卻粗合成氣，其包括充分水驟冷、稀釋氣體冷卻以及輻射冷卻。在充分水驟冷的設(shè)計中，例如美國專利N0.2,896,927所公開的，來自部分氧化段的高溫粗合成氣不經(jīng)由中間熱交換器，直接與儲槽中的流動水接觸。粗合成氣通過直接接觸式熱交換被迅速冷卻，用合成氣的顯熱部分進行加熱，并使驟冷水蒸發(fā)。具體說，根據(jù)系統(tǒng)壓力，驟冷后的出口合成氣用水飽和至使其達到平衡級位，并使H20:CO的摩爾比大致在1.52.7:l的范圍內(nèi)，以及出口氣體溫度約為185"C245X:。上述充分驟冷的設(shè)計，雖然能提供增濕的合成氣，但是能效低。由于粗合成氣溫度高，粗合成氣的熱能被降低到非常低的溫度范圍，且不能產(chǎn)生可供利用的高壓蒸汽。此外，精確調(diào)節(jié)H20:CO的摩爾比的能力受到嚴格限制。在輻射冷卻的設(shè)計中，例如在美國專利NO.4,889,657和在C.HigmanandM.VanderBurgt"Gasification"(Elsevier，2003),Chapter5，Section5.3.5中所公開的，高溫粗合成氣離開夾帶流動式氣化器的部分氧氣段，并進入依靠輻射熱傳遞系統(tǒng)的熱交換器段，從而在圓柱形氣體流動區(qū)的周圍處插入熱交換器表面的管內(nèi)發(fā)生蒸汽。具體說，氣體在低于約800t:時離開輻射式冷卻器段。因此，通過由粗合成氣的顯熱發(fā)生蒸汽增強了氣化過程的能效，但不對冷卻后的合成氣起增濕作用。粗合成氣在輻射冷卻段進行冷卻，然后再通過全驟冷進行冷卻也已被公開，例如，在EPRIreportAP畫3486，"CostandPerformanceforCommercialApplicationsofTexaco-BasedGasification-Combined-CyclePlants",VolumeI，F(xiàn)inalReportProject202P-10,April1984中所公開的。其它有關(guān)輻射冷卻和驟冷的組合也已被/>開，例如，美國專利NO.4,502,869和NO.4,559，061，其中，一部分粗合成氣通到水驟冷段，而剩余部分通到輻射冷卻段。氣體冷卻設(shè)計的另一個實例被公開在C.HigmanandM.VanderBurgt"Gasification"(Elsevier,2003)，Chapter5，Section5.3.3。在該設(shè)計中，粗合成氣在約1200-1500匸的溫度范圍離開夾帶流動式氣化器的部分氧化段，并以足夠的數(shù)量與約28ox:的先前冷卻的循環(huán)氣體混合，從而使混合物冷卻到約700-900x:。然后，通過在對流式合成氣熱交換器中發(fā)生蒸汽混合氣體進一步冷卻到約280"C。特征的增濕合成氣所帶來的問題，所述合成氣具有很寬范圍的H20:CO的摩爾比，該摩爾比可根據(jù)許多下游合成氣的需要作相應(yīng)的改變；與此同時，還能有效回收合成氣的熱能。因此，需要一種簡便、可靠以及能效高的增濕合成氣流的方法，該方法能根據(jù)需要產(chǎn)生所有各種范圍的H20:CO的摩爾比。此外，還需要一種方法，該方法能根據(jù)一種或多種下游合成氣需要，隨著時間的推移，精確地調(diào)控和改變合成氣流的H20:CO摩爾比。發(fā)明概述我通過仔細的計算發(fā)現(xiàn)通過含碳物料的部分氧化產(chǎn)生的合成氣可被增濕，并可將增濕的合成氣中水對一氧化碳之比精確地調(diào)控為目標值。此外，能根據(jù)一種或多種下游合成氣的需要，隨著時間的推移很容易地改變增濕的合成氣的H20:CO比例，并且能將未用于增濕作用的剩余熱能加以有效回收。據(jù)此，提供增濕合成氣的方法，其包括(a)使含碳物料與氧、水或二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳和二氧化碳的粗合成氣流；(b)將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流；(c)將步驟(b)的稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流；以及(d)使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生增濕合成氣流，其H20:CO摩爾比為0.2:1~4:1。熱的粗合成氣可與稀釋劑混合，并經(jīng)受冷卻熱交換(coolingheatexchange)操作和驟冷操作后保持充分的顯熱，以蒸發(fā)一部分的驟冷水，從而滿足目標H20:CO摩爾比。在冷卻熱交換操作之前，可通過改變與粗合成氣流混合的稀釋劑的流量和溫度來調(diào)節(jié)H20:CO摩爾比。在通入熱交換器之前，通過將粗合成氣流與稀釋劑混合，使得從合成氣流中回收的顯熱較少，并通過經(jīng)冷卻的合成氣流與水接觸使更多的水蒸發(fā)。稀釋劑可包括各種氣態(tài)物質(zhì)，例如水、水蒸氣、循環(huán)合成氣、氮氣、天然氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氬氣、氦氣、二氧化碳、廢氣、燃燒煙道氣或它們的組合。通過改變由粗合成氣的一部分顯熱所產(chǎn)生的蒸汽壓力也可控制水對一氧化碳的摩爾比。本發(fā)明的方法能使合成氣流增濕，并能有效回收未用于增濕作用的熱能。本發(fā)明也提供了有效而迅速地改變合成氣流中水對一氧化碳的摩爾比,以滿足合成氣的許多下游需要的方法，例如，化工過程(chemicalprocess)和發(fā)電過程(powerproducingprocess)，它們對水:一氧化碳摩爾比可具有不同的需要。因此本發(fā)明進一步包括根據(jù)隨時間而改變的下游合成氣的需要，通過改變稀釋劑流的流量和/或溫度，相應(yīng)調(diào)節(jié)增濕合成氣的H20:CO摩爾比。例如，所述下游合成氣的需要可以是作為化工過程的合成氣原料要求或發(fā)電廠中燃氣輪機的合成氣燃料要求。本發(fā)明的另一個實施方式是聯(lián)產(chǎn)電力和化工品的方法，其包括(a)使含碳物料在氣化器中與氧化劑流反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳和二氧化碳的粗合成氣流；(b)將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流；(c)將步驟(b)的稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流；(d)使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生增濕的合成氣流，其H20:CO摩爾比為0.2:14:1;(e)在非高峰電力需求期間將至多100體積％的增濕合成氣流通入水煤氣交換反應(yīng)器，產(chǎn)生包括額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流；(f)將至多100體積％的來自步驟(e)的經(jīng)變換的合成氣流通入化工過程，產(chǎn)生化工產(chǎn)品；以及(g)在高峰電力需求期間將至多100體積。/。的來自步驟(d)的增濕合成氣流通入發(fā)電過程，產(chǎn)生電力。可以根據(jù)下游合成氣的需要對增濕合成氣流中H20:CO摩爾比作相應(yīng)選擇，所述需要例如為水煤氣變換反應(yīng)器對合成氣原料的需要、發(fā)電對燃料的需要或其組合?？蓪εc粗合成氣混合的稀釋劑的用量和/或溫度加以選擇，以滿足或達到目標H20:CO之比。增濕的合成氣可通入水煤氣交換反應(yīng)器，以產(chǎn)生經(jīng)變換的合成氣流，然后，所述經(jīng)變換的合成氣流可通入化工過程?？芍苽涞幕ぎa(chǎn)品的例子包括但不限于甲醇、甲酸烷基酯、二甲醚、羰基合成醛(oxoaldehydes)、氨、曱烷、氫、費-托產(chǎn)品或它們的組合。本發(fā)明的方法，例如，可用于聯(lián)產(chǎn)電力和曱醇。因此本發(fā)明也提供了聯(lián)產(chǎn)電力和曱醇的方法，其包括(a)使煤、石油焦或它們的混合物在氣化器中與氧化劑流反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳、二氧化碳和含硫化合物的粗合成氣流；(b)將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流；(c)將步驟(b)的稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流；(d)使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生增濕合成氣流，其目標H20:CO摩爾比為0.2:14:1;(e)在非高峰電力需求期間將至多100體積％的增濕合成氣流通入水煤氣交換反應(yīng)器，產(chǎn)生氫對一氧化碳的摩爾比為1:120:1的經(jīng)變換的合成氣流；(f)使至多100體積％的經(jīng)變換的合成氣流與有效將氫和一氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇的催化劑接觸；以及(g)在高峰電力需求期間將至多100體積％的來自步驟(d)的增濕合成氣流通入發(fā)電過程，產(chǎn)生電力。在非用電高峰期間，可將至多100體積％的冷卻的增濕合成氣流通入水煤氣交換反應(yīng)器，以提高氫對一氧化碳的摩爾比，然后使其與甲醇催化劑接觸，產(chǎn)生曱醇。經(jīng)變換的合成氣流可直接用于甲醇的合成，或者與其它未經(jīng)變換的合成氣流(例如粗合成氣流或增濕合成氣流)混合，從而將H2:CO摩爾比調(diào)節(jié)到所需水平?？墒褂霉潭ù布状挤磻?yīng)器或漿液相(liquidslurryphase)曱醇反應(yīng)器。本發(fā)明方法也可包括在使經(jīng)變換的合成氣流與曱醇催化劑接觸之前，除去部分的二氧化碳和含硫化合物。本發(fā)明的另一方面是由合成氣聯(lián)產(chǎn)電力和化工品的系統(tǒng)，其包含(a)氣化器，用于使含碳物料與氧化劑流反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳、二氧化碳和含硫化合物的粗合成氣流；(b)稀釋段，用于將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流，其中根據(jù)高峰電力需求和非高峰電力需求的需要對與粗合成氣混合的稀釋劑的用量進行相應(yīng)選擇；(c)熱交換段，用于通過熱交換過程對步驟(b)的稀釋合成氣流進行冷卻；(d)水驟冷段，用于使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生H20:CO摩爾比為0.2:14:1的增濕合成氣流；(e)水煤氣交換反應(yīng)段，用于將至多100體積％的所述增濕合成氣流轉(zhuǎn)化為包含額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流；①化工生產(chǎn)段，用于在非高峰電力需求期間將至多100體積％的所述經(jīng)變換的合成氣流轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，所述化工產(chǎn)品選自甲醇、甲酸烷基酯、二甲醚、羰基合成醛、氨、曱烷、費-托產(chǎn)品和它們的組合；以及(f)發(fā)電段，其包含燃氣輪機，用于在高峰電力需求期間將至多100體積%的來自步驟(a)的所述增濕合成氣流轉(zhuǎn)化為電力。所述系統(tǒng)包括化工產(chǎn)品生產(chǎn)段和發(fā)電段，這二個段分別在高峰電力需求期間和非高峰電力需求期間對合成氣有不同的要求，于是，可對稀釋劑的用量和/或溫度加以選擇，從而使產(chǎn)生的合成氣具有符合這些應(yīng)用要求的H20:CO摩爾比。因此，稀釋劑的用量和/或溫度可根據(jù)高峰電力需求期間和非高峰電力需求期間的不同要求作相應(yīng)的改變。如先前所述，化工產(chǎn)品生產(chǎn)段可在非高峰電力需求期間產(chǎn)生一種或多種化工產(chǎn)品。例如，在化工生產(chǎn)段可用固定床甲醇反應(yīng)器或漿液相甲醇反應(yīng)器產(chǎn)生甲醇。所述系統(tǒng)還可包含酸性氣體除去段，用于除去全部或部分的二氧化碳、含硫化合物或它們的組合，以減少任何工藝催化劑的中毒，或增加化工過程的產(chǎn)率。發(fā)電段可包含燃氣輪機，用于在高峰電力需求期間將合成氣轉(zhuǎn)化為電力。發(fā)電段也可進一步包含聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。圖l是說明用于制備增濕合成氣的一個本發(fā)明實施方式的示意性流程圖.發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種增濕合成氣的方法，其中增濕合成氣中的水對一氧化碳的摩爾比可根據(jù)一種或多種下游合成氣需要而相應(yīng)作出精確的控制和變化?？赏ㄟ^本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)任何常用的方法，由任何含碳物料產(chǎn)生合成氣，例如，通過煤的氣化法，或通過天然氣的水蒸氣重整法。粗合成氣經(jīng)過冷卻熱交換操作和驟冷操作，以使經(jīng)冷卻的合成氣的顯熱足夠蒸發(fā)部分的驟冷水，從而實現(xiàn)目標H20:CO摩爾比。因此，在一般實施方式中，本發(fā)明提供了用于增濕合成氣的新穎方法，其包括(a)使含碳物料與氧、水或二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳以及二氧化碳的粗合成氣流；(b)將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流；(c)使步驟(b)的稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流；以及(d)使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生增濕合成氣流，其H;jO:CO摩爾比為0.2:14:1。本發(fā)明的方法能增濕合成氣流，并有效回收未用于增濕的任何熱能。本發(fā)明還提供了有效和快速地改變合成氣流中水對一氧化碳的摩爾比，以滿足對合成氣的的許多下游要求，例如，化工過程和發(fā)電過程，其可具有不同的H20:CO摩爾比的要求。于是，本發(fā)明用于復雜的電力和化工品聯(lián)產(chǎn)工藝，所述的聯(lián)產(chǎn)工藝可用于，例如，一體化氣化聯(lián)合循環(huán)過程，在該過程中，根據(jù)用電需求的變化相應(yīng)聯(lián)產(chǎn)電力和化工品。除非另行指出，在說明書和權(quán)利要求中所用的表示成分數(shù)量、性質(zhì)(例如分子量)、反應(yīng)條件等的全部數(shù)字在任何情況下都應(yīng)被理解為用術(shù)語"約"進行修飾。因此，除非另行指出，在以下的說明書和所附權(quán)利要求中所示的數(shù)字參數(shù)是近似值，可根據(jù)本發(fā)明探求到的所要求的性質(zhì)加以變化。至少，每個數(shù)字參數(shù)至少應(yīng)被視作根據(jù)報道的重要數(shù)字的數(shù)值，并適用于通常的一系列工藝技術(shù)。在本公開內(nèi)容和權(quán)項中所示的范圍通常意指包括整個范圍，而不僅僅是端點。例如，0-10所表示的范圍意在公開在0和IO之間的所有整數(shù)，例如l、2、3、4等；在0和IO之間所有的分數(shù)，例如1.5、2.3、4.57、6.113等；以及端點值0和10。此外，有關(guān)化合物取代基的范圍，例如"C廣Cs烴類"意在特別包括和揭示q和Cs烴類，以及C2、C3和Ct烴類。盡管在本發(fā)明的廣泛范圍內(nèi)所表示的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似值，在具體實施例中所表示的數(shù)值盡可能精確地報道。然而，任何數(shù)值內(nèi)在包含了一定的誤差，這是由在它們各自的各種測試方法中發(fā)現(xiàn)的標準偏差所必然引起的。除非上下文另行清楚指出，在本說明書和所附權(quán)利要求中所用的單數(shù)形式"一個"、"一種"和"the"包括它們的復數(shù)對象物，因而，與詞句"至少一個(種)"或"一個(種)或多個(種)"同義。例如對于對象物系為"合成氣流"或"氣化器"意指一個(種)或多個(種)合成氣流，或一個(種)或多個(種)氣化器。對于對象物系為含有或包括"一個(種)"組分或"一個(種)"步驟的組合物或工藝過程，除了指名的一個(種)夕卜，分別意指包括其它若干個(種)組分或其它若干個(種)步驟。除非在權(quán)項中另行表示出排除，文中所使用的術(shù)語"包含"、"含有"、或"包括"意指至少指名的化合物、元素、粒子或方法步驟等存在于組合物、物品或方法中，但^排除其它化合物、催化劑、物料、粒子、方法步驟等的存在，即使其它這些化合物、物料、粒子、方法步驟等與指名的這些具有相同的作用也如此.也應(yīng)理解，所提及的一個或多個方法步驟不排除在組合列舉的步驟之前或之后存在其它附加的方法步驟或在這些步驟之間插入視為等同的方法步驟。此外，過程步驟或組分的字母符號是識別各個操作步驟的范圍或組分的很方便的手段，除非另行說明，所列舉的字母符號可按任何程序排列。本發(fā)明方法包括使含碳物料與氧、水、或二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生粗合成氣(本文也稱為"syngas")流，其包含氫、一氧化碳和二氧化碳。本文所用的術(shù)語"含碳"是指各種適用的含碳原料，并意在包括氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的烴類、烴類物料、以及它們的混合物。任何可燃燒的或可部分燃燒的含碳有機物料，或它們的漿料均可被包括在術(shù)語"含碳"所定義的范圍內(nèi)。固態(tài)、氣態(tài)以及液態(tài)原料可被混合，并同時使用；而且原料可包括按任何比例的鏈烷化合物、烯屬化合物、炔屬化合物、環(huán)烷化合物以及芳香化合物。氧化的有機含碳物料也包括在術(shù)語"含碳"所定義的范圍內(nèi)，其包括碳水化合物、纖維素物料、醛類、有機酸類、醇類、酮類、氧化的燃料油、廢液和化工過程的含有氧化的有機含碳物料的副產(chǎn)品，以及它們的混合物。例如，含碳物料可包含曱烷、石油殘渣、煤、焦炭、褐煤、油頁巖、油砂、泥煤、生物質(zhì)、石油煉制的殘余物、石油焦、瀝青、減壓渣油、重油或它們的組合?？捎帽?br>技術(shù)領(lǐng)域：
公知的任何方法使含碳物料在氣化器、部分氧化器或重整裝置中反應(yīng)。例如，含碳物料可包含甲烷或天然氣，其與水在重整裝置中反應(yīng)，產(chǎn)生合成氣，本文所用的術(shù)語"水"意指液態(tài)和蒸汽態(tài)的水或水蒸汽。在另一個實施例中，可通過煤或石油焦與氧在氣化器中反應(yīng)來制備合成氣。例如，本發(fā)明的一個實施方式包括含有至少85體積％氧的氧化劑流連續(xù)進料進入氣化器，在氣化器內(nèi)氧與含碳物料反應(yīng)，產(chǎn)生包含一氧化碳、氫、二氧化碳和含硫化合物的粗合成氣流。一些公知的氣化方法中的任何一種可結(jié)合在本發(fā)明的方法中。這些氣化方法通常劃分成大類，例如，在Chaper5ofC.HigmanandM.varderBurgtGkwy^flrtVw(Elsevier，2003)中所作的劃分。其例子是移動床氣化器，例如Lurgi干灰法、BritishGas/Lurgi排渣式氣化器、Ruhr100氣化器；流化床氣化器，例如Winkler和高溫Winkler法、KelloggBrown和Root(KBR)移動式氣化器(transportgasifier)、Lurgi循環(huán)式流化床氣化器、U-Gas燒結(jié)式流化床法和KelloggRustWestinghouse燒結(jié)式流化床法；以及氣流床氣化器，例如Texaco法、Shell法、Prenflo法、Noell法、E-Gas(或Destec)法、CCP法、Eagle法和Koppers-Totzek法?？紤]用于所述方法的氣化器可在1~103巴絕壓(本文中縮寫為"bara")的壓力和400X:~20001C的溫度范圍內(nèi)操作，優(yōu)選在21~83bara和500"1500t:的壓力和溫度范圍內(nèi)操作。根據(jù)氣化器的類型和其中所用的含碳原料，原料的制備可包括粉碎，以及對經(jīng)粉碎的原料進行干燥和造漿料(在諸如水、液態(tài)有機物或超臨界(液態(tài))二氧化碳的合適流體中進行)的一個或多個單元操作?？杀谎趸援a(chǎn)生合成氣的典型含碳物料或烴類物料包括但不限于石油殘渣；煙煤、次煙煤、無煙煤和焦炭；褐煤；油頁巖；油砂；泥煤；生物質(zhì)；石油煉制的殘余物；石油焦；幼青；減壓渣油；重油等。氧或另一種含有大量氧的合適氣態(tài)物流與含碳原料一起被加入氣化器內(nèi)。氧化劑流可采用本
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內(nèi)任何公知的方法加以制備，例如空氣的低溫蒸餾、加壓回轉(zhuǎn)式吸附、膜分離或它們的任何組合。以氧化劑流的總體積為基準，氧化劑流的純度典型為至少85體積％的氧。例如氧化劑流可包含至少95體積％的氧，或者在另一個例子中至少98體積％的氧將氧化劑流和所制備的含碳原料或烴類原料引入氣化器，在氣化器內(nèi)氧化劑被消耗掉，而原料基本上轉(zhuǎn)化為粗合成氣(syngas)流，其包含一氧化碳、氬、二氧化碳、水以及各類雜質(zhì)(例如硫或含硫化合物)。就本發(fā)明目的而言，硫涉及有機性質(zhì)或無機性質(zhì)的任何含硫化合物。這些含硫化合物的例子可例舉為硫化氫、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、元素硫、硫化羰、硫醇等?？纱嬖谟诖趾铣蓺庵械钠渌s質(zhì)的例子，例如包括硫化氫、硫化羰、曱烷、氨、氰化氫、氯化氫、汞、砷和其它金屬，這取決于原料來源和氣化器類型。將氧化劑和原料引入氣化器的精確方式是屬于現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)；優(yōu)選所述工藝過程是連續(xù)操作的并以基本上恒定的流速進行的。來自氧化步驟(例如煤或石油焦的氣化)的粗合成氣流可與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流。與粗合成氣流混合的任何氣體或?qū)⒁囊后w可用作稀釋劑。例如，根據(jù)本發(fā)明，稀釋劑可包括水(通常為水蒸氣)、曱烷、乙烷、丙烷、丁烷、循環(huán)合成氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳、廢氣、燃燒煙道氣或它們的組合。在一個實施方式中，例如稀釋劑可包含水，并可呈液態(tài)直接引入粗合成氣流的導管內(nèi)，或可呈蒸汽狀注入合成氣流內(nèi)。與粗合成氣流混合的稀釋劑用量尤其取決于合成氣流的體積、它的溫度和組成、以及稀釋劑的溫度，并且稀釋劑用量可占粗合成氣流的1~100摩爾％，即每100摩爾的粗合成氣與1~100摩爾的稀釋劑混合。其它的一些例子中，稀釋劑用量占粗合成氣流的5~75摩爾％,以及10~60摩爾％。將粗合成氣流和稀釋劑混合的步驟可用本
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的技術(shù)人員所公知的任何一種混合設(shè)備很方便地進行，所述混合設(shè)備例如為靜態(tài)混合器、噴射環(huán)、噴霧器、折流板、或沖擊設(shè)備。一般地，粗合成氣流在離開氣化器、部分氧化器或重整裝置時的溫度為5002000X:。另外一些例子中粗合成氣流的溫度為10002000X:和1000~1500x:。通常稀釋劑溫度低于粗合成氣流的溫度。在與稀釋劑混合后，所得的稀釋合成氣流的溫度通常低于粗合成氣流的溫度。粗合成氣流和稀釋合成氣流之間在溫度差別，將根據(jù)每個物流的體積、它們的溫度，以及它們的組成而變化。與稀釋劑混合所引起的溫度下降能通過熱交換過程從稀釋合成氣流中回收熱，但保留足夠的顯熱，以蒸發(fā)足量的水，從而滿足想要的水對一氧化碳的摩爾比。本文所用的術(shù)語"顯熱"有意具有為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的簡明含義，即"當被加入所述物料中或從所述物料中除去時，引起氣體、液體或固體的溫度上升或下降的熱能"。例如，當與粗合成氣流混合的稀釋劑用量增加時，通過熱交換器回收的熱量減少，而可用于蒸發(fā)水的顯熱量增加。因此，在本發(fā)明的一方面，可改變與粗合成氣流混合的稀釋劑用量，以調(diào)控增濕合成氣流中H20:CO摩爾比。稀釋合成氣流被通入熱交換器，以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流。術(shù)語"經(jīng)冷卻的"意指離開熱交換器的合成氣流的溫度低于進入熱交換器的稀釋合成氣流的溫度。本文所用的術(shù)語"熱交換器"應(yīng)理解為意指一種設(shè)備，該設(shè)備將熱能從一種介質(zhì)傳送給另一種介質(zhì)，例如從一種氣體傳送給另一種氣體、從氣體傳送給液體、從一種液體傳送給另一種液體等。例如，稀釋合成氣可通入一個或多個下述類型的熱交換器，所述熱交換器選自產(chǎn)蒸汽熱交換器(steamgeneratingheatexchangers)(即，鍋爐)，其中將熱從合成氣傳送至沸騰水(boilwater);氣體-氣體交換器；鍋爐給水交換器；強制空氣交換器(forcedairexchangers);冷卻水交換器；或這些交換器的一個或多個的組合，使用多個產(chǎn)蒸汽熱交換器，預期可使連續(xù)產(chǎn)生的低壓蒸汽水平處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，熱交換器可包括輻射式熱交A器、對流式熱交換器、或這些熱交換器的一個或多個的組合。蒸汽和冷凝液通常由熱交換過程產(chǎn)生，并可包含一種或多種具有不同壓力的蒸汽產(chǎn)物。使經(jīng)冷卻的合成氣與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生H20:CO摩爾比為0.2:14:1的增濕合成氣流。增濕合成氣流中的H20:CO摩爾比的其它例子為1:13:1、1.5:1-3:1和2:13:1?？赏ㄟ^在本
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內(nèi)公知的任何氣液接觸設(shè)備或驟冷系統(tǒng)來實施經(jīng)冷卻的合成氣與水的接觸，所述氣液接觸設(shè)備或驟冷系統(tǒng)通常在氣體與液體之間產(chǎn)生很大的接觸表面。例如，可簡單地將合成氣噴入具有儲水槽的水驟冷系統(tǒng)中。在另一個例子中，經(jīng)冷卻的合成氣可與并流的水或逆流的水通入滌氣塔內(nèi)，所述滌氣塔包含各種型式的填料、折流板、泡罩塔盤、篩板塔盤等。在另一個例子中，合成氣可經(jīng)過各種洗滌器，例如文丘里洗潦器、渦流式洗滌器、和旋轉(zhuǎn)式洗滌器，所有的洗滌器都是本
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內(nèi)所公知的。通常，水接觸系統(tǒng)或水驟冷系統(tǒng)具有一儲水槽水，其通過流入和流出的水流來保持。當經(jīng)冷卻的合成氣與驟冷系統(tǒng)中的水接觸時，流入的經(jīng)冷卻的合成氣釋放顯熱，并通過與驟冷水接觸被進一步冷卻。顯熱起增加驟冷水溫度的作用，并蒸發(fā)部分的驟冷水，從而使合成氣增濕。因此，可調(diào)節(jié)流入和流出驟冷系統(tǒng)的水流量，以調(diào)控驟冷系統(tǒng)中水的溫度，以及蒸發(fā)進入經(jīng)冷卻的合成氣中的水量。在驟冷段中未被蒸發(fā)的剩余部分的驟冷水可包含水和可溶性礦物質(zhì)內(nèi)容物(即，鹽，細碎的(finelydevided)未反應(yīng)的含碳物質(zhì)、被溶解的合成氣組分、以及其它礦物細粉料)，并最后作為流出液流排出驟冷系統(tǒng)。如上述所指出的，與粗合成氣流混合的稀釋劑的用量和溫度以及流入和流出驟冷系統(tǒng)的水流量是在影響增濕合成氣流中水對一氧化碳的摩爾比的參數(shù)之列。于是，通過改變稀釋劑的用量和/或溫度或改變流入和流出水驟冷系統(tǒng)的水流量可改變增濕合成氣中的H20:CO摩爾比(例如，按照可隨時間推移而改變的下游合成氣的需要而作出相應(yīng)的改變)。本文所用的術(shù)語"下游合成氣的需要"意指增濕合成氣流的生產(chǎn)點(pointofproduction)的下游所發(fā)生的需要和要求。本文所用的術(shù)語"合成氣的需要"意指可包括對其體積和/或組成要求的合成氣的需要，例如對具有特定H20:CO摩爾比、C02含量、或H2:CO摩爾比的合成氣的需要。因此，根據(jù)本發(fā)明，與粗合成氣流混合的稀釋劑的用量和/或溫度或流入或流出水驟冷系統(tǒng)的水流量，可按照下游合成氣的需要，隨著時間的推移作相應(yīng)的改變，所述下游合成氣的需要，例如至少一個化工過程的原料需要、至少一個電廠的燃料需要、或他們的組合。在另一個實施方式中，例如，可根據(jù)下游合成氣的需要對H20:CO摩爾比進行相應(yīng)選擇。然后可根據(jù)H20:CO摩爾比，相應(yīng)選擇稀釋劑的用量和/或溫度或流入或流出水驟冷系統(tǒng)的水流量。對合成氣的下游需要，例如在增濕合成氣流中H20:CO比例，可周期性地變化。本文所用的術(shù)語"周期性地"應(yīng)被理解為具有其通常被接受的含義，即"在時間間隔或周期內(nèi)出現(xiàn)或發(fā)生"。周期或時間間隔可有規(guī)律地發(fā)生，例如每隔24小時一次，也可無規(guī)律地發(fā)生。發(fā)的水量，并且由此也調(diào)控了它的H20:CO摩爾比。蒸汽的壓力確定了蒸汽的溫度，并且由此確定了在熱交換器中傳送的熱量。因此通過使稀釋合成氣流通過熱交換器所產(chǎn)生的蒸汽的壓力，可按照下游合成氣原料的需要而相應(yīng)變化。例如，如上述指出的，可根據(jù)下游合成氣的需要而相應(yīng)選擇增濕合成氣流中的H20:CO摩爾比。然后，通過稀釋合成氣流的熱交換所獲得的蒸汽可在選定的壓力下產(chǎn)生，所述壓力以滿足H20:CO摩爾比進行選則。下游合成氣的需要的一個例子是化工過程的原料需要，在所述化工過程中，將氫、一氧化碳或存在于合成氣中的一氧化碳中的一種或多種轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物?？墒褂媚軐⒑铣蓺庠嫌行мD(zhuǎn)化為有用的化工產(chǎn)品的任何化工過程。例如，所述化工過程可包括用于下列化工產(chǎn)品的過程甲醇、曱酸烷基酯、二曱醚、羰基合成^、氨、曱烷、氫、費-托產(chǎn)品或其組合?？刹捎盟簹庾儞Q反應(yīng)來改變合成氣中氫對一氧化碳的摩爾比，并為化工生產(chǎn)提供正確化學計算量的氫和一氧化碳。例如，可將至多100體積％的增濕合成氣流(以濕合成氣流的總體積為基準)通入水煤氣變換反應(yīng)器，以產(chǎn)生包含額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流，所述氫與二氧化碳的摩爾比根據(jù)接受所述經(jīng)變換的合成氣流的化工過程的類型而變化。與粗合成氣流混合的稀釋劑的用量可按照化工過程的合成氣需要，根據(jù)水煤氣變換反應(yīng)所要求的水對一氧化碳的摩爾比作相應(yīng)的選擇。在將增濕合成氣流通入水煤氣變換反應(yīng)器以達到目標H20:CO摩爾比之前，也可使其與其它合成氣流(例如，循環(huán)合成氣流或粗合成氣流)混合。然后，可將至多100體積％的經(jīng)變換的合成氣流(以經(jīng)變換的合成氣流的總體積為基準)通入化工過程，以生產(chǎn)曱醇、甲酸烷基酯、二曱醚、羰基合成醛、氨、甲烷、費-托產(chǎn)品或其組合。在將其通入化工過程之前也可使經(jīng)變換的合成氣流進一步與其它未經(jīng)變換的合成氣流(例如，循環(huán)合成氣或粗合成氣流)混合，以將H2:CO摩爾比調(diào)整到所需要的水平。例如，所述化工過程可包含水煤氣變換過程、甲醇過程(methanolprocess)或其組合。增濕合成氣可首先通入水煤氣變換反應(yīng)器，產(chǎn)生經(jīng)變換的合成氣流，其中氫對一氧化碳的摩爾比為1:120:1。然后將經(jīng)變換的合成氣流通入甲醇反應(yīng)器，以制備甲醇。在水煤氣變換反應(yīng)中，合成氣中的一氧化碳與水發(fā)生有限平衡的(equilibrium-limited)反應(yīng)，產(chǎn)生額外的氫和二氧化碳。CO+H20——C02+H2術(shù)語"額外的"意指離開水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣流所具有的氫的摩爾百分數(shù)高于進入水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣流。一般通過本
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公知的方法，以催化方式完成水煤氣變換反應(yīng)。有利地，水煤氣變換催化劑是耐硫的。例如，這樣的耐硫催化劑可包括但不限于鈷-鉬催化劑。操作溫度通常為250x:50or。水煤氣變換反應(yīng)可在本
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內(nèi)公知的、用于調(diào)控放熱反應(yīng)的熱量釋放的任何形式的反應(yīng)器中加以完成。合適的反應(yīng)器形式的例子為單級絕熱固定床反應(yīng)器；帶有級間冷卻、蒸汽產(chǎn)生或冷注射(cold-shotting)的多效絕熱固定床反應(yīng)器；具有蒸汽產(chǎn)生或冷卻的管式固定床反應(yīng)器；以及流化床反應(yīng)器。由于平衡限制，在單級絕熱反應(yīng)器中一般有80-90%的一氧化碳將被轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫?？稍诮?jīng)變換的合成氣流中產(chǎn)生的氫對一氧化碳的摩爾比的例子為1:120:1、1.5:110:1、2:17:1以及1.5:13:1?？芍苯?吏用經(jīng)變換的合成氣流，或者可將之與其它未經(jīng)變換的合成氣流(例如，粗合成氣流或增濕合成氣流)混合使用，以將H20:CO摩爾比調(diào)節(jié)到所需水平。如果要求更大的轉(zhuǎn)化率(即，用于制備氫)，則可使用具有較低出口氣體溫度的額外步。由于水煤氣變換反應(yīng)具有高放熱性質(zhì)，因此可通過在經(jīng)變換的合成氣脫離水煤氣變換反應(yīng)，并通常在其送入化工過程之前，從其中回收熱量的方式，在水煤氣變換反應(yīng)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生蒸汽。在水煤氣變換反應(yīng)器中產(chǎn)生的蒸汽可直接送入普通的蒸汽匯集器并用作一般的公用蒸汽(utilitysteam)?；蛘?，在水煤氣變換反應(yīng)器中產(chǎn)生的蒸汽可用來對進入水煤氣變換反應(yīng)器的增濕合成氣流補充水，這通過在經(jīng)冷卻的增濕合成氣流進入水煤氣變換反應(yīng)器前，將一部分蒸汽與一部分經(jīng)冷卻的增濕合成氣流混合來實現(xiàn)。送入水煤氣變換反應(yīng)的增濕合成氣中H20:CO摩爾比通常為至少1.5:1，但也可為至少2:1直至3:1。也可使用高于3:1的H20:CO摩爾比。需要水蒸汽的理由有若干。水煤氣變換反應(yīng)是放熱的和有限平衡的；增加水反應(yīng)物的濃度有助于向產(chǎn)生氫的方向變換轉(zhuǎn)化。此外，增加了的水濃度有助于抑制其中CO與氫反應(yīng)以產(chǎn)生甲烷和水的甲烷化反應(yīng)。甲烷化反應(yīng)是高度放熱的，能引起局部熱點，這可能會損害催化劑，并縮短其使用壽命。最后，水蒸汽具有相對高的熱容，并起到緩和反應(yīng)物氣體升溫的作用。甲醇過程可包含本領(lǐng)域技術(shù)人員z〉知的，以及在工業(yè)化基礎(chǔ)上廣泛實施的任何類型的甲醇合成裝置。大多數(shù)工業(yè)化甲醇合成裝置在氣相中，于25140bara的壓力范圍下，使用本
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熟知的各種銅基催化劑系統(tǒng)，并根據(jù)所用的工藝進行操作。已知許多不同的現(xiàn)有工藝技術(shù)可用于合成甲醇，例如ICI(帝國化學工業(yè)(ImperialChemicalIndustries))法、Lurgi法、Haldor-Topsoe法以及Mitsubishi法。液相方法也是本
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所熟知的。因此，根據(jù)本發(fā)明的甲醇過程可包括固定床甲醇反應(yīng)器，其含有固體催化劑或負載型催化劑；或漿液相甲醇反應(yīng)器，其使用漿狀催化劑，其中金屬或負載型催化劑顆粒在非反應(yīng)性液體介質(zhì)內(nèi)(例如，礦物油)呈漿液狀。根據(jù)所采用的方法，通常在25~140bara的壓力下，向曱醇反應(yīng)器供應(yīng)合成氣流。然后，合成氣在催化劑作用下起反應(yīng)，生成曱醇。該反應(yīng)是放熱的，因此，通常需要除去熱量。之后冷凝粗甲醇或不純的甲醇，并可將之純化，以除去雜質(zhì)(例如包括乙醇、丙醇等的高級醇)，或可不經(jīng)過純化而作為燃料進行燃燒。包含未反應(yīng)的合成氣原料的未冷凝的蒸汽相通常被循環(huán)到曱醇過程作為進料。除了甲醇外，有效得自合成氣原料的任何化工品的制備落入本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述化工品例如為甲醇、甲酸烷基酯、羰基合成醛、甲烷、氨、二甲醚、氫、費-托產(chǎn)品或這些化工品中的一種或多種的組合。例如，可生產(chǎn)氨和/或氫.在該例中，對水煤氣變換反應(yīng)進行操作，以最大化產(chǎn)生氫和二氧化碳。一般地，一氧化碳向氫和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率超過95%。如果需要，可用常規(guī)的吸收或吸附工藝技術(shù)除去二氧化碳，然后實施最后的純化步驟.例如，使用壓力回轉(zhuǎn)吸附，氳中含氧物質(zhì)(oxygenate)含量通?？山抵恋陀?ppm(體積)?？沙鍪蹥?，或?qū)⑵溆糜谕ㄟ^Haber-Bosch法，利用由
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公知的設(shè)備生產(chǎn)氨，所述設(shè)備如LeBlance等在"Ammonia"，Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology,Volumn2，3rdEdition,1978，pp.494-500中所列舉的，在本發(fā)明的另一實施方式中，費-托產(chǎn)品(例如，烴類和醇類)可經(jīng)由費-托反應(yīng)(如在美國專利N0.5，621，155和6,682,711中所列舉的)來制備。一般地，費-托反應(yīng)可在固定床反應(yīng)器、淤漿床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中實施。費-托反應(yīng)條件可包括使用190X:3401C的反應(yīng)溫度，而實際反應(yīng)溫度主要取如，當使用流化床反應(yīng)器時，反應(yīng)溫度優(yōu)選為300X:~340TC;當使用固定床反應(yīng)器時，反應(yīng)溫度優(yōu)選為200X:250"C;當使用淤漿床反應(yīng)器時，反應(yīng)溫度優(yōu)選為190x:270x:.進入費-托反應(yīng)器的進口合成氣壓力可為1~50巴，優(yōu)選為15-50巴。在新鮮原料中合成氣的H2:CO摩爾比可以為1.5:12.5:1，優(yōu)選1.8:1-2.2:1。合成氣通常含有O.lwppm或更少的硫。在反應(yīng)階段可任選使用氣體循環(huán)，并且氣體循環(huán)速率對新鮮合成的氣體進料速率之比(以摩爾計)可為1:13:1，優(yōu)選1.5:1-2.5:1。在反應(yīng)階段可采用的空間速度(以m3(kg催化劑)"hr"計)為1~20，優(yōu)選8~12。原則上，在費-托反應(yīng)階段可使用鐵基、鈷基、或鐵/鈷基費-托催化劑，盡管所操作的催化劑通常是具有高的鏈增長的可能性(即，阿爾法值>0.8、優(yōu)選>0.9、更優(yōu)選>0.925)。通常選擇反應(yīng)條件，以使曱烷和乙烷的形成最小化，這趨于提供主要包含蠟和重產(chǎn)物(即，主要為鏈烷烴Czo+直鏈烴類)的產(chǎn)物流。鐵基費-托催化劑可包括鐵和/或氧化鐵類(已沉淀的或已熔融的)。然而，也可使用已燒結(jié)、粘結(jié)或浸漬在合適的載體上的鐵和/或氧化鐵類。在費-托合成之前應(yīng)將所述鐵還原成金屬Fe。鐵基催化劑可含有各種水平的助催化劑，其作用可以是改變最終催化劑的活性、穩(wěn)定性和選擇性中的一種或多種。典型的助催化劑是影響還原了的鐵的表面積的那些助催化劑("結(jié)構(gòu)助催化劑")，并且這些助催化劑包括Mn、Ti、Mg、Cr、Ca、Si、Al或Cu的氧化物或這些金屬本身，或它們的組合。來自費-托反應(yīng)的產(chǎn)物常常包括氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物和液態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物。例如，氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物一般包括沸點低于3431C的烴類(例如，中間餾出物中的尾氣)。液態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物(冷凝級分)包括沸點在343C以上的烴類(例如，重烷烴中的減壓瓦斯油)和各種不同鏈長的醇類。使用本
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公知的羰基合成方法可生產(chǎn)羰基合成醛，一般通過在過渡金屬催化劑存在下，使烯烴(例如，乙烯或丙烯)與一氧化碳及氫接觸，以產(chǎn)生直鏈醛和支鏈醛來實施羰基化反應(yīng)?？赏ㄟ^羰基合成產(chǎn)生的醛的例子包括乙醛、丁醛和異丁醛。在另一個例子中，在化工過程中可制備甲酸烷基酯(例如甲酸曱酯)。目前有幾種公知的過程用于由合成氣和烷基醇原料合成甲酸烷基酯，例如在美國專利N0.3，716，619中所描述的。曱酸烷基酯過程(alkylformateprocess)的其它例子包括美國專利N0.3，816，513,在該專利中，在堿催化劑和足量氫的存在下，一氧化碳和曱醇在液相或氣相中于高溫高壓下反應(yīng)，以使一氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇；以及美國專利N0.4，216，339,在該專利中，在高溫高壓下，一氧化碳與一股含有甲醇及堿金屬或堿土金屬的曱醇鹽催化劑的液相反應(yīng)混合物反應(yīng)，產(chǎn)生甲酸曱酯。但是在本發(fā)明最寬泛的實施方式中，由包含相應(yīng)的烷基醇的原料和制得的充分富含一氧化碳的合成氣制備曱酸烷基酯的任何有效的工業(yè)可行方法都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，一種或多種催化劑、以及濃度、接觸時間等可寬泛變化。合適的催化劑的例子公開在美國專利NO.4,216,339中，但也可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種其它催化劑。也可將增濕合成氣通入發(fā)電過程(powerproducingprocess)。所述發(fā)電過程包含用于將合成氣原料中的化學能和動能轉(zhuǎn)化為電能或機械能的設(shè)備，通常為至少一個渦輪膨脹機的形式，在下文中也稱為"燃氣輪機"。通常，發(fā)電過程將包括聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)作為將合成氣中的能量轉(zhuǎn)化為電能的最有效的方法，所述聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)包含用于發(fā)電的Brayton循環(huán)和Carnot循環(huán)。在聯(lián)合循環(huán)操作中，氣態(tài)燃料與含氧氣體混合、燃燒、并送入一個或多個燃氣輪機中，產(chǎn)生電能或機械能。從燃氣輪機或汽輪機出來的熱廢氣被送入一個或多個熱回收蒸汽發(fā)生器(本文中縮寫為"HRSG")，在該蒸汽發(fā)生器中，熱廢氣中的一部分熱能被回收為蒸汽。將來自一個或多個HRSG的蒸汽連同在所述過程的其它工段中(即，通過回收化學反應(yīng)的放出的熱量)產(chǎn)生的任何蒸汽一起送入一個或多個蒸汽渦輪膨脹機，產(chǎn)生電能或機械能，然后，將汽輪機排氣中所保留的任何低級位熱量排入冷凝介質(zhì)中。聯(lián)合循環(huán)操作基礎(chǔ)上的許多改變是本
技術(shù)領(lǐng)域：
所公知的。例如，HAT(濕空氣汽輪機)循環(huán)和Tophat循環(huán)，全部都不受限制地適用于本發(fā)明的發(fā)電過程。例如，在本發(fā)明的一個實施方式中，發(fā)電過程可包括一體化氣化聯(lián)合循環(huán)(本文中縮寫為"IGCC")的發(fā)電廠。因此，本發(fā)明也提供了聯(lián)產(chǎn)電力和化工品的方法，其包括(a)使含碳物料在氣化器中與氧化劑流反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳和二氧化碳的粗合成氣流；(b)將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流；(c)將步驟(b)的稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流；(d)使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生增濕合成氣流，其H20:CO摩爾比為0.2:14:1;(e)在非高峰電力需求期間將至多100體積％的增濕合成氣流通入水煤氣交換反應(yīng)器，產(chǎn)生包含額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流；(f)將至多100體積。/。的來自步驟(e)的經(jīng)變換的合成氣流通入化工過程，產(chǎn)生化工產(chǎn)品；以及(g)在高峰電力需求期間將至多100體積。/。的來自步驟(d)的增濕合成氣流通入發(fā)電過程，產(chǎn)生電力。應(yīng)理解，上述生產(chǎn)過程包含上文所述的氣化器、合成氣流、氧化劑流、含碳物料、稀釋劑、熱交換器、水:一氧化碳的摩爾比、水煤氣變換反應(yīng)、水驟冷系統(tǒng)、化工產(chǎn)品、以及發(fā)電過程的各種實施方式。例如，在氣化器中通過煤或石油焦的部分氧化可產(chǎn)生粗合成氣流。氧化劑流的純度通常含至少85體積％的氧，也可包含至少95體積％的氧，或在另一個例子中含至少98體積°/。的氧。溫度一般為10002000X:的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流。稀釋劑可包括水、水蒸汽、曱烷、乙烷、丙烷、丁烷、循環(huán)合成氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳、廢氣、燃燒煙道氣或它們組合。如上所述，稀釋劑可包括水，并可呈液態(tài)直接引入用于粗合成氣流的導管中，或可呈蒸汽狀注入粗合成氣流中。將稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流。例如，熱變換器可包括輻射式熱變換器、對流式熱變換器、或這些熱變換器中的一個或多個的組合?？蓮臒嶙儞Q過程產(chǎn)生蒸汽和冷凝液，并可包括具有不同壓力的一種或多種蒸汽產(chǎn)物。經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生增濕合成氣流，其H20:CO的摩爾比為0.2:1-4:1。增濕合成氣流中的H20:CO摩爾比的其它例子為1:13:1、1.5:13:1以及2:13:1。可通過本領(lǐng)域公知的任何氣液接觸設(shè)備或驟冷系統(tǒng)來實施經(jīng)冷卻的合成氣與水的接觸，所述氣液接觸設(shè)備或驟冷系統(tǒng)通常在氣體與液體之間產(chǎn)生很大的接觸表面。例如可簡單地將合成氣噴入具有儲水槽的水驟冷系統(tǒng)中，儲水槽的水通過流入和流出的水流來保持。如以上所指出的，與粗合成氣流混合的稀釋劑的用量和溫度以及驟冷系統(tǒng)的流入和流出水流是在影響增濕合成氣流中水對一氧化碳的摩爾比的參數(shù)之列。因此，通過改變稀釋劑的用量和/或溫度或改變水驟冷系統(tǒng)的流入和流出水流的量，可改變增濕合成氣中H20:CO摩爾比。因此根據(jù)本發(fā)明，按照下游合成氣的需要(例如水煤氣變換反應(yīng)器的原料需要，或發(fā)電過程的燃料需要)，可使與粗合成氣流混合的稀釋劑的用量和/或溫度或驟冷系統(tǒng)的流入和/或流出水流的量隨時間發(fā)生相應(yīng)的變化。在另一個實施方式中，例如，可根據(jù)水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣原料需要，或發(fā)電過程的燃料需要對H20:CO摩爾比進行相應(yīng)選擇，進而可對稀釋劑的用量和/或溫度或水驟冷系統(tǒng)的流入和/或流出水流的量進行選擇，以實現(xiàn)所選擇的H20:CO摩爾比。水量，并由此調(diào)控其H20:CO摩爾比。因此，在本發(fā)明的一個方面，根據(jù)水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣原料需要，或發(fā)電過程的燃料需要，對由稀釋合成氣流通過熱交換器所產(chǎn)生的蒸汽的壓力作相應(yīng)的改變。例如，正如以上所指出的，可根據(jù)上述對水煤氣的原料需要和發(fā)電過程的燃料需要，對增濕合成氣流中的H20:CO摩爾比進行相應(yīng)選擇。然后，通過稀釋合成氣流的熱交換獲得的蒸汽，可在為滿足該H20:CO摩爾比而選定的壓力下產(chǎn)生。如以前文所述，以增濕氣流的總體積為基準，可將至多100體積％的增濕合成氣通入水煤氣變換反應(yīng)器，以產(chǎn)生包含額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流。例如，在發(fā)電廠或發(fā)電過程，在非高峰電力需求期間可將增濕合成氣送往水煤氣變換反應(yīng)器。在本發(fā)明的上下文中所用的術(shù)語"高峰電力需求"意指在給定的24小時的時間周期內(nèi)，對發(fā)電區(qū)的最大電力需求。本文所用的短語"高峰電力需求期間"意指在上述24小時期間內(nèi)的一個或多個時間間隔，在所述時間間隔內(nèi)對發(fā)電區(qū)的電力需求為最大電力需求的至少90%。相反，本文所用的術(shù)語"非高峰電力需求期間"意指在給定的24小時周期內(nèi)的一個或多個時間間隔，在所述時間間隔內(nèi)對發(fā)電區(qū)的電力需求低于以上定義的高峰電力需求的90%。當經(jīng)變換的合成氣流脫離水煤氣交換反應(yīng)，并且通常在其被送入化工過程之前，通過回收該合成氣流中的熱量，可在水煤氣交換反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生蒸汽。來自水煤氣交換反應(yīng)器的經(jīng)變換的合成氣流一般將具有1:120:1的H2:CO摩爾比。在另一些例子中，經(jīng)變換的合成氣流中可產(chǎn)生的氫對一氧化碳的摩爾比為1.5:1-10:1、2:17:1以及1.5:1-3:1?？芍苯邮褂媒?jīng)變換的合成氣流或與將其與其它未變換的合成氣流(例如，粗合成氣流或增濕合成氣流)混合使用，以將H2:CO摩爾比調(diào)整到所需水平。如果要求更高的轉(zhuǎn)化率(即，用于氫生產(chǎn))，則可采用具有較低氣體出口溫度的額外階段。如上所述，可將至多100體積％的經(jīng)變換的合成氣流可通入化工過程，以制備化工產(chǎn)品，例如甲醇、甲酸烷基酯、二甲醚、羰基合成醛、氨、甲烷、費-托產(chǎn)品、或它們的組合。在一個實施方式中，例如所述化工過程可包括甲醇過程。也可將至多100體積％的增濕合成氣流可通入發(fā)電過程，以在高峰電力需求期間產(chǎn)生電力。例如，所述發(fā)電過程可包括聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，以及本
技術(shù)領(lǐng)域：
公知的以及上文所述的基于聯(lián)合循環(huán)操作的任一種變化。發(fā)電過程也可包括一體化氣化聯(lián)合循環(huán)(本文縮寫為"IGCC")的發(fā)電廠。本發(fā)明的方法進一步提供聯(lián)產(chǎn)電力和曱醇的方法。因此，本發(fā)明的另一方面是一種包括以下步驟的方法(a)使煤、石油焦或其混合物與氧化劑流在氣化器中反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳、二氧化碳以及含硫化合物的粗合成氣流；(b)將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流；(c)將步驟(b)的稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流；(d)使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生目標H20:CO摩爾比為0.2:1~4:1的增濕合成氣流；(e)在非高峰電力需求期間，將至多100體積％的增濕合成氣流通入水煤氣變換反應(yīng)器，產(chǎn)生H20:CO摩爾比為1:120:1的經(jīng)變換的合成氣流；(f)使至多100體積％的經(jīng)變換的合成氣流與用于將氫和一氧化碳有效轉(zhuǎn)化為甲醇的催化劑接觸；以及(g)在高峰電力需求期間將至多100體積。/。的來自步驟(d)的增濕合成氣流通入發(fā)電過程，以產(chǎn)生電力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，上述過程包括上文所述的氣化器、合成氣流、氧化劑流、含碳物料、稀釋劑、熱交換器、水:一氧化碳的摩爾比、水驟冷系統(tǒng)、化工產(chǎn)品以及發(fā)電過程的各種實施方式。粗合成氣可與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流，所述稀釋劑包括例如，水、水蒸氣、循環(huán)合成氣、氮氣、氬氣、氦氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳、廢氣、燃燒煙道氣或它們的組合。將稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流，經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生目標H20:C0摩爾比為0.2:14:1的增濕合成氣流。可通過在本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)公知的任何氣液接觸設(shè)備或驟冷系統(tǒng)來實施經(jīng)冷卻的合成氣與水的接觸，所述氣液接觸設(shè)備或驟冷系統(tǒng)通常在氣體與液體之間產(chǎn)生很大的接觸表面。例如，可簡單地將合成氣噴入具有儲水槽的水驟冷系統(tǒng)中，儲水槽的水通過流入和流出的水流來保持。本文所用的術(shù)語"目標"意指選擇增濕合成氣流的H20:CO摩爾比作為旨在符合下游合成氣的需要的目標或數(shù)值。例如，根據(jù)水煤氣變換反應(yīng)器對合成氣的不同需要以及發(fā)電區(qū)在非高峰電力需求和高峰電力需求期間對合成氣的不同需要，可相應(yīng)選擇目標H20:CO摩爾比以符合非高峰電力需求和高峰電力需求。增濕合成氣流中H20:CO摩爾比的其它例子為1:13:1、1.5:13:1以及2:13:1。正如以上所述，與粗合成氣流混合的稀釋劑的用量和/或溫度以及驟冷系統(tǒng)的流入和流出水流是在影響增濕合成氣流中水對一氧化碳的摩爾比的參數(shù)之列。于是，可選擇稀釋劑的用量和/或溫度或驟冷系統(tǒng)的流入和/或流出水流的量，以滿足增濕合成氣流的目標H20:CO摩爾比。如以上所述，由經(jīng)冷卻的稀釋合成氣所產(chǎn)生的蒸汽的壓力可用于調(diào)控增濕合成氣流的H20:CO摩爾比。因此本發(fā)明方法進一步包括步驟(c)中在滿足目標H20:CO摩爾比的壓力下產(chǎn)生蒸汽。正如前文所述，對發(fā)電廠或發(fā)電過程的非高峰電力需求期間，可將至多100體積％的增濕合成氣流通入水煤氣變換反應(yīng)器，以產(chǎn)生含有額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流。來自水煤氣變換反應(yīng)器的經(jīng)變換的合成氣流的H2:CO摩爾比通常為1:120:1。變換的合成氣流中可產(chǎn)生的氫對一氧化碳的摩爾比的其它例子為1.5:110:1、2:17:1以及1.5:13:1。本發(fā)明新穎方法可進一步包括將來自步驟(e)的經(jīng)變換的合成氣流通入一個或多個酸性氣體脫除過程中，在所述過程中酸性氣體(例如硫化氫或二氧化碳)被脫除或其濃度被降低。例如，通常要求在酸性氣體脫除過程中脫除存在于經(jīng)變換的合成氣中的含硫化合物，以便在所述氣體用于化學合成時防止了任何催化劑中毒，或者在所述氣體用于發(fā)電時減少對環(huán)境的硫排放。因此根據(jù)本發(fā)明，酸性氣體脫除過程可包括脫硫過程，這可采用本
技術(shù)領(lǐng)域：
公知的，用于將含硫化合物從氣體流中脫除的許多方法中的任何一種。就本發(fā)明的目的而言，硫是指有機性質(zhì)或無機性質(zhì)的任何含硫化合物。這樣的含硫化合物的例子可例舉為硫化氬、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、元素硫、羰基石克、-克醇等?？赏ㄟ^化學吸收方法(例如通過使用苛性鈉、碳酸鉀或其它無機堿、或烷醇胺)，從進入硫脫除區(qū)的合成氣中回收含硫化合物。用于本發(fā)明的合適烷醇胺的例子包括含有總共至多IO個碳原子的并且其標準沸點低于250C的伯、仲、和叔氨基醇。具體的例子包括伯氨基醇，例如單乙醇胺(MEA)、2-氨基-2-甲基-l-丙醇(AMP)、l-氨基丁-2-醇、2-氨基-丁-l-醇、3-氨基-3-曱基-2-戊醇、2，3-二曱基-3-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-乙基-l-丁醇、2-氨基-2-曱基-3-戊醇、2-氨基-2-曱基-l-丁醇、2-氨基-2-甲基-l-戊醇、3-氨基-3-曱基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-2-丁醇、2-氨基-2，3-二曱基-l-丁醇；仲氨基醇，例如二乙醇胺(DEA)、2-(乙基氨基)-乙醇(EAE)、2-(曱基氨基)-乙醇(MAE)、2-(丙基氨基)-乙醇、2-(異丙基氨基)-乙醇、2-(丁基氨基)-乙醇、l-(乙基氨基)-乙醇、l-(甲基氨基)-乙醇、l-(丙基氨基)-乙醇、l-(異丙基氨基)-乙醇和1-(丁基氨基)-乙醇；以及叔氨基醇，例如三乙醇胺(TEA)、和甲基-二乙醇-胺(MDEA)?；蛘撸赏ㄟ^物理吸收方法脫除經(jīng)變換的合成氣中的硫。合適的物理吸收溶劑的例子是曱醇和其它鏈烷醇、碳酸異丙烯酯和其它碳酸烷基酯、含有2~12個乙二醇單元的聚乙二醇的二甲基醚及其混合物(公知的商品名SelexolTM溶劑)、n-甲基-吡咯烷銅和環(huán)丁砜。物理吸收方法和化學吸收方法可一起使用，例如使用環(huán)丁砜和烷醇胺作為吸收劑的SulfinoITM法、或使用胺和曱醇的混合物作為吸收劑的AmisolTM法。可通過固體吸附方法，從進入硫脫除過程的氣態(tài)原料中回收含硫化合物，所述固體吸附方法使用固體物的固定床、流化床、或移動床，所述固體物可例舉為鈦酸鋅、鐵酸鋅、氧化錫、氧化鋅、氧化鐵、氧化銅、氧化鈰或其混合物。根據(jù)化學合成的需要在必要時，可在化學或物理吸收過程或固體吸附過程之后，通過另外一種方法進行最終的硫脫除。最終的硫脫除方法的例子是吸附于氧化鋅、氧化銅、氧化鐵、氧化鎂和氧化鈷上。在硫脫除過程中，可脫除的存在于經(jīng)變換的合成氣流中的含硫化合物一般占總量的至少90摩爾％、更通常占至少95摩爾％、甚至更通常占至少99摩爾％。一般地，用于化工生產(chǎn)的合成氣對脫除硫的要求更嚴格，即，至少脫除99.5%,以防止化學合成催化劑的失活，更典型地，從硫脫除區(qū)排出的氣體含有不超過5ppm(體積)的硫。除了硫以外，在將變換合成氣流通入化工過程之前，可在除氣過程中，將所存在的部分二氧化碳脫除。二氧化碳的脫除或減少可包括本
技術(shù)領(lǐng)域：
公知的許多方法中的任何方法?？赏ㄟ^化學吸收方法(例如通過使用苛性鈉、碳酸鉀或其它無機堿、或烷醇胺)，脫除氣態(tài)進料中的二氧化碳。用于本發(fā)明的合適烷酸胺的例子包括含有總共至多IO個碳原子，且其標準沸點低于250r的伯、仲、和叔氨基醇。具體的例子包括伯氨基醇，例如單乙醇胺(MEA)、2-氨基-2-曱基-l-丙醇(AMP)、l-氨基丁-2-醇、2-氨基-丁-l-醇、3-氨基-3-曱基-2—戊醇、2，3-二曱基-3-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-乙基-l-丁醇、2畫氨基-2-曱基-3-戊醇、2-氨基-2-曱基-l-丁醇、2-氨基-2-曱基-l-戊醇、3-氨基-3-甲基-1-丁醇、3-氨基-3-甲基-2-丁醇、2-氨基-2，3-二甲基-l-丁醇；和仲氨基醇，例如二乙醇胺(DEA)、2-(乙基氨基)-乙醇(EAE)、2-(甲基氨基)-乙醇(MAE)、2-(丙基氨基)-乙醇、2-(異丙基氨基)-乙醇、2-(丁基氨基)-乙醇、l-(乙基氨基)-乙醇、l-(甲基氨基)-乙醇、l-(丙基氨基)-乙醇、1-(異丙基氨基)-乙醇和l-(丁基氨基)-乙醇；以及叔氨基醇，例如三乙醇胺(TEA)和甲基-二乙醇-胺(MDEA)?；蛘撸赏ㄟ^物理吸收方法脫除經(jīng)變換的合成氣中的一部分二氧化碳。合適的物理吸收溶劑的例子是甲醇和其它鏈烷醇、碳酸異丙烯酯和其它碳酸烷基酯、含有212個乙二醇單元的聚乙二醇的二甲基醚及其混合物(公知的商品名SelexolTM溶劑)、n-曱基-吡咯烷銅和環(huán)丁砜。物理吸收方法和化學吸收方法可一起使用，例如使用環(huán)丁砜和烷醇胺作為吸收劑的SuIfinolTM法、或使用胺和甲醇的混合物作為吸收劑的AmisolTM法。根據(jù)化學合成的需要在必要時，可在化學或物理吸收過程或固體吸附過程之后，通過另外一種方法進行最終的脫除二氧化碳，最終的脫除二氧化碳方法的例子是壓力或溫度回轉(zhuǎn)吸附法(pressureortemperature-swingadsorptionprocesses).根據(jù)具體化學合成過程的要求，在脫除酸性氣體的過程中，可從進料氣體中脫除的二氧化碳一般為至少60%,更通常為至少80%。例如，本發(fā)明方法可進一步包括在使經(jīng)變換的合成氣與甲醇催化劑接觸之前，從經(jīng)交換的合成氣流中脫除二氧化碳，以使二氧化碳的濃度為0.5~10摩爾％(以合成氣流中氣體的總摩爾數(shù)為基準)。在另一個例子中，可從經(jīng)交換的合成氣流中脫除二氧化碳至其濃度為25摩爾％。許多脫除硫和二氧化碳的技術(shù)可既能脫除硫也能脫除二氧化碳。因此，可將脫除硫和二氧化碳的步驟結(jié)合在一起，用本
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公知的方法選擇性地(即基本上單獨的產(chǎn)品流)或非選擇性地(即作為一股混合的產(chǎn)品流)同時除去硫和二氧化碳。如以上所述，脫除酸性氣體的過程可在氣體冷卻步驟之后進行，以降低粗合成氣的溫度(如本文使用的特定脫除酸性氣體的技術(shù)所要求的)。通過本
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公知的方法，在冷卻裝置(coolingtrain)中，經(jīng)由蒸汽發(fā)生可回收合成氣中的熱能。氣體冷卻區(qū)可任選地包含其它的吸收、吸附或冷凝步驟，用于微量雜質(zhì)的脫除或反應(yīng)，所述微量雜質(zhì)例如為氨、氯化氫、氰化氫、微量的金屬(例如，汞、砷)等。氣體冷卻區(qū)可任選地包含經(jīng)由與水反應(yīng)將硫化羰轉(zhuǎn)化為硫化氬和二氧化碳的反應(yīng)步驟。經(jīng)變換的合成氣流可通入甲醇反應(yīng)器，其中至多100體積％的物流(以經(jīng)變換的合成氣流的總體積為基準)與用于將氫和一氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇的催化劑接觸。具有高H2:CO摩爾比的經(jīng)變換的合成氣流可與其它的未變換的合成氣流混合，以將H2:CO摩爾比調(diào)節(jié)到所要求的水平。本文所用的術(shù)語"有效的"意指經(jīng)變換的合成氣單程通過使用任何類型的甲醇合成過程的曱醇反應(yīng)器時，所述催化劑能夠?qū)⒋嬖谟诮?jīng)變換的合成氣流中的至少1摩爾％的一氧化碳轉(zhuǎn)化為曱醇，所述甲醇合成過程是本
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的技術(shù)人員公知的，并且在工業(yè)化的基礎(chǔ)上廣泛實踐的。例如，大多數(shù)工業(yè)化的甲醇過程是根據(jù)所用的技術(shù)，在氣相中，于25~140巴(絕壓)的壓力范圍下，使用各種銅基催化劑系統(tǒng)的條件下進行操作的。已知許多不同的現(xiàn)有工藝技術(shù)用于合成甲醇，例如，ICI(帝國化學工業(yè))法、Lurgi法、Haldor-Topsoe法以及Mitsubish法。如以上所述，使經(jīng)變換的合成氣流與催化劑在固定床甲醇反應(yīng)器或漿液相甲醇反應(yīng)器中接觸。在高峰電力需求期間可將增濕合成氣通入發(fā)電過程，以發(fā)電。如前文所何一種基于聯(lián)合循環(huán)搮作的變體。例如，發(fā)電過程可包括一體化氣化聯(lián)合循環(huán)(本文縮寫為"IGCC")的發(fā)電廠，本發(fā)明也提供了由合成氣聯(lián)產(chǎn)電力和化工品的系統(tǒng)，其包含(a)氣化器，用于使含碳物料與氧化劑流反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳、二氧化碳以及含硫化合物的粗合成氣流；(b)稀釋段，用于將步驟(a)的粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流，其中根據(jù)高峰電力需求和非高峰電力需求對與粗合成氣混合的稀釋劑的用量進行相應(yīng)選擇；(c)熱交換段，用于通過熱交換過程對步驟(b)的稀釋合成氣流進行冷卻；(d)水驟冷段，用于使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生H20:CO摩爾比為0.2:14:1的增濕合成氣流；(e)水煤氣交換反應(yīng)段，用于將至多100體積％的增濕合成氣流轉(zhuǎn)化為包含額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流；(f)化工生產(chǎn)段，用于在非高峰電力需求期間將至多100體積％的所述經(jīng)變換的合成氣流轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，所述化工產(chǎn)品選自曱醇、甲酸烷基酯、二曱醚、羰基合成醛、氨、甲烷、費-托產(chǎn)品和它們的組合；以及(g)發(fā)電段，其包含燃氣輪機，用于在高峰電力需求期間將至多100體積%的來自步驟(a)的所述增濕合成氣流轉(zhuǎn)化為電力。應(yīng)理解，上述系統(tǒng)包括上文所述的氣化器、合成氣流、氧化劑流、含碳物料、稀釋劑、熱交換器、水:一氧化碳的摩爾比、水驟冷系統(tǒng)、化工產(chǎn)品、脫除酸性氣體過程以及發(fā)電過程的各種實施方式。本發(fā)明方法的一個實施方式可具體參考圖1所示的方塊流程圖進行說明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從本文提供的說明顯然可知，下述說明并無意限性本發(fā)明，圖1所示方法的其變化也是可能的，并包括在本發(fā)明內(nèi)。在圖1所示的實施方式中，將氧化劑流2和制得的含碳原料1引入氣化器4，在氣化器內(nèi)氧化劑被耗用，而原料基本轉(zhuǎn)化成粗合成氣(syngas)流3，其包含一氧化碳、氫、二氧化碳、水、熔融的礦物質(zhì)(mineralm"ter)、未反應(yīng)的含碳原料、以及各種雜質(zhì)(例如含硫化合物)?？紤]用于本方法的氣化器可在1103巴絕壓(本文中縮寫為"bara")的壓力和400"2000X:的壓力和溫度范圍內(nèi)操作，優(yōu)選在2183bara和500x:i500x:的范圍內(nèi)。根據(jù)氣化器的類型和其中所用的含碳原料或含烴原料，原料的制備可包括粉碎，以及對經(jīng)粉碎的原料進行干燥和造漿料(在諸如水、液態(tài)有機物或超臨界(液態(tài))二氧化碳的合適流體中進行)的一個或多個單元操作?？杀谎趸援a(chǎn)生合成氣的典型含碳物料或含烴物料包括但不限于石油殘渣；煙煤、次煙煤、無煙煤和焦炭；褐煤；油頁巖；油砂；泥煤；生物質(zhì)；石油煉制的殘余物；石油焦；瀝青；減壓渣油；重油等。可用本
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公知的任何方法制備氧化劑流2，所述方法例如為空氣的低溫蒸餾法，壓力回轉(zhuǎn)吸附法、膜分離法或它們的組合。氧化劑流的純度通常為含至少90體積％的氧；例如，氧化劑流可包含至少95體積％的氧，或在另一個例子中為至少98體積％的氧?？扇芜x地將水蒸氣加入到氧化劑流中，以調(diào)節(jié)鄰近部分氧化燃燒器的溫度。通常在100ox:i50ox:的溫度下將粗合成氣流3輸送入稀釋段6并與稀釋劑流5混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流7。所述稀釋劑流5可包含水、循環(huán)的增濕合成氣(即，一部分的增濕氣體流15或其衍生物)、或其它在冷卻和驟冷的操作條件下呈惰性的物質(zhì)。惰性物質(zhì)的例子包括氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳、來自化工生產(chǎn)段下游的尾氣、貧氧燃燒的煙道氣。物流5優(yōu)選包含水。物流5的流量確定于所要求的增濕合成氣15的H20:CO摩爾比。物流5對物流3的摩爾流量之比通常為0.0:1.0-1.0:1.0，更通常為0.0:1.00.5:1.0,甚至更通常為0.0:1.0~0.25:1.0。物流5對物流3的摩爾流量之比越低，則增濕合成氣流15中H20:CO摩爾比越低。物流5的溫度也影響了增濕合成氣流15的H20:CO摩爾比。當物流5的溫度下降時，增濕合成氣流15的H20:CO摩爾比也減小。為了使物流5起溫度調(diào)節(jié)劑的作用，希望物流5的溫度低于粗合成氣流3的溫度。優(yōu)選物流15的溫度明顯低于物流3的溫度。例如，物流15的溫度為10360TC而在另一例子中為30300X:。希望物流5處在足以克服任何與物流流量的調(diào)控相關(guān)的壓降以及任何與混合過程相關(guān)的壓降的壓力之下。因此，物流5的壓力至少與物流3的壓力一樣大，更通常為比物流3的壓力高至少O.lbara到至少10bara?？捎帽?br>技術(shù)領(lǐng)域：
公知的方法，在氣體冷卻段10通過蒸汽發(fā)生來回收合成氣流7的一部分顯熱，以產(chǎn)生冷卻的合成氣流11。氣體冷卻段10可包含任何的或全部的下列類型的熱交換器產(chǎn)蒸汽熱交換器(即鍋爐)，其中將熱從合成氣傳送至沸騰水；氣體-氣體交換器(包括蒸汽過熱器)以及鍋爐給水交換器。在氣體冷卻段10內(nèi)的熱傳遞可根據(jù)輻射和/或?qū)α鳠醾鬟f機理進行。多個熱交換器的使用、產(chǎn)生多股蒸汽壓力、多鍋爐給水加熱、以及過熱被預期落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。在氣體冷卻段10內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)導管9離開。應(yīng)理解，導管9可包括一股或多股不同壓力的蒸汽產(chǎn)品。蒸汽發(fā)生所需的鍋爐給水經(jīng)導管8進入氣體冷卻段10。應(yīng)理解，導管8可包括一股或多股根據(jù)蒸汽發(fā)生之需的不同壓力或溫度的鍋爐給水流。多個鍋爐給水熱交換器的使用被認為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。認為多個可被物理定位在相同容器或殼體中的熱交換設(shè)備落入本發(fā)明范圍內(nèi)?；旌隙?可物理定位在包含熱交換設(shè)備的氣體冷卻段10，混合段6可包含本
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公知的任何用于引入和混合兩股物流的裝置。其例子為噴射環(huán)、霧化器、折流板、沖擊設(shè)備、以及其它混合設(shè)備(例如靜態(tài)混合器)。經(jīng)冷卻的合成氣流11進入驟冷段16，在該處該物流直接與儲水槽接觸，儲水槽由經(jīng)導管12流入的驟冷水維持.在驟冷段16中，流入的經(jīng)冷卻的合成氣流ll釋放顯熱，并通過與驟冷水12接觸而進一步冷卻。顯熱的作用是提高驟冷水的溫度，并蒸發(fā)部分的驟冷水，從而使合成氣增濕，增濕合成氣經(jīng)導管15排離。驟冷段中未蒸發(fā)的剩余部分的驟冷水經(jīng)導管13排離，其可包含水、可溶，鹽、細碎的未反應(yīng)的含碳物料、被溶解的合成氣組分、以及其它礦物細粉料。固體化的礦物質(zhì)內(nèi)容物(例如礦渣)經(jīng)導管14排離驟冷段。一般地，經(jīng)導管14排離的濕礦渣含有至少25wt.。/。的水，更通常含有至少50wt.。/。的水。礦渣也可以含有未反應(yīng)的碳、硫、以及微量的金屬。礦渣通常以分批方式從驟冷段排放。經(jīng)導管12進入驟冷儲水槽的水流和步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣中剩余的顯熱足以蒸發(fā)一部分的驟冷水，以使合成氣被增濕到所需的H20:CO摩爾比。有利的是經(jīng)導管12的水流是足以使驟冷水貯槽中在任何時候都保持有液態(tài)水。于是，希望經(jīng)導管12引入的水流是這樣的，以致由與驟冷水12接觸和混合的經(jīng)冷卻的合成氣11所釋放的顯熱量小于在氣體冷卻段10中加壓條件下蒸發(fā)全部驟冷水12所需的顯熱量。例如，在與經(jīng)冷卻的合成氣11接觸后可蒸發(fā)不到75%的驟冷水。在另一個例子中，可蒸發(fā)不到50%的驟冷水。本發(fā)明的原則可通過如下實施例進一步說明。增加經(jīng)由導管5的流量趨于降低所得的混合物流7的溫度。因為熱交換器的大小與加工流體(即合成氣流7)的溫度和傳熱介質(zhì)的溫度(例如，正在產(chǎn)生的蒸汽的溫度)之間的溫差成正比，通過加入物流5使合成氣7的溫度降低，從而降低了在氣體冷卻段中可達到的流速和凈傳熱；減少了在氣體冷卻段IO中從經(jīng)冷卻的合成氣流11中除去的顯熱量。然后所述物流11的額外顯熱量在驟冷段16中傳給驟冷水12，導致大部分驟冷水12蒸發(fā)。于是，提高了增濕合成氣流15的H20:CO摩爾比。此外，由于輻射式熱傳遞是與氣體溫度和受熱體(heatsink)的溫度(即，蒸汽發(fā)生溫度)之間的溫差成正比(每一個的四次方)。當氣體溫度降向受熱體溫度時，在輻射式冷卻器中的熱流量迅速下降，導致在氣體冷卻段10中的凈傳熱有很大差異。于是，當氣體冷卻段10中，輻射式傳熱占主導時，物流7的溫度的變化相對小，就會對物流15的H20:CO摩爾比產(chǎn)生相應(yīng)的較大影響。在類似的方式中，如果導管15的流量減少，合成氣流7將更熱，并將有更多的熱量在氣體冷卻段10中被除去。進而，增濕氣流15中的含水量也將減少。物流15的H20:CO摩爾比還受物流12的溫度和流量的影響，并且更低程度地受到在氣體冷卻段10中使用的傳熱介質(zhì)溫度(例如，水蒸氣或鍋爐給水的溫度)的影響。因此，通過改變物流5和物流12的溫度和流速，以及在氣體冷卻段10中的傳熱介質(zhì)的溫度，可在很寬范圍內(nèi)改變增濕合成氣流15的H20:CO摩爾比，例如，1.0:13:1。增濕合成氣的H20:CO摩爾比的變化可容易、精確，并以滿足隨時間而變化的下游合成氣的需要的快速方式進行調(diào)控，而且不會帶來設(shè)備和資金上的負擔。此外，當下游(即在高峰發(fā)電期間)需要增濕合成氣具有低的H20:CO摩爾比時，蒸汽的產(chǎn)生可最大化，而當下游合成氣的要求(即甲醇生產(chǎn))是較高的HzO:CO摩爾比時，蒸汽發(fā)生減少。實施例概述一具體參考以下給出的實施例，提供對本發(fā)明的更好理解。對于實施例1~16，使用工藝過程模擬軟件進行熱平衡和物料平衡的計算，從而說明本發(fā)明的各個方面。用本
技術(shù)領(lǐng)域：
公知的標準蒸汽-液平衡公式和熱交換公式計算溫度、壓力、和流量的數(shù)值，所述公式可在標準的工程教科書中找到，例如，Perry，sHandbookofChemicalEngineering,6thed.，NewYork,McGrawHill，1984。以下預計的氣體組成是從下列指定的氣化條件來預期的Illinois煤#6，其預計的組成為61.46重量°/。碳、12.3%灰分、4.83%硫、12%水、4.37%氬、3.87%氧、1.03%氮以及0.14重量％氯，用水將所述煤漿料化，制得漿料表觀濃度為64%的煤固體，將煤漿料與氧(0.861b氧/lb煤)送入氣化器，以產(chǎn)生包含CO、氫、一氧化碳和水的粗合成氣。氣化器的預期出口條件為1260X:和45bara。粗合成氣的H20:CO摩爾比預期為0.51:1。H2:CO摩爾比預期為0.77:1。粗合成氣的C02:CO摩爾比預期為0.37:1。在實施例1~16中使用下列術(shù)語稀釋比-稀釋劑對無礦淹的粗合成氣的摩爾比△HGC=氣體冷卻區(qū)中從粗合成氣中去除的顯熱Tcc進-在氣體冷卻區(qū)進口處的粗合成氣的溫度TGClt=在氣體冷卻區(qū)出口處的經(jīng)冷卻的合成氣的溫度T豕冷-在驟冷區(qū)出口處的增濕氣體的溫度Td-稀幹刑的溫度驟冷比=驟冷水對無礦渣的粗合成氣的摩爾比實施例1~5—實施例1~5說明當稀釋劑為水時，改變稀釋劑流量對增濕合成氣的H20:CO比率的影響。對于實施例1~5，水稀釋劑與粗合成氣混合，在氣體冷卻器中進行熱交換，并用水進行驟冷，以制備增濕合成氣。將所述氣體冷卻器設(shè)計成在稀釋劑對粗合成氣的摩爾比為0.74:1的條件下，從合成氣中去除7542BTU/lbmol/hr的顯熱。驟冷水流和水稀釋劑流的總量對粗合成氣流量的摩爾比保持恒定的2.07:1。在所有情況下，猓冷水和水稀釋劑的溫度設(shè)定為比驟冷溫度的計算值低271C。水稀釋劑對粗合成氣的摩爾流量比在0:10.30:1范圍內(nèi)變化。熱平衡和物料的計算結(jié)果歸納在表1中。表l稀釋比對增濕合成氣的H20:CO摩爾比的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>實施例6~8—實施例6~8說明當稀釋劑為水時，改變稀釋劑溫度對增濕合成氣中H20:CO比率的影響。對于實施例6~8，水稀釋劑與粗合成氣混合，在氣體冷卻器中進行熱交換，并用水進行驟冷，以制備增濕合成氣。驟冷水流和水稀釋劑流的總量對粗合成氣流量的摩爾比保持恒定的2.07:1在所有情況下，驟冷水的溫度設(shè)定為比驟冷溫度的計算值低27"。熱平衡和物料平衡的計算結(jié)果歸納在表2中，并用實施例4作比較。表2稀釋劑溫度對增濕合成氣中H20:CO的摩爾比的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>實施例9~13—實施例9~13說明通過改變驟冷水的流量來調(diào)控增濕合成氣中H20:CO的摩爾比。雖然改變驟冷水的流量對增濕合成氣中H20:CO的比例有影響，但其影響不如改變稀釋劑流量來得大。對于實施例9~13,粗合成氣在氣體冷卻器中進行熱交換，并用水進行驟冷，以制備增濕合成氣。將所述氣體冷卻器設(shè)計成在不加入稀釋劑的條件下可從合成氣中去除8864BTU/lbmol/hr的顯熱。驟冷水流對粗合成氣流的摩爾比可在2.15:10.50:1的范圍內(nèi)改變。在所有情況下，驟冷水的溫度設(shè)定為比驟冷溫度的計算值低27x:。熱平衡和物料平衡的計算結(jié)果歸納在表3中。表3驟冷水流量對增濕合成氣中H20:CO的摩爾比的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>實施例14~16—實施例1416說明當稀釋劑是再循環(huán)的增濕合成氣時，改變稀釋劑流量對增濕合成氣的H20:CO比率的影響。對于實施例14~16，再循環(huán)的增濕合成氣(其H20:CO摩爾比與出口的增濕合成氣體中的H20:CO摩爾比相同)與粗合成氣混合，在氣體冷卻器中進行熱交換，并用水進行驟冷，產(chǎn)生增濕合成氣。將所述氣體冷卻器設(shè)計成在稀釋劑對粗合成氣的摩爾比為0:1的條件下可從合成氣中去除8864BTU/lbmol/hr的顯熱。驟冷水流量對粗合成氣流量的摩爾比保持恒定的2.07:1。在所有情況下，驟冷水的溫度設(shè)定為比驟冷溫度的計算值低271C。在所有情況下，氣體稀釋劑的溫度設(shè)定為與驟冷溫度相同。合成氣稀釋劑對粗合成氣的摩爾流量的比率在0:11:1范圍內(nèi)變化。熱平衡和物料平衡的計算結(jié)果歸納在表4中。表4氣體稀釋劑流量對增濕合成氣中H20:CO的摩爾比的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>權(quán)利要求1.增濕合成氣的方法，其包括(a)使含碳物料與氧、水或二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳以及二氧化碳的粗合成氣流；(b)將步驟(a)的所述粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流；(c)使步驟(b)的所述稀釋合成氣流通入熱交換器，產(chǎn)生經(jīng)冷卻的合成氣流；以及(d)使步驟(c)的所述經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生增濕合成氣流，其H2O∶CO摩爾比為0.2∶1～4∶1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含碳物料包括曱烷、石油殘渣、煤、焦炭、褐煤、油頁巖、油砂、泥煤、生物質(zhì)、石油煉制的殘余物、石油焦、瀝青、減壓渣油、重油或其組合，且所述含碳物料在氣化器、部分氧化器或重整裝置中發(fā)生反應(yīng)，3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述含碳物料包括甲烷，并在重整裝置中與水反應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述含碳物料包括煤或石油焦，并在氣化器中與氧氣反應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述稀釋劑包括水、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、循環(huán)合成氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳、廢氣、燃燒煙道氣或其組合。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述稀釋劑包括水。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述稀釋劑的用量占所述粗合成氣流的1~100摩爾％。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)中與所述粗合成氣流混合的所述稀釋劑的用量和/或溫度根據(jù)下游合成氣的需要而相應(yīng)變化。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)下游合成氣的需要而相應(yīng)選擇步驟(d)中的所述H20:CO摩爾比。10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中對步驟(b)中與所述粗合成氣流混合的所述稀釋劑的用量和/或溫度進行選擇，以滿足所述H20:CO摩爾比。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(c)的所述熱交換器包括輻射式熱交換器、對流式熱交換器或其組合。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進一步包括在步驟(c)中產(chǎn)生蒸汽。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中步驟(c)中產(chǎn)生的所述蒸汽的壓力根據(jù)下游合成氣的需要而相應(yīng)變化。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進一步包括在步驟(c)中于為滿足所述的H20:CO摩爾比而選擇的壓力下產(chǎn)生蒸汽。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)中的所述粗合成氣的溫度為10002000x:。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(d)在具有流入和流出水流的水驟冷系統(tǒng)中進行。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流入和/或流出水流的量根據(jù)下游合成氣的需要而相應(yīng)變化。18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中步驟(d)在具有流入和流出水流的水驟冷系統(tǒng)中進行，其中對所述流入和/或流出水流的量進行選擇，以滿足所述H20:CO摩爾比。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水一氧化碳摩爾比為1:13:1。20.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述下游合成氣的需要包括化工過程的原料需要、發(fā)電過程的燃料需要或它們的組合。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述化工過程包括用于以下產(chǎn)品的過程:.甲醇、曱酸烷基酯、二甲醚、羰基合成醛、氨、曱烷、氫、費-托產(chǎn)品或它們的組合。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述化工過程包括水煤氣變換過程、甲醇過程及其組合。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述發(fā)電過程包含聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括將至多100體積。/。的來自步驟(d)的所述增濕合成氣通入水煤氣變換反應(yīng)器，產(chǎn)生經(jīng)變換的合成氣氧化碳。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其進一步包括將至多100體積％的所述經(jīng)變換的合成氣流通入化工過程，以制備甲醇、甲酸烷基酯、二甲醚、羰基合成醛、氨、曱烷、費-托產(chǎn)品或它們的組合。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中根據(jù)所述化工過程的合成氣原料需要對步驟(b)中與所述粗合成氣流混合的所述稀釋劑的用量進行相應(yīng)選擇。27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)包括使所述含碳物料與氧化劑流在氣化器中反應(yīng)；且所述方法進一步包括(e)在非高峰電力需求期間，將至多100體積％的所述增濕合成氣流通入水煤氣變換反應(yīng)器，產(chǎn)生包含額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流；(f)將至多100體積。/。的來自步驟(e)的所述經(jīng)變換的合成氣流通入化工過程，以制備化工產(chǎn)品；以及(g)在高峰電力需求期間，將至多100體積y。的來自步驟(d)的增濕合成氣流通入發(fā)電過程，進行發(fā)電。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中步驟(b)中與所述粗合成氣流混合的所述稀釋劑的用量和/或溫度根據(jù)所述水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣原料需要、所述發(fā)電過程的燃料需要、或它們的組合而相應(yīng)變化。29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中步驟(d)中所述H20:CO摩爾比根據(jù)所述水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣原料需要、所述發(fā)電過程的燃料需要、或它們的組合而相應(yīng)變化。30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其進一步包括在步驟(c)中產(chǎn)生蒸汽。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中步驟(c)中產(chǎn)生的所述蒸汽的壓力根據(jù)所述水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣原料需要、所述發(fā)電過程的燃料需要、或它們的組合而相應(yīng)變化。32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中步驟(d)在具有流入和流出水流的水驟冷系統(tǒng)中進行。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述流入和/或流出水流的量根據(jù)所述水煤氣變換反應(yīng)器的合成氣原料需要、所述發(fā)電過程的燃料需要、或它們的組合而相應(yīng)變化。34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中步驟(d)在具有流入和流出水流的水驟冷系統(tǒng)中進行，其中對所述流入和/或流出水流的量進行選擇，以滿足所述H20:CO摩爾比，35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述H20:CO摩爾比為1:13:1。36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其進一步包括通過從所述水煤氣變換反應(yīng)器回收熱量來產(chǎn)生蒸汽。37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述經(jīng)變換的合成氣流中的H2:CO摩爾比為1:120:1。38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述化工過程包括曱醇過程。39.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述發(fā)電過程包括聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，40.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述化工產(chǎn)品包括甲醇、曱酸烷基酯、二甲醚、羰基合成醛、氨、甲烷、費-托產(chǎn)品或它們的組合。41.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中步驟(a)的所述含碳物料包括煤、石油焦或其混合物；步驟(a)的所述粗合成氣流還包含含硫化合物；步驟(d)的所述增濕合成氣流中的目標HzO:CO摩爾比為0.2:1~4:1;在非高峰電力需求期間步驟(e)中所述經(jīng)變換的合成氣流的HzO:CO摩爾比為1:120:1;并且步驟(f)的所述化工過程包括使至多100體積％的所述經(jīng)變換的合成氣流與用于將氫和一氧化碳有效轉(zhuǎn)化為甲醇的催化劑接觸。42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中根據(jù)所述的高峰電力需求期間和非高峰電力需求期間選擇所述的目標H20:CO摩爾比。43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中對步驟(b)中的所述稀釋劑的用量和/或溫度進行選擇，以滿足步驟(d)的所述目標H20:CO摩爾比。44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其進一步包括在步驟(c)中于為滿足所述目標H20:CO摩爾比而選擇的壓力下產(chǎn)生蒸汽。45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中步驟(d)在具有流入和流出水流的水驟冷系統(tǒng)中進行，其中對所述流入和/或流出水流的量進行選擇，以滿足所述H20:CO摩爾比。46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其進一步包括將存在于來自步驟(e)的所述經(jīng)變換的合成氣流中的含硫化合物總量的至少95摩爾％除去。47.由合成氣聯(lián)產(chǎn)電力和化工品的系統(tǒng)，其包含(a)氣化器，用于使含碳物料與氧化劑流反應(yīng)，產(chǎn)生包含氫、一氧化碳、二氧化碳以及含硫化合物的粗合成氣流；(b)稀釋段，用于將步驟(a)的所述粗合成氣流與稀釋劑混合，產(chǎn)生稀釋合成氣流，其中根據(jù)高峰電力需求和非高峰電力需求的需要對與所述粗合成氣混合的所述稀釋劑的用量進行相應(yīng)選擇；(c)熱交換段，用于通過熱交換過程對步驟(b)的所述稀釋合成氣流進行冷卻；(d)水驟冷段，用于使步驟(c)的經(jīng)冷卻的合成氣流與液態(tài)水接觸，產(chǎn)生H20:CO摩爾比為0.2:1-4:1的增濕合成氣流；(e)水煤氣交換反應(yīng)段，用于將至多100體積％的所述增濕合成氣流轉(zhuǎn)化為包含額外的氫和二氧化碳的經(jīng)變換的合成氣流；(f)化工生產(chǎn)段，用于在非高峰電力需求期間將至多100體積％的所述經(jīng)變換的合成氣流轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，所述化工產(chǎn)品選自甲醇、曱酸烷基酯、二甲醚、羰基合成醛、氨、甲烷、費-托產(chǎn)品和它們的組合；以及(g)發(fā)電段，其包含燃氣輪機，用于在高峰電力需求期間將至多IOO體積%的來自步驟(a)的所述增濕合成氣流轉(zhuǎn)化為電力。48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述化工生產(chǎn)段包含曱醇反應(yīng)器。49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述稀釋劑包括一種或多種選自以下的物料水、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、循環(huán)合成氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳、廢氣以及燃燒煙道氣。50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其中所述水驟冷段(d)包含具有流入和流出水流的儲水槽。全文摘要公開了一種增濕合成氣的方法，以使產(chǎn)品合成氣中水對一氧化碳的摩爾比在所需范圍內(nèi)，且其中該摩爾比可根據(jù)下游合成氣需要的變化，隨著時間作相應(yīng)變化。通過使含碳物料(1)與氧、水或二氧化碳(2)反應(yīng)，產(chǎn)生粗合成氣(3)，其可與稀釋劑(5)混合(6)，產(chǎn)生稀釋合成氣流(7)，稀釋合成氣流(7)可被冷卻(10)，并與液態(tài)水(12)接觸，得到增濕合成氣(15)。增濕合成氣(15)的H₂O∶CO摩爾比可根據(jù)下游合成氣隨時間而變化的需要，通過如下方法進行相應(yīng)調(diào)整改變與粗合成氣流混合的稀釋劑(5)的用量和/或溫度、調(diào)整驟冷(16)和熱交換(10)的條件、或其組合。也公開了聯(lián)產(chǎn)化工品和電力的方法應(yīng)用。文檔編號C01B3/38GK101331212SQ200680047323公開日2008年12月24日申請日期2006年11月10日優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日發(fā)明者S·D·巴尼基申請人:伊士曼化工公司