氣化系統(tǒng)內(nèi)的pH調節(jié)的制作方法
【專利說明】氣化系統(tǒng)內(nèi)的pH調節(jié)
[0001]發(fā)明背景本文公開的主題涉及pH調節(jié)，更具體地講，涉及在氣化系統(tǒng)內(nèi)調節(jié)pH的系統(tǒng)和方法。
[0002]氣化系統(tǒng)使含碳物質轉化成一氧化碳和氫的熱混合物，也稱為合成氣體或合成氣。在氣化時，所得合成氣可包括不太合乎需要的成分，例如灰分或煙灰。使合成氣通過驟冷室，驟冷室用水冷卻合成氣，并將不太合乎需要的成分作為爐渣去除。隨后，可從爐渣分離灰分和煙灰。可使回收的水和固體(例如，未轉化的碳)再循環(huán)回到氣化器。遺憾的是，需要泄放或清除一些水來控制溶解鹽，以使材料腐蝕最大限度地減小。這種水可能不適用于排放或再利用，因此，下游處理系統(tǒng)(例如，灰水泄放處理系統(tǒng))可能合乎需要，例如換熱器系統(tǒng)、微生物系統(tǒng)等。灰水泄放處理系統(tǒng)可能需要一個或多個PH調節(jié)步驟。
[0003]發(fā)明概述
以下概括在范圍上與原本要求保護的發(fā)明相當?shù)哪承嵤┓桨浮＿@些實施方案不旨在限制要求保護的發(fā)明的范圍，而是預期這些實施方案僅提供本發(fā)明可能形式的簡要概括。實際上，本發(fā)明可包括可類似于或不同于下述實施方案的不同形式。
[0004]在第一個實施方案中，氣化系統(tǒng)包括:水源；下游系統(tǒng)，所述下游系統(tǒng)構造成從水源接收具有水的第一流；和二氧化碳注射器，所述二氧化碳注射器構造成用具有二氧化碳的第二流調節(jié)水的pH，以形成經(jīng)pH調節(jié)的水。
[0005]在第二個實施方案中，方法包括在氣化系統(tǒng)的二氧化碳源內(nèi)產(chǎn)生具有二氧化碳的第一流。該方法也包括用來自第一流的二氧化碳調節(jié)具有水的第二流的pH。
[0006]在第三個實施方案中，氣化系統(tǒng)包括二氧化碳源、二氧化碳注射器和下游系統(tǒng)。二氧化碳源構造成從具有合成氣的引入流產(chǎn)生具有二氧化碳的第一流。二氧化碳注射器構造成使第一流注入具有水的第二流，以調節(jié)第二流的pH。下游系統(tǒng)構造成接收第二流。
[0007]附圖簡述
當閱讀以下詳述并參考附圖時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，其中在全部附圖中相似的符號代表相似的元件，其中:
圖1為PH調節(jié)系統(tǒng)的實施方案的示意圖，圖示說明連接到下游系統(tǒng)的二氧化碳源；
圖2為具有圖1的pH調節(jié)系統(tǒng)的氣化系統(tǒng)的實施方案的示意圖；并且圖3為用二氧化碳調節(jié)pH用于下游系統(tǒng)的方法的實施方案的流程圖。
[0008]發(fā)明詳述
以下描述本發(fā)明的一個或多個具體實施方案。為了提供對這些實施方案的簡明說明，實際實施的所有特征可能未全部在說明書中描述。應理解，在任何此類實際實施的研發(fā)中，如在任何工程或設計項目中那樣，必須作出許多實施特定的決定，以達到研發(fā)者的特定目標，如與系統(tǒng)相關和商業(yè)相關的限制相符，這可從一個實施到另一個實施而變化。另外，應理解，這種研發(fā)努力可能復雜而且耗時，但對擁有本公開益處的本領域普通技術人員而言仍為進行設計、裝配和制造的例行程序。
[0009]在提出本發(fā)明的不同實施方案的元件時，冠詞“一個” (a)、“一個” (an)、“該” (the)和“所述”(said)旨在表示有一個或多個要素。詞語“包括”、“包含”和“具有”旨在為包含性，并且意味著可有不同于所列要素的另外要素。
[0010]本公開涉及在氣化系統(tǒng)內(nèi)調節(jié)pH。具體地講，將二氧化碳(CO2)注入具有水的一個或多個流，這調節(jié)一個或多個流的pH。即，0)2溶入水，以形成碳酸或碳酸氫鹽，這一般降低水的pH?？稍跉饣到y(tǒng)自身內(nèi)產(chǎn)生二氧化碳，例如，通過變壓吸附單元或酸性氣體去除單元。這可減小氣化系統(tǒng)對外部二氧化碳供應的依賴。氣化系統(tǒng)可包括強堿性流(例如，PH大于10)。一般用強無機酸例如硫酸降低pH或中和。然而，現(xiàn)在已認識到，二氧化碳能夠降低強堿性流的PH，即使碳酸和碳酸氫鹽為相對弱的酸。碳酸有利地與水形成緩沖溶液，從而穩(wěn)定水的pH。用二氧化碳調節(jié)pH提高氣化系統(tǒng)的效率，并減少氣化系統(tǒng)內(nèi)強無機酸的用量。
[0011]現(xiàn)在轉向附圖，圖1圖示說明用于調節(jié)(即，降低)用于下游系統(tǒng)12的水流的pH的pH調節(jié)系統(tǒng)10。下游系統(tǒng)12可以為期望經(jīng)pH調節(jié)的水的任何系統(tǒng)，例如，化學反應器、換熱器、軟化后的再碳酸化、濾器、微生物系統(tǒng)等。經(jīng)PH調節(jié)的水一般提高下游系統(tǒng)12的效率和操作性。以下更詳細地討論下游系統(tǒng)12的實施方案。
[0012]如上提到，可有利地用二氧化碳作為pH調節(jié)劑以減少強無機酸的用量。含二氧化碳的流(例如，流14或16)從二氧化碳源18或二氧化碳儲器20提供。二氧化碳源18可以為產(chǎn)生二氧化碳的任何系統(tǒng)或容器，例如，氣化系統(tǒng)的酸性氣體去除(AGR)單元或變壓吸附(PSA)單元。二氧化碳儲器20可以為可用于長時間存儲二氧化碳的任何容器，例如儲罐。二氧化碳可作為氣體、液體、固體或其任何組合存儲。二氧化碳作為液體存儲有利地減小二氧化碳儲器20的尺寸。二氧化碳注射器22接收二氧化碳流，并將二氧化碳流24注入共同管線或容器25。如圖所示，二氧化碳流24可包括來自0)2源18和/或CO 2儲器20的二氧化碳。因此，二氧化碳流24可包括作為氣體、液體或其組合的二氧化碳。在共同管線或容器25內(nèi)，二氧化碳流24與來自水源26的水流28混合，從而形成經(jīng)pH調節(jié)的水29。隨后，將經(jīng)PH調節(jié)的水29引到下游系統(tǒng)12。
[0013]根據(jù)二氧化碳源18，除了二氧化碳外，二氧化碳流24還可包含其它成分，例如烴、氮等。例如，二氧化碳源可以為PSA單元(例如，圖2中所示的PSA 74)，且二氧化碳流14可包含氫。因此，雖然二氧化碳流24可包含雜質(例如，氣體、液體或固體)，但仍可用于調節(jié)水流28的pH。因此，減少一般與去除雜質相關的設施和設備的使用。在某些實施方案中，二氧化碳流14可有意包含其它成分(例如，氮)作為二氧化碳的輸送物質。例如，流14可以為碳酸和水的飽和或濃溶液。然而，也可期望將二氧化碳流14直接注入下游系統(tǒng)12，而不使用水流28。根據(jù)可用的停留時間、流路結構(向上或向下和混合方式)、期望的反應效率、可能的排放問題和最終水后處理或處置，下游系統(tǒng)12可包括掩蓋的罐、容器或反應器。
[0014]另外，二氧化碳源18 (例如，PSA單元或AGR單元)可在大于下游系統(tǒng)12的壓力操作。因此，可用二氧化碳流24作為pH調節(jié)劑，而不用另外的泵或壓縮機使二氧化碳流14加壓，從而減少pH調節(jié)系統(tǒng)10的操作成本。然而，在某些實施方案中，二氧化碳源18可在低于下游系統(tǒng)12的壓力操作?？稍诙趸荚?8和二氧化碳注射器之間布置壓縮機31，以使二氧化碳流14的壓力提高到適用于下游系統(tǒng)12的水平。
[0015]類似地，除了水外，水流28還可包含其它成分，例如氨、溶解鹽等。這些成分可影響水流28的pH。因此，在某些實施方案中，水流28可以為堿性溶液，并且二氧化碳流24可降低水流28的pH。在其它實施方案中，水流28可具有中性pH，并且二氧化碳流24可酸化用于下游系統(tǒng)12的水流28。
[0016]如圖所示，沿著相應流14和16的流路布置控制閥30和32?？刂崎y30和32可選擇性地截止、調節(jié)和/或啟動從二氧化碳源18和二氧化碳儲器20到二氧化碳噴射器22的流量。例如，在氣化系統(tǒng)啟動期間，二氧化碳源18可不操作。可用二氧化碳儲器20提供二氧化碳，直至二氧化碳源18開始產(chǎn)生二氧化碳(例如，在時間延遲后)。因此，可關閉控制閥30并可打開控制閥32，從而啟動從二氧化碳儲器20的流，同時截止從二氧化碳源18的流?？刂破?4以通訊方式連接到二氧化碳源18和二氧化碳儲器20及其相應的壓力傳感器36和38。如圖所示，控制器34包括處理器33和存儲器35，以執(zhí)行控制水29的pH的指令。這些指令可在可由處理器33執(zhí)行的軟件程序中編碼。另外，指令可存儲在有形、非暫時、計算機可讀介質，例如存儲器35。存儲器35可包括例如隨機存取存儲器、只讀存儲器、可重寫存儲器、硬盤等。
[0017]控制器34可根據(jù)由壓力傳感器36和38檢測的壓力執(zhí)行控制控制閥30和32的指令。在某些實施方案中，傳感器36和38可以為提供0)2源18和CO2儲器20的任何適合操作條件的反饋的任何轉換器，例如溫度、壓力、流速、液位、0)2濃度等。例如，通過壓力傳感器36讀出低壓可指示二氧化碳源18不操作?？刂破?4可響應執(zhí)行指令關閉控制閥30。
[0018]控制器34也以通訊方式連接到沿著二氧化碳流24的流路布置的控制閥37。控制閥37調節(jié)二氧化碳流24到共同管線或容器25的流量，因此，可用于影響經(jīng)pH調節(jié)的水29的pH?？刂破?4以通訊方式連接到控制閥37和沿著經(jīng)pH調節(jié)的水29的流路布置的PH傳感器39。