CN102791835A - 带有甲烷化系统的用于热联合的系统 - Google Patents
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Abstract
在一个实施例中，一种系统包括甲烷化区段，甲烷化区段通常包括构造成接收第一燃料的燃料入口，构造成输出甲烷的燃料出口，以及构造成将第一燃料的第一流从燃料入口导引至燃料出口的第一燃料路径。该第一燃料路径包括构造成在发热甲烷化区域中从第一燃料生成甲烷的第一甲烷转化器。该系统还包括构造成导引第二燃料的第二流而不转换成甲烷的第二燃料路径。该第二燃料路径也构造成从发热甲烷化区域接收热量。
Description
技术领域
本文公开的主题涉及指向替代天然气生产中的热联合和整体气化联合循环(IGCC)设施的新方法和系统。
背景技术
随着天然气的价格飞涨，从煤、焦炭或任何含碳给料产生替代天然气(SNG)的气化工艺是非常期望的。通常，SNG生产包括含碳给料的气化，以产生未处理的合成气产物，其除了其它产物还包括一氧化碳(CO)和氢气(H2)。合成气被处理且然后在甲烷转化器中转化成甲烷。
通常，整体气化联合循环(IGCC)功率设施能够从类似于SNG生产设施中的那些给料的各种含碳给料如煤相对清洁而有效地产生能量。以与SNG生产类似的方式，IGCC技术可通过在气化器中与氧气和蒸汽的反应将含碳给料转换成CO和H2的气体混合物，即合成气。这些气体可进行处理、加工并用作常规联合循环功率设施中的燃料。例如，合成气可供给到IGCC功率设施的燃烧涡轮机中并点燃以驱动用来用在发电中的该燃气涡轮机。
发明内容
以下概述了与最初要求保护的发明范围相称的某些实施例。这些实施例并非意图限制所要求保护的发明的范围，相反这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可涵盖可与以下所述实施例相似或相异的各种形式。
在第一实施例中，一种系统包括甲烷化区段，该甲烷化区段通常包括构造成接纳第一燃料的燃料入口，构造成输出甲烷的燃料出口，构造成将第一燃料的第一流从燃料入口导引至燃料出口的第一燃料路径，其中该第一燃料路径包括构造成在发热甲烷化区域中由第一燃料产生甲烷的第一甲烷转化器。该系统也可包括构造成导引第二燃料的第二流而不转化成甲烷的第二燃料路径，其中该第二燃料路径构造成从发热甲烷化区域接收热量。
在第二实施例中，一种系统包括合成气冷却器，甲烷化区段，延伸通过合成气冷却器和甲烷化区段的燃料路径，其中该燃料路径构造成使合成气从合成气冷却器流向该甲烷化区段，且该甲烷化区段构造成在第一发热甲烷化区域中从合成气产生甲烷。该系统还包括延伸通过合成气冷却器和甲烷化区段的流体路径，其中该合成气冷却器构造成从合成气将热量传递至沿该流体路径的流体。甲烷化区段构造成从第一发热甲烷化区域向沿着该流体路径的流体传递热量，且流体可为沿该流体路径的至少一部分的蒸汽。
在第三实施例中，一种系统包括甲烷化区段，其通常包括燃料路径，该燃料路径中的第一甲烷转化器，其中该第一甲烷转化器包括第一发热甲烷化区域，在燃料路径中位于第一甲烷转化器下游的第二甲烷转化器，其中该第二甲烷转化器包括第二发热甲烷化区域。该甲烷化区段还包括沿燃料路径设置在第一和第二甲烷转化器之间的第一热交换器，沿燃料路径位于第二甲烷转化器下游的第二热交换器，以及延伸通过第一和第二热交换器的流体路径，其中第二热交换器构造成从第二发热甲烷化区域向流体传递热量以在流体被输送到第一热交换器之前沿流体路径产生饱和蒸汽。第一热交换器构造成从第一发热甲烷化区域向饱和蒸汽传递热量以沿流体路径产生过热的蒸汽。
附图说明
当参考附图阅读以下具体实施方式时，本发明的这些以及其它特征、方面以及优点将变得更好地理解，其中所有图中相似的符号代表相似的零件，其中：
图1是图示用于生产替代天然气以及利用本文所述的独特热联合特征产生功率的设施的一个实施例的方框图；
图2是图示用于生产替代天然气以及利用本文所述的独特热联合特征产生功率的设施的一个实施例的方框图；
图3是图示利用激冷气化器以及甲烷化区段的系统的一个实施例的方框图，该甲烷化区段利用如本文所述的独特热联合特征来在甲烷化区段处产生过热高压蒸汽；
图4是图示图3的甲烷化区段的方框图，该甲烷化区段利用本文所述的独特热联合特征来产生过热的高压蒸汽；
图5是图示合成气冷却器与甲烷化区段的集成的一个实施例的方框图，该甲烷化区段利用本文所述的独特热联合特征来在合成气冷却器处回收发热热量以在该甲烷化区段处产生过热的高压蒸汽；
图6是图示图5的甲烷化区段的方框图，该甲烷化区段利用本文所述的独特热联合特征来产生过热的高压蒸汽；
图7是图示合成气冷却器与甲烷化区段的集成的另一个实施例的方框图，该甲烷化区段利用本文所述的独特热联合特征来在合成气冷却器处回收发热热量以产生过热的高压蒸汽；
图8是图示图7的甲烷化区段的方框图，该甲烷化区段利用本文所述的独特热联合特征来产生高压蒸汽；以及
图9是图示利用本文所述的独特热联合特征的一个实施例来从加热的合成气源产生功率的整体气化联合循环功率设施的方框图。
具体实施方式
以下将描述本发明的一个或更多具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，在说明书中可能不描述实际实施方式的所有特征。应该理解的是如在任何工程或设计项目中一样，在任何此类实际实施方式的开发中，必须做出大量实施方式特定的决策以实现开发者的特定目标，例如遵循系统相关或商业相关的限制，这可从一个实施方式到另一个实施方式而变化。此外，应该理解的是此类开发努力可能是复杂而耗时的，但对于那些受益于本公开的本领域技术人员而言仍将成为设计、生产和制造的日常工作。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，用词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在意味着存在一个或更多该元件。用词“包括”、“包含”和“具有”意在为包括性的并且意味着可能有所列元件之外的附加元件。
本发明公开涉及替代天然气(SNG)生产和整体气化联合循环(IGCC)功率发生系统内的增强蒸汽和/或热回收。基于指定的实施方式特定的设施要求，可将甲烷化区段用于过热的高压蒸汽的产生，过热的高压蒸汽可用于驱动涡轮或其它蒸汽驱动的设备。通常，合成气到SNG的转化是高度发热反应。此过程中产生的热量对反应器和设施设计提出了极大的挑战，并且是驱动各种过程的潜在源。例如，由来自CO和H2气体的SNG的生产(后文称为甲烷化)产生的热量可在所转化的CO的50 kcal/gmol级别，占进入甲烷化反应的总能量输入的大约20％(呈来自CO和H2的存储能量的形式)。就是说，所收集的实际的合成气可占总能量输入的80％，而另外的20％在典型的构造中没有被充分利用。本发明的实施例描述了利用合成气到SNG转化期间所释放的此发热热量来生产过热蒸汽和/或促进燃料到由设施生产的纯功率的转化的各种方式。取决于技术的类型、工艺要求和设计限制，熟练的从业者可以选择这些以及相关方法的任一种或者组合，以产生功率来驱动设施的各个区域或者输出功率盈余。
图1图示了根据所公开的实施例使用甲烷化区段64来产生过热的高压蒸汽100以及加热的合成气70的整体替代天然气(SNG)生产－IGCC系统10的方框图。系统10除其它特征外还包括用于生成SNG以及使用合成气(SNG中间物)作为燃料源来产生功率的区域。系统10的元件可包括含碳燃料源12，如固体给料，其可用作能量源和/或用于生产SNG。燃料源12可包括煤、石油焦、生物质、木基材料、农业废弃物、焦油、焦炉煤气和沥青，或其它含碳物品。燃料源12的固体燃料可传送至给料、气化以及洗涤系统14。给料、气化以及洗涤系统14可包括若干子系统。例如，给料、气化以及洗涤系统14可包括给料制备子系统16，其例如可通过将燃料源12进行破碎、碾磨、粉碎、粉磨、压块或制粒而使燃料源12调整大小或调整形状以产生给料。此外，在给料制备子系统16中可将水或其它合适的液体添加到燃料源12中以产生浆状给料。在其它实施例中，在给料制备子系统16中没有向燃料源添加液体，因而产生干燥给料。
给料可从给料制备子系统16传送至给料、气化以及洗涤系统14的气化器/冷却器18。气化器/冷却器18，在所描述的实施例中且出于本讨论的目的为合成气冷却器(SGC)气化器，其可将给料转化成CO和H2的组合物，即合成气。此转化可通过将给料置于受控数量的高压(例如从大约20巴到85巴)和高温(例如大约700 ℃ – 1600 ℃，取决于用于气化器/冷却器18中的气化器的类型)下的蒸汽和氧气作用下而完成。在所描述的实施例中，气化器/冷却器18是SGC气化器，其在大约400磅每标准平方英寸(PSIG)和大约800 PSIG(例如大约400、450、500、550或600PSIG)之间操作。气化过程也可包括给料经历热解过程，由此给料被加热。取决于用来生成给料的燃料源12，热解过程期间气化器/冷却器18的气化器内的温度可从大约150 ℃到700 ℃变化。例如，温度可为大约150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650或700℃。热解过程期间给料的加热可产生固体例如焦炭，以及残余气，例如CO、H2和氮气(N2)。热解过程后由给料残留的焦炭可重达原始给料的大约40％到50％(例如大约40％、41％、42%、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％或50％)。
然后在气化器/冷却器18中会发生燃烧过程。为了协助此燃烧过程，氧气20可从空气分离单元(ASU)22供应至气化器/冷却器18。ASU 22可操作以例如通过蒸馏技术将空气24分离成成分气体，该技术可能是低温的，并且可利用压力摆动吸附(PSA)。例如，ASU 22可将空气24分成用于输送至气化器/冷却器18的氧气20以及用于收集或用于进一步用在功率发生中，例如作为稀释气体或掺合气体的氮气26。
因此，氧气20由气化器/冷却器18从ASU 22接收用于燃烧目的。燃烧可包括将氧气20引向焦炭和残余气，以便焦炭和残余气与氧气20反应，从而形成CO2和CO，因而为后续的气化反应提供热量。燃烧过程期间的温度可从大约700 ℃到1600 ℃变化。接下来，在气化步骤期间可将蒸汽引入气化器/冷却器18。焦炭可与CO2以及蒸汽反应来产生温度从大约800 ℃到1100 ℃变化的CO和H2。实质上，气化器利用蒸汽和氧气来允许其中一些给料燃烧以产生CO2和能量，从而驱动将更多给料转化成H2和附加的CO的主反应。在此类实施例中，一旦气化反应已经开始，则能量盈余可用于驱动其它过程，如本文所述。例如，在其中气化器/冷却器18是合成气冷却器的实施例中，锅炉给水28可由发热气化反应加热以产生一股饱和高压蒸汽30，该饱和高压蒸汽30可引导至设施的另一个区域用于进一步的使用，以便用于冷却由气化器生成的合成气。在一些实施例中，该饱和高压蒸汽30可具有在大约500到700华氏度之间的温度(例如高于大约500、550、600、610、620、630、640、650或700℉)。此外，如本文所限定的，饱和高压蒸汽30可具有大约800到2200 PSIG之间的压力(例如大于大约800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100或2200 PSIG)。对于当前公开为高压流的其它流(例如，高压给水或流)情况也是如此。由饱和高压蒸汽30展示的特定压力可取决于包括工艺要求、设备容量、期望净功率产生等的多种因素。
不过，气化器/冷却器18产生气态产物。该气态产物可包括大约85％的CO和H2，以及CH4, HCl, HF, NH3, HCN, COS和H2S(基于给料的硫含量)，其总体可认为是原料或未处理合成气。气化器/冷却器18也可产生废弃物，如熔渣32，其在一些实施例中可为湿灰材料。熔渣32可从气化器/冷却器18通过给料、气化以及洗涤系统14的洗涤子系统34去除。熔渣32例如可作为路基或另一种建筑材料处置。此外，洗涤子系统34可通过从未处理的合成气去除任何颗粒物质如湿灰而清洁该未处理的合成气。
一股未处理的合成气36然后可传递至水煤气转换(WGS)反应器38。WGS反应器38可执行WGS反应，其中CO与水(例如蒸汽)反应以形成CO2和H2。因此，WGS反应器38可产生冷凝物40，冷凝物40可再循环回到给料、气化以及洗涤系统14。例如，冷凝物40可被引向洗涤器34用于冷却目的和合成气的洗涤。WGS过程中没有使用的蒸汽，例如，剩余的低压蒸汽42，可以经由HRSG 82被引向涡轮用来用作工作燃料。WGS过程可将未处理的合成气36中的H2对CO的比例从大约1比1调节至大约3比1，用来用在甲烷化过程中。此外，WGS反应器38可包括旁通44，旁通44可用来协助正确地控制未处理的转换的合成气的H2对CO的比例。应该注意的是WGS反应器38可为含硫WGS反应器，即，在WGS反应期间进入WGS反应器38的未处理的合成气流36中可存在硫。此外，WGS反应器38可冷却转换的合成气以促进在设施的后续区域中执行的气体分离过程。
在WGS反应器38中的WGS反应之后，系统10可将一股未处理的转换合成气46传输至酸性气体和CO2去除单元48。酸性气体和CO2去除单元48可洗涤未处理转换合成气46(例如WGS反应器38的合成气产物并包含硫)以去除不需要的元素。例如，诸如HCl, HF, COS, HCN和H2S的酸性气体可从该未处理的转换合成气46去除以产生一股处理的合成气50(例如没有硫的合成气)。此外，该酸性气体和CO2去除单元48可将未处理的转换合成气46(例如，HCl, HF, COS, HCN和H2S)的不需要的元素传输至硫回收和尾气处理单元52。硫回收和尾气处理单元52可例如通过酸性气体去除工艺分离硫54。以这种方式，硫54可被分离以便处置或出售。任何剩余的尾气排放56然后可以再循环至气化器/冷却器18。
所公开的实施例也可包括碳捕获系统。例如，酸性气体和CO2去除单元48还可包括CO2去除子系统，该CO2去除子系统可以从处理的合成气剥离CO2。剥离的CO2可作为一股CO2 58从酸性气体和CO2去除单元48传输至CO2脱水和压缩单元60，该CO2脱水和压缩单元60可以将CO2脱水并压缩以便存储以及后续使用。例如，此高压CO2 62可被发送通过通向一个或更多碳封存点的管道，如增强油回收(EOR)点或盐水层。备选地，CO2脱水和压缩单元60可将脱水并压缩的CO2传输至例如用来用在其中的化学设施。在一个实施例中，酸性气体和CO2去除单元48可将合成气中存在的CO2去除大约50％到95％(例如，大于大约50％，55％，65％，75％或80％)。
在这一点上，处理的合成气50可具有大约1:1到4:1的H2/ CO摩尔比，CO2在0－10％之间，取决于下游应用，并且可基本上没有硫成分。此外，处理的合成气50比离开气化器/冷却器18的合成气更冷。例如，WGS反应器系统38和/或酸性气体和CO2去除系统48可以在各种过程中冷却合成气，包括热交换、气体膨胀等。因此，处理的合成气50可在环境温度(其取决于设施的位置而变化)和大约150 ℉之间。在利用本文所述方法的一些实施例中，处理的合成气50的一部分被提供给甲烷化区段64，例如通过到甲烷化区段64的入口，而另一部分则通过旁通66绕过该甲烷化区段64。如以下所述，所公开的实施例唯一地使用甲烷化区段64中产生的热量作为热源来生成过热的高压蒸汽100。提供给甲烷化区段64和旁通66的处理的合成气50的比例可进行调节以适合设施特定的要求，消费者需求，以及用于使蒸汽过热以产生过热的高压蒸汽100的热量要求。就是说，被引向旁通66的该部分可在合成气50的大约10％和大约80％之间(例如，大约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％或80％)，且该数量取决于需要多少替代天然气以及从系统10需要多少实际功率生产。以这种方式，系统10可作为SNG生产设施和IGCC功率设施的综合而运行。
在所公开的实施例中，甲烷化区段64被唯一地用作热源来加热流经旁通66的合成气，而不是使用外部热源。例如，旁通66可通向热交换器68，热交换器68可以是或者可以不是甲烷化区段64的一部分(在图示中显示为虚线框)。热交换器68可使用甲烷化区段64中生成的热量来将流经旁通66的该部分合成气加热至大约300℉到600℉之间的温度(例如大于大约300、350、400、450、460、470、480、500、550或600℉)，以产生一股加热的合成气70。该股加热的合成气70然后可被引向燃烧涡轮72(例如燃气涡轮发动机)。
在燃烧涡轮72中，加热的合成气70可以以比被供给到给料子系统14中的原始含碳燃料12高得多的效率燃烧。空气24也可被提供给燃烧涡轮72以便以对于燃烧有效的空燃比与加热的合成气70混合，且氮气26可以从ASU 22被提供给燃烧涡轮72以便冷却燃烧反应和/或减少排放物。燃烧涡轮72可驱动各种负载，例如发电机74，以便将功率输送至设施76和/或作为净功率输出78。来自燃烧涡轮72的排放80然后可供给至热回收及蒸汽发生系统(HRSG)82，该系统可以从排放80以及从甲烷化区段64供给的一股冷凝物84和其它生产用蒸汽输出(诸如离开WGS反应器系统38的低压蒸汽42)回收热量。实际上，在另一实施例中，在甲烷化区段64之外或替代甲烷化区段64，饱和高压蒸汽30的流可以至少部分地被引向HRSG系统82。回收的热量可以用于产生蒸汽86以驱动蒸汽涡轮88，蒸汽涡轮88可驱动发电机90以便将功率输送至设施92或作为净功率输出94。冷凝物96可被引回至HRSG系统82以补充用于产生蒸汽86的任何水。HRSG 82也可具有排放98，压力可通过该排放98释放至大气。此外，在所公开的实施例中，甲烷化区段64可输送一股过热的高压蒸汽100来驱动蒸汽涡轮88。如以下所述，甲烷化区段64被唯一地用作过热器来产生过热的高压蒸汽100。
如之前所提及的，酸性气体和CO2去除单元48可传输一部分合成气50至甲烷化区段64。甲烷化区段64可在一个或一系列甲烷化反应中将合成气中的CO和H2转化成CH4和H2O，即，转化成甲烷(例如SNG)和水。根据一些实施例，甲烷化区段64可包括利用冷却剂(例如水)来冷却由发热甲烷化反应产生的热SNG和水的一个或更多热交换器，发热甲烷化反应发生在甲烷化区段64内的各甲烷转化器中。当冷却剂(例如水)冷却甲烷化区段64时，其由发热甲烷化反应而变得被加热。在其它实施例中，由发热甲烷化反应产生的热量可用于加热其它水源，如来自气化器/冷却器18的水源和/或蒸汽源，锅炉给水源等。以下更详细地讨论了各种实施方式和设计。
同样，所公开的实施例采用甲烷化区段64作为热源而不是外部热源来产生蒸汽。在图示实施例中，甲烷化区段64可产生高压过热蒸汽100，该高压过热蒸汽100可传输至蒸汽涡轮88用于产生功率92，94。过热高压蒸汽100可利用本技术的各种实施方式产生，并且可具有从大约700℉到大约1500℉变化的温度(例如，大于大约700℉，800℉，900℉，1000℉，1100℉，1200℉，1300℉，1400℉，或1500℉)。在一些实施例中，可以通过蒸汽的饱和温度之上的温度来衡量温升。例如，高压过热蒸汽100可具有高于蒸汽的饱和温度大约500℉到1000℉的温度(例如大于饱和温度以上大约500℉，600℉，700℉，800℉，900℉或1000℉)。同样，温升可通过饱和温度之上的百分比来衡量。因此，高压过热蒸汽100的温度可在饱和温度以上的大约10％到大约500％之间，或者大约20％到大约300％之间，或者大约30％到大约250％之间，或者大约40％到大约200％之间，或者大约50％到大约150％之间(例如，大于饱和温度以上大约10％，50％，100％，150％，200％，250％，300％，350％，400％，450％或500％)。
此外，甲烷化区段64可包括脱硫甲烷转化器，其在合成气被转化成SNG和水102之前利用处理的合成气(例如，硫已经从该合成气去除)。甲烷化区段64可将一股生成的SNG和水102通过出口传输至SNG脱水和压缩单元104。此SNG脱水和压缩单元104可将水从SNG分离，使得SNG可被压缩并传输以产生管线级SNG 106。管线级SNG 106可经由SNG管线被传输至存储设施、附加的SNG处理设施，或者可用于利用管线SNG作为供给源的本领域已知的任何其它应用中。
图2是根据所公开的实施例使用甲烷化区段64来产生过热的高压蒸汽100以及加热的合成气70的整体替代天然气(SNG)生产－IGCC系统110的另一个实施例的方框图。系统110通常包括与图1中所示的系统10相似的特征。因而，使用图1和2中相同的元件号来讨论类似特征。然而，在以下讨论中使用不同的元件号来指代在不同条件下执行功能的那些特征。图示的系统110包括给料、气化以及洗涤系统14，该系统14包括在与相对于图1所述不同的条件下操作的气化/冷却器112。更具体地，在一些实施例中，气化器/冷却器112是合成气冷却器气化器，其在与图1的气化器/冷却器18相比升高的压力和/或温度下操作。例如，气化器/冷却器112可在大约600PSIG和大约1000PSIG之间的压力下操作(例如，大于大约650，700，750，800，850，900或950PSIG)。
因此，离开给料、气化以及洗涤系统14的一股未处理的合成气114也可能具有更高的压力。该高压未处理的合成气114的一部分可如图1一样被引导通过设计成处理升高的压力的旁通116。如之前一样，旁通116可用于控制离开WGS反应器38的一股高压转换合成气118内气体的比例(例如，H2和CO之间的比例)。同样，WGS反应器38可向给料、气化以及洗涤系统14提供冷凝物40，以及经由HRSG 82向涡轮提供低压蒸汽42。然而，高压转换合成气118被输送给酸性气体以及CO2去除单元48。根据所公开实施例的一个方面，酸性气体及CO2去除过程与系统10中的低压相比在系统110中的高压下会更有效。例如，在一个实施例中，来自气化反应的副产物气体在用于去除酸性气体的水性溶剂中(例如分散在水中的链烷醇胺)可具有较高的可溶解性，这会导致升高的分离效率。因此，酸性气体和CO2去除单元48在系统110的实施例中与系统10相比可使用较少的溶剂流量，因为较少量的溶剂可以适合于处理等量的合成气。在一些实施例中，系统110的酸性气体和CO2去除单元48与系统10中所使用的溶剂相比可使用少大约10％到大约50％的溶剂(例如，少大约10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％或50％)。
一旦已经发生了合成气118的处理，则如之前一样，来自气化反应的副产物(硫、酸性气体等)可发送至硫回收和尾气处理单元52。进一步的，一股高压CO2 120可发送至CO2脱水和压缩系统60，由于CO2流120先前升高的压力，该系统60可使用较少的能量用于压缩。在酸性气体和CO2去除单元48处进行处理之后，一股高压处理的合成气122的一部分被输送至甲烷化区段64，而单独的部分被发送通过旁通124。旁通124使高压处理的合成气122流过膨胀器126。膨胀器126可如它的名称所示使高压合成气122膨胀，使得压力被降低预定数量。在一些实施例中，取决于下游要求，压力可从气化器/冷却器112的原始压力(在大约600 PSIG到1000 PSIG之间)降低至大约400 PSIG到大约550 PSIG之间(例如大约500 PSIG)。在其它实施例中，压降可用百分比衡量。例如，压降可为在大约10％和50％之间的降低。就是说，压降可大于大约10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％或50％。在一个特定实施例中，压降可为从大约900 PSIG到大约500 PSIG(例如大约45％)。此外，在一些实施例中，膨胀器126可为膨胀涡轮，其可产生用于驱动其它过程的功率。例如，膨胀涡轮可驱动压缩机，如CO2脱水和压缩系统60内的压缩机。
所公开的实施例唯一地采用来自甲烷化区段64的热量来加热流经旁通124的合成气。例如，在离开膨胀器126后，一股降低压力的转换合成气128然后被引向热交换器68。热交换器68可置于甲烷化区段64内或其下游，例如在第一甲烷化级、第二甲烷化级等处或之后。因此，热交换器68可将降低压力的转换合成气128的温度升高与甲烷化区段64内热交换器68的放置成比例的数量。例如，如果热交换器68的放置成朝向甲烷化区段64的起始级，则降低压力的转换合成气128可被加热较大量。如果热交换器68被放置成朝向甲烷化区段64的末尾级(或者在甲烷化区段64之外)，则降低压力的转换合成气128可被加热较小量。同样，甲烷化区段64的操作在下文更详细地讨论。一旦被加热，一股加热的降低压力合成气130即被引向燃烧涡轮72，燃烧涡轮72在一些实施例中可被设计成以较低压力操作(例如，降低压力合成气130的压力)。例如，燃烧涡轮72可设计成以大约400，450，500，550或600 PSIG操作，以产生用于设施76的功率和/或用于输出的净功率78。
对于没有绕过甲烷化区段64的该部分合成气122，执行一个或一系列甲烷化反应以产生高压SNG 132。高压SNG 132可具有与气化器/冷却器112的操作压力大体相同的压力(例如，在大约600和1000 PSIG之间)。例如，高压SNG可具有大于大约650, 700, 750, 800, 850, 900或950 PSIG的压力。因此，高压SNG 132可不经历SNG脱水和压缩系统104内大量的压缩而产生管线SNG 106，管线SNG 106可具有1000 PSIG到1100 PSIG的压力。
如上所述，所公开的实施例唯一地将甲烷化区段64与SNG和/或IGCC设施的各种区域集成，使得由在甲烷化区段64内实施的发热甲烷化过程产生的热量可被利用来驱动其它设施过程。因此，图3是在使用激冷气化器138的过程中具有甲烷化区段64与给料子系统16和/或WGS反应器38集成的系统140的一个实施例的方框图。应该指出系统140是系统10和110的改型，并且因而可包含类似的特征。如图所示，系统140包括流过系统140的含碳燃料12的路径142。例如，燃料经历在激冷气化器138处的激冷气化，在洗涤器子系统34处的清洁，在转换反应器和气体冷却区段(GC)38处的转换和冷却，在酸性气体去除区段(AGR)48处的酸性气体去除，以及在甲烷化区段64处的甲烷化，从而最终产生SNG和水102。此类过程可考虑含碳燃料12的燃料路径142(例如第一燃料路径)。系统140也包括低能级热流144的路径(例如热路径或流体流)。可加热低能级热流144以在设施的一个或更多区段处产生蒸汽或类似的热载体(例如加热的冷却剂)。当低能级热流144通过甲烷化区段64时，其可通过包含在甲烷化区段64内的一个或更多热交换器，直至其作为转化的低能级热流146离开，低能级热流146可具有不同于低能级热流144的温度和压力。例如，甲烷化区段64可将冷却剂(例如水或蒸汽)的温度从低能级热流144到转换的低能级热流146升高大约10％到100％。作为进一步示例，甲烷化区段64可从低能级热流144到转化的低能级热流146将水转化成蒸汽和/或过热蒸汽。如所示的那样，转化的低能级热流146可被引向给料子系统16和/或WGS反应器38。在其中转化的低能级热流146被引向给料子系统16的实施例中，转化的低能级热流146可用于加热给料子系统16内的各种底质(substrate)，诸如用于浆状物给料气化过程的浆状物，用于干燥给料气化过程的氮气等。另外，转化的低能级热流146可用作用在WGS反应器38中的蒸汽源，WGS反应器38如所提及的那样使用蒸汽来与CO反应以形成CO2和水。一股剩余冷凝物和/或低能级蒸汽148可离开WGS反应器38以或者被再循环或者被输送至设施的另一区段。
以类似于低能级热流144的方式，可将冷高压锅炉给水(HPBFW)源150提供给甲烷化区段64以便产生过热的高压蒸汽100。过热的高压蒸汽100可直接用在一个或一系列蒸汽涡轮(例如蒸汽涡轮88)以及用在热交换实施方式中。为了更详细地图示甲烷化区段64的运行，图4是图示根据本文所述方法的热联合的一个实施例的方框图。具体而言，图4是一个实施例的图示，其中甲烷化区段64用于通过将水的路径引导通过靠近甲烷化区段64的甲烷转化器的一系列热交换器而从高压冷锅炉给水(HPBFW)源150产生高压过热蒸汽100。
因此，图4图示了包括沿含碳燃料路径142设置的第一甲烷转化器160，第二甲烷转化器162以及第三甲烷转化器164的一系列甲烷转化器。应该指出的是甲烷化区段64内可能有任何数量的甲烷转化器，而本文所述的三个甲烷转化器是作为一个特定的实施方式。此外，在通常意义上，甲烷转化器通常可沿含碳燃料路径142设置以便降低放热性。就是说，相对于甲烷化区段64内的其它甲烷转化器162，164，第一甲烷转化器160可从合成气到SNG的发热转化产生大量的热量。在一个实施例中，这可能是由于第一甲烷转化器160将大量的合成气转化成大量的SNG，而剩余(未转化)的合成气在第二和第三甲烷转化器162，164中转化成SNG。因而，第一甲烷转化器160可产生最多的热量，而第二甲烷转化器162产生第二多的热量，依此类推。
使用本技术，可在甲烷化区段64内和/或邻近甲烷化区段64包含多个热交换器，使得由各甲烷转化器产生的热量可用于驱动各种过程。更具体地，热交换器可设置成靠近各甲烷转化器的发热甲烷化区域和/或在各甲烷转化器的发热甲烷化区域内。在图示的实施例中，第一热交换器166设置成沿含碳燃料路径142靠近并且位于第一甲烷转化器160的紧下游，例如靠近第一甲烷转化器160的发热甲烷化区域和/或在第一甲烷转化器160的发热甲烷化区域内。第二热交换器168可沿含碳燃料路径142设置在第一热交换器166和第二甲烷转化器162之间。同样，第三热交换器170沿含碳燃料路径142在第二甲烷转化器162和第三甲烷转化器164之间靠近第二甲烷转化器162的发热甲烷化区域和/或在第二甲烷转化器162的发热甲烷化区域内设置。以与靠近第一甲烷转化器160的热交换器166,168类似的方式，第四和第五热交换器172和174可沿含碳燃料路径172设置成靠近第三甲烷转化器164并位于第三甲烷转化器164的紧下游。因而，甲烷转化器160,162和164以及热交换器166,168,170,172和174可全部沿含碳燃料路径142设置，这可允许热交换器利用由各甲烷转化器产生的热量来升高冷却剂(例如蒸气、合成气、SNG)、燃料(例如合成气、蒸气、SNG)或另一股流的温度。如所提及的那样，随着由甲烷转化器160,162和164所产生的热量通常沿着含碳燃料路径142的前进而减少，热交换器166到177加热流体的能力也会如此。就是说，靠近第一甲烷转化器160的第一热交换器166可将流体加热到比靠近第三甲烷转化器164的第五热交换器174更高的温度(或者更大的百分比)，并依此类推。
在图示的构造中，除了被沿含碳燃料路径142设置之外，热交换器166到174也可沿流体路径176设置，例如水/蒸汽路径或冷却剂路径。实际上，在一些实施例中，流体路径176可为构造成将冷高压锅炉给水150承载通过该系列热交换器166到174以产生过热高压蒸汽100的高压(例如大约800到2200 PSIG之间)水蒸汽路径。就是说，流体路径176也可为冷却剂路径和/或燃料路径。
根据图4中所绘的实施例，流体路径176可沿相对于含碳燃料路径142大体相反的方向前进。换言之，当燃料沿燃料路径142向下游连续流过甲烷转化器160,162和164时，流体沿流体路径176向上游流过热交换器172,170和166。因此，流体路径176可连续地在第四、第三和第一热交换器172、170和166的位置处邻近第三、第二和第一甲烷转化器164、162和160横贯含碳燃料路径142，第三、第二和第一甲烷转化器164、162和160沿上游方向连续地比另一个更热。以这种方式，包含在流体路径176内的流体(其可限定为吸入导管内的流体)可在第四热交换器172中被加热至第一温度，在第三热交换器170中被加热至第二温度，以及在第一热交换器166中被加热至第三温度，其中该第一、第二和第三温度连续地比另一个更热。
在一些实施例中，第四热交换器172可将冷高压锅炉给水150加热大约200℉到600℉之间的温度(例如大约200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550或600 ℉)。热的高压锅炉给水178然后可被通向第二和第三甲烷转化器162,164之间的第三热交换器170以产生高压蒸汽180。第三热交换器170可构造成将热高压锅炉给水178加热大约600℉到900 ℉(例如600, 650, 700, 750或800 ℉)。如图4中所绘的那样，高压蒸汽180然后可被引向靠近第一甲烷转化器160的第一热交换器166。第一热交换器166可构造成将高压蒸汽180加热至大约1200 ℉和1500 ℉之间的温度(例如1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450或1500 ℉)。应该指出的是关于热交换器166到174的用词第一、第二、第三、第四和第五仅用于方便讨论，并且不一定代表流体可能通过热交换器的顺序。实际上，在其中热交换器按照根据图4中所绘的实施例的流体流的顺序描述的实施例中，第四热交换区172将为加热高压流体的第一个热交换器，第三热交换区170将为第二个，第一热交换区166将为第三个，且依此类推。另外，图4中所绘的实施例中第五热交换器的存在仅包括来方便讨论，并且也考虑使用多于或少于五个热交换器(例如一个、两个、三个、四个或更多)，如下文所述。
使用本技术，可使用一个或更多热交换器来促进甲烷化区段64内执行的过程。例如，在设施启动后(即，在能量的初始输出后)，将合成气转换成SNG的甲烷化过程可为功率产生过程。因而，除了产生过热的高压蒸汽100，甲烷化区段64也可具有构造成加热用在甲烷化过程中的热燃料(即合成气)并使甲烷化区段64的最终产物(即SNG)升温的特征。在图示的实施例中，第二和第五热交换区168和174可构造成执行这些任务。在一个实施方式中，来自酸性气体和CO2去除单元48的冷合成气50可由第二热交换器168使用没有被第一热交换器166利用的热量来加热。因此，第二热交换器168可将合成气50加热至大约500℉到600℉之间的温度(例如，大约500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590或600℉)。通过这样做，可将一股加热的合成气182输送至第一甲烷转化器160，这可方便甲烷化反应的启动和/或升高甲烷化反应的效率。以类似的方式，如所提及的那样可为低压流或类似流体的低能级热流144可由第五热交换区174进一步加热或冷却，以产生转化的低能级热流146和/或用来加热或冷却由甲烷化区段64产生的SNG和水102。在此类实施例中，可促进利用SNG和水102的任何过程(例如，燃烧、压缩和/或脱水)。
图5是具有合成气冷却器/气化器188和甲烷化区段64的独特热联合的系统190的一个实施例的方框图。例如，图示的系统190独特地将气化器188与甲烷化区段64集成以产生过热的高压蒸汽100，同时还使用甲烷化区段64作为用于其他流(例如低能级热流144)的热源。系统190包括含碳燃料路径142，其将燃料12输送通过给料子系统16并输送至合成气冷却器/气化器(SGC气化器)188。SGC气化器188产生用于最终产生SNG 102的合成气。根据某些实施例，SGC气化器188可产生相对于图1描述的一股饱和高压蒸汽30。饱和高压蒸汽30可例如当合成气第一次在气化器中产生时从冷却过程生成。更具体地，可使用水源来冷却在SGC气化器188中产生的合成气，该合成气又被转化成饱和高压蒸汽30。在系统190中，此饱和高压蒸汽30被沿流体路径192引导至甲烷化区段64以产生过热的高压蒸汽100。用于在SGC气化器188中冷却的水源可为高压锅炉给水(HPBFW)178，其沿流体路径192从甲烷化区段64输送至SGC气化器188。当然，热锅炉给水178可最初呈作为输送至甲烷化区段64的源的冷高压锅炉给水(HPBFW)150的形式。
另外，在图示的实施例中，低能级热流144可流过一系列热交换器以产生一股低压蒸汽194，低压蒸汽194可提供给系统190内的多个区域。例如，蒸汽194可被引向转换反应器38，这里蒸汽194可用在转换反应中或者用作加热器或冷却剂，从而导致新的一股低能级热流196的生成。蒸汽194也可提供给给料系统16来生成用于SGC气化器188的加热的和/或浆状化的给料。因此，通过经由流体路径192将SGC气化器188与甲烷化区段64集成，图示的实施例产生了过热的高压蒸汽100，且同时改善了气化和甲烷化的效率。例如，通过使用蒸汽194来加热和/或浆状化到SGC气化器188的给料，与否则如果给料没有被蒸汽194改变而使用的能量相比，SGC气化器188可使用较少的能量来产生合成气。
图5的甲烷化区段64的一个实施例在图6的方框图中更详细地进行了图示。图6的甲烷化区段64沿燃料路径142在其它特征之外还包括第一、第二和第三甲烷转化器160、162和164，以及热交换器166到174。在热联合的图示实施例中，以类似于图4中所绘实施例的方式，第四热交换器172接收并加热冷高压锅炉给水150的源以产生热高压锅炉给水(HPBFW)178。然而，和图4中所绘的实施例不同，热高压锅炉给水178被输送至SGC气化器188用于沿流体路径192进一步加热(图5)。因此，除了其上述目的，SGC气化器188也可充当热交换器以加热高压热锅炉给水178来产生饱和的高压蒸汽30。如所提及的那样，流体路径192在甲烷化区段64和SGC气化器188之间循环。因而，来自SGC气化器188的饱和的高压蒸汽30被输送至第一热交换器166，第一热交换器166生成过热的高压蒸汽100以最终输送至蒸汽涡轮或其它设施设备。
图6中进一步描绘的是起源为低能级热流144的不同路径。如之前在图4中一样，低能级热流144输送至第五热交换器174，该第五热交换器174加温或冷却SNG和水102(取决于期望的产物或设施规格)，以产生转化的低能级热流146。然而，在图示的实施例中，转化的低能级热流146不是输送到设施的另一区域，而是输送到第三热交换器170，这里其被加热以生成低能级蒸汽194。低能级蒸汽194然后可输送至设施的其它区段，以促进多个过程，包括使用蒸汽作为冷却剂、反应剂、加温剂、低压蒸汽涡轮、膨胀器、脱水器、给料加温器等的那些过程。
图7中将图5中所绘的实施例的一个改型图示为方框图，其中系统210利用不同的流体路径来在合成气冷却器气化器188处生成过热高压蒸汽100。应该指出的是为了在合成气冷却器气化器188处产生过热高压蒸汽100，SGC气化器188可能进行设计变更以包含过热高压蒸汽100的温度和压力。如图所绘，系统210利用流体路径212来承载，该流体路径212起源为冷高压锅炉给水(HPBFW) 150，其通过甲烷化区段64来产生一股饱和高压蒸汽214，饱和高压蒸汽214在温度和压力上可与图5的饱和高压蒸汽30相似或不同。饱和高压蒸汽214被输送至例如SGC气化器188，以冷却在SGC气化器188中生成的合成气，并产生过热高压蒸汽100。此外，低能级蒸汽194可被引向WGS反应器38，WGS反应器38可在WGS反应中利用蒸汽194和/或作为冷却剂来产生低能级热源196。蒸汽194也可由给料系统16采用，如上所述，以加热和/或浆状化发送至SGC气化器188的给料。
图7的甲烷化区段内的热联合配置在图8的方框图中更详细地进行了描绘。和以上描述中一样，甲烷化区段64包括具有甲烷转化器160，162和164以及热交换器166到174的含碳燃料路径142。根据图示的实施例，冷高压锅炉给水(HPBFW) 150被在第四热交换器172处加热以生成热高压锅炉给水(HPBFW) 178。热高压锅炉给水178沿流体路径212移动，直至其抵达第一热交换器166，这里其被加热以生成高压蒸汽214，高压蒸汽214如所提及的那样在SGC气化器188处被进一步加热以产生过热高压蒸汽100。
如前所述，低能级蒸汽194通过将低能级热流144(例如水)通过第五热交换器174(连续地加热或冷却SNG)来产生转化的低能级热流146(例如加热的水)而生成。转化的低能级热流146然后在第三热交换器170处加热以产生低能级蒸汽194。同样，根据图7中所绘的实施例，低能级蒸汽194被引向WGS反应器38用来用在WGS反应中。然而，也设想了实施例，其中低能级热流144和/或转化的低能级热流146可被过热以产生过热的低压。其它可能的实施方式可包括在再沸器中使用低能级蒸汽194，如酸性气体反应器中的再沸器。
图9是具有使用本方法的热联合的系统230的一个实施例的方框图。在图示的实施例中，系统230包括与系统10和110类似的特征，并且包含构造成不使用热交换器而加热合成气来产生可输出功率和/或替代天然气的特征。系统230包括类似于图1和2中所述的那些特征的特征，包括给料、气化以及洗涤系统14。因此，燃料12被转化成未处理合成气，其被传给一级水煤气转换(WGS)反应器和热量/冷凝物回收系统232。以类似于WGS反应器34的方式，系统232可将合成气内CO的一部分转化成CO2。系统232也可从气体冷却系统236回收冷凝物234，气体冷却系统236可使用蒸汽和/或类似的冷却剂来冷却转换的合成气。和系统10以及110一样，WGS反应器和热量/冷凝物回收系统232也可将冷凝物40传输至给料、气化以及洗涤系统14。气体冷却系统236可构造成使用冷却剂冷却由系统232产生的转换的合成气，冷却剂例如锅炉给水，这产生冷凝物234。气体冷却系统236产生冷却的气体(即冷却的合成气)，其被引向酸性气体和CO2去除系统44，该酸性气体和CO2去除系统44将酸性气体流238从冷却的合成气中分离出来。酸性气体238被提供给酸性气体富集区段240，该酸性气体富集区段240将酸性气体从CO2分离，以产生一股富集的酸性气体242和CO2滑移流244。富集的酸性气体242然后被引向硫回收和尾气处理单元48以便分离硫54和尾气246，尾气246与CO2滑移流244结合以产生一股回收气体248。该股回收气体248可在回收压缩单元250处压缩至大体上等于给料、气化以及洗涤系统14内气化器18的操作范围的压力的压力。加压的回收气体流252然后可提供给给料、气化以及洗涤系统14用于进一步使用。
当处理的合成气50离开酸性气体和CO2去除系统44时，一部分可进入旁通254，旁通254绕过单级甲烷化区段256。根据某些实施例，进入旁通254的合成气50的量可在大约0％到100％之间变化。就是说，从基本上没有到基本上全部合成气50的任何比例的合成气都可进入旁通254。例如，旁通254可流过大约10％到90％，20％到80％，30％到70％，或者40％到60％的合成气50，而剩余的合成气流过单级甲烷化区段256。在一些实施例中，旁通254可流过合成气50的大约25%，35％，45％，55％，65％，75％，85％或95％，且剩余部分在单级甲烷化区段256中被转换成甲烷。如之前关于图1－8的甲烷化区段64所提及的那样，将合成气转化成SNG的过程可以是高度发热的过程，且热量发生足以将热交换器处的流体的温度升高200℉到2000℉之间的任何温度。然而，关于系统230，由单级甲烷化区段256产生的加热的SNG可例如在两个导管的接头处直接与旁通254中的合成气50结合以产生混合流258。混合流258可包括SNG和合成气的组合，取决于绕过甲烷化区段256的合成气50的量。
在所绘实施例的一个实施方式中，合成气50的大约10％到20％可被引入旁通254，其可在接触离开单级甲烷化区段256的热SNG时被加热。例如，合成气可被加热至大约400℉到大约1500℉之间的温度(例如大约600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400或1500 oF)。因此，通过将热SNG与合成气直接混合，图示的实施例产生了加热的燃料混合物(流258)，其然后被引向燃烧涡轮72用于生成设施功率76和用于输出的功率78。利用此类构造，燃烧涡轮72可相对于用未加热燃料的燃烧更有效的操作。此外，应该指出的是燃烧涡轮72可与热回收蒸汽发生器82以与图1和2中所绘的实施例一致的方式成流体连接。由于执行发热甲烷化反应，单级甲烷化区段256也可生成蒸汽260和冷凝物262。蒸汽260可以与图1和2中所绘实施例一致的方式利用。例如，蒸汽260可用在蒸汽涡轮中或热交换实施方式中。同样，冷凝物262可被引向HRSG系统82和/或回收至设施的其它区域。
此书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且也使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可获专利的范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他范例的结构要件与权利要求的书面语言描述没有差异，或如果它们包括的等价性结构要件与权利要求。
Claims (20)
1. 一种系统，包括：
甲烷化区段，包括：
构造成接收第一燃料的燃料入口；
构造成输出甲烷的燃料出口；
构造成将所述第一燃料的第一流从所述燃料入口导引至所述燃料出口的第一燃料路径，其中所述第一燃料路径包括第一甲烷转化器，所述第一甲烷转化器构造成在发热甲烷化区域中从所述第一燃料生成所述甲烷，以及
构造成导引所述第二燃料的第二流而不转化成甲烷的第二燃料路径，其中所述第二燃料路径构造成从所述发热甲烷化区域接收热量。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料和所述第二燃料包括合成气，所述第一燃料路径和所述第二燃料路径在所述发热甲烷化区域上游联接在一起，并且所述第二燃料路径绕过所述发热甲烷化区域。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一燃料的所述第一流包括所述合成气的第一部分，所述第二燃料的所述第二流包括所述合成气的第二部分，并且所述第一部分至少大于或等于所述合成气的大约75%。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，包括位于所述发热甲烷化区域下游的热交换器，其中所述热交换器构造成将热量从所述发热甲烷化区域传输至所述第二燃料。
5. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一燃料的所述第一流包括所述合成气的第一部分，所述第二燃料的所述第二流包括所述合成气的第二部分，并且所述第一部分至少大于或等于所述合成气的大约25%。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一燃料路径和所述第二燃料路径在所述发热甲烷化区域下游的燃料混合区域处联接在一起，并且所述燃料混合区域构造成将所述甲烷与所述第二燃料直接混合。
7. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二燃料路径包括气体膨胀涡轮。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括在所述甲烷化区段上游联接到所述第一燃料路径或第二燃料路径上的气化器，其中所述气化器包括激冷冷却器或辐射合成气冷却器。
9. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括连接到所述甲烷化区段上的流体路径，其中，所述甲烷化区段构造成将热量传递至沿所述流体路径的流体，以产生加热的流体，所述加热的流体被导引至热回收蒸汽发生(HRSG)系统，并且所述加热的流体包括加热的水、蒸汽或过热蒸汽。
10. 一种系统，包括：
合成气冷却器；
甲烷化区段；
延伸通过所述合成气冷却器和所述甲烷化区段的燃料路径，其中所述燃料路径构造成使合成气从所述合成气冷却器流向所述甲烷化区段，且所述甲烷化区段构造成在第一发热甲烷化区域中由所述合成气生成甲烷；以及
延伸通过所述合成气冷却器和所述甲烷化区段的流体路径，其中所述合成气冷却器构造成使热量从所述合成气传递至沿所述流体路径的流体，所述甲烷化区段构造成使热量从所述第一发热甲烷化区域传递至沿所述流体路径的所述流体，且所述流体包括沿所述流体路径的至少一部分的蒸汽。
11. 根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述合成气冷却器或所述甲烷化区段构造成使所述蒸汽过热。
12. 根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述合成气冷却器构造成将热量从所述合成气传递至所述流体以生成饱和蒸汽，且所述甲烷化区段构造成将热量从所述第一发热甲烷化区域传递至所述饱和蒸汽以生成过热蒸汽。
13. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述甲烷化区段包括具有第一发热甲烷化区域的第一甲烷转化器和具有第二发热甲烷化区域的第二甲烷转化器，以及所述第一甲烷转化器和所述第二甲烷转化器之间的第一热交换器，其中所述第一热交换器构造成将热量从所述第一发热甲烷化区域传递至所述饱和蒸汽，以生成所述过热蒸汽。
14. 根据权利 13所述的系统，其特征在于，所述甲烷化区段包括所述第一甲烷转化器和所述第二甲烷转化器之间的第二热交换器，其中所述第二热交换器构造成在所述合成气被输送至所述第一甲烷转化器之前将热量从所述第一发热甲烷化区域传递至所述合成气。
15. 根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述甲烷化区段包括具有第三发热甲烷化区域的第三甲烷转化器，以及位于所述第三甲烷转化器下游的第二热交换器，其中所述第二热交换器构造成将热量从所述第三发热甲烷化区域传递至所述流体，以便在所述流体被输送至所述合成气冷却器之前生成加热的给水。
16. 根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述甲烷化区段构造成将热量从所述第一发热甲烷化区域传递至所述流体以生成饱和蒸汽，且所述合成气冷却器构造成将热量从所述合成气传递至所述饱和蒸汽以生成过热蒸汽。
17. 根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述甲烷化区段包括具有第一发热甲烷化区域的第一甲烷转化器和具有第二发热甲烷化区域的第二甲烷转化器，以及所述第一甲烷转化器和所述第二甲烷转化器之间的第一热交换器，其中所述第一热交换器构造成将热量从所述第一发热甲烷化区域传递至所述流体以生成所述饱和蒸汽。
18. 根据权利 17所述的系统，其特征在于，所述甲烷化区段包括所述第一甲烷转化器和所述第二甲烷转化器之间的第二热交换器，其中所述第二热交换器构造成在所述合成气被输送至所述第一甲烷转化器之前将热量从所述第一发热甲烷化区域传递至所述合成气。
19. 一种系统，包括：
甲烷化区段，包括：
燃料路径；
所述燃料路径中的第一甲烷转化器，其中所述第一甲烷转化器包括第一发热甲烷化区域；
所述燃料路径中位于所述第一甲烷转化器下游的第二甲烷转化器，其中所述第二甲烷转化器包括第二发热甲烷化区域；
沿所述燃料路径设置在所述第一甲烷转化器和所述第二甲烷转化器之间的第一热交换器；
沿所述燃料路径设置在所述第二甲烷转化器下游的第二热交换器；以及
延伸通过所述第一热交换器和所述第二热交换器的流体路径，其中所述第二热交换器构造成将热量从所述第二发热甲烷化区域传递至流体，以便在所述流体被输送至所述第一热交换器之前生成沿所述流体路径的饱和蒸汽，并且所述第一热交换器构造成将热量从所述第一发热甲烷化区域输送至所述饱和蒸汽，以生成沿所述流体路径的过热蒸汽。
20. 根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述甲烷化区段包括：
所述燃料路径中位于所述第二甲烷转化器下游的第三甲烷转化器，其中所述第三甲烷转化器包括第三发热甲烷化区域；以及
沿所述燃料路径设置在所述第三甲烷转化器下游的第三热交换器，其中所述流体路径延伸通过所述第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器，且所述第三热交换器构造成将热量从所述第三发热甲烷化区域传递至所述流体，以便在所述流体被输送至所述第二热交换器之前生成沿所述流体路径的加热的给水。
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