KR101753046B1 - 가스화기 신가스 응축물로부터 유기 화합물들 재순환 - Google Patents

가스화기 신가스 응축물로부터 유기 화합물들 재순환 Download PDF

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Abstract

합성 가스를 제조하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 공급원료는 미가공 신가스를 제조하도록 가스화기 내에서 가스화될 수 있다. 미가공 신가스는 프로세싱된 신가스를 제조하도록 프로세싱 기기 내에서 프로세싱될 수 있다. 프로세싱된 신가스는 분리기내에서 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리될 수 있다. 유기상은 가스화기에 도입될 수 있다. 수성상은 스팀과 응축물을 제공하도록 스트리퍼에 도입될 수 있고, 그 후, 스팀은 가스화기에 도입될 수 있다.

Description

가스화기 신가스 응축물로부터 유기 화합물들 재순환 {RECYCLING ORGANIC COMPOUNDS FROM GASIFIER SYNGAS CONDENSATE}
본원에 개시된 실시형태들은 일반적으로 가스화 프로세스에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 이러한 실시형태들은 가스화 프로세스 동안 제조된 유기 화합물들 재순환에 관한 것이다.
가스화는, 탄소 함유 공급원료들을, 일산화탄소, 이산화탄소, 수소 및 메탄을 포함하는 대부분 가스성 혼합물들로 변환시키는 고온 프로세스이다. 이러한 가스성 혼합물들을 통상적으로 합성 가스 또는 보다 간결하게 신가스 (syngas) 라고 한다. 신가스는, 다른 유기 화학물질들을 제조하기 위해 그리고/또는 스팀 및/또는 전기를 생성하기 위해 수소 공급원으로서 사용될 수 있다.
일산화탄소, 이산화탄소, 수소 및 메탄 이외에, 가스화 프로세스는 또한 알칸들, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 나프탈렌들 등과 같은 원하지 않는 유기 화합물들을 제조한다. 신가스를 냉각시키면, 유기 화합물들은 신가스를 유출수로 응축시켜, 폐수를 발생시키는 경향이 있다. 하지만, 많은 가스화 프로세스들에서, 폐수에서 유기 화합물들을 회수하는 것은 상업적으로 실행불가능하다.
따라서, 가스화 프로세스에서 제조된 유기 화합물들을 회수 및 재순환하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 대한 필요가 있다.
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도 1 은 전술한 1 개 이상의 실시형태들에 따른 예시적인 가스화 시스템을 도시한다.
도 2 는 전술한 1 개 이상의 실시형태들에 따른 도 1 로부터의 예시적인 가스화기를 도시한다.
도 3 은 전술한 1 개 이상의 실시형태들에 따른 도 1 로부터의 예시적인 신가스 프로세싱 기기를 도시한다.
합성 가스를 제조하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 공급원료는 미가공 (raw) 신가스를 제조하기 위해 가스화기내에서 가스화될 수 있다. 미가공 신가스는 프로세싱된 신가스를 제조하도록 프로세싱 기기내에서 프로세싱될 수 있다. 프로세싱된 신가스는 분리기내에서 증기상, 유기상, 및 수성상 (aqueous phase) 으로 분리될 수 있다. 유기상은 가스화기에 도입될 수 있다. 수성상은, 스팀이 이 수성상으로부터 많은 유기물들을 제거하는 스트리퍼로 도입될 수 있고, 그 후 오염된 스팀은 가스화기에 도입될 수 있다. 스트리핑된 수성상 (응축물) 은 재순환될 수 있다.
도 1 은 1 개 이상의 실시형태들에 따른 예시적인 가스화 시스템 (100) 을 도시한다. 가스화 시스템 (100) 은 가스화기 (110), 신가스 프로세싱 기기 (120), 분리기 (130), 및 스트리퍼 (160) 를 포함할 수 있다. 가스화기 (110) 는 라인 (112) 을 통해 미가공 합성 가스 또는 신가스를 제조하도록 산화제 및 스팀의 존재하에서 탄소질 공급원료를 가스화할 수 있다. 라인 (112) 을 통한 미가공 신가스는 약 575℃ ~ 약 1500℃ 범위의 온도에서 가스화기 (110) 를 나올 수 있다. 예를 들어, 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 600℃, 약 900℃, 약 1,000℃, 또는 약 1,100℃ 의 하한 (low) 에서부터 약 1,200℃, 약 1,300℃, 약 1,400℃, 또는 약 1,500℃ 의 상한까지 범위의 온도를 가질 수 있다.
가스화기 (110) 를 나오는 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 질소, 아르곤, 또는 이들의 어떠한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 20 mol%, 약 45 mol%, 또는 약 50 mol% 의 하한에서부터 약 60 mol%, 약 70 mol%, 또는 약 80 mol% 의 상한까지 범위의 수소 함량을 가질 수 있다. 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 15 mol%, 약 17 mol%, 또는 약 19 mol% 의 하한에서부터 약 20 mol%, 약 30 mol%, 또는 약 40 mol% 의 상한까지 범위의 일산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 0 mol%, 약 5 mol%, 또는 약 10 mol% 의 하한에서부터 약 20 mol%, 약 30 mol%, 또는 약 40 mol% 의 상한까지 범위의 이산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 0 mol%, 약 2 mol%, 또는 약 3 mol% 의 하한에서부터 약 5 mol%, 약 8 mol%, 또는 약 10 mol% 의 상한까지 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 1 mol% ~ 약 5 mol%, 약 2 mol% ~ 약 8 mol%, 약 4 mol% ~ 약 9 mol%, 또는 약 6 mol% ~ 약 10 mol% 메탄 함량을 가질 수 있다. 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 1 mol%, 약 2 mol%, 또는 약 3 mol% 의 하한에서부터 약 5 mol%, 약 40 mol%, 또는 약 50 mol% 의 상한까지 범위의 질소 함량을 가질 수 있다. 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 0.1 mol%, 약 0.3 mol%, 또는 약 1 mol% 의 하한에서부터 약 1 mol%, 약 1.5 mol%, 또는 약 3 mol% 의 상한까지 범위의 아르곤 함량을 가질 수 있다.
라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 또한 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌들, 산소-치환된 1 환 및 2 환 방향족들, 페놀, 페난트라센 (phenanthracene), 에탄, 에틸렌, 프로판 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 원하지 않는 유기 화합물들 또는 "오염물들" 을 포함할 수 있다. 라인 (112) 에서의 미가공 신가스는 약 100 ppmv, 약 200 ppmv, 또는 약 500 ppmv 의 하한에서부터 약 1,000 ppmv, 약 2,000 ppmv, 또는 약 5,000 ppmv 의 상한까지 범위의 오염물 함량을 가질 수 있다.
라인 (112) 을 통한 미가공 신가스는 신가스 프로세싱 기기 (120) 에 도입될 수 있다. 신가스 프로세싱 기기 (120) 는, 도 3 에서 보다 자세히 설명되는 바와 같이, 미가공 신가스로부터 미립자들 (particulates) 을 제거하고, 미가공 신가스의 수분 함량을 증가시키며, 미가공 신가스에서의 일산화탄소를 이산화탄소로 변환시키고, 그리고/또는 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스를 제공하도록 미가공 신가스를 냉각시키도록 되어 있을 수 있다. 라인 (122) 을 통한 프로세싱된 신가스는 약 10 mol% 의 하한에서부터 약 99 mol% 의 상한까지 범위의 수소 함량을 가질 수 있다. 라인 (122) 을 통한 프로세싱된 신가스는 약 0.2 mol% 의 하한에서부터 약 40 mol% 의 상한까지 범위의 일산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스는 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 50 mol% 의 상한까지 범위의 이산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (122) 을 통한 프로세싱된 신가스는 약 0.5 mol% 의 하한에서부터 약 15 mol% 의 상한까지 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다. 라인 (122) 을 통한 프로세싱된 신가스는 약 0.1 mol% 의 하한에서부터 약 60 mol% 의 상한까지 범위의 질소 함량을 가질 수 있다.
라인 (122) 을 통한 프로세싱된 신가스는 약 0.1 mol% 의 하한에서부터 약 3 mol% 의 상한까지 범위의 아르곤 함량을 가질 수 있다. 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스는 약 50 ppmv, 약 100 ppmv, 또는 약 500 ppmv 의 하한에서부터 약 1,000 ppmv, 약 2,000 ppmv, 또는 약 4,000 ppmv 의 상한까지 범위의 오염물 함량을 가질 수 있다.
라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스는 분리기 (130) 에 도입될 수 있다. 분리기 (130) 는 디캔터 (decanter), 원심분리기 등일 수 있다. 예를 들어, 분리기 (130) 는 3 상 분리기일 수 있다. 분리기 (130) 는 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스를 라인 (132) 을 통하여 가스상 또는 증기상으로, 라인 (134) 을 통하여 탄화수소 또는 유기상으로, 그리고 라인 (136) 을 통하여 액상 또는 수성상으로 분리시키도록 될 수 있다.
라인 (132) 을 통한 증기상은 약 4℃ 의 하한에서부터 약 300℃ 의 상한까지 범위의 온도를 가질 수 있다. 라인 (132) 을 통한 증기상은 약 200 kPa 의 하한에서부터 약 6,000 kPa 의 상한까지 범위의 압력을 가질 수 있다.
라인 (132) 을 통한 증기상은 약 10 mol% 의 하한에서부터 약 99 mol% 의 상한까지 범위의 수소 함량을 가질 수 있다. 라인 (132) 을 통한 증기상은 약 0.2 mol% 의 하한에서부터 약 40 mol% 의 상한까지 범위의 일산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (132) 을 통한 증기상은 약 0.05 mol% 의 하한에서부터 약 50 mol% 의 상한까지 범위의 이산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (132) 을 통한 증기상은 약 0.5 mol% 의 하한에서부터 약 15 mol% 의 상한까지 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다. 라인 (132) 을 통한 증기상은 약 0.1 mol% 의 하한에서부터 약 60 mol% 의 상한까지 범위의 질소 함량을 가질 수 있다. 라인 (132) 을 통한 증기상은 약 0.1 mol% 의 하한에서부터 약 3 mol% 의 상한까지 범위의 아르곤 함량을 가질 수 있다. 라인 (132) 을 통한 증기상은 약 20 ppmv, 약 50 ppmv, 또는 약 100 ppmv 의 하한에서부터 약 500 ppmv, 약 1,000 ppmv, 또는 약 2,000 ppmv 의 상한까지 범위의 오염물 함량을 가질 수 있다.
라인 (134) 을 통한 유기상은 약 4℃ 의 하한에서부터 약 300℃ 의 상한까지 범위의 온도를 가질 수 있다. 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 200 kPa 의 하한에서부터 약 6,000 kPa 의 상한까지 범위의 압력을 가질 수 있다.
라인 (134) 을 통한 유기상은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 1 mol% 의 상한까지 범위의 수소 함량을 가질 수 있다. 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 1 mol% 의 상한까지 범위의 일산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 1 mol% 의 상한까지 범위의 이산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 2 mol% 의 상한까지 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다. 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 1 mol% 의 상한까지 범위의 질소 함량을 가질 수 있다. 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 1 mol% 의 상한까지 범위의 아르곤 함량을 가질 수 있다. 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 40 mol%, 약 50 mol%, 또는 약 60 mol% 의 하한에서부터 약 80 mol%, 약 90 mol%, 또는 약 99 mol% 의 상한까지 범위의 오염물 함량을 가질 수 있다.
라인 (134) 을 통한 유기상은 약 40 mol% 의 하한에서부터 약 99 mol% 의 상한까지 범위의 C1-C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 라인 (134) 을 통한 유기상은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 C1 탄화수소 함량, 약 0.1 mol% 의 하한에서부터 약 25 mol% 의 상한까지 범위의 C2~C5 탄화수소 함량, 및 약 5 mol% 의 하한에서부터 약 95 mol% 의 상한까지 범위의 C6~C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
라인 (136) 을 통한 수성상은 약 4℃ 의 하한에서부터 약 300℃ 의 상한까지 범위의 온도를 가질 수 있다. 라인 (136) 을 통한 수성상은 약 200 kPa 의 하한에서부터 약 6,000 kPa 의 상한까지 범위의 압력을 가질 수 있다.
라인 (136) 을 통한 수성상은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 수소 함량을 가질 수 있다. 라인 (136) 을 통한 수성상은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 일산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (136) 을 통한 수성상은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 2 mol% 의 상한까지 범위의 이산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (136) 을 통한 수성상은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다. 라인 (136) 을 통한 수성상은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 질소 함량을 가질 수 있다. 라인 (136) 을 통한 수성상은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.05 mol% 의 상한까지 범위의 아르곤 함량을 가질 수 있다. 라인 (136) 을 통한 수성상은 약 0.1 mol%, 약 0.5 mol%, 또는 약 1 mol% 의 하한에서부터 약 5 mol%, 약 10 mol%, 또는 약 20 mol% 의 상한까지 범위의 오염물 함량을 가질 수 있다.
라인 (134) 을 통한 유기상은, 가스화기 (110) 에 도입 (또는 다시 재순환) 될 수 있는 라인 (144) 을 통해 증발된 유기상을 제공하도록, 펌프 (140) 및 열교환기 또는 증발기 (142) 에 도입될 수 있다. 예를 들어, 라인 (144) 을 통해 증발된 유기상은, 도 2 에 보다 자세히 설명된 바와 같이, 가스화기 (110) 에서 하부 및/또는 상부 혼합 구간에 도입될 수 있다. 라인 (144) 을 통해 증발된 유기상은 약 100℃ 의 하한에서부터 약 500℃ 의 상한까지 범위의 온도를 가질 수 있다. 라인 (144) 을 통해 증발된 유기상은 약 250 kPa 의 하한에서부터 약 6,100 kPa 의 상한까지 범위의 압력을 가질 수 있다.
라인 (136) 을 통한 수성상은, 예를 들어 응축물 스트리퍼일 수 있는 스트리퍼 (160) 에 도입될 수 있는 라인 (154) 을 통해 가열 압축된 수성상을 제공하도록 펌프 (150) 및 열교환기 (152) 에 도입될 수 있다. 대안으로, 전체 다중상 스트림 (122) 은 스트리퍼 (160) 로 보내어질 수 있다. 라인 (154) 을 통해 가열 압축된 수성상은 약 100℃ 의 하한에서부터 약 400℃ 의 상한까지 범위의 온도를 가질 수 있다. 라인 (154) 을 통해 가열 압축된 수성상은 약 300 kPa 의 하한에서부터 약 6,400 kPa 의 상한까지 범위의 압력을 가질 수 있다.
라인 (156) 을 통한 열 전달 또는 스트리핑 매체, 예를 들어 스팀은 약 3,500 kPa, 약 3,700 kPa, 또는 약 3,900 kPa 의 하한에서부터 약 4,800 kPa, 약 5,000 kPa, 또는 약 6,400 kPa 의 상한까지 범위의 압력에서 스트리퍼 (160) 에 도입될 수 있다. 예를 들어, 열 전달 매체는 약 3,500 kPa ~ 약 5,200 kPa, 약 3,900 kPa ~ 약 4,800 kPa, 약 4,100 kPa ~ 약 4,500 kPa, 또는 약 4,200 kPa ~ 4,400 kPa 범위의 압력을 가질 수 있다.
오염물들은 스트리퍼 (160) 안으로 공급된 수성상에 용해 또는 현탁될 수 있다. 대부분의 오염물들은 수성상으로부터 스트리핑되고 라인 (162) 을 통하여 스팀 ("오염물 스팀") 으로 유출될 수 있다. 스트리퍼 (160) 는 또한 라인 (164) 을 통하여 응축물, 예를 들어 물을 유출할 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 수소 함량을 가질 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 일산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 5 mol% 의 상한까지 범위의 이산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 0.001 mol% 의 하한에서부터 약 0.5 mol% 의 상한까지 범위의 질소 함량을 가질 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 0.0001 mol% 의 하한에서부터 약 0.1 mol% 의 상한까지 범위의 아르곤 함량을 가질 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 0.01 mol%, 약 0.1 mol%, 또는 약 1 mol% 의 하한에서부터 약 5 mol%, 약 10 mol%, 또는 약 20 mol% 의 상한까지 범위의 오염물 함량을 가질 수 있다.
따라서, 약 5 mol% 초과, 약 10 mol%, 약 20 mol%, 약 30 mol% 또는 그 이상의 오염물들은 라인 (112) 을 통하여 미가공 신가스에 존재하고 그리고/또는 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스는 라인 (144) 에서 유기상을 통하여 가스화기 (110) 로 다시 재순환될 수 있다. 더욱이, 약 5 mol% 초과, 약 10 mol%, 약 20 mol%, 약 30 mol% 또는 그 이상의 오염물들은 라인 (112) 을 통하여 미가공 신가스에 존재하고 그리고/또는 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스는 라인 (162) 에서 오염물 스팀을 통하여 가스화기 (110) 로 다시 재순환될 수 있다.
라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 가스화기 (110) 에 도입될 수 있다. 예를 들어, 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 희석 또는 급냉 (quenching) 매체로서 사용되도록 가스화기 (110) 의 하부 및/또는 상부 혼합 구간에 도입될 수 있다. 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 가스화기 (110) 에서 하부 및/또는 상부 혼합 구간에서의 압력과 유사한 압력을 가질 수 있다. 예를 들어, 라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 약 300 kPa, 약 600 kPa, 약 1,000 kPa, 또는 약 3,000 kPa 의 하한에서부터 약 5,000 kPa, 약 5,500 kPa, 약 6,000 kPa, 또는 약 6,400 kPa 의 상한까지 범위의 압력을 가질 수 있다.
라인 (162) 을 통한 오염물 스팀은 가스화기 (110) 에 의해 필요한 스팀의 일부를 공급할 수 있고, 그리하여 스트리퍼 (160) 에서 스트리핑하는 스팀과 관련된 에너지 또는 스팀 패널티가 없다. 더욱이, 라인들 (144, 162) 을 통해 오염물들을 가스화기 (110) 로 다시 재순환시키는 방법은 형성된 오염물들의 양에 비교적 둔감하지만, 폐기물의 화학적 또는 생물학적 처리와 같은 다른 종래의 방법들의 비용은 제거할 오염물들의 양에 비교적 비례한다.
라인 (164) 을 통한 응축물은 약 0.0001 mol% 의 하한에서부터 약 0.01 mol% 의 상한까지 범위의 수소 함량을 가질 수 있다. 라인 (164) 을 통한 응축물은 약 0.0001 mol% 의 하한에서부터 약 0.01 mol% 의 상한까지 범위의 일산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (164) 을 통한 응축물은 약 0.01 mol% 의 하한에서부터 약 0.2 mol% 의 상한까지 범위의 이산화탄소 함량을 가질 수 있다. 라인 (164) 을 통한 응축물은 약 0.0001 mol% 의 하한에서부터 약 0.01 mol% 의 상한까지 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다. 라인 (164) 을 통한 응축물은 약 0.0001 mol% 의 하한에서부터 약 0.01 mol% 의 상한까지 범위의 질소 함량을 가질 수 있다. 라인 (164) 을 통한 응축물은 약 0.0001 mol% 의 하한에서부터 약 0.01 mol% 의 상한까지 범위의 아르곤 함량을 가질 수 있다. 라인 (164) 을 통한 응축물은 약 0.1 mol%, 약 0.5 mol%, 또는 약 1 mol% 의 하한에서부터 약 2 mol%, 약 5 mol%, 또는 약 10 mol% 의 상한까지 범위의 오염물 함량을 가질 수 있다.
라인 (164) 을 통한 응축물은 라인 (166) 을 통해 냉각된 응축물을 제공하도록 열교환기 (152) 에서 라인 (136) 을 통해 수성상과 열교환할 수 있다. 라인 (166) 을 통해 냉각된 응축물은 신가스 프로세싱 기기 (120) 내의 포화기 (saturator) (도 3 참조) 또는 가스화 시스템 (100) 내의 1 개 이상의 다른 기기들, 즉 배터리 리미트 (battery limit) 에 도입될 수 있다.
도 2 는 하나 이상의 실시형태들에 따른 도 1 의 예시적 가스화기 (110) 를 도시한다. 가스화기는 제 1 하부 혼합 구간 (210), 제 2 상부 혼합 구간 (220), 가스화 구간 (230), 하나 이상의 디스잉게이저들 (240, 250; disengagers), 및 스탠드파이프 (260) 를 포함할 수 있다.
라인 (222) 을 통하여 한 가지 이상의 공급원료들이 제 1 혼합 구간 (210), 제 2 혼합 구간 (220), 및/또는 가스화 구간 (230) 으로 도입될 수 있다. 라인 (212) 을 통하여 한 가지 이상의 산화제들이 제 1 혼합 구간 (210), 제 2 혼합 구간 (220), 및/또는 가스화 구간 (230) 으로 도입될 수 있다. 라인 (144; 도 1 참조) 을 통하여 유기상이 제 1 혼합 구간 (210), 제 2 혼합 구간 (220), 및/또는 가스화 구간 (230) 으로 도입될 수 있다. 라인 (162; 도 1 참조) 을 통하여 오염 스팀은 제 1 혼합 구간 (210), 제 2 혼합 구간 (220), 및/또는 가스화 구간 (230) 으로 도입될 수 있다.
라인 (144) 을 통하여 유기상의 적어도 일부는 전용 노즐들을 통하여 제 1 혼합 구간 (210) 및/또는 제 2 혼합 구간 (220) 으로 직접 주입, 분무, 또는 무화될 수 있다. 제 1 혼합 구간 (210) 및/또는 제 2 혼합 구간 (220) 으로 도입되기 전, 예로 공급원료는 라인 (222) 을 통하여, 산화제는 라인 (212) 을 통하여, 또는 오염 스팀은 라인 (162) 을 통하는 것처럼, 라인 (144) 을 통하여 유기상의 적어도 일부는 다른 공급 스트림 (미도시) 으로 주입, 분무, 또는 무화될 수 있다, 마찬가지로, 라인 (162) 을 통해 오염 스팀의 적어도 일부는 전용 노즐들을 통하여 제 1 혼합 구간 (210) 및/또는 제 2 혼합 구간 (220) 으로 직접 주입, 분무, 또는 무화될 수 있다. 제 1 혼합 구간 (210) 및/또는 제 2 혼합 구간 (220) 으로 도입되기 전, 예로 공급원료는 라인 (222) 을 통하는 것처럼, 산화제는 라인 (212) 을 통하여, 또는 유기상은 라인 (144) 을 통하여, 라인 (162) 을 통하여 오염 스팀의 적어도 일부는 다른 공급 스트림 (미도시) 으로 주입, 분무, 또는 무화될 수 있다.
제 1 혼합 구간 (210) 으로 도입되는 라인 (144) 을 통해 유기상 중 오염물 및/또는 라인 (162) 을 통해 오염 스팀은 주로 산소와 연소에 의해 적어도 부분적으로 파괴될 수 있다. 제 2 혼합 구간 (220) 으로 도입되는 라인 (144) 을 통해 유기상 중 오염물 및/또는 라인 (162) 을 통해 오염 스팀은 공급원료로 분해 및/또는 가스화될 수 있다. 가스화기 (110) 에서 라인들 (144, 162) 내 오염물 파괴는 예를 들어, 소각에 의해 잠재적으로 많은 비용이 들 수 있는 폐기 또는 파괴의 필요성을 없앨 수 있다. 또한, 라인들 (144, 162) 내 오염물의 탄소 및 수소 함량은 가스화기 (110) 에서 재가스화시킴으로써 생성물 수소 및 일산화탄소, 즉, 신가스로서 회수될 수 있다. 이것은 가스화기 (110) 의 전체 효율성을 향상시킬 수 있다.
본원에서 사용된 대로, 용어 "공급원료" 는, 고체, 액체, 가스 또는 그것의 임의의 조합물일 수도 있는 하나 이상의 미가공 재료들을 지칭한다. 예를 들어, 공급원료는 하나 이상의 탄소질 재료들을 포함할 수 있다. 적합한 탄소질 재료들의 예로는 바이오매스 (즉, 식물질 및/또는 동물질 또는 식물 및/또는 동물유도 물질); 석탄 (예를 들어, 고나트륨 및 저나트륨 갈탄, 갈탄, 아역청탄, 및/또는 무연탄); 오일 셰일 (oil shale); 코크스; 타르; 아스팔텐; 저 애쉬 (ash) 또는 무 애쉬 폴리머; 탄화수소, 탄화수소 기반 폴리머 재료들; 바이오매스 유도 재료; 또는 제조 작동으로부터 유도된 부산물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 적합한 탄화수소 기반 폴리머 재료들의 예로는, 다른 폴리올레핀, 호모폴리머, 코폴리머, 블록 코폴리머, 및 그것의 배합물들을 포함한, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌을 포함한, 열가소성수지, 엘라스토머, 고무; PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리 배합물, 산소를 함유한 폴리탄화수소; 탄화수소 왁스와 같은, 석유 정유공장 및 석유화학 플랜트로부터의 중질 탄화수소 슬러지 및 바닥 생성물; 그것의 배합물들, 그것의 유도체들, 및 그것의 조합물들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
라인 (222) 내 공급원료는 2 종 이상의 탄소질 재료들 (즉, 탄소 함유 재료들) 의 혼합물 또는 조합물을 포함할 수 있다. 라인 (222) 내 공급원료는, 2종 이상의 저 애쉬 또는 무 애쉬 폴리머들, 바이오매스 유도 재료들, 또는 제조 작동으로부터 유도된 부산물들의 혼합물 또는 조합물을 포함할 수 있다. 라인 (222) 내 공급원료는, 하나 이상의 폐기 소비재들, 예를 들어, 카펫 및/또는 범퍼 및 대시보드를 포함한 플라스틱 자동차 부품들/요소들과 조합되는 하나 이상의 탄소질 재료들을 포함할 수 있다. 이러한 폐기 소비재들은 가스화기 (110) 에 맞도록 크기를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 본원에서 검토되고 설명되는 시스템들 및 방법들은 이전에 제조된 재료들의 적절한 폐기를 위한 명령을 수용하기에 유용할 수 있다.
라인 (212) 를 통해 가스화기 (110) 로 도입된 특정 유형 및/또는 양의 산화제는 신가스 및 따라서 그로부터 만들어진 하류 생성물들의 조성 및/또는 물리적 성질에 영향을 미칠 수 있다. 예시적 산화제들은, 공기, 산소, 본질적으로 산소, 산소 풍부 공기, 산소와 공기의 혼합물들, 산소 및 신가스와 같은 하나 이상의 다른 가스들의 혼합물들, 산소 및 하나 이상의 불활성 가스들, 예를 들어, 질소 및/또는 아르곤의 혼합물들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 라인들 (212) 내 산화제는 약 60 vol% 이상의 산소, 약 70 vol% 이상의 산소, 약 80 vol% 이상의 산소, 약 90 vol% 이상의 산소, 약 95 vol% 이상의 산소, 또는 약 99 vol% 부피 이상의 산소를 함유할 수 있다. 본원에서 사용된 대로, 용어 "본질적으로 산소" 는, 50 vol% 초과 산소를 함유한 산소 스트림을 지칭한다. 본원에서 사용된 대로, 용어 "산소 풍부 공기" 는 약 21 vol% ~ 50 vol% 의 산소를 함유한 가스 혼합물을 지칭한다. 산소 풍부 공기 및/또는 본질적으로 산소는, 예를 들어, 공기의 극저온 증류, 압력 순환 흡착, 막 분리, 또는 그것의 임의의 조합으로부터 획득될 수 있다. 라인 (212) 내 산화제는 질소가 없거나 본질적으로 질소가 없을 수 있다. 본원에서 사용된 대로, 용어 "본질적으로 질소가 없는" 은, 약 5 vol% 이하의 질소, 약 4 vol% 이하의 질소, 약 3 vol% 이하의 질소, 약 2 vol% 이하의 질소, 또는 약 1 vol% 이하의 질소를 함유한 산화제를 지칭한다.
제 1 혼합 구간 (210), 제 2 혼합 구간 (220), 및/또는 가스화 구간 (230) 은, 약 2,800 kPa, 약 3.000 kPa, 또는 약 3,200 kPa 의 하한에서부터 약 5,000 kPa, 약 5,200 kPa, 또는 약 6,100 kPa 의 상한까지의 범위에 있는 압력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 혼합 구간 (210), 제 2 혼합 구간 (220), 및/또는 가스화 구간 (230) 은, 약 2,800 kPa ~ 약 4,200 kPa, 약 3,200 kPa ~ 약 6,100 kPa, 또는 약 3,400 kPa ~ 약 3,800 kPa 범위의 압력을 가질 수 있다.
라인 (222) 을 통해 공급원료는 신가스/미립자 혼합물을 제조하도록 라인 (212) 을 통해 산화제 및 라인 (162) 을 통해 스팀의 존재하에 가스화될 수 있다. 신가스/미립자 혼합물은 가스화 구간 (230) 으로부터 회수되고 제 1 라인 또는 크로스오버 (232) 를 통해 제 1 디스잉게이저 또는 사이클론 (240) 으로 도입될 수 있다. 제 1 사이클론 (240) 은 신가스로부터 미립자의 적어도 일부를 분리하도록 될 수 있다. 분리된 신가스 ("제 1 신가스 스트림") 는 제 1 사이클론 (240) 밖으로 유출되어 제 2 라인 또는 크로스오버 (242) 를 통해 제 2 사이클론 (250) 으로 도입될 수 있다. 분리된 미립자 ("제 1 미립자 스트림") 는 제 1 사이클론 (240) 밖으로 유출되어 이송 라인 또는 시일 레그 (244) 를 통해 스탠드파이프 (260) 로 도입될 수 있다.
제 2 사이클론 (250) 은 라인 (242) 을 통해 제 1 신가스 스트림으로부터 남아있는 미립자의 적어도 일부를 분리하도록 될 수 있다. 분리된 신가스 ("제 2 신가스 스트림" 또는 "미가공 신가스") 는 그 후 라인 (112; 도 1 참조) 을 통해 제 2 사이클론 (250) 밖으로 유출될 수 있다. 분리된 미립자 ("제 2 미립자 스트림") 는 제 2 사이클론 (250) 밖으로 유출되어 제 1 사이클론 (240) 으로부터 라인 (244) 을 통해 제 1 미립자 스트림과 함께 스탠드파이프 (260) 로 도입될 수 있다. 제 1 사이클론 (240) 및 제 2 사이클론 (250) 으로부터의 미립자는 스탠드파이프 (260) 내에 축적되어 미립자 층 또는 "고체 층" (262) 을 내부에 형성할 수 있다. 미립자는 재순환 라인 또는 j-레그 (270) 를 통하여 스탠드파이프 (260) 로부터 제 1 혼합 구간 240 및/또는 제 2 혼합 구간 (220) 까지 이송될 수 있다.
도 3 은 하나 이상의 실시형태들에 따른 도 1 의 예시적 신가스 프로세싱 기기 (120) 를 도시한다. 신가스 프로세싱 기기 (120) 는 하나 이상의 열교환기들 또는 냉각기들 (310, 342, 360), 미립자 제거 기기 (320), 포화기 (330), 및 가스 시프트 기기 (350) 를 포함할 수 있다. 가스화기 (110; 도 1 및 도 2 참조) 로부터 라인 (112) 을 통해 미가공 신가스는, 라인 (312) 을 통해 냉각된 미가공 신가스를 제공하도록 신가스 냉각기 (310) 로 도입될 수 있다. 라인 (312) 을 통해 냉각된 미가공 신가스는 미립자 제거 기기 (320) 로 도입될 수 있다.
미립자 제어 기기 (320) 는 고온 미립자 필터들과 같은 하나 이상의 분리 기기들을 포함할 수 있다. 미립자 제어 기기 (320) 는 라인 (322) 을 통해 여과된 신가스에 약 0.1 ppmw 의 검출가능한 한계 미만의 미립자 농도를 제공할 수 있다. 예시적 미립자 제어 기기는 소결 금속 필터들 (예를 들어, 철 알루미나이드 필터 재료), 금속 필터 캔들, 및/또는 세라믹 필터 캔들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 미립자 제어 기기 (320) 는, 신가스로부터 미립자 제거 능률 때문에, 워터 스크러버 (water scrubber) 의 필요성을 없앨 수 있다. 워터 스크러버의 배제는 하수 또는 중수 시스템들의 제거를 허용할 수 있고, 이는 프로세스 물 소비 및 연관된 폐수 배출을 감소시킬 수 있다. 고체 미립자는 라인 (324) 을 통하여 시스템으로부터 퍼지 (purge) 될 수 있고, 또는 그것은 가스화기 (110) 로 재순환될 수 있다 (미도시). 라인 (322) 을 통해 여과된 신가스는 포화기 (330) 로 도입될 수 있다.
포화기 (330) 는 라인 (322) 에서 여과된 신가스의 수분 함량을 증가시키는데 사용될 수 있다. SNG 시스템 (300) 에서 다른 기기들에 의해 발생된 응축물은 포화기 (330) 로 도입될 수 있다. 예를 들어, 스트리퍼 (160; 도 1 참조) 로부터 라인 (166) 을 통해 응축물은 포화기 (330) 로 도입되어 포화수로서 이용될 수 있다. 이것은 시스템 (100) 으로부터 오염수의 방출 및 보충수, 예컨대, 보일러 공급수를 시스템 (100) 에 추가할 요구를 모두 감소시킬 수 있다. 하지만, 필요하다면, 탈염수와 같은 보충수 (미도시) 가 적절한 물 밸런스를 유지하기 위해서 포화기 (330) 로 또한 도입될 수 있다. 포화기 (330) 는, 라인 (344) 에, 순환 펌프 (340) 및 관류하는 물과 같은 유체를 가지는 열교환기 (342) 를 포함할 수 있다. 포화기는 라인 (332) 을 통해 포화된 신가스를 출력하고 라인 (334) 을 통해 물을 블로 다운 (blow down) 할 수 있다. 라인 (332) 을 통해 포화된 신가스는 가스 시프트 기기 (350) 로 도입될 수 있다.
가스 시프트 기기 (350) 는 병렬 1-스테이지 또는 2-스테이지 가스 시프트 촉매층들의 시스템을 포함할 수 있다. 라인 (332) 에서 포화된 신가스는 가스 시프트 기기 (350) 로 진입 전 예열될 수 있다. 가스 시프트 기기 (350) 는 라인 (332) 을 통해 포화된 신가스를 라인 (352) 을 통해 시프팅된 신가스로 변환하는데 사용될 수 있다. 가스 시프트 기기 (350) 는, 일산화탄소를 이산화탄소와 수소로 변환함으로써 신가스의 수소 대 일산화탄소 비를 조절하도록 하나 이상의 시프트 변환기들 또는 반응기들을 포함할 수 있다. 가스 시프트 기기 (350) 는, 단일 스테이지 단열 고정층 반응기들, 스테이지간 냉각을 갖는 다중 스테이지 단열 고정층 반응기들, 스팀 발생 또는 급랭 (cold quench) 반응기들, 스팀 발생 또는 냉각을 이용한 관형 고정층 반응기들, 유동층 반응기들, 또는 그것의 임의의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
코발트-몰리브덴 촉매는 가스 시프트 기기 (350) 에 통합될 수 있다. 코발트-몰리브덴 촉매는, 약 100 ppmw 황화수소와 같은, 황화수소의 존재하에 약 290℃ 의 온도에서 작동할 수 있다. 코발트-몰리브덴 촉매가 사우어 시프트 (sour shift) 를 수행하는데 사용된다면, 추후 황의 하류에서 제거는 임의의 황 제거 방법 및/또는 기법을 사용해 달성될 수 있다.
가스 시프트 기기 (350) 는 직렬로 배열된 2 개의 반응기들을 포함할 수 있다. 제 1 반응기는 촉매를 사용해 비교적 빠른 반응 속도로 라인 (332) 에서 포화된 신가스에 존재하는 대부분의 일산화탄소를 이산화탄소로 변환시키기 위해서 약 260 ℃ ~ 약 400 ℃ 의 고온에서 작동될 수 있고, 상기 촉매는 구리-아연-알루미늄, 산화철, 아연 페라이트, 마그네타이트, 산화 크롬, 그것의 유도체들, 또는 그것의 임의의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 제 2 반응기는 이산화탄소 및 수소로 일산화탄소의 변환을 최대화하기 위해서 약 150 ℃ ~ 약 200 ℃ 의 비교적 저온에서 작동될 수 있다. 제 2 반응기는, 구리, 아연, 구리 촉진 크롬, 그것의 유도체, 또는 그것의 임의의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 가스 시프트 기기 (350) 는 시프팅된 신가스로부터 열을 회수할 수 있다. 포화된 신가스가 가스 시프트 기기 (350) 로 진입하기 전 라인 (332) 에서 포화된 신가스를 예열하는데 회수된 열이 사용될 수 있다.
라인 (352) 을 통해 시프팅된 가스는 라인 (122; 도 1 참조) 을 통해 프로세싱된 신가스를 제공하도록 열교환기 (360) 로 도입될 수 있다. 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스는 약 100 ℃ 의 하한에서부터 약 300 ℃ 의 상한까지의 범위에 있는 온도를 가질 수 있다. 라인 (122) 을 통해 프로세싱된 신가스는 약 200 kPa 의 하한에서부터 약 5,900 kPa 의 상한까지의 범위에 있는 압력을 가질 수 있다.
본원에 기술된 실시형태들은 또한 하기 단락들 중 임의의 하나 이상에 관련된다:
1. 합성 가스를 제조하기 위한 방법으로서, 미가공 신가스를 제조하도록 가스화기 내에서 공급원료를 가스화시키는 단계; 프로세싱된 신가스를 제조하도록 프로세싱 기기 내에서 상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계; 상기 프로세싱된 신가스를 분리기 내에서 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하는 단계; 상기 유기상을 상기 가스화기에 도입하는 단계; 스팀과 응축물을 제공하도록 상기 수성상을 스트리퍼에 도입하는 단계; 및 상기 스팀을 상기 가스화기로 도입하는 단계를 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
2. 단락 1 에 있어서, 상기 프로세싱된 신가스는, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌, 산소-치환된 1 환 및 2 환 방향족들, 페놀, 페난트라센, 에탄, 에틸렌, 및 프로판 중 적어도 하나를 포함하는 오염물들을 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
3. 단락 2 에 있어서, 상기 프로세싱된 신가스에 존재하는 상기 오염물의 약 40 mol% 초과량이 상기 유기상 및 상기 스팀을 통하여 상기 가스화기로 다시 재순환되는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
4. 단락 1 내지 단락 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 스트리퍼에 열 전달 매체를 도입하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 전달 매체는 약 4,100 kPa ~ 약 4,500 kPa 의 압력을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
5. 단락 1 내지 단락 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 스팀은 약 3,400 kPa ~ 약 3,800 kPa 의 압력을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
6. 단락 5 에 있어서, 상기 유기상 및 상기 스팀 중 적어도 하나가 도입되는 상기 가스화기 내 혼합 구간은 약 3,400 kPa ~ 약 3,800 kPa 의 압력을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
7. 단락 1 내지 단락 6 중 어느 하나에 있어서, 증발된 유기상을 제공하도록 상기 유기상을 증발시키는 단계; 및 상기 증발된 유기상을 상기 가스화기에 도입하는 단계를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
8. 단락 1 내지 단락 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계는, 여과된 신가스를 제공하도록 미립자 제어 기기로 상기 미가공 신가스로부터 미립자를 제거하는 단계; 포화된 신가스를 제공하도록 포화기로 상기 여과된 신가스의 수분 함량을 증가시키는 단계; 및 프로세싱된 신가스를 제공하도록 가스 시프트 기기로 상기 포화된 가스 중 일산화탄소를 이산화탄소로 변환하는 단계를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
9. 단락 8 에 있어서, 상기 응축물의 적어도 일부를 상기 포화기에 도입하는 단계를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
10. 합성 가스를 제조하기 위한 방법으로서, 미가공 신가스를 제조하도록 가스화기 내에서 공급원료를 가스화시키는 단계; 프로세싱된 신가스를 제조하도록 프로세싱 기기 내에서 상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계로서, 상기 프로세싱된 신가스는 오염물들을 포함하는, 상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계; 분리기 내에서 상기 프로세싱된 신가스를 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하는 단계로서, 상기 유기상 및 상기 수성상은 각각 상기 오염물들의 적어도 일부를 포함하는, 상기 프로세싱된 신가스를 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하는 단계; 상기 유기상을 상기 가스화기에 도입하는 단계; 오염물 스팀과 응축물을 제공하도록 스트리퍼 내에서 열 전달 매체의 존재하에 상기 수성상으로부터 상기 오염물들의 적어도 일부를 스트리핑하는 단계로서, 상기 열 전달 매체는 약 3,900 kPa ~ 약 4,800 kPa 의 압력을 가지는, 상기 수성상으로부터 상기 오염물들의 적어도 일부를 스트리핑하는 단계; 및 상기 오염물 스팀을 상기 가스화기에 도입하는 단계를 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
11. 단락 10 에 있어서, 상기 오염물들은, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌, 산소-치환된 1 환 및 2 환 방향족들, 페놀, 페난트라센, 에탄, 에틸렌, 및 프로판 중 적어도 하나를 포함하는 오염물을 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
12. 단락 10 또는 11 에 있어서, 상기 프로세싱된 신가스는 약 50 ppmv ~ 약 4,000 ppmv 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
13. 단락 10 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 유기상은 약 40 mol% ~ 약 99 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
14. 단략 10 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 수성상은 약 0.1 mol% ~ 약 20 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
15. 단략 10 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 오염물 스팀은 약 0.1 mol% ~ 약 20 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
16. 단략 10 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 응축물은 약 0.1 mol% ~ 약 10 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
17. 단략 10 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로세싱된 신가스에 존재하는 상기 오염물들의 약 40 mol% 초과량이 상기 유기상 및 상기 오염물 스팀을 통하여 상기 가스화기에 다시 재순환되는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
18. 합성 가스를 제조하기 위한 시스템으로서, 미가공 신가스를 제공하기 위해서 공급원료를 가스화하도록 된 가스화기; 상기 가스화기에 결합되고 상기 미가공 신가스를 프로세싱된 신가스로 변환하도록 된 프로세싱 기기로서, 상기 프로세싱된 신가스는 오염물들을 포함하는, 상기 프로세싱 기기; 상기 프로세싱 기기에 결합되고 상기 프로세싱된 신가스를 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하도록 된 분리기로서, 상기 유기상 및 상기 수성상 각각은 상기 오염물의 적어도 일부를 포함하고, 상기 유기상은 상기 가스화기에 도입되는, 상기 분리기; 및 상기 분리기에 결합되고 오염물 스팀과 응축물을 제공하기 위해서 열 전달 매체의 존재하에 상기 수성상으로부터 상기 오염물의 적어도 일부를 스트리핑하도록 된 스트리퍼로서, 상기 오염물 스팀은 상기 가스화기로 도입되는 상기 스트리퍼를 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 시스템.
19. 단락 18 에 있어서, 상기 분리기 및 상기 가스화기에 결합되고 상기 유기상을 상기 가스화기로 도입하기 전 상기 유기상을 증발시키도록 된 증발기를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 시스템.
20. 단락 18 또는 19 에 있어서,
상기 프로세싱 기기는 포화기를 포함하고, 상기 응축물은 상기 포화기에 도입되는, 합성 가스를 제조하기 위한 시스템.
임의의 실시형태 및 특징은 일련의 수치 상한값 및 일련의 수치 하한값을 사용하여 기재하였다. 달리 나타내지 않는 한 임의의 하한값 내지 임의의 상한값의 범위가 고려될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 임의의 하한값, 상한값 및 범위는 하기 하나 이상의 청구항에 나타난다. 모든 수치는 "약" 또는 "대략적으로" 나타낸 값이고, 이는 본 기술분야의 당업자에게 예상되는 실험적 오차 및 변화를 고려한 것이다.
다양한 용어가 상기에서 정의되었다. 청구항에서 사용된 용어가 상기에 정의되지 않았을 경우, 그것은 관련 기술분야의 당업자가 적어도 하나의 인쇄된 공개물 또는 발행된 특허에서 반영된 용어를 제시하는 가장 넓은 범위의 정의로 제공되어야 한다. 또한, 모든 특허, 시험 과정, 및 본 출원에서 인용된 다른 문헌은 이러한 개시가 본 출원과 모순되지 않는 정도로 이러한 통합이 허용되는 모든 관할을 위해 참조로서 완전히 포함된다.
상기 설명은 본 발명의 임의의 실시형태에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 추가 실시형태가 그것의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 그것의 범위는 하기 청구항에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 합성 가스를 제조하기 위한 방법으로서,
    미가공 신가스 (raw syngas) 를 제조하도록 가스화기 내에서 공급원료를 가스화시키는 단계;
    프로세싱된 신가스를 제조하도록 프로세싱 기기 내에서 상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계;
    상기 프로세싱된 신가스를 분리기 내에서 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하는 단계;
    상기 유기상을 상기 가스화기에 도입하는 단계;
    스팀과 응축물을 제공하도록 상기 수성상을 스트리퍼에 도입하는 단계; 및
    상기 스팀을 상기 가스화기에 도입하는 단계를 포함하고,
    상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계는,
    여과된 신가스를 제공하도록 미립자 제어 기기로 상기 미가공 신가스로부터 미립자를 제거하는 단계;
    포화된 신가스를 제공하도록 포화기로 상기 여과된 신가스의 수분 함량을 증가시키는 단계; 및
    프로세싱된 신가스를 제공하도록 가스 시프트 기기로 상기 포화된 가스 중 일산화탄소를 이산화탄소로 변환하는 단계를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱된 신가스는, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌, 산소-치환된 1 환 및 2 환 방향족들, 페놀, 페난트라센 (phenanthracene), 에탄, 에틸렌, 및 프로판 중 적어도 하나를 포함하는 오염물들을 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세싱된 신가스에 존재하는 상기 오염물의 40 mol% 초과량이 상기 유기상 및 상기 스팀을 통하여 상기 가스화기로 다시 재순환되는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트리퍼에 열 전달 매체를 도입하는 단계를 더 포함하고, 상기 스트리퍼에 도입되는 상기 열 전달 매체는 4,100 kPa ~ 4,500 kPa 의 압력을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스화기 내에 도입되는 상기 스팀은 3,400 kPa ~ 3,800 kPa 의 압력을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기상 및 상기 스팀 중 적어도 하나가 도입되는 상기 가스화기 내 혼합 구간은 3,400 kPa ~ 3,800 kPa 의 압력을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    증발된 유기상을 제공하도록 상기 유기상을 증발시키는 단계; 및
    상기 증발된 유기상을 상기 가스화기에 도입하는 단계를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축물의 적어도 일부를 상기 포화기에 도입하는 단계를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  10. 합성 가스를 제조하기 위한 방법으로서,
    미가공 신가스를 제조하도록 가스화기 내에서 공급원료를 가스화시키는 단계;
    프로세싱된 신가스를 제조하도록 프로세싱 기기 내에서 상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계로서, 상기 프로세싱된 신가스는 오염물들을 포함하는, 상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계;
    분리기 내에서 상기 프로세싱된 신가스를 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하는 단계로서, 상기 유기상 및 상기 수성상은 각각 상기 오염물들의 적어도 일부를 포함하는, 상기 프로세싱된 신가스를 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하는 단계;
    상기 유기상을 상기 가스화기에 도입하는 단계;
    오염물 스팀과 응축물을 제공하도록 스트리퍼 내에서 열 전달 매체의 존재하에 상기 수성상으로부터 상기 오염물들의 적어도 일부를 스트리핑하는 단계로서, 상기 열 전달 매체는 3,900 kPa ~ 4,800 kPa 의 압력을 가지는, 상기 수성상으로부터 상기 오염물들의 적어도 일부를 스트리핑하는 단계; 및
    상기 오염물 스팀을 가스화기에 도입하는 단계를 포함하고,
    상기 미가공 신가스를 프로세싱하는 단계는,
    여과된 신가스를 제공하도록 미립자 제어 기기로 상기 미가공 신가스로부터 미립자를 제거하는 단계;
    포화된 신가스를 제공하도록 포화기로 상기 여과된 신가스의 수분 함량을 증가시키는 단계; 및
    프로세싱된 신가스를 제공하도록 가스 시프트 기기로 상기 포화된 가스 중 일산화탄소를 이산화탄소로 변환하는 단계를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 오염물들은, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌, 산소-치환된 1 환 및 2 환 방향족들, 페놀, 페난트라센, 에탄, 에틸렌, 및 프로판 중 적어도 하나를 포함하는 오염물을 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세싱된 신가스는 50 ppmv ~ 4,000 ppmv 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기상은 40 mol% ~ 99 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 수성상은 0.1 mol% ~ 20 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 오염물 스팀은 0.1 mol% ~ 20 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 응축물은 0.1 mol% ~ 10 mol% 의 오염물 함량을 가지는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세싱된 신가스에 존재하는 오염물들의 40 mol% 초과량이 상기 유기상 및 상기 오염물 스팀을 통하여 상기 가스화기에 다시 재순환되는, 합성 가스를 제조하기 위한 방법.
  18. 합성 가스를 제조하기 위한 시스템으로서,
    미가공 신가스를 제공하기 위해서 공급원료를 가스화하도록 된 가스화기;
    상기 가스화기에 결합되고 상기 미가공 신가스를 프로세싱된 신가스로 변환하도록 된 프로세싱 기기로서, 상기 프로세싱 기기는 미가공 신가스로부터 미립자들 (particulates) 을 제거하며, 미가공 신가스의 수분 함량을 증가시키며, 미가공 신가스에서의 일산화탄소를 이산화탄소로 변환시키고, 상기 프로세싱된 신가스는 오염물들을 포함하는, 상기 프로세싱 기기;
    상기 프로세싱 기기에 결합되고 상기 프로세싱된 신가스를 증기상, 유기상, 및 수성상으로 분리하도록 된 분리기로서, 상기 유기상 및 상기 수성상 각각은 상기 오염물의 적어도 일부를 포함하고, 상기 유기상은 상기 가스화기에 도입되는, 상기 분리기; 및
    상기 분리기에 결합되고 오염물 스팀과 응축물을 제공하기 위해서 열 전달 매체의 존재하에 상기 수성상으로부터 상기 오염물의 적어도 일부를 스트리핑하도록 된 스트리퍼로서, 상기 오염물 스팀은 상기 가스화기로 도입되는, 상기 스트리퍼를 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 분리기 및 상기 가스화기에 결합되고 상기 유기상을 상기 가스화기로 도입하기 전 상기 유기상을 증발시키도록 된 증발기를 더 포함하는, 합성 가스를 제조하기 위한 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 프로세싱 기기는 포화기를 포함하고, 상기 응축물은 상기 포화기에 도입되는, 합성 가스를 제조하기 위한 시스템.
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