專利名稱：：由煤制備天然氣代用品的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及由煤制備天然氣代用品(SNG)的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及利用煤加氫氣化制備SNG的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：礦物燃料如煤因?yàn)槠湎鄬?duì)較高的能量密度和目前的可利用度，目前被用來(lái)提供全球能量需求的大部分。不幸的是，人們認(rèn)為排放的溫室氣體基本上是使用這些燃料產(chǎn)生的。因此，隨著全球能量需求增加和對(duì)由使用礦物燃料能源可能引起的環(huán)境污染的了解的增加，越來(lái)越希望更有效地使用這些能源，同時(shí)減輕所有的環(huán)境不利效應(yīng)。為更有效利用煤并減輕對(duì)環(huán)境的不利影響而開(kāi)發(fā)的一種技術(shù)包括將煤氣化產(chǎn)生天然氣代用品(SNG)。由煤生產(chǎn)SNG是有利的，因?yàn)楫a(chǎn)生的SNG可以用于現(xiàn)有天然氣的基礎(chǔ)設(shè)施(如，管線，壓氣機(jī)站和配送網(wǎng))，將天然氣作為原料的商業(yè)化應(yīng)用，將天然氣用于加熱和烹飪的民用應(yīng)用，以及使用天然氣作為發(fā)電燃料的電業(yè)應(yīng)用。煤的儲(chǔ)量比天然氣供應(yīng)量大得多，并且更容易獲得，隨現(xiàn)有天然氣源的減少，SNG可以提供額外的天然氣供應(yīng)。由煤生產(chǎn)SNG還具有提供供應(yīng)穩(wěn)定、因此價(jià)格穩(wěn)定的天然氣的優(yōu)點(diǎn)，并且與煤相比是更高密度、更潔凈的燃燒燃料。將煤氣化產(chǎn)生稱作"合成氣"的氣體的技術(shù)也是公知的，所述合成氣是包含氫氣和一氧化碳的低熱值氣體，在天然氣應(yīng)用中一般不能被用作替代品。合成氣也稱作城市燃?xì)?，在南美已?jīng)生產(chǎn)了ioo年。合成氣生產(chǎn)涉及溫室氣體向大氣中的排放，與SNG相比合成氣的熱值(BTU/scf)低得多，SNG主要由甲烷(CH4)組成。雖然合成氣可以轉(zhuǎn)化為甲烷，但是需要使用催化劑，因此費(fèi)用相對(duì)較高，為達(dá)到這種轉(zhuǎn)化需要的兩步法的效率較低。雖然氣化煤或由煤制備甲烷或SNG的一些技術(shù)是已知的，但是這些技術(shù)在捕集可能的溫室氣體方面較差，且費(fèi)用相對(duì)較高。因此，需要改進(jìn)的由煤生產(chǎn)SNG和電能的設(shè)備和技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于從礦物燃料產(chǎn)生天然氣代用品(SNG)和電能的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。雖然下面詳細(xì)討論了本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)的各種缺陷的方式，但是，一般而言，本發(fā)明提供一種包括加氫氣化反應(yīng)器和氧燃燒器的系統(tǒng)，用于生產(chǎn)SNG和產(chǎn)生電能。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，用于生產(chǎn)SNG和電能的系統(tǒng)包括加氫氣化反應(yīng)器，氫供應(yīng)源，氧燃燒器和氧供應(yīng)源。在操作中，氫氣與煤在加氫氣化反應(yīng)器中反應(yīng)，產(chǎn)生包含甲烷的氣體物流以及包含固體碳產(chǎn)物的灰分物流。對(duì)該氣體物流進(jìn)一步加工產(chǎn)生SNG，并將固體物流送入氧燃燒器燃燒灰分物流物質(zhì)，產(chǎn)生熱量和碳氧化物(如，二氧化碳)?？衫卯a(chǎn)生的熱量供給汽渦輪動(dòng)力來(lái)產(chǎn)生電能。根據(jù)備選的實(shí)施方式，將固體物流送入部分氧化和水變換反應(yīng)器，將灰分轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施方式，一種系統(tǒng)包括加氫氣化反應(yīng)器，氧燃燒器以燃燒來(lái)自加氫氣化反應(yīng)器的物質(zhì)(或部分氧化和水變換反應(yīng)器，以將灰分轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水)，和海藻場(chǎng)以將來(lái)自氧燃燒器的碳氧化物轉(zhuǎn)化為氧和固體碳物質(zhì)。根據(jù)該實(shí)施方式的各方面，用來(lái)轉(zhuǎn)化碳氧化物成為有機(jī)碳的海藻在氧燃燒器中燃燒，完成碳再循環(huán)-燃料再循環(huán)。根據(jù)另一些方面，所述系統(tǒng)還包括蒸汽鍋爐和汽渦輪，燃燒有機(jī)碳產(chǎn)生的熱量供給鍋爐能量，而鍋爐產(chǎn)生用于汽渦輪的蒸汽，該汽渦輪產(chǎn)生電能。根據(jù)進(jìn)一步的示例實(shí)施方式，所述系統(tǒng)包括電解反應(yīng)器，以產(chǎn)生氫氣和氧氣。根據(jù)該實(shí)施方式的各方面，將至少一部分產(chǎn)生的氫氣和/或氧氣供給加氫氣化反應(yīng)器，以促使煤甲垸化。根據(jù)本發(fā)明的另一些示例實(shí)施方式，一種生產(chǎn)SNG的方法包括以下步驟-提供煤，使煤與氫氣反應(yīng)形成包含甲垸的氣相和固相，使固相與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生熱量，利用該熱量產(chǎn)生蒸汽，利用該蒸汽供給渦輪動(dòng)力，并由該動(dòng)力推動(dòng)的渦輪產(chǎn)生電能。根據(jù)此實(shí)施方式的各方面，所述方法還包括以下步驟，提供海藻以將該系統(tǒng)(如加氫氣化反應(yīng)器和/或氧燃燒器)產(chǎn)生的碳氧化物轉(zhuǎn)化為氧氣并將干的海藻輸入氧燃燒器。根據(jù)又一方面，所述方法包括以下步驟電解水形成氫氣和氧氣，利用至少一部分產(chǎn)生的氫氣和氧氣，使其與煤在加氫氣化反應(yīng)器中反應(yīng)，至少一部分產(chǎn)生的氧氣與固相在氧燃燒器中反應(yīng)。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的示例實(shí)施方式，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的要素，和圖1圖示說(shuō)明按照本發(fā)明的各實(shí)施方式生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)。圖2更詳細(xì)地圖示說(shuō)明圖1系統(tǒng)的加氫氣化反應(yīng)器和冷卻系統(tǒng)。圖3圖示說(shuō)明圖l所示系統(tǒng)的氣流冷卻和純化段；和圖4圖示說(shuō)明圖1所示系統(tǒng)的炭燃燒部分的一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解為了簡(jiǎn)化和清楚起見(jiàn)在附圖中圖示各要素，這些要素不必按比例繪制。例如，附圖中某些要素的尺寸可以相對(duì)其它要素放大，有助于更好地理解本發(fā)明的這些實(shí)施方式。發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種由礦物燃料生產(chǎn)天然氣代用品(SNG)和電能，同時(shí)減少任何溫室氣體排放的系統(tǒng)和方法。雖然本發(fā)明可以用于由各種礦物燃料產(chǎn)生SNG和電能，但在下面結(jié)合由煤和生物燃料生產(chǎn)SNG和電能以方便描述本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式可以使用各種形式的煤。例如，可以使用位于美國(guó)新墨西哥州納瓦霍煤礦的煤(如，破碎和粉碎成約70%能通過(guò)200目篩(ASTM200目篩)的細(xì)度)，按照本發(fā)明生產(chǎn)SNG和電能。圖1示出按照本發(fā)明的各實(shí)施方式的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括氣化反應(yīng)器和冷卻系統(tǒng)102，氧燃燒器104(或者，部分氧化和水變換反應(yīng)器)，氧氣儲(chǔ)存/供應(yīng)單元106，氫氣儲(chǔ)存/供應(yīng)單元108，加熱器110，電解反應(yīng)器112，海藻場(chǎng)114，蒸汽鍋爐116，蒸汽渦輪118，脫灰單元120，脫硫單元122，甲垸化反應(yīng)器124，SNG清潔單元126。操作中，系統(tǒng)IOO通過(guò)使煤與氫氣在氧和任選的再循環(huán)的二氧化碳存在下在加氫氣化反應(yīng)器102中反應(yīng)產(chǎn)生SNG。利用C02作為載氣將破碎和粉碎的煤輸送至容器202(使用如臥式對(duì)置進(jìn)料注射器(horizontally-opposedfeedinjector))。將最少量的氧輸入反應(yīng)器中以保持所需溫度(如，在約1000psi下約1600-1750°F)。將來(lái)自反應(yīng)器102的氣體產(chǎn)物128送入脫灰單元120，以除去物流128中的殘留灰分。然后，將來(lái)自脫灰單元120的氣體物流130送入脫硫單元122，以去除物流130中的硫，產(chǎn)生物流132。然后，將物流132送入甲烷化反應(yīng)器124，將物流132中的殘余氣體進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為甲垸并產(chǎn)生物流134。然后，將物流134送入SNG清潔單元126，產(chǎn)生潔凈的SNG物流136。再次參照氣化反應(yīng)器102，將來(lái)自反應(yīng)器的灰分物流138送入氧燃燒器104，將未反應(yīng)的固體碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為碳氧化物和用于鍋爐116的熱量(或者，可將灰分物流138送入部分氧化和水變換反應(yīng)器)。將燃燒器104，部分氧化和水變換反應(yīng)器和/或鍋爐116產(chǎn)生的碳氧化物通過(guò)物流140送入海藻場(chǎng)114。農(nóng)場(chǎng)114將碳氧化物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為海藻和氧氣。如上所述，農(nóng)場(chǎng)114產(chǎn)生的干海藻和氧氣的一部分可以分別通過(guò)物流142，144返回至氧燃燒器104。此外，可以將氧送入氧氣儲(chǔ)存單元106和/或反應(yīng)器102以幫助加氫氣化反應(yīng)。圖2詳細(xì)說(shuō)朋加氫氣化反應(yīng)器和冷卻系統(tǒng)102。如上所示，加氫氣化反應(yīng)器和冷卻系統(tǒng)102包括加氫氣化室202，第一炭閉鎖料斗和冷卻器204和第二炭閉鎖料斗206。室202的結(jié)構(gòu)能使煤、氫氣和氧氣反應(yīng)，形成甲烷和副產(chǎn)物。根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式，氣化器或室202是內(nèi)襯耐火材料的容器，其內(nèi)部的L/D(長(zhǎng)度/直徑)比約為10-100。該氣化器底部三分之一用鋼材和耐火磚成形，從而形成會(huì)聚-發(fā)散部分。氣化器的這些總體內(nèi)部尺寸形成約900立方英尺的體積。氣化器202還包括位于或靠近反應(yīng)器202頂部的氫氣/氧氣傾倒式燃燒器(tipburner)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例，氣化器202包括四個(gè)燃燒器，這些燃燒器以切向相互成約90°角排列。在操作中，燃燒器在氧氣存在下燃燒氫氣。最少量(如約3體積％)的氧燃燒，產(chǎn)生高溫(約1,200-1,600。F)的富氫氣流，并產(chǎn)生少量的水蒸汽。燃燒器通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)冷卻，該循環(huán)水系統(tǒng)與外部間接熱交換來(lái)冷卻水或其他合適的冷源。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，氧氣通過(guò)管線208，氫氣通過(guò)管線210(如，以向下的方向)引入反應(yīng)器202，使部分氫氣燃燒。還可以通過(guò)管線212和214分別在氫氣和氧氣中加入蒸汽。粉碎的煤通過(guò)管線216以45°角向上注入富氫氣流中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用四個(gè)煤注射器，這些注射器設(shè)置為相互成90°角。注射器任選用外部冷卻水環(huán)路冷卻，該冷卻水環(huán)路與氫部分氧化燃燒器的冷卻水環(huán)路類似。氣體和顆粒在容器的長(zhǎng)度方向移動(dòng)，會(huì)聚并加速，然后在反應(yīng)器底部三分之一中發(fā)散和減速。人們認(rèn)為這種運(yùn)動(dòng)將粉碎顆粒的路徑集中朝向氣化器底部，進(jìn)入炭料斗系統(tǒng)，將在下面詳細(xì)討論。氣體組分如CH4，H2，N2，H2S和HC1從位于或靠近發(fā)散區(qū)終端的出口噴嘴218排出。參照?qǐng)D3，離開(kāi)加氫氣化器202的約1600°F的原料氣體包含少量未燃燒的碳和顯著量的灰分。該氣流在輻射鍋爐302中冷卻，用于通過(guò)產(chǎn)生高壓飽和蒸汽回收熱量。部分冷卻的氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器304和燭式過(guò)濾器306。然后，經(jīng)過(guò)清潔的氣體在給水加熱器310中進(jìn)一步冷卻，并通過(guò)管線輸送至除滎系統(tǒng)312。夾帶的灰分在冷卻后分離。從旋風(fēng)分離器304除去灰分，由燭式過(guò)濾器306排出至收集料斗，由收集料斗通入閉鎖料斗減壓系統(tǒng)308。然后將灰分送入氧燃燒器104。除汞單元212的結(jié)構(gòu)能夠從冷卻的氣流中除去Hg。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，設(shè)計(jì)的單元212具有一個(gè)浸硫的活性炭床，其表面氣體停留時(shí)間約為20秒，該床除了除去一部分的其它揮發(fā)性重金屬如砷外，還能夠使汞減少90%以上。脫汞處理后，將氣體送入脫硫單元122。非水性硫回收法除去氣流中的硫化氫和S02，并將其轉(zhuǎn)化為硫，例如，由晶體技術(shù)公司(CrystaTech，Inc.)在CrystaSulph名下開(kāi)發(fā)的方法是可以用于本發(fā)明的一種示例方法。CrystaSulf法使用疏水性溶液來(lái)溶解元素硫，并采用能促進(jìn)H2S和S02液相轉(zhuǎn)化為元素硫的操作條件。在盤式逆流吸收器中從酸氣中除去H2S，在該吸收器中，按照Claus液體過(guò)程反應(yīng)，H2S與溶解的二氧化硫在循環(huán)CrystaSulf滌氣溶液中反應(yīng)，產(chǎn)生溶解的元素硫。CrystaSulf溶液對(duì)硫具有高溶解度，在過(guò)程操作溫度下保持溶解。來(lái)自吸收器的低硫氣體從該系統(tǒng)排出。一旦除去硫，將氣流送入甲烷化單元124，以將該氣流中的碳氧化物(CO和C02)轉(zhuǎn)化為CH4，轉(zhuǎn)化時(shí)使用如甲垸化區(qū)，該區(qū)包括催化反應(yīng)器，所述催化反應(yīng)器通過(guò)具有蒸汽蒸發(fā)表面和蒸汽轉(zhuǎn)筒的一系列熱交換器冷卻。在甲烷化反應(yīng)期間釋放的熱量可用于產(chǎn)生高壓飽和蒸汽，所述高壓飽和蒸汽可用于系統(tǒng)100中的蒸汽渦輪118。甲烷化反應(yīng)器124的催化劑一般要求極低的硫含量以防止中毒。根據(jù)本發(fā)明的各方面，在甲垸化反應(yīng)器124的上游設(shè)置氧化鋅吸收劑的保護(hù)床，以防止甲垸化催化劑發(fā)生中毒。氧化鋅保護(hù)床除去氣流中的痕量硫和液滴。甲垸化后，將富含甲垸的物流134冷卻和干燥，并在清潔單元126除去所有過(guò)量的H2。將氣體壓縮制得最終的SNG產(chǎn)品136。根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，將冷卻的粗SNG閃蒸，除去冷凝水，粗SNG用乙二醇脫水。將干燥的粗SNG送入膜單元，在該單元通過(guò)滲透從粗SNG除去約85%的氫氣。將除去的氫氣壓縮至約70.7巴(1,025psia)以再循環(huán)至加氫氣化器。將經(jīng)過(guò)純化的粗SNG物流壓縮至60.3巴(875psia)用于注入天然氣管線。再次參見(jiàn)圖2，來(lái)自反應(yīng)器202的固體通過(guò)出口220排出并送入炭閉鎖料斗和冷卻器204中，將炭冷卻至約500°F的溫度。然后將固體輸送至炭閉鎖料斗206，對(duì)炭減壓至大氣壓，然后在氧燃燒器104(或部分氧化和水變換反應(yīng)器)進(jìn)行處理?，F(xiàn)參見(jiàn)圖4，詳細(xì)描述氧燃燒器104。氧燃燒器104包括燃燒反應(yīng)器402(如，流化床，氧氣吹入式燃燒器或氧氣吹入式氣化器)，外部熱交換器404和對(duì)流熱交換器408。系統(tǒng)100還包括旋風(fēng)分離器406(其連接在反應(yīng)器402和對(duì)流煙道式熱交換器408之間)，灰分冷卻器410(以冷卻來(lái)自反應(yīng)器302的殘余灰分)，微粒去除系統(tǒng)412，預(yù)熱器414，分離罐416和己中冷C02壓縮機(jī)418。操作中，來(lái)自加氫氣化器102的炭殘余物與通過(guò)旋風(fēng)分離器406和燭式過(guò)濾器306去除的微粒物質(zhì)一起被送入反應(yīng)器402，以產(chǎn)生碳氧化物(大部分是C02)和殘余炭。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用約10%過(guò)量的氧氣以保證要求的燃燒水平。反應(yīng)器402可以在約1500°C(2732°F)、2.0巴(29.4psia)條件下運(yùn)行。一般需要冷卻來(lái)保持該溫度。除去物流420中的熔渣(slag)。將蒸氣冷卻至150°C(302°F)，然后進(jìn)入加氫處理器(未示出)，在加氫處理器中，蒸氣與高純度、低壓氫氣接觸，以消耗過(guò)量的氧氣并將所有S02轉(zhuǎn)化為H2S。這些都是高放熱反應(yīng)，因此一般必須從加氫處理器移除熱量。將加氫處理器的流出物冷卻至4(TC(104。F)。根據(jù)本發(fā)明的各方面，如下面詳細(xì)討論的，炭的熱能和化學(xué)能提供能量，產(chǎn)生能用于蒸汽渦輪118的蒸汽(如1800psig/1000。F)。冷卻的灰分燃燒器的煙氣可以閃蒸以除去冷凝水。如上面所述，富含C02的再循環(huán)物流可用來(lái)將煤吹入加氫氣化器，該物流的流速可以設(shè)定為煤速率的約20重量％。將灰分燃燒器的殘留蒸氣物流在多級(jí)壓縮機(jī)中壓縮至約70.7巴(1,025psia)，并除去液體。還可以將產(chǎn)生的C02的各部分送入反應(yīng)器202和/或送入海藻場(chǎng)114。如上所述，可以采用反應(yīng)器104產(chǎn)生熱量用于蒸汽鍋爐116，該鍋爐供給渦輪118動(dòng)力。根據(jù)特定的實(shí)施例，設(shè)計(jì)的蒸汽渦輪118用于以節(jié)流控制閥95%打開(kāi)的最大連續(xù)輸出(MCR)長(zhǎng)期運(yùn)行(大于或等于90天)，并能夠短期、5%過(guò)壓/閥全開(kāi)(S0P/VW0)條件下(16小時(shí))運(yùn)行。例如特定實(shí)施例，蒸汽渦輪118是一種串列復(fù)式型，由封閉在三個(gè)箱體中的HP-IP-兩個(gè)LP(雙流)部分組成，設(shè)計(jì)用于冷凝單再熱操作，并配備非自動(dòng)化的提取部分和四流排氣裝置(four-flowexhaust)。再次參見(jiàn)圖2，電解單元112可以用來(lái)形成用于系統(tǒng)100的氫氣和/或氧氣的至少一部分。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將約25'C(77°F)的水泵壓至6.9巴(100psia)壓力，并送入電解池，在電解池中化學(xué)鍵被打斷，產(chǎn)生純的氫氣和氧氣。該電解方法的能量效率為75%，氫氣和氧氣的排出壓力為500psi。將壓縮至約70.7巴(1025psia)的純氫氣送入儲(chǔ)存單元108。相反，要求大部分的氧氣為低壓，使氧氣能以低壓貨運(yùn)至儲(chǔ)存(單元)106，并在氣化設(shè)施中壓縮。由單元112產(chǎn)生的任何過(guò)剩氧氣都可以銷售，得到額外的收入。如上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，所述系統(tǒng)和方法可以用來(lái)產(chǎn)生SNG和電能，同時(shí)減少任何溫室氣體的產(chǎn)生。用來(lái)減少溫室氣體產(chǎn)生的一種技術(shù)是使用生物反應(yīng)器114，捕集碳氧化物(如C02)并將其轉(zhuǎn)化為氧氣和固體碳物質(zhì)，固體碳物質(zhì)可以用作燃燒器104的燃料。生物反應(yīng)器或海藻場(chǎng)114的結(jié)構(gòu)能促進(jìn)各種物質(zhì)的生長(zhǎng)。例如，生物反應(yīng)器114可以包括海藻，海藻能將C0x轉(zhuǎn)化為氧氣和烴物質(zhì)。烴物質(zhì)可以隔離或用作燃料或其他目的。根據(jù)此示例實(shí)施方式的各方面，生物反應(yīng)器104包括海藻，海藻可以將CO,(如，來(lái)自氧燃燒器104或者部分氧化和水變換反應(yīng)器的產(chǎn)物)轉(zhuǎn)化為氧氣和烴物質(zhì)，它們可以加工成生物柴油，乙醇，蛋白質(zhì)等。如上所述，用過(guò)的烴或者至少其一部分可以用作燃燒器104的燃料。下面非限制性的說(shuō)明性例子說(shuō)明適合本發(fā)明的各實(shí)施方式的系統(tǒng)100的各種使用條件。該實(shí)施例僅用于說(shuō)明，并不意圖將本發(fā)明限制于此說(shuō)明性例子。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>雖然在上面列出本發(fā)明的示例實(shí)施方式，但是應(yīng)理解本發(fā)明不受此限制。例如，雖然結(jié)合各種過(guò)程參數(shù)描述了所述系統(tǒng)，但本發(fā)明不受此限制。在不偏離由下面權(quán)利要求書(shū)和其等同項(xiàng)提出的本發(fā)明的精神和范圍下，可以對(duì)本文所述的系統(tǒng)和方法進(jìn)行各種修改、變化和增加。權(quán)利要求1.一種生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加氫氣化反應(yīng)器；與加氫氣化反應(yīng)器相連的氫氣源；與加氫氣化反應(yīng)器相連的煤源；與加氫氣化的出口相連的氧燃燒器；和與氧燃燒器相連的氧氣源，其中，來(lái)自氫氣源的氫氣和來(lái)自煤源的煤在加氫氣化反應(yīng)器中反應(yīng)，產(chǎn)生包含甲烷的氣流和固體物流，至少一部分固體物流與來(lái)自氧氣源的氧氣在氧燃燒器中燃燒。2.如權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與氧燃燒器相連的海藻場(chǎng)，海藻場(chǎng)將來(lái)自氧燃燒器的碳氧化物轉(zhuǎn)化為固體碳物質(zhì)和氧氣。3.如權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與加氫氣化反應(yīng)器相連的氧氣源。4.如權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與氧燃燒器相連的蒸汽鍋爐。5.如權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與蒸汽鍋爐相連的蒸汽渦輪。6.如權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括電解反應(yīng)器，從而為氫氣源提供氫氣，為氧氣源提供氧氣。7.如權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與加氫氣化反應(yīng)器相連的脫灰單元。8.如權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與脫灰單元相連的脫硫單元。9.如權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與脫硫單元相連的甲垸化單元。10.如權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與甲烷化單元相連的天然氣代用品清潔單元。11.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括除汞單元。12.—種生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加氫氣化反應(yīng)器；電解反應(yīng)器；與加氫氣化反應(yīng)器相連的氫氣源；與加氫氣化反應(yīng)器相連的煤源；與加氫氣化的出口相連的氧燃燒器；與氧燃燒器相連的氧氣源；和與氧燃燒器相連的海藻場(chǎng)。13.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于,海藻場(chǎng)包括能將碳氧化物轉(zhuǎn)化為烴物質(zhì)和氧氣的材料。14.如權(quán)利要求13所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，烴物質(zhì)向氧燃燒器提供燃料。15.如權(quán)利要求14所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括電解反應(yīng)器，從而為氫氣源提供氫氣，為氧氣源提供氧氣。16.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與加氫氣化反應(yīng)器相連的氧氣源。17.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與氧燃燒器相連的蒸汽鍋爐。18.如權(quán)利要求17所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與蒸汽鍋爐相連的蒸汽渦輪。19.一種生產(chǎn)天然氣代用品和電能的方法，該方法包括以下步驟提供加氫氣化反應(yīng)器；向加氫氣化反應(yīng)物提供煤；在煤存在下向加氫氣化反應(yīng)器提供氫氣，以產(chǎn)生甲烷和炭；和在氧燃燒器中燃燒炭，以產(chǎn)生碳氧化物。20.如權(quán)利要求19所述的生產(chǎn)天然氣代用品和電能的方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟利用海藻場(chǎng)將碳氧化物轉(zhuǎn)化為烴物質(zhì)和氧氣。21.—種生產(chǎn)天然氣代用品和電能的方法，該方法包括以下步驟i.提供加氫氣化反應(yīng)器；ii.向加氫氣化反應(yīng)器提供煤；iii.在煤存在下向加氫氣化反應(yīng)器提供氫氣，以產(chǎn)生甲烷和炭；和iv.在部分氧化反應(yīng)器中，通過(guò)水變換法燃燒炭，產(chǎn)生氫氣和碳氧化物；v.分離氫氣和碳氧化物；Vi.生產(chǎn)天然氣代用品；和Vii.利用海藻場(chǎng)，將碳氧化物轉(zhuǎn)化為烴物質(zhì)和氧氣。22.—種生產(chǎn)合成氣的方法，該方法包括以下步驟提供部分氧化與水變換反應(yīng)器；使碳物質(zhì)與部分氧化和水變換反應(yīng)器中的蒸汽和氧氣反應(yīng)，形成碳氧化物和氫氣；和利用海藻場(chǎng)，將使用部分氧化和水變換反應(yīng)器形成的碳氧化物轉(zhuǎn)化為烴物質(zhì)和氧氣。全文摘要本發(fā)明提供生產(chǎn)天然氣代用品和電能，同時(shí)減少任何溫室氣體產(chǎn)生的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括加氫氣化反應(yīng)器，以形成包含天然氣的氣體物流和炭物流，氧燃燒器燃燒炭物質(zhì)，形成碳氧化物。該系統(tǒng)還包括海藻場(chǎng)，將碳氧化物轉(zhuǎn)化為烴物質(zhì)和氧氣。文檔編號(hào)C10G3/00GK101657525SQ200880008323公開(kāi)日2010年2月24日申請(qǐng)日期2008年1月14日優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日發(fā)明者R·霍博斯申請(qǐng)人:亞利桑那公共服務(wù)公司