因此，控制器34可至少根據(jù)由pH傳感器39檢測的pH執(zhí)行調(diào)節(jié)控制閥37的指令。例如，如果經(jīng)PH調(diào)節(jié)的水29的pH太低，控制器34可執(zhí)行進(jìn)一步打開控制閥37的指令。這種控制的閥打開提高進(jìn)入共同管線或容器25的二氧化碳注入速率，從而降低經(jīng)pH調(diào)節(jié)的水29的pH。
[0019]pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)10可用于多種系統(tǒng)，例如圖2中所示的氣化系統(tǒng)40。在某些實(shí)施方案中，氣化系統(tǒng)40可以為用合成氣產(chǎn)生電力的集成氣化組合循環(huán)(IGCC)或用于制備化工生產(chǎn)所用原料流的氣化多種價(jià)元素(Polygen)系統(tǒng)。如圖所示，氣化系統(tǒng)40包括裝配有驟冷室44的氣化器42。氣化器42接收燃料46 (例如，煤、生物質(zhì)或另一種含碳原料)和氧48，它們反應(yīng)生成合成氣和某些反應(yīng)副產(chǎn)物(例如灰分和煙灰)。合成氣流入驟冷室44，其中水50使合成氣冷卻，并從合成氣吸收煙灰。在一些氣化器/合成氣驟冷或冷卻器驟冷結(jié)構(gòu)中，蒸汽52可產(chǎn)生并輸出排放。蒸汽52也可引到熱回收系統(tǒng)54(例如，熱回收蒸汽發(fā)生器)。通過從蒸汽52提取功，熱回收系統(tǒng)54提高氣化系統(tǒng)40的效率。另一部分水50與去除的灰分和煙灰(例如，爐渣)(也稱為黑水56) —起離開氣化器42。黑水56引向黑水系統(tǒng)58，這將在下面進(jìn)一步討論。未處理的合成氣59離開氣化器42，并進(jìn)入合成氣洗滌器61。合成氣洗滌器61從未處理的合成氣去除不期望的顆粒57。顆粒57返回到氣化器42，并與黑水56 —起離開。相對洗掉灰分和煙灰的經(jīng)洗滌合成氣60離開合成氣洗滌器61，并進(jìn)入低溫氣體冷卻(LTGC)列63。LTGC 63列可包括進(jìn)料/產(chǎn)物換熱器，以冷卻經(jīng)變換的合成氣64。另外，來自LTGC的冷凝液55可與來自黑水系統(tǒng)58的灰水84混合，并返回到合成氣洗滌器61。經(jīng)冷卻合成氣65離開LTGC 63，并流到變換反應(yīng)器62。
[0020]在某些實(shí)施方案中，期望用變換反應(yīng)器62提高經(jīng)冷卻合成氣65的氫含量。在變換反應(yīng)器62內(nèi)發(fā)生合成氣變換反應(yīng)，從而一氧化碳和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫。隨后，經(jīng)變換合成氣64，可包含相對少的一氧化碳，離開變換反應(yīng)器62，并在酸性氣體去除(AGR)系統(tǒng)66中通過適合的溶劑經(jīng)歷吸收處理。如圖所示，從經(jīng)冷卻合成氣65去除閃蒸氣體81(例如，CO2)和酸性氣體67。酸性氣體67發(fā)送到硫回收單元(SRU) 69。SRU 69可根據(jù)克勞斯(Claus)法或類似技術(shù)設(shè)計(jì)。酸性氣體67 (例如，氨酸性氣體)送到SRU的多室反應(yīng)爐。酸性氣體67送到爐第一室內(nèi)的燃燒器。在爐內(nèi)，酸性氣體67與氧燃燒，氧可從來自鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)境空氣和來自空氣分離單元(ASU)的低壓氧的組合提供。SRU 69內(nèi)的一系列冷凝器和再熱器允許經(jīng)催化劑固定床從H2S和SO2反應(yīng)生成硫。來自SRU 69的未處理尾氣71流到尾氣單元(TGU) 73，使未轉(zhuǎn)化的硫反應(yīng)生成硫化氫(H2S),用于再循環(huán)回到氣化器42。來自AGR66的經(jīng)處理合成氣72可以為還原氣體源，以使任何殘余硫轉(zhuǎn)化成硫化氫。來自TGU 73的尾氣75，包含二氧化碳，被發(fā)送到熱氧化器77 (例如，放空燃燒裝置)或壓縮機(jī)79，用于再循環(huán)到氣化器42。仍允許包含二氧化碳的流再循環(huán)或再利用的SRU 69設(shè)計(jì)或尾氣處理的不同改進(jìn)也是可能的。例如，來自AGR 66的閃蒸氣體81和從TGU 73再循環(huán)的尾氣75可通過CO2再循環(huán)壓縮機(jī)79壓縮，并作為再循環(huán)CO 2流83再循環(huán)回到氣化器42。
[0021]AGR單元66從經(jīng)變換合成氣64去除某些雜質(zhì)，例如酸性氣體(例如，硫化氫)。如圖所示，AGR單元66，可包括碳捕集系統(tǒng)，也從經(jīng)變換合成氣64分離二氧化碳流68。二氧化碳流68可包含少量其它成分，例如硫化氫、氫等。甚至可有利地用不純的二氧化碳流(例如，68)調(diào)節(jié)pH。如圖所示，將二氧化碳流68作為pH調(diào)節(jié)劑引到pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)70(例如，圖1的PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)10)。換句話講，AGR單元66 (或碳捕集系統(tǒng))可以為pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)70的二氧化碳源18 (圖1)。
[0022]在經(jīng)變換合成氣64內(nèi)的雜質(zhì)減少后，經(jīng)處理合成氣72離開AGR單元66，并流入變壓吸附(PSA)單元74。PSA單元74使經(jīng)處理合成氣72分離成氫流76和二氧化碳流78。如圖所示，氫流76發(fā)送到下游系統(tǒng)80，下游系統(tǒng)80可包括發(fā)電設(shè)備、化學(xué)反應(yīng)器等。可將二氧化碳流78分流，一部分引到pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)82 (例如，圖1的pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)10)。S卩，PSA單元74可以為pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)82的二氧化碳源18。值得注意的是，來自PSA單元74的二氧化碳流78包含相對少的雜質(zhì)(例如，小于1%體積雜質(zhì)，或小于1000ppm體積)。因此，在需要相對純的0)2流的實(shí)施方案中，可期望在pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)82內(nèi)用二氧化碳流78作為pH調(diào)節(jié)劑。某些實(shí)施方案可選擇性用二氧化碳流68、78和83根據(jù)其相應(yīng)雜質(zhì)水平進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。例如，PSA單元74可在AGR單元66后啟動(dòng)?？捎脕碜訟GR單元66的二氧化碳流68調(diào)節(jié)pH，直到PSA單元74變?yōu)椴僮鳡顟B(tài)，在此時(shí)，由于PSA單元74產(chǎn)生的二氧化碳的較高純度，用二氧化碳流78調(diào)節(jié)pH。因此，圖1的控制器34可包括根據(jù)氣化系統(tǒng)40的組件的操作模式(例如，啟動(dòng)模式或穩(wěn)定狀態(tài))在二氧化碳流68和78之間選擇的指令。
[0023]應(yīng)注意到，某些實(shí)施方案可不包括AGR單元66或PSA單元74，并且可包含另外或供選的二氧化碳源(例如，吸收器、吸附劑床、低溫系統(tǒng)、陶瓷基系統(tǒng)、膜、微生物和/或藻系統(tǒng))。因此，PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)70和82可從多個(gè)不同源接收二氧化碳流。另外，各調(diào)節(jié)系統(tǒng)70和82可從多個(gè)源接收二氧化碳流。
[0024]如前提到，來自驟冷室44的黑水56流到黑水系統(tǒng)58，黑水系統(tǒng)58使黑水56分離成灰水84和煙灰86。煙灰86隨燃料進(jìn)料流46再循環(huán)到氣化器42。然而，煙灰86可引到碳回收系統(tǒng)88，碳回收系統(tǒng)88脫水或提取煙灰和其它固體90，用于在下游系統(tǒng)(例如，固體處理或再循環(huán)系統(tǒng)92)的固體再循環(huán)或處理。應(yīng)了解，含碳的再循環(huán)煙灰可提高氣化器42內(nèi)合成氣生產(chǎn)的效率或產(chǎn)率。黑水系統(tǒng)水洗流(例如，灰水84)流到灰水預(yù)處理系統(tǒng)85，灰水預(yù)處理系統(tǒng)85可包括各種水處理技術(shù)。
[0025]在灰水預(yù)處理后，經(jīng)預(yù)處理的灰水101可流到灰水后處理系統(tǒng)94。另外或供選，經(jīng)預(yù)處理的灰水101可返回到合成氣洗滌器61，隨后返回到驟冷室44。從黑水56回收灰水84且然后將灰水84再循環(huán)到合成氣洗滌器61和驟冷室44有利地減少氣化系統(tǒng)40的水消耗。
[0026]在所示的實(shí)施方案中，pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)96 (例如，圖1的pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)10)連接到灰水預(yù)處理系統(tǒng)85，以調(diào)節(jié)灰水84的pH。在某些實(shí)施方案中，灰水預(yù)處理系統(tǒng)85內(nèi)的所需pH條件可在約8和12之間。pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)96將二氧化碳100 (例如，圖1的二氧化碳流24)注入灰水84 (例如，圖1的水流28)，從而形成經(jīng)預(yù)處理灰水101 (例如，圖1的經(jīng)pH調(diào)節(jié)的水29) ο經(jīng)預(yù)處理灰水101然后發(fā)送到下游系統(tǒng)(例如，灰水后處理系統(tǒng)94，可包括另外的物理-化學(xué)處理、直接生物處理、深井注入或排放到公共處理廠)。
[0027]以類似方式，pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)98沿著經(jīng)預(yù)處理灰水101的流路99布置。pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)注入二氧化碳流，以調(diào)節(jié)經(jīng)預(yù)處理灰水101的pH。因此，可在氣化系統(tǒng)40內(nèi)在多個(gè)位置調(diào)節(jié)灰水84的pH(例如，在灰水預(yù)處理系統(tǒng)85內(nèi)或在沿流路99的其它點(diǎn))。這允許在一個(gè)步驟或在數(shù)個(gè)步驟調(diào)節(jié)灰水的PH，由于灰水的緩沖能力、灰水滴定曲線的形狀和允許控制潛在結(jié)垢問題，這可能是有益的。
[0028]pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)98將二氧化碳流102通過共同管線或容器110 (例如，圖1的共同管線或容器25)直接注入灰水84。然而，在某些實(shí)施方案中，可期望在二氧化碳流102和灰水84或其它過程水流之間引入緩沖液。例如，可使二氧化碳流102注入低碳酸鹽堿度高pH水，從而形成緩沖液(例如，中性至適度堿性水)。這種水，具有另外的C02，然后可與經(jīng)預(yù)處理灰水101在共同管線或容器110內(nèi)混合。使用多個(gè)C02加入點(diǎn)可提高pH調(diào)節(jié)灰水106內(nèi)PH的均勻性，這對下游系統(tǒng)可能是期望的，特別是對微生物和/或藻系統(tǒng)。具體地講，多個(gè)C02加入點(diǎn)對灰水106的pH提供更大控制，并允許控制上游灰水預(yù)處理操作內(nèi)的結(jié)垢。經(jīng)PH調(diào)節(jié)的灰水106然后可發(fā)送到不同的下游系統(tǒng)，例如深井注入系統(tǒng)。應(yīng)了解，對于深井注入系統(tǒng)，經(jīng)PH調(diào)節(jié)的灰水106可經(jīng)過用強(qiáng)無機(jī)酸進(jìn)一步pH調(diào)節(jié)(例如，鹽酸、硫酸等)。可根據(jù)儲(chǔ)巖的化學(xué)組成選擇無機(jī)酸。例如，在具有高鈣含量的儲(chǔ)巖中，可期望使用鹽酸，因?yàn)槁然锔叨瓤扇苡谒?，并且不與鈣形成沉淀。因此，在某些實(shí)施方案中，灰水84可在多個(gè)階段經(jīng)過PH調(diào)節(jié)