CN101111453A - 制备具有低二氧化碳排放的合成气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用合成气生产单元生产合成气的方法，该合成气生产单元包括：至少一个合成气生产反应器(1)，其从烃(2)中生产：包含氢气、CO和CO2的粗合成气(3)；和包含CO2的废气(4)；用于从所述粗合成气(3)中除去CO2，生成主要包含CO2的气体(12)的设备(5)，将所述主要包含CO2的气体再循环到合成气生产反应器(1)中，在工业场所中，另外包括：至少一个生产包含CO2的废气(8)的联合的热电单元(6)；和用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)，特征在于：在用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)中，处理由合成气生产反应器或者由联合的热电单元(6)产生的包含CO2的废气(4)的至少一种；和将通过借助于用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)处理来自合成气生产单元和/或者联合的热电单元的废气(4，8)而产生的CO2(11)至少部分地再循环到合成气生产反应器(1)中。

Description

制备具有低二氧化碳排放的合成气的方法
本发明涉及能够降低合成气生产场所中锅炉、气轮机和/或集成的蒸汽与电力生产单元中的二氧化碳排放的方法。
本发明涉及工业的各种分支，如重化学品工业、石化工业、精炼工业和电力工业，全部受环境保护的影响。
所有这些工业可以进行重质烃通过生产合成气的方式向可以获得更多用途的化学品的转化。合成气为CO、H2、CH4、CO2和H2O的混合物，其通过蒸汽甲烷重整(SMR)、烃的部分氧化或者通过自热重整(ATR)获得。蒸汽甲烷重整是用于从范围为天然气到重石脑油的烃中生产富含CO的合成气的方法。部分氧化的方法或POX为高温和压力下烃、焦炭或煤与蒸汽和氧之间的非催化反应。也能够依据自热重整通过在相同反应器中组合SMR重整和部分氧化来获得合成气。通过ATR处理的烃通常为天然气和石脑油。该ATR方法获得具有低H2/CO比例的合成气。当基础反应物为天然气时该合成气也包含氮气。依据操作条件和合成气的既定用途，该合成气的组成可以在下列含量中变化：
H2+CO＝75％～97体积％；
CH4＝0.5％～18％；和
CO2＝2％～10％。
随后将其在用于除去二氧化碳的单元中处理。如果CO是合成气生产中期望的产物，可以将回收的二氧化碳再循环到旨在由合成气生产反应器处理的反应物中。否则，可以将获得的CO2储存或者再循环，因为今后环境标准禁止其排放。从该合成气生产反应器中的烟气或废气中也可以发现二氧化碳。这些烟气通常被释放到大气中，而这并不满足环境标准。
本发明涉及合成气生产场所，其中也采用产生联合的热电(CHP)的技术如传统锅炉。在能源工业中，这些CHP技术可以是用于共同产生电力的工厂，其由开路循环或者联合循环组成。热电联合为同时产生电力和蒸汽，其中通过涡轮机(通常为气轮机或蒸汽涡轮机)驱动的交流发电机产生电力，且其中热量来源于从用于蒸汽或热水生产的锅炉中产生的废气的热量。这种联合的产生两种类型的能量相对于单独的和传统的产生热量和/或电力导致高效率的产量。由此，为了满足对于合成气衍生物、对于蒸汽和对于电力的日益增加的需求，越来越多地寻找可以同时提供合成气衍生物、蒸汽和电力的生产场所。但是，这些生产场所的一个现有的问题是，能够通过限制二氧化碳的排放来满足这些环境限制。另一问题是，寻找用于从由合成气单元产生的废气中除去的二氧化碳的储存方案，同时具有改进的可靠性、降低的成本和对环境的尊重。
本发明的目的是，提供在也包括联合的热电单元的场所生产合成气的方法，其排放很少的二氧化碳。
本发明的另一目的是，提供在也包括联合的热电单元的场所生产合成气的方法，其排放很少的二氧化碳且无需储存二氧化碳。
本发明的另一目的是，提高在也包括联合的热电单元的场所生产合成气的方法，其排放很少的二氧化碳且能使得控制产生的合成气的H2/CO比例。
在这些目的之内，本发明涉及一种采用合成气生产单元生产合成气的方法，该合成气生产单元包括：
 -至少一个合成气生产反应器，从烃中生产：
·包含氢气、CO和CO2的粗合成气；和
·包含CO2的废气，
-用于从所述粗合成气中除去CO2，生成主要包含CO2的气体的设备，将所述主要包含CO2的气体再循环到合成气生产反应器中，
在工业场所中，另外包括：
-至少一个生产包含CO2的废气的联合的热电单元；和
-用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备，
在该方法中：
-在用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备中，处理由合成气生产反应器或者由联合的热电单元产生的包含CO2的废气的至少一种；和
-将通过借助于用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备处理合成气生产单元和/或联合的热电单元中的废气而产生的CO2至少部分地再循环到合成气生产反应器中。
本发明的其它特征和优点在阅读下列说明时将显现。通过图1～4所示的非限定性实施例的方式给出了本发明的形式和实施方式，图1～4为依据本发明的方法的几种方案的示意图。
依据本发明的方法由此采用了合成气生产单元，其至少包括，一方面，能够获得粗合成气的合成气生产反应器，和另一方面，用于处理该粗合成气以从中消除二氧化碳的设备。
能够获得粗合成气的合成气生产反应器可以是蒸汽甲烷重整(SMR)反应器或者部分氧化(POX)反应器，其利用烃以制备包含氢、一氧化碳、二氧化碳和其它化合物的粗合成气。其也可以是用于实现ATR工艺的反应器。由于在该合成气生产反应器中进行的燃烧(燃烧旨在提高用于实现该合成反应的反应器的温度)，该合成气生产反应器除了合成气之外还产生废气。这种废气包含CO2，因为其通常来源于烃的燃烧。
用于处理该粗合成气以从中消除二氧化碳的设备优选地为采用胺洗涤的方法，该胺通常采用MDEA(甲基二乙醇胺)。以主要包含CO2的气体(也就是说，其包含至少99体积％的CO2)的形式从该粗合成气中除去CO2，将其作为合成气生产反应器中的反应物再循环。
依据本发明的第一种模式，该合成气生产单元包括用于从该合成气中除去CO生产主要包含CO的气体和主要包含H2的气体的设备。当该工业场所目的在于主要生产一氧化碳时实施这种方式。这种用于从合成气中除去CO的设备经常位于用于从所述粗合成气中除去CO2的设备之后。用于从合成气中除去CO的设备经常包括干燥设备和冷箱。由此，首先将来源于用于除去CO2的设备的合成气在引入到冷箱之前干燥，在冷箱中通过冷冻方法分离其各种化合物。该冷箱产生以下的至少一种：主要包含CO的气体(也就是说，优选地包含至少98体积％的CO)，主要包含H2的气体(也就是说，优选地包含至少97体积％的H2)，主要包含CH4的气体(也就是说，优选地包含至少99体积％的CH4)，和包含H2、CO与CH4的混合物的尾气。将冷箱上游的CO2再循环使得能够降低主要包含CO的气体中氮气的量。该尾气、主要包含CH4的气体和主要包含H2的气体可以用作在工业场所中进行的全部燃烧反应、特别是在合成气生产反应器中进行的燃烧反应中的或者在联合的热电单元中进行的燃烧反应中的燃料。也可以将主要包含CH4的气体引入到合成气生产反应器中以用作反应物。依据这种第一模式的特殊构型，能够在引入到冷箱之前调节干燥设备中产生的合成气的H2/CO摩尔比值；这种调节可以通过膜分离工艺的方式来进行。依据这种第一模式，该合成气生产单元优选地包括用于纯化主要包含由用于从合成气中除去CO的设备所产生的H2的气体的设备，所述纯化设备产生富含H2的气体。这种用于纯化主要包含H2的气体的设备优选地采用压力摆动吸附PSA工艺。这种纯化主要包含H2的气体的方法产生主要包含氢气、CO与CH4的混合物的尾气。这种尾气可以用作在工业场所中进行的所有燃烧反应、特别是在合成气生产反应器中的和在联合的热电单元中进行的燃烧反应中的燃料。
依据本发明的第二种模式，该合成气生产单元包括用于调节合成气的H2/CO摩尔比值的设备。当该工业场所的目的在于主要产生含氧气体时实现这种方式。用于调节含氧气体的H2/CO摩尔比值的设备通常包括氢气-可渗透的膜。该膜的选择性的选择使得其能够调节含氧气体的H2/CO摩尔比值。该膜也产生氢气渗透物，其可以用作在工业场所中进行的所有燃烧反应、特别是在合成气生产反应器中的和在联合的热电单元中进行的燃烧反应中的燃料。该可渗透的膜之前有时可以是干燥设备。
依据本发明，该合成气生产单元所位于的工业场所另外包括至少一个联合的热电(CHP)单元，该单元产生主要包含CO2的废气。依据本发明，产生包含CO2的废气的联合的热电单元可以包括至少一种下列设备：气轮机、用于生产蒸汽的锅炉、蒸汽轮机、或这些设备的组合，特别是蒸汽锅炉与蒸汽轮机的组合和气轮机与蒸汽锅炉的组合，可以将其与蒸汽轮机联合。该气轮机为通常已知的设备，其包括连接于气轮机的空气压缩机。将产生的压缩空气与燃料一起引入涡轮机的燃烧设备，且产生的燃烧气体通过气轮机以产生电力，例如通过交流发电机的方式。用于该气轮机的燃料通常为天然气；依据本发明的第一种方式，可以将天然气与至少一种选自下列的气体混合：主要包含由用于从合成气中除去CO的设备生产的H2的气体，主要包含由用于从合成气中除去CO的设备生产的CH4的气体，由纯化设备生产的富含H2的气体，和冷箱中的尾气。用于产生蒸汽的锅炉本身通常由产生热量以将水转化为蒸汽的燃烧设备组成。这种锅炉通常由一系列热交换器组成，例如盘管，水在其中流动，其与燃烧产生的热量接触。可以将该锅炉与蒸汽轮机联合：由此，该锅炉产生的蒸气压通到蒸汽轮机中由此产生电力。该蒸汽轮机可以是产生蒸汽与电力的背压蒸汽轮机，或者产生热水与电力的冷凝流涡轮机。依据一种特别的方案，该蒸汽轮机可以部分地由源于合成气生产反应器的热量产生的蒸汽来供给。该联合的热电(CHP)单元由于其中进行的燃烧而产生包含CO2的废气，由此提供热量，特别是通过天然气的燃烧。
最后，依据本发明，该工业场所包括用于从能够在该场所中制得的燃烧废气中除去CO2的设备。这种设备使得能够处理源于燃烧的且包含CO2的全部废气。源于燃烧的废气通常包含13～16体积％的氧气。用于从这些气体中除去CO2的设备由此必须适用于处理具有这种含氧量的气体。例如，不能采用用于从粗合成气中除去CO2的设备，因为合成气仅含有几个ppb的氧气。这种用于除去CO2的设备可以是采用MEA(甲基乙醇胺)的胺洗涤或者通过筛子的方式吸收二氧化碳的方法或者膜渗透方法。
本发明的第一主要特征涉及这样的事实，即将包含借助于合成气生产反应器、或者借助于联合的热电(CHP)单元产生的废气的至少一种，在用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备中处理。依据本发明，可以存在源于合成气生产单元的废气、或者源于联合的热电单元的废气、或者产生于这两种单元的废气的处理。通常同时依据每种废气的CO2含量和合成气生产反应器中期望的再循环速率来进行选择。如果通过用于从该场所的废气中除去CO2的设备处理合成气生产单元和联合的热电(CHP)单元二者中产生的废气，那么优选地在引入到用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备之前，将合成气生产反应器中的废气与联合的热电(CHP)单元中的废气混合。
本发明的第二主要特征在于，至少部分地将通过用于从合成气生产单元和/或联合的热电(CHP)单元中的废气中除去CO2的设备产生的CO2再循环到合成气生产反应器中。将废气中的CO2再循环作为合成气生产反应器中的反应物。因为由用于从废气中除去CO2的设备产生的CO2可能包含对于合成气反应器的催化剂来说的毒物，因此可将该CO2通过至少一种下列设备来处理，且优选地通过二者：
·两个联合的活性碳床，用硫浸渍第一床以使得吸附Hg，且用铜和银浸渍第二床以吸附H2S与HCN和氧化AsH3；和
·填充铝的脱氧反应器以吸附离子化合物，且包括，下游，基于铜和铂的催化剂的填料以除去O2、C2H4和NOx。
在这种用于除去毒物的处理期间，在再次引入到合成气反应器之前，可以将CO2压缩且经历温度变化，例如通过热交换器的方式。通常，在再循环到合成气生产反应器之前，将来自用于从粗合成气中除去CO2的设备中的CO2与来自用于从废气中除去CO2的设备的处理的CO2混合。主要随着期望的合成气的H2/CO比例来调节再循环到合成气生产反应器中的、由用于除去CO2的设备所产生的CO2的量。一些情形中，该工业场所可能要求使用CO2作为合成步骤中的中间体；在这种情形中，一些CO2不再循环。依据一种方案，可以在作为反应物再循环到合成气反应器之前，将至少一些由用于从合成气生产和联合的热电(CHP)单元所产生的CO2压缩，例如通过经常旨在用于合成气生产单元的现有压缩机的方式。
依据一种特殊情形，可以将CHP单元的蒸汽轮机偶联于压缩机。这种压缩机可以任选地压缩由锅炉和合成气生产反应器所产生的废气混合物，在将它们引入到用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备之前，特别是如果除去设备是吸附方法或者膜渗透方法时。这种压缩能使气体的随后处理得到改进。
最后，依据本发明的方法，可以通过合成气生产反应器中由用于从合成气生产单元和联合的热电单元中除去CO2的设备所产生的CO2的再循环速率，控制粗合成气的H2/CO比例。由此，依据本发明，可以改变源于废气的处理的CO2的再循环量。如果再循环量小于100％时，可以将未再循环的CO2输出到工厂外部用于需要使用CO2的应用，该工业场所则变为产生可使用的CO2的场所。依据一种有益的模式，该合成气生产单元可以不包括用于调节合成气的H2/CO摩尔比值的设备，如膜。实际上，由于依据本发明的方法使得可以控制在合成气生产反应器的出口处的H2/CO比例，由此当由该合成气生产单元制得的产物为含氧气体时能够排除用于调节H2/CO摩尔比值的设备(例如，膜)。
图1阐述了依据本发明的方法。烃2在反应器1中进行催化重整或部分氧化或自热重整(ATR)反应，由此产生粗合成气3。反应器1也产生包含源于用作燃料的(且并非作为反应物的)烃的燃烧的气体的废气4。将粗合成气3在用于除去CO2的单元5中处理，其产生除去-CO2的合成气19和富含-CO2的流出物12。随后将除去-CO2的合成气19在干燥器13中干燥以提高CO2和水的去除，且由此防止它们存在于冷箱7中。将干燥的合成气16在冷箱7中处理。在冷箱中，降低该干燥的气体16的温度，由此将CO与其它化合物(H2、N2和CH4)分离。它产生主要包含CO的气体18，主要包含H2的气体9和尾气15。离开汽提塔的尾气15(通常表示为“闪蒸气体”)，为H2、CO和CH4的混合物，其可以用作用于合成气生产反应器1或者在联合的热电单元中进行的燃烧反应中的燃料。甲烷吹扫气31从冷箱7的CO/CH4分离塔的底部中离开，也可以用作用于合成气生产反应器1的燃料或者反应物，依据其压力值和催化反应所需的条件。
可以将离开冷箱7的主要包含H2的气体9在氢气纯化工艺22中处理，由此产生高纯度氢气28和尾气29(也称作“废气”)。该尾气29用作合成气生产反应器1中的和在联合的热电单元中进行的燃烧反应中的燃料。
该工业场所也包括联合的热电单元6，其中烃2和冷箱中的主要包含H2的气体的燃烧来获得热量。该单元6产生电力23和包含二氧化碳的废气8。将该废气8与合成气生产反应器中的废气4混合。通过用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备10处理这种废气混合物(8+4)。该设备10优选地选自于用于除去CO2的设备，其使得能够处理低含氧量的低压流出物。从该设备10中离开的是CO2-贫乏的废气20和CO2-富集的流出物11，将该流出物11与源于用于从合成气生产单元中除去CO2的设备5的CO2-富集的流出物12混合。可以在与烃2一起引入到反应器1之前，通过压缩机21将这种CO2-富集的混合物(11+12)压缩。可以将CO2-贫乏的废气20排放到大气中，其相对于废气中含有的其它产物具有很低的CO2含量。
将空气或氧气(未显示)供给用于进行燃烧的所有设备1、6。
图2与图1的不同之处在于，联合的热电单元6为气轮机63、锅炉61和蒸汽轮机62的组合。该气轮机63通过烃2和冷箱中的主要包含H2的气体的燃烧来操作。该锅炉61接收气轮机63中的废气24；它供给水17并产生蒸汽30，其用于转动蒸汽轮机62以产生电力231。也可以将通过接触到反应器1的水所产生蒸汽14供给该蒸汽轮机62。离开该蒸汽轮机62的蒸汽31可以用于进行在设备10中除去CO2的处理。该气轮机63通过烃2和来自冷箱7的主要包含H2的气体的方式来操作。其产生电力232和燃烧废气24，该燃烧废气24部分用于在锅炉61中进行的燃烧并部分用于在合成气生产反应器1中进行的燃烧。由汽轮机62和63产生的电力可以输出或者用于该场所内部以操作电力设备。
图3和4与图1和2的不同之处分别在于，该合成气单元目的在于产生含氧气体。由此，将冷箱替换为用于调节合成气的H2/CO摩尔比值的设备26，产生含氧气体27和主要包含氢气的气体25(和较小分数的CO)，该气体25可以用于合成气生产反应器1中和联合的热电单元6中。可以在引入到膜之前任选地通过干燥设备13将该合成气干燥。依据一种特殊模式，该干燥的合成气16可以马上具有期望的含氧气体的H2/CO摩尔比值。对于这种模式，随后可以将膜26替换为简单的冷凝器，回收的冷凝水可以再用于合成气生产反应器(1)中或联合的热电单元(6，61)中。
通过实施如上所述的方法，大大地降低了二氧化碳的排放，且不必再寻找储存产生的CO2的方法。
该方法的一个优点是，由于在合成气生产反应器中再循环CO2，能够降低烃例如天然气、石脑油或液化石油气(LPG)的消耗量。
当该合成气生产单元的主要产物是CO时，本发明的另一优点是，如果将源于废气的全部CO2再循环，能够获得接近于100％左右的碳回收率。
由于各种单元的集成，获得了下列优点：
-改进的能量效率；
-大约100％的碳回收率，由此降低了CO2排放；
-改进的可靠性；
-操作和维护的协调作用；
-经济利益；和
-降低了废气中的NOx和SOx排放。
依据本发明的方法具有能够降低用于从合成气生产单元中除去CO2的设备的下游的H2/CO比例的优点。通过再循环产生含有CO2的气体的各种设备中的CO2来获得这种降低。通过它们在合成气生产反应器中的再循环，产生的气体具有更低的H2浓度。
实施例
基于通过具有下列组成的天然气的方式实施SMR反应的合成气生产单元，进行了几种模拟：
CH4              96.696体积％
N2               0.397体积％
C2H6             2.327体积％
C3H8             0.192体积％
C4H10(正丁烷)    0.377体积％
C5H12(正戊烷)    0.010体积％
CO2              0.001体积％
对于三种不同情形进行该模拟：
-基本情形，对应于该场所包括一个合成气生产单元和一个联合的热电单元，其中不存在由联合的热电单元产生的或产生于合成气生产反应器中的废气(4)的CO2的到合成气生产单元中的再循环。另一方面，将产生于用于从粗合成气中除去CO2的工艺的CO2(12)再循环；
-情形1，对应于与基本情形中相同的场所，但是采用将源于合成气生产反应器的废气的CO2的到合成气生产单元中的再循环，但是其中并不将产生于联合的热电单元的CO2引入到合成气生产反应器中。在这种情形中，将产生于CHP单元的废气的CO2排放到大气中；和
-情形2，对应于与基本情形中相同的场所，但是采用将源于合成气生产反应器的废气的CO2和源于联合的热电单元的废气的CO2的到合成气生产反应单元中的再循环。
对于这些不同情形，在已进行了加氢脱硫过程以从中除去痕量硫化物之后，将预热的天然气引入到合成气生产反应器中，该反应器为蒸汽甲烷重整(SMR)反应器。在所有情形中，也将产生于用于从合成气生产单元中除去CO2的设备的、再循环的CO2也引入到SMR反应器中。首先将这种再循环的CO2压缩。
将所有的这些反应物在650℃下加热并引入到25巴下的SMR反应器的、填充有镍基催化剂的管中。
用于从粗合成气中除去CO2的设备为胺洗涤。其能够制得具有小于50体积ppm的CO2含量的合成气。
在情形2中，该气轮机63为Solar Mars 100型。
在情形1和2中，用于从联合的热电单元中的废气中除去CO2的单元为胺洗涤，获得的干燥CO2的纯度在室温和大约0.55巴相对压力下为99.9体积％。
表1比较对于每种情形的方法、和它们的经济影响。
表1
  基本情形   情形1 情形2
 生产的CO(18)   Sm3/h   9500   9500 9500
 生产的H2(28)   Sm3/h   24530   13835 8260
 由合成气生产单元输出的蒸汽(141)   t/h   24   20.6 18.8
 由联合的热电单元输出的蒸汽(311)   t/h   17.2   8.7(＊) 4.2(＊)
 输出的全部蒸汽   t/h   41.2   28.0 21.7
 由联合的热电单元产生的电力(232+231)   MWe   9   8.69(＊＊) 8.45(＊＊)
 用作合成气生产反应器(1)中的反应物的天然气   Sm3/h   12080   7728 5550
 用作合成气生产反应器(1)中的燃料的天然气   Sm3/h   1900   2209 2350
 合成气生产单元所使用的全部天然气   Sm3/h   13980   9937 7900
 从粗合成气除去的和再循环的CO2(12)   Sm3/h   3316   4741 7006
  用作联合的热电单元中的燃料的天然气(2)   Sm3/h   2717   2717   2717
  两种单元所使用的天然气   Sm3/h   16697   12654   10617
  通过用于从产生的废气中除去CO2的设备(10)的方式除去的且作为流体再循环的CO2(11)的量   Sm3/h   -   3118   4775
  在用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)中回收CO2的速率   ％   -   85   80
 引入合成气生产反应器(1)中的全部CO2   Sm3/h   3316   7859   11781
 合成气生产反应器(1)的出口处的H2/CO比例   3.1   1.8   1.1
 两种单元之上节省的天然气   Sm3/h   -   4043   6080
 用于17$/MWhHHP的操作成本所产生的天然气方面的节省(HHP：更高发热能量)   MM$/yr(8400h/y)   -   6.71   10.10
 资本支出(15年内的投资和13％的投资收益率)   MM$/y   -   1.18   1.55
 输出的蒸汽的减少(10$/MWh)   MM$/y(8400h/y)   -   -0.92   -1.36
 输出的电力的减少(35$/MWh)   MM$/y(8400h/y)   -   -0.10   -0.17
 在10$/t CO2下估计的信贷方面的节省   MM$/y(8400h/y)   -   4.05   4.73
 总的节省   MM$/y(8400h/y)   -   9.74   13.3
(＊＝包括用于除去CO2的设备(10)中使用的蒸汽)；
(＊＊＝包括用于除去CO2的设备(10)中使用的能量)。
该实施例显示了再循环SMR反应器中所有单元产生的CO2的经济优点，由此减少了全部天然气(用作反应物和燃料)的消耗量。情形1中，该合成气生产单元所消耗的全部天然气的消耗量已降低到基础情形的71％。情形2中，H2/CO比例降到1.1且该合成气生产单元所消耗的全部天然气的消耗量已降低到相对于基础情形的57％。
图5中的图给出了合成气生产反应器的出口处的H2/CO比例(x-轴)随CO2的量(Sm3/h)(y-轴)的变化。可以看出，相互关系是线性的；由此，依据所需的H2或CO的产量，依据本发明的方法能够通过调节CO2的再循环速率、或者甚至CO2的输入量，以灵活方式改变H2/CO比例。另外，这样能够避免添加冷箱或PSA上游的膜。

Claims (17)

1.一种采用合成气生产单元生产合成气的方法，该合成气生产单元包括：
-至少一个合成气生产反应器(1)，从烃(2)中生产：
·包含氢气、CO和CO2的粗合成气(3)；和
·包含CO2的废气(4)，
-用于从所述粗合成气(3)中除去CO2，生成主要包含CO2的气体(12)的设备(5)，将所述主要包含CO2的气体再循环到合成气生产反应器(1)中，
在工业场所中，另外包括：
-至少一个生产包含CO2的废气(8)的联合的热电单元(6)；和
-用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)，
特征在于：
-在用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)中，处理由合成气生产反应器或者由联合的热电单元(6)产生的包含CO2的废气(4)的至少一种；和
-将通过借助于用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)处理来自合成气生产单元和/或者联合的热电单元的废气(4，8)而产生的CO2(11)至少部分地再循环到合成气生产反应器(1)中。
2.权利要求1的方法，特征在于，联合的热电单元(6)包含至少一种下列设备：气轮机(63)、用于生产蒸汽的锅炉(61)、蒸汽轮机(62)、或这些设备的组合。
3.权利要求1或2的方法，特征在于，合成气生产单元包括用于从合成气中除去CO、生产主要包含CO的气体(18)和主要包含H2的气体(9)的设备。
4.权利要求3的方法，特征在于，用于从合成气中除去CO的设备包括干燥设备(13)和冷箱(7)。
5.权利要求3或4的方法，特征在于，合成气生产单元包括用于纯化主要包含由用于从合成气中除去CO的设备生产的H2的气体的设备(22)，所述纯化设备(22)生产富含H2的气体(28)。
6.权利要求5的方法，特征在于，用于纯化主要包含H2的气体的设备(22)采用压力摆动吸附PSA工艺。
7.权利要求6的方法，特征在于，用于纯化主要包含H2的气体的设备(22)采用压力摆动吸附PSA工艺，并且产生主要包含H2、CO和CH4的混合物的尾气(29)。
8.权利要求3～7中任一项的方法，特征在于，联合的热电单元(6)包括气轮机，该气轮机的燃料为天然气(2)或者天然气(2)与至少一种选自下列的气体的混合物：主要包含由用于从合成气中除去CO的设备(7)生产的H2的气体(9)，由用于纯化主要包含H2的气体的设备(22)生产的富含H2的气体(28)，来自冷箱(7)的尾气(15)和来自冷箱的甲烷吹扫气(31)。
9.权利要求1或2的方法，特征在于，合成气生产单元包括用于调节合成气的H2/CO摩尔比值的设备。
10.权利要求9的方法，特征在于，用于调节合成气的H2/CO摩尔比值的设备为氢气-可渗透的膜(26)。
11.权利要求10的方法，特征在于，在氢气-可渗透的膜(26)之前是干燥设备(13)。
12.前述权利要求的方法，特征在于，在引入到用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)之前，将来自合成气生产反应器的废气(4)与来自联合的热电单元的废气(8)混合。
13.前述权利要求中任一项的方法，特征在于，在再循环到合成气反应器(1)之前，将由用于除去来自合成气生产单元和来自该场所的燃烧废气的CO2的设备(5，10)产生的CO2(11，12)压缩。
14.前述权利要求中任一项的方法，特征在于，联合的热电单元包括蒸汽轮机(62)，该蒸汽轮机部分由衍生自合成气生产反应器(1)的热量所产生的蒸汽(14)来供给。
15.前述权利要求中任一项的方法，特征在于，联合的热电单元包括蒸汽轮机(62)，以及将至少一些来自该蒸汽轮机(62)的蒸汽(31)用于从该场所的燃烧废气中除去CO2的设备(10)。
16.前述权利要求中任一项的方法，特征在于，通过合成气生产反应器(1)中用于除去来自合成气生产反应器(1)和该场所的燃烧废气的CO2的设备(5，10)产生的CO2(11，12)的再循环速率控制粗合成气(3)的H2/CO比例。
17.权利要求16的方法，特征在于，合成气生产单元不包括用于调节合成气的H2/CO摩尔比值的设备(26)。
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