CN101514296A - 从流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

在本发明至少一个实施方案中，提供了一种从具有反应器和再生器的FCC装置回收能量用于总体CO2降低的方法。该方法包括冷却合成气到预定的低温以得到冷却的合成气。提供了包括第一压缩机的涡轮膨胀机组。涡轮膨胀机组配置用于燃烧和膨胀气体以驱动第一压缩机。将冷却的合成气用第一压缩机压缩以得到压缩的合成气。将含CO2的第一气流和含CO的第二气流从压缩的合成气中分离。将O2、第一气流和第二气流引入涡轮膨胀机组。第一气流被膨胀，将第二气流用O2燃烧并膨胀以回收能量，从而驱动第一压缩机并产生合成气。

Description

从流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的方法和系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2007年12月21日提交的，发明名称为“从流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的方法和系统”的序列号为No.11/962,763的美国非临时申请优先权，其全部内容在此引入作为参考。
联合研究协议的机构名称
[0002]本申请是UOP LLC与BP产品北美公司(BP Products North AmericaInc)联合研究协议的成果。
技术领域
[0003]本发明涉及降低流化催化裂化装置中二氧化碳排放的方法和系统。
背景技术
[0004]烃的流化催化裂化是由减压瓦斯油(VGO)或渣油原料之类的重质烃进料生产汽油和轻质烃产品的主要工艺。使与重质烃进料相关的大烃分子裂化以断裂大的烃链，从而生产较轻的烃。这些较轻的烃被作为产品回收和可以直接使用或进一步加工以相对于重质烃进料提高辛烷桶产率。
[0005]烃的流化催化裂化(FCC)的基本设备或装置在二十世纪40年代早期就出现了。FCC工艺的基本组件包括反应器、再生器和催化剂汽提器。反应器包括其中烃进料与颗粒状催化剂接触的接触区和其中将来自裂化反应的产品蒸气与催化剂分离的分离区。进一步的产品分离在催化剂汽提器中进行，该汽提器接收来自分离区的催化剂，通过与蒸汽或其它汽提介质的逆流接触将夹带的烃从催化剂脱除。
[0006]FCC工艺通过使原材料(通常是VGO、拨顶油或相对高沸点烃的其它来源)与由细分或颗粒状的固体材料制成的催化剂接触而进行。通过将气体或蒸气在足够的速度下通过催化剂以产生所需的流体输送状态，使催化剂像流体一样输送。油与流化材料的接触催化了裂化反应。裂化反应在催化剂上沉积焦炭。焦炭含氢和碳，还可以包含痕量的其它材料如硫和金属，它们是与原料一起进入工艺的。通过堵断发生裂化反应的催化剂表面的活性位置，焦炭会干扰催化剂的催化活性。将催化剂通常从汽提器输送到再生器，目的是通过与含氧气体发生氧化反应除去焦炭。相对于汽提器中的催化剂具有较低焦炭含量的催化剂藏量，其以后称作再生的催化剂，被收集起来再送回反应区。催化剂表面焦炭的氧化会释放大量的热，一部分热量随焦炭氧化产生的气体产物(通常称作烟气)离开再生器。剩余的热量随着再生的催化剂离开再生器。流化的催化剂连续地从反应区循环到再生区，和然后再循环到反应区。流化的催化剂，不仅提供催化功能，还是从一个区域到另一个区域传递热量的载体。离开反应区的催化剂称作废催化剂，即由于催化剂上沉积焦炭而部分失活。各接触区、再生区、汽提区以及各区域之间输送催化剂的布置的具体细节都是本领域技术人员所公知的。
[0007]由于碳税立法和其它驱动因素如需要展示长期可持续性，炼油公司降低二氧化碳排放的压力在增加。因此，需要提供降低流化催化裂化装置和通常来自炼油厂装置的二氧化碳排放的方式。
[0008]降低二氧化碳排放的一种解决方案涉及在气化条件下操作FCC再生器和向再生器供给包含循环二氧化碳和氧气的进料。此方案中，由于从合成气分离器装置循环了二氧化碳而部分减少了二氧化碳。然而，此解决方案的问题之一是在气化条件下，再生器可能不能向利用催化剂裂化烃原料的FCC工艺供应足够的热量。
发明内容
[0009]本发明的实施方案大体提供了从具有反应器和再生器的流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的方法和系统。本发明的方法和系统提供了从流化催化裂化装置回收能量的解决方案，该能量可以用于支持FCC工艺和/或支持炼油厂内的其它系统，这样可以减少炼油厂的总体二氧化碳排放。
[0010]在本发明的至少一个实施方案中，提供了一种从具有反应器和再生器的流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的方法。该方法包括将含二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、水(H2O)、硫化氢(H2S)和硫化羰(COS)的合成气冷却到预定的低温以得到冷却的合成气。合成气是再生器在气化条件下产生的。提供了包括第一压缩机的涡轮膨胀机组(turbo-expander train)。涡轮膨胀机组配置用于燃烧和膨胀气体以驱动第一压缩机。将冷却的合成气用第一压缩机压缩到预定的高压以得到压缩的合成气。将含CO2的第一气流和含CO的第二气流从压缩的合成气中分离出来。氧气(O2)、第一和第二气流被引入涡轮膨胀机组。将第一气流膨胀，将第二气流用氧气燃烧和膨胀以回收能量，从而驱动第一压缩机并生产含O2和CO2的进料气体。
[0011]在本发明的一方面，该方法还包括压缩比在约5∶1到约10∶1之间的第一压缩机。第二气流含CO和H2中至少一种，和进料气体包含O2、以及CO2和H2O中至少一种。进料气体被引入装有来自反应器的废催化剂的再生器中。在气化条件下，再生器燃烧来自废催化剂的焦炭，从而产生合成气。
[0012]在本发明的至少一个其它实施方案中，提供了从具有反应器和再生器的流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的系统。系统包括与在气化条件下的再生器流体连接的冷却装置。再生器生成的合成气包含CO2、CO、H2O、H2S和COS。冷却装置配置用于将合成气冷却到预定的低温以得到冷却的合成气。涡轮膨胀机组包括与冷却装置流体连通的第一压缩机。涡轮膨胀机组配置用于接收O2、含CO2的第一气流和含CO的第二气流。涡轮膨胀机组还配置用于膨胀第一气流并使第二气流用O2燃烧和膨胀以回收能量，驱动第一压缩机以将冷却的合成气压缩到预定的高压而得到压缩的合成气并产生含O2和CO2的进料气体。与涡轮膨胀机流体连通的是分离器装置。分离器装置配置用于从压缩的合成气中分离出第一气流和第二气流。
[0013]结合附图，参考下面的描述和所附的权利要求，本发明的其它目的、特征和优点是明显的。
附图说明
[0014]图1a是流化催化裂化装置的实例的示意图；
[0015]图1b是图1a中流化催化裂化装置的反应器和再生器的示意图；
[0016]图2a是根据本发明至少一个实施方案的流化催化裂化装置的示意图；
[0017]图2b是根据本发明至少另一个实施方案的流化催化裂化装置的示意图；
[0018]图2c是根据本发明至少另一个实施方案的流化催化裂化装置的示意图；
[0019]图2d是根据本发明至少另一个实施方案的流化催化裂化装置的示意图；和
[0020]图3是根据本发明从流化催化裂化装置回收能量用于总体CO2降低的方法的实例的流程图。
具体实施方式
[0021]本文公开了本发明的详细实施方案。然而，应理解，公开的实施方案仅是本发明的示例，可以采用不同的和替代的形式实施。附图不必要按比例；一些附图是为了显示特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应理解为限制性的，而仅是与权利要求书一起作为代表性的基础，以及指导本领域技术人员来实施本发明。
[0022]本发明的实例寻求解决与在降低炼油厂总体CO2排放的同时加热流化催化裂化装置相关联的一些问题。常规的流化催化裂化装置通过向再生器输入含有空气和/或O2的气体燃烧来自废催化剂的焦炭，产生烟气，其包含CO2但通常富含氮气(N2)。然而，通过向再生器引入含O2与CO2和/或H2O的进料气体，可以产生合成气体(合成气)。特别地，进料气体中的CO2和O2可以通过“干”气化工艺与基于碳-氢的焦炭反应以产生CO2、CO、H2O和H2；和进料气体中的H2O和O2可以通过“湿”气化工艺与焦炭反应以产生CO2、CO和H2。
[0023]合成气中的H2可以用作炼油厂中其它操作的原材料来源，其可能降低了另外燃料源的需求，如氢燃烧炉。此外，合成气中的CO2比富含N2烟气中的CO2更容易隔离，例如通过石灰岩结构或本领域技术人员已知的任何其它合适措施。通过降低或取消氢燃烧炉的需求以及通过隔离CO2用于循环作为在气化条件下操作再生器的进料气体，可以降低炼油厂的总体CO2排放。
[0024]然而，在气化条件下燃烧废催化剂上的焦炭与在空气和/或O2中燃烧焦炭的放热过程不一样。此外，焦炭燃料通常是有限的，这是由于例如仅约4％的到反应器的VGO原料转化为在催化剂上沉积的焦炭。因此，在气化条件下产生的能量/热量较少和由于在再生器中产生的热量由反应器用于裂化反应，反应器就可能处于较低温度，这会负面地影响烃原料的裂化。申请人已经发现通过把合成气分成两股气流，含CO2的第一气流和含CO的第二气流，就可以提供各种实施方案以从每种气流中回收能量。回收的能量可以用于支持合成气加工的生产和/或向再生器供应加热的进料气体，以为反应器在反应温度下操作提供更多可利用的热量和/或发电和/或支持炼厂其它需要H2的系统。
[0025]现在参考附图，图1a显示了流化催化裂化(FCC)装置和分离系统10。如图所示，FCC装置10包含配置以接收原油或烃原料30(新鲜进料)的反应器12以及与反应器12流体连通以接收废催化剂的再生器14。反应器12在其中将原料30裂化为含从甲烷到相对高沸点材料的烃以及H2和硫化氢(H2S)的流出物。在裂化反应期间，碳质副产物沉积在循环催化剂上。此材料，称作“焦炭”，在再生器14中从废催化剂上被连续燃烧掉，如下文叙述。
[0026]FCC装置10包含用于再生来自反应器12的废催化剂的再生器14。再生器14配置以接收来自外部源的进料气体22和来自反应器12的废催化剂。来自反应器12的废催化剂上沉积了焦炭，从而降低了催化剂的活性。再生器14接收进料气体22以将焦炭从废催化剂上燃烧掉，从而产生烟气26，烟气26经烟气管路28排向烟气系统。烟气26可以含CO、CO2、H2O(水蒸气)、SOx和N2，但通常非常富含N2。配置再生器14以通过用进料气体22将沉积的焦炭从废催化剂上燃烧掉，来使催化剂再生或再活化。
[0027]再生器14再活化催化剂，使得当催化剂返回反应器12时，催化剂是在最适条件下以实施它的裂化功能。再生器14用于气化来自催化剂颗粒的焦炭并且同时向循环的催化剂赋予显热。由热再生器催化剂携带的能量用来满足FCC装置10的反应器12的热需求。
[0028]应注意到，FCC装置10可以具有许多任选的与烟气系统有关的装置。在一个实施方案中，烟气26可以含催化剂碎粒、来自燃烧用空气的N2、焦炭燃烧的产物(如碳、硫、氮的氧化物和水蒸气)、以及微量的其它化合物。烟气26离开再生器14的温度为约1325华氏度(°F)，但可以高至1400°F，或低至1200°F；和压力为约20至50磅每平方英寸表压(psig)。烟气26的热能和动能可以转化为蒸汽或用于驱动涡轮膨胀机发电系统来发电。烟气26中未转化的CO可以在CO锅炉中燃烧生成CO2，同时生产高压蒸汽。催化剂碎粒可以用固体脱除装置去除，如利用静电沉淀器除掉。来自再生器和/或CO锅炉的CO2被排到大气中。
[0029]现在参考图1a和1b，将热的再生催化剂从再生器14经再活化的催化剂返回线20送回反应器12，并将烃原料30气化生成蒸气。生成的蒸气携带催化剂向上通过反应器12的提升管16，及返混最小。在提升管16的顶部，所需的裂化反应已经完成，和将催化剂与烃蒸气快速分离以最小化二次反应。来自提升管16的催化剂-烃混合物通过分离设备18(如提升管末端设备)排入反应器12容器中，达到催化剂和气体明显程度分离，如至少90％重量百分比的产品蒸气与催化剂分离。催化剂和产品蒸气的最终分离可以通过旋风分离器分离来完成。
[0030]将反应器流出物导引到装置10的主分馏器或分馏塔50，以拆分为气态轻质烯烃联产品、FCC汽油和循环物料。废催化剂从反应器12容器中落入其汽提段24，其中蒸汽的逆流流动除去空隙和一些吸附的烃蒸气，从而得到汽提的废催化剂。汽提的废催化剂通过第一立管23下降和进入再生器14。
[0031]为了保持工作催化剂藏量的活性在所需的水平并补充随烟气26从系统中损失的任何催化剂，可以通过任意适合的方式向循环催化剂系统加入新鲜的催化剂。例如，该项工作可以通过催化剂储料斗(没有示出)完成。此外，可以根据需要使用辅助储料斗(没有示出)容纳从循环系统排出的废催化剂以保持所需的工作活性，并在FCC装置10停车进行维护和检修时容纳所有催化剂藏量。
[0032]如图1a和1b所示，在FCC装置10的操作中，新鲜原料30和(依产品分布要求而定)再循环的循环油与控制量的再生催化剂一起被引入提升管16的底端。装料通过换热或在一些情况下用火焰加热器预热。
[0033]FCC工艺的原料30包括各种烃的混合物，其包括相对小的分子如汽油中出现的小分子到60或更多碳原子的大分子。原料30可以包括相对低含量的杂质如有机硫、氮化合物以及有机金属化合物。应该注意到，所有这些物质的相对比例随石油的地理起源及FCC原料30的特定沸程变化。然而，原料30可以按它们的“可裂化性”进行分级，或按其在FCC装置中转化的难易程度分级。可裂化性可以定义为进料中链烷烃、环烷烃和芳烃类物质的相对比例的函数。
[0034]FCC装置10还包括主分镏塔50，通过主分馏塔50将反应器流出物分离成各种产品。主分馏包含塔顶线52、第一侧线54、第二侧线56、第三侧线58和塔底线60。如图所示，塔顶线52包括汽油和较轻的材料，第一侧线54包括石脑油，第二侧线56包括轻质循环油，第三侧线58包括重质循环油，塔底线60包括油浆。这些线可以包括其它产品而没有超出本发明的范围或精神。
[0035]将反应器产品蒸气导引到主分馏器50，在此将汽油和气态富烯烃联产品从塔顶取出和送往气体浓缩装置70。在主分馏器50，轻质循环油被作为侧线馏分回收，及将净产量的这种材料汽提除去轻组分和送去储存。纯塔底产品作为淤浆或澄清油得到。由于在反应器设计中使用的催化剂-烃分离系统的效率较高，被带到分馏器50的催化剂量被降到了最低而没有必要对分馏器50的塔底生产的纯重质产品进行澄清，除非该物质被用于要求固体含量低的特殊用途，如用来生产炭黑。在一些情况下，重质材料可以再循环至反应器提升管16。
[0036]在主分馏器50可获得的热量得到了最大应用。通常，轻质循环油和重质循环油用于气体浓缩段70进行换热，和通过循环主分馏器塔底物流来生产蒸汽。
[0037]气体浓缩塔70与主分馏塔50的塔顶线流体连通。气体浓缩塔50从塔顶线52接收不稳定的汽油和较轻产品，在此其被分离为用于烷基化、聚合的燃料气，以及脱丁烷汽油。
[0038]气体浓缩段70可以是单个的吸收器和分馏器或是吸收器和分馏器的组合，其将主塔塔顶产品分离成汽油和其它所需的轻产品。来自其它工艺如焦化的烯烃气体也可以送往FCC气体浓缩段。气体浓缩装置可以有一个或多个塔。例如，气体浓缩装置可以是“四塔”气体浓缩装置，其包括主吸收塔、次吸收器、汽提器和脱丁烷塔。
[0039]现在参照图2a-2d，提供了从具有反应器12和再生器14的流化催化裂化装置回收能量用于总体CO2降低的系统80的至少一个实施方案。系统80包括冷却装置116，其与气化条件下的再生器14流体连通。再生器产生的合成气84包含CO2、CO、H2O(蒸汽)、H2S和COS。合成气84还可以包含H2。冷却装置116配置用于将合成气84冷却到预定的低温以得到冷却的合成气。在一个实例中，冷却装置116将合成气84从约1200-1850华氏度(°F)的温度冷却到约200-600华氏度(°F)的温度。例如，冷却装置116可以是锅炉，其在合成气84冷却中提取能量以生产蒸汽。此外，通过将合成气84冷却优选约200-400华氏度(°F)或甚至更低的温度，合成气中的水可以在合成气84中被冷凝，这对随后的合成气84压缩工艺有利。
[0040]涡轮膨胀机组110包括第一压缩机82。第一压缩机82与冷却装置116流体连通。压缩机82用于将合成气84从入口压力压缩到预定的高压以得到压缩的合成气85。在一个实例中，压缩机82的压缩比在约5∶1到10∶1之间，优选压缩比是约7∶1。例如，入口压力可以在约25到35psig之间。第一压缩机82优选将冷却的合成气84压缩到约150到500psig的压力。
[0041]此外，在其中将合成气84冷却到使合成气84中的水冷凝的温度的实施例中，有利于冷却的合成气84的压缩，这是因为冷却的合成气84的体积减小了，从而降低了用于压缩的第一压缩机82所需要的马力。同样，可以通过冷却装置/锅炉116生产的蒸汽可以用来回收能量，例如，通过蒸汽透平(图中没有示出)回收能量，其可以与或可以不与涡轮膨胀机组110在操作上联结。在蒸汽透平与涡轮膨胀机组在操作上联结的方案中，，蒸汽透平有助于驱动第一压缩机82。
[0042]分离器装置86与第一压缩机82流体连通和配置用于从压缩的合成气85中分离出含CO2的第一气流88和含CO的第二气流96。在一个实例中，第一气流88基本只含CO2，第二气流96可能基本只含CO，或含CO和H2中的至少一种。分离器装置86可以包括几个其它用于分离的子装置。在一个实例中，在分离器装置86生产第一气流88和第二气流96之前，分离器装置86还配置用于从压缩的合成气85中分离出H2S。在此方案中，分离器装置可以采用湿气洗涤工艺例如用胺吸收、RectisolTM，或SelexolTM，其用来从压缩的合成气85中除去H2S、COS和CO2以生成第一气流88和第二气流96。合成气85还可以含CO和H2，其可以与蒸汽混合和送往水煤气变换反应器以将CO转化为CO2，从而生产额外的氢气。利用称作变压吸附过程的工艺，H2可以进一步与CO2分离。在此方案中，分离的H272可以使在装置中别处燃烧烃燃料的需求最小化以用于其它系统，从而降低炼油厂的总体CO2排放。例如，分离的H272可以用于其它系统作为燃料燃烧或用于加氢处理或加氢裂化其它烃。也可以使用本领域技术人员已知的用于分离的其它适合的装置或系统。
[0043]通过冷却装置90进行的热回收和冷却可以在通过压缩机82压缩合成气84之后但在通过分离装置86处理压缩的合成气85之前进行。在一个实例中，冷却装置90将温度为约600至800°F的压缩的合成气85冷却到约300至500°F。
[0044]涡轮膨胀机组110还可以包括第一膨胀机100、轴112和燃烧区92。轴112与第一膨胀机100和第一压缩机82两者在操作上联结使得第一膨胀机100转动轴112，轴112驱动第一压缩机82。燃烧区92与第一膨胀机100流体连通。
[0045]燃烧区92配置用于接收第二气流96和O2流104以产生热气体。在一个实施方案中及如图2c和图2d所示，燃烧区92可以直接接收第二气流96和O2104。替代地及如图2a和图2d所示，在由燃烧区92接触之前，O2104可以与第一气流88合并和/或用涡轮膨胀机组110的第二压缩机96进一步压缩。此方案中的第二压缩机96与轴112在操作上联结和也可以通过第一膨胀机100驱动。
[0046]燃烧区92配置以用O2104将第二气流96燃烧到预定的高温以生产热气体98。在一个实例中，预定高温在约1800到2100°F之间。燃烧区92用O2104燃烧第二气流96中的CO和H2(如果存在)以生成含CO2和/或H2O的热气体98。此外，部分O2可能没有参与反应，特别是如果O2对于第二气流96是化学计量过量的时候。在此方案中，过量O2也形成热气体98的一部分。
[0047]第一膨胀机100配置用于通过将热气体98膨胀到预定的低压从热气体98提取能量从而生产用于再生器14的进料气体102。在一个实例中，进料气体102含O2和CO2，和还可以含H2O。进料气体102优选压力在约30到70psig之间，温度在约1200到2100°F之间。第一膨胀机也使用提取的能量以使轴112转动。在一个实施方案中，膨胀机100是10到15级涡轮膨胀机。
[0048]然后，进料气体102可以被引入再生器14。再生器14在气化条件下操作以燃烧来自反应器12的废催化剂上的焦炭，从而生产合成气84。进料气体102的温度越高，再生器14中的总可用热量(THA)越大，这些热量然后被反应器12用于在反应温度下裂化原料30。在其中进料气体102的温度为约1200°F至2100°F的方案中，进料气体102中O2的水平可以与废催化剂上的焦炭水平对应成比例，以向反应器中每磅原料30提供至少600BTU的热量。例如，废催化剂上的焦炭含量越低，进料气体102中的O2含量越高，反之亦然。每磅原料至少600BTU的热量可以为反应器12提供足够的热量以在反应温度下操作来裂化原料30。
[0049]在一个实施方案中，第一气流88的温度为至少约90°F，压力至少为约100psig，优选至少为约180psig。因此，第一气流88，被高度压缩，储存了大量的能量。涡轮膨胀机组110具有通过使气体88膨胀而从第一气流88提取能量的几个实施方案。如图2a所示，第一气流88可以与O2流104合并，与第二气流96一起被送到燃烧区92。第一气流88由于第二气流96利用O2燃烧进一步加热和变成热气体98的一部分。应注意到，第一气流88基本包含CO2，在燃烧区92并不与O2发生燃烧。膨胀机100，如上文所述，通过膨胀热气体98提取能量，其在本实例中包括加热的第一气流88。
[0050]替代地和如图2c所示，第一气流88可以与热气体98合并，和然后送往第一膨胀机，第一膨胀机通过膨胀热气体98和第一气流88来提取能量。一旦被膨胀，第一气流88成为进料气体102的一部分。
[0051]在另一实施方案中和如图2b所示，第一气流88可以被第二压缩机94进一步压缩和然后与第二气流96和O2104一起被送往燃烧区92。第一气流88，现在被加热，成为热气体98的一部分。
[0052]在仍然另一个实施方案中和如图2d所示，涡轮膨胀机组110还可以包括与轴112在操作上联结的第二膨胀机120使得第一膨胀机100和第二膨胀机120共同转动轴112。第一气流88可以被送往第二膨胀机120，第二膨胀机120通过膨胀第一气流88提取能量。第二膨胀机120利用提取的能量转动轴112。然后膨胀的第一气流88可以与从第一膨胀机100出来的进料气体102合并，从而形成由再生器14接收的进料气体102的一部分。
[0053]系统80可以包括固体脱除装置114。冷却装置116与固体脱除装置114和第一压缩机82流体连通。固体脱除装置114与再生器14流体连通，并可以用来在合成气84被冷却装置116和/或压缩机82接收之前除去合成气84中的催化剂碎粒。
[0054]在至少一个其它实施方案中，涡轮膨胀机组110还包括电动发电机118。电动发电机118与轴112在操作上联结，并可以用膨胀机100驱动，或用来协助转动轴112。在一个实例中，当轴112转动时电动发电机118产生电力。此电力可以供工厂中的各种工艺使用。产生的电力使工厂中在别处为产生动力而燃烧燃料的需求最小化，因此降低了装置的总体CO2排放。
[0055]参照图3，提供了具有降低CO2排放的从具有反应器和再生器的催化裂化装置提取能量的方法。方法包括将合成气130冷却到预定的低温以得到冷却的合成气。合成气是再生器在气化条件下产生的。在一个实例中，冷却的合成气的温度在约200到600°F之间。
[0056]提供涡轮膨胀机组132。涡轮膨胀机组包括第一压缩机。涡轮膨胀机组配置用于燃烧和膨胀气流以驱动第一压缩机。
[0057]冷却的合成气用第一压缩机134压缩到预定的高压以得到压缩的合成气。在一个实例中，冷却的合成气的入口压力在约25到35psig之间，预定的高压在约150到500psig之间。
[0058]含CO2的第一气流和含CO的第二气流从压缩的合成气136中分离出来。第二气流还可以含H2。
[0059]O2、第一气流和第二气流被引入涡轮膨胀机组138。涡轮膨胀机组膨胀第一气流，用O2燃烧和膨胀第二气流以回收能量，从而驱动第一压缩机并生产进料气体。
[0060]本领域技术人员都可容易理解，上述说明书意图举例阐述本发明原理的实施。本说明书无意限制本发明范围和应用，因为本发明易于调整、变更和更改，而不偏离如下述权利要求书所限定的本发明的精神。

Claims (25)

1、一种从具有反应器和再生器的流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的方法，该方法包括：
将含CO2、CO、H2O、H2S和COS的合成气冷却到预定的低温以得到冷却的合成气，该合成气是再生器在气化条件下产生的；
提供包括第一压缩机的涡轮膨胀机组，涡轮膨胀机组配置用于燃烧和膨胀气体以驱动第一压缩机；
用第一压缩机将冷却的合成气压缩到预定的高压以得到压缩的合成气；
从压缩的合成气分离出含CO2的第一气流和含CO的第二气流；和
向涡轮膨胀机组引入O2、第一气流和第二气流，其包括膨胀第一气流，用O2燃烧和膨胀第二气流以回收能量，从而驱动第一压缩机并生产含O2和CO2的进料气体。
2、权利要求1的方法，其中预定的低温为约200至600华氏度(°F)。
3、权利要求1的方法，其中预定的高压为约150至500psig。
4、权利要求1的方法，还包括向装有来自反应器的废催化剂的再生器引入进料气体，再生器在气化条件下燃烧来自废催化剂的焦炭，从而产生合成气。
5、权利要求4的方法，其中进料气体的温度为约1200至2100华氏度(°F)和压力为约30至70psig。
6、权利要求1的方法，其中合成气还包含H2，和该方法还包括从压缩的合成气中分离出至少一部分H2，这部分H2用于其它系统，从而降低总体CO2排放。
7、权利要求1的方法，其中合成气还包含H2和第二气流还包含H2。
8、权利要求1的方法，其中涡轮膨胀机组还包括第一膨胀机、轴、和与第一膨胀机流体连通的燃烧区，该轴与第一膨胀机和第一压缩机两者在操作上联结使得第一膨胀机转动该轴，该轴驱动第一压缩机；及用O2燃烧和膨胀第二气流的步骤包括向燃烧区引入第二气流和O2以生产热气体；和通过第一膨胀机从热气体提取能量，从而产生至少一部分进料气体并驱动第一膨胀机来使该轴转动。
9、权利要求8的方法，其中膨胀第一气流的步骤包括将第一气流和热气体引入第一膨胀机，并通过第一膨胀机从第一气流提取能量，从而产生至少一部分进料气体并驱动第一膨胀机来使该轴转动。
10、权利要求9的方法，其中膨胀第一气流的步骤还包括将第一气流与第二气流和O2一起引入燃烧区，加热第一气流。
11、权利要求10的方法，其中涡轮膨胀机组还包括与燃烧区流体连通和与该轴在操作上联结的第二压缩机使得转动该轴来驱动第二压缩机；和膨胀第一气流的步骤还包括将第一气流与O2一起引入第二压缩机，压缩第一气流和O2。
12、权利要求8的方法，其中涡轮膨胀机组还包括与该轴在操作上联结的第二膨胀机使得第一膨胀机和第二膨胀机共同转动该轴，和膨胀第一气流的步骤包括通过第二膨胀机从第一气流提取能量，从而产生至少一部分进料气体并驱动第二膨胀机来使该轴转动。
13、权利要求8的方法，其中涡轮膨胀机组还包括与该轴在操作上联结的电动发电机使得转动该轴来驱动电动发电机，和向涡轮膨胀机组引入O2、第一气流和第二气流的步骤还包括驱动电动发电机从而产生电能。
14、一种从具有反应器和再生器的流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的方法，该方法包括：
将含CO2、CO、H2O、H2S和COS的合成气冷却到预定的低温以得到冷却的合成气；
提供包括压缩机的涡轮膨胀机组，涡轮膨胀机组配置用于燃烧和膨胀气体以驱动压缩机，该压缩机的压缩比在约5∶1到10∶1之间；
用压缩机将冷却的合成气压缩到预定的高压以得到压缩的合成气；
从压缩合成气分离出含CO2的第一气流和含CO和H2中至少一种的第二气流；
向涡轮膨胀机组引入O2、第一气流和第二气流，其包括膨胀第一气流，用O2燃烧并膨胀第二气流以回收能量，驱动压缩机，并产生含O2、和CO2与H2O中至少一种的进料气体；和
向装有来自反应器的废催化剂的再生器引入进料气体，再生器在气化条件下燃烧来自废催化剂的焦炭，从而产生合成气。
15、权利要求14的方法，还包括从合成气中去除催化剂碎粒。
16、权利要求14的方法，还包括从压缩的合成气中去除至少一部分H2S。
17、权利要求14的方法，还包括在分离步骤之前将压缩的合成气冷却到约300至500°F之间的温度。
18、一种从具有反应器和再生器的流化催化裂化装置回收能量用于总体二氧化碳降低的系统，该系统包括：
与在气化条件下的再生器流体连通的冷却装置，再生器产生含CO2、CO、H2O、H2S和COS的合成气，和冷却装置配置用于将合成气冷却到预定的低温以得到冷却的合成气；
与冷却装置流体连通的包括第一压缩机的涡轮膨胀机组，涡轮膨胀机组配置用于接收O2、含CO2的第一气流和含CO的第二气流，并用于膨胀第一气流，并用O2燃烧和膨胀第二气流以回收能量，驱动第一缩机以将冷却的合成气压缩到预定的高压以得到压缩的合成气和产生含O2和CO2的进料气体；和
分离器装置，该分离器装置与涡轮膨胀机组流体连通和配置用于从压缩的合成气分离出第一和第二气流。
19、权利要求18的系统，其中涡轮膨胀机组还包括第一膨胀机、轴、和与第一膨胀机流体连通的燃烧区，该轴与第一膨胀机和第一压缩机两者在操作上联结使得第一膨胀机转动该轴，该轴驱动第一压缩机；燃烧区配置用于接收第二气流和O2以生产热气体；和第一膨胀机配置用于从热气提取能量，从而产生至少一部分进料气体并驱动第一膨胀机来使该轴转动。
20、权利要求19的系统，其中第一膨胀机还配置用于接收第一气流和热气体，并从第一气流提取能量，从而产生至少一部分进料气体并驱动第一膨胀机来使该轴转动。
21、权利要求19的系统，其中涡轮膨胀机组还包括与该轴在操作上联结的第二膨胀机使得第一膨胀机和第二膨胀机共同转动轴，第二膨胀机配置用于接收第一气流，从第一气流提取能量，产生至少一部分进料气体并驱动第二膨胀机来使该轴转动。
22、权利要求19的系统，其中涡轮膨胀机组还包括与燃烧区流体连通和与该轴在操作上联结的第二压缩机使得转动该轴来驱动第二压缩机，第二压缩机配置用于接收第一气流与O2并压缩第一气流和O2。
23、权利要求19的系统，其中涡轮膨胀机组还包括与该轴在操作上联结的电动发电机使得转动该轴来驱动电动发电机，从而产生电能。
24、权利要求18的系统，其中合成气还包括H2，和分离器装置配置用于从压缩的合成气中分离出至少一部分H2，这部分H2用于其它系统，从而降低总体CO2排放。
25、权利要求18的系统，其中再生器装有来自反应器的废催化剂并配置用于接收进料气体并燃烧来自废催化剂的焦炭，从而产生合成气。
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