CZ20004883A3 - Process for producing electric power, steam and carbon dioxide from hydrocarbon starting products - Google Patents

Process for producing electric power, steam and carbon dioxide from hydrocarbon starting products Download PDF

Info

Publication number
CZ20004883A3
CZ20004883A3 CZ20004883A CZ20004883A CZ20004883A3 CZ 20004883 A3 CZ20004883 A3 CZ 20004883A3 CZ 20004883 A CZ20004883 A CZ 20004883A CZ 20004883 A CZ20004883 A CZ 20004883A CZ 20004883 A3 CZ20004883 A3 CZ 20004883A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas
steam
unit
turbine
carbon dioxide
Prior art date
Application number
CZ20004883A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ294769B6 (cs
Inventor
Henrik O Fjellhaug
Henning Reier Nilsen
Werner Soyez
Michel Saigne
Original Assignee
Norsk Hydro As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Norsk Hydro As filed Critical Norsk Hydro As
Publication of CZ20004883A3 publication Critical patent/CZ20004883A3/cs
Publication of CZ294769B6 publication Critical patent/CZ294769B6/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/064—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C01B2203/0288—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step containing two CO-shift steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/0445—Selective methanation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • C01B2203/1294—Evaporation by heat exchange with hot process stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/141—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C01B2203/143—Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C01B2203/147—Three or more purification steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/148—Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/84—Energy production
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého v koncentrované formě z uhlovodíkových výchozích produktů. Vynález dále zahrnuje volitelnou výrobu produktů na bázi syntézního plynu spojenou s uvedeným způsobem.
Dosavadní stav techniky
Elektrická energie je vyráběna v elektrárně s kombinovaným cyklem spojené s reformovacím zařízením, kde je do plynové turbiny jako palivo dodáván plyn obsahující vodík. (IRCC - Integrated Reforming Combined Cycle - Integrovaný reformovací kombinovaný cyklus). Při použití takovéhoto způsobu je hlavním problémem provozovat plynovou turbinu za podmínek, při kterých dochází k minimálním emisím oxidů dusíku a současně se dosahuje optimální výroby elektrické energie a páry.
Způsob výroby elektrické energie, páry a koncentrovaného oxidu uhličitého byl zveřejněn na Internetu, http:/www.hydro.com/konsem/news/eng/1998/980423e.html. V této publikaci je popisován způsob zahrnující působení páry na zemní plyn, což má za následek vznik plynu obsahujícího vodík, který je spalován v plynové turbině s kombinovaným cyklem vyrábějící elektrický proud.
Z japonské patentové přihlášky JP 608041 je dále známo použití vodíkem poháněné turbiny sloužící k výrobě elektrické energie. Podle této přihlášky se nechá reagovat zemní plyn a kyslík v molovém poměru 1 : 0,5 až 1 : 0,7 tak, že se nechá uvedené palivo částečně oxidovat, aby se vytvořil vodík a oxid uhelnatý. Do tlakového otočného absorpčního odlučovače
···· ·· kyslíku (PSA) se přivádí vzduch a kyslík je potom přiváděn do autotermálního reaktoru autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR), kde je zemní plyn přeměněn na vodík a oxid uhelnatý. Reformovaný plyn vstupuje do reaktoru pro konverzi oxidu uhelnatého, ve které dochází k přeměně oxidu uhelnatého na oxid uhličitý. Tato směs plynů je potom zavedena do membránového odlučovače, ve kterém je vodík z oxidu uhličitého odloučen. Odloučený CO2 je potom vyprán a později desorbován. Vodík neobsahující v podstatě žádné uhlíkové sloučeniny se používá v plynové turbině k výrobě elektrické energie. Tento způsob vyžaduje kyslík, který potřebuje jednotku tlakového otočného absorpčního odlučovače kyslíku (PSA). Podle schématu postupu uvedeného v přihlášce musí být zemní plyn odtlakován téměř na hodnotu tlaku prostředí, aby bylo možno dodat kyslík. Po odloučení v jednotce tlakového otočného absorpčního odlučovače kyslíku (PSA) musí být kyslík natlakován po druhé. Veškerým tímto stlačováním navíc se snižuje účinnost tohoto způsobu.
Hlavním předmětem tohoto vynálezu je poskytnout zlepšený způsob výroby elektrické energie za pomoci parního reformování uhlovodíkových výchozích produktů, při kterém je podstatná část vyrobeného CO2 odloučena jako proud vysoce koncentrovaného plynu CO2, a kde jsou emise oxidů dusíku na přijatelné úrovni pro běžné plynové turbiny.
Dalším předmětem tohoto vynálezu je využití alespoň části vytvořeného syntézního plynu z uvedeného způsobu na výrobu energie k výrobě produktů ze syntézního plynu, zvláště amoniaku, methanolu a/nebo dimetyletéru.
Co se týká výroby elektrické energie, bude tento způsob konkurovat tradičním elektrárnám založeným na spalování uhlovodíkových výchozích produktů, jako je zemní plyn. Závažnější nevýhodou jednoduchého spalování uhlovodíků jsou však emise oxidu uhličitého, jehož výfuk ze spalování obsahuje pouze menší množství oxidu uhličitého, který není možno v současné době ekonomicky opětovně zpracovat. Emise oxidů dusíku (NOX), které se liší v závislosti na provozního podmínkách, mohou rovněž vytvářet problém emisí.
Jedním ze závažnějších problémů při snižování emisí oxidu uhličitého a oxidů dusíku (NOX) je dosáhnout požadovaného snížení emisí, aniž by přitom docházelo k nepřijatelnému snížení účinnosti tohoto způsobu s ohledem na výrobu energie. Prvním krokem při vyhodnocování tohoto základního postupu z hlediska výše uvedených požadavků byla operace výroby syntézního plynu. Při zvažování různých způsobů vynálezci zjistili, že autotermální reaktorová jednotka poháněná stlačeným vzduchem (ATR) by poskytla několik výhod a bylo tedy rozhodnuto dále zkoumat, jaký by byl nejlepší způsob provozování této autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR). Na rozdíl od toho, co je uváděno ve výše uvedené japonské patentové přihlášce, bylo zjištěno, že autotermální reaktorovou jednotkou poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) by měl být reaktor poháněný stlačeným vzduchem, tj. nikoliv reaktor poháněný kyslíkem. Použití autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) zjevně nabízelo několik výhod z hlediska stupně volnosti volby. Tak mohl být vybrán provozní tlak z hlediska celkové ekonomičnosti tohoto pojetí. Methanový slip (posuv) by se mohl měnit podle provozu jednotek pod daným místem a nakonec by mohl být syntézní plyn vyrobený v autotermální reaktorové jednotce poháněné stlačeným vzduchem (ATR) poměrně chudý plyn vhodný pro plynovou turbinu a srovnatelný s palivovými směsmi, kterých se používá v osvědčených, rozsáhlých zařízeních s integrovaným reformovacím kombinovaným cyklem (IRCC).
• · ·· • · · ♦ • · · ·· ·· 9 · · · • · · ·♦ · ♦ ♦ · · • # ·
• · · ···· ·· • · · « · · · · · • 99 9 9 · · ·
Užitečnými uhlovodíkovými výchozími produkty pro takovýto způsob by byl přírodní plyn, nafta, různé naftové destiláty atd. Pokud by se před autotermální reaktorovou jednotkou poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) použila prereformovací jednotka, byla by pružnost vzhledem k uhlovodíkovým výchozím produktům dosti velká. Preferovaným uhlovodíkovým výchozím produktem bude zemní plyn.
Bylo zjištěno, že problém emise oxidů dusíku má úzký vztah k provozním podmínkám plynové turbiny. Vývin oxidů dusíku je ve vzájemném vztahu s teplotou plamene v této turbině. Je tudíž nutno přijmout opatření pro regulaci uvedené teploty plamene. Rozsah směsi plynů, která má být v uvedené turbině spalována, je možno vybrat na základě uspořádání tohoto procesu, aby se teplota plamene udržovala na požadované úrovni, a aby se přitom stále ještě udržovala přijatelná úroveň výroby elektrické energie. Teplota plamene je v turbině do značné míry určována složením topného plynu. Bylo zjištěno, že reaktorová jednotka poháněná stlačeným vzduchem (ATR) by zajistila chudou směs topného plynu na bázi vodíku kompatibilní s plyny, kterých se používá v zařízeních s integrovaným reformovacím kombinovaným cyklem (IRCC). Bylo zjištěno, že je výhodné odebírat provozní vzduch pro autotermální reaktorovou jednotku poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) na výtlaku ze vzduchového kompresoru plynové turbiny a natlakovat jej na požadovaný vstřikovací tlak ATR. Dále by bylo rovněž možné nastavit proud vzduchu tak, aby odpovídal souhlasné úrovni methanového slipu, a aby složení směsi topného plynu bylo kompatibilní s přijatelnou úrovní vývinu oxidů dusíku ve spalovacím systému turbiny. Dusík odebíraný spolu se vzduchem z plynové turbiny se vrací do turbinové části jako složka směsi topného plynu, čímž z velké části udržuje hmotnostní průtok turbinou.
• · ♦ · · · · · · · • · '· · · · · · ·
Pokud by to bylo zapotřebí, je možno provádět mírné vstřikování páry, aby se v turbině snížila tvorba oxidů dusíku. Optimální konstrukce hořáku může rovněž vést ke snížení emisí oxidů dusíku.
Jedním z alternativních řešení v pojetí tohoto vynálezu je kombinovat autotermální reaktorovou jednotku poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) s výměníkem reformovací jednotky. Bylo zjištěno, že v tomto případě by bylo možno zvýšit zpětné získávání CO2 v koncentrované podobě.
Aby se zajistila maximální pružnost, základní koncepce výroby elektrické energie by se mohla kombinovat s výrobou různých produktů založenou na stávajících technologických tocích. Methanolová jednotka by tak mohla využívat určité množství syntézního plynu z autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) a zařízení na výrobu amoniaku by mohlo využívat určitého množství vodíkového/dusíkového plynu odloučeného od oxidu uhličitého po konverzi syntézního plynu vodní parou. Jedinými jednotkami požadovanými pro zařízení na výrobu amoniaku by byla konvenční membránová separační jednotka a methanátor nad reaktorem pro syntézu amoniaku. Jedinými zvláštními jednotkami požadovanými pro zařízení na výrobu čpavku by bylo běžná membránová separační jednotka a methanátor nad reaktorem pro syntézu amoniaku.
Podstata vynálezu
Rozsah vynálezu zahrnuje výrobu syntézního plynu v autotermální reaktorové jednotce poháněné stlačeným vzduchem (ATR), výměnu tepla u vyrobeného syntézního plynu a tudíž výrobu páry. Alespoň část zchlazeného syntézního plynu je potom zpracována v reaktoru pro konverzi oxidu uhelnatého, což může být jedna jednotka nebo dva reaktory pro konverzi oxidu uhelnatého, jeden nízkoteplotní a jeden vysokoteplotní reaktor.
·· 4* ·♦ ·· ♦ · · 4 444 4 4 *4 • 4 4 4 4 4 4 4
Uvedený proud plynuje dále zpracováván v jednotce pro zpracování oxidu uhličitého, aby se vytvořil koncentrovaný proud oxidu uhličitého a jeden proud chudého plynu obsahujícího vodík, který je alespoň částečně spalován v plynové turbině s kombinovaným cyklem sloužící k výrobě elektrické energie. Vzduch je z uvedené turbiny dodáván do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR). Výtlak z této plynové turbiny prochází tepelnou výměnou za účelem výroby páry, která se spolu s párou vyrobenou nad daným místem používá v parní turbině k výrobě elektrické energie.
Autotermální reaktorová jednotka poháněná stlačeným vzduchem (ATR) se může kombinovat s reformovací jednotkou - výměníkem a uhlovodíkové výchozí produkty je možno mezi tyto dvě jednotky rozdělit. Nejlépe je dodat 50-80 % těchto uhlovodíkových výchozích produktů je dodáváno do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR).
Nad autotermální reaktorovou jednotkou poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) je možno umístit prereformovací jednotku.
Menší část páry vyrobené tímto způsobem je možno dodávat do plynové turbiny, aby se rozředil plyn obsahující vodík, čímž by se v plynové turbině snížila teplota plamene.
Nejméně Část výtlaku z plynové turbiny je možno recyklovat do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) jako zdroj kyslíku nebojí kombinovat s přívodem vzduchu do plynové turbiny.
v
Část syntézního plynu je možno použít pro výrobu methanolu a tuto výrobu je možno provádět různými způsoby tak jak je popsáno výše v souvislosti s obr. 1.
Část plynu ze separační jednotky oxidu uhličitého je možno použít pro výrobu amoniaku. V tomto případě se jeden proud dodává do membránové separační jednotky k odloučení vodíku, který se smíchá s dalším proudem plynu obsahujícího vodík, čímž bude mít smíchaný proud poměr dusík vodík 1:3. Vodík se z membránové jednotky vrací do hlavního proudu plynu obsahujícího vodík, který je potom přiváděn do plynové turbiny.
Stručný popis obrázků na výkresech
Vynález může být dále vysvětlen a objasněn ve spojení s příklady a popisem přiložených obrázků.
Obr. 1 uvádí zjednodušené blokové schéma základního pojetí výroby elektrické energie. Obr. 2 uvádí zjednodušené blokové schéma základního pojetí kombinované se zařízením na výrobu methanolu a/nebo amoniaku.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je uveden příklad provedení tohoto vynálezu. Uhlovodíkové výchozí produkty jako je na příklad zemní plyn, jsou dodávány jako proud 1, zahřívány a stlačeny dříve než jsou přivedeny do saturátoru 3, kde jsou smíchány s provozní vodou 4 a demineralizovaná přídavná voda je přiváděna potrubím 4b. Uhlovodíkové výchozí produkty, které jsou alespoň zčásti nasyceny vodou jsou potom přiváděny do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) 6 jako proud 5. Stlačený vzduch je dodáván vedením 7 do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) 6. Volitelně může být nad autotermální reaktorovou jednotkou poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) umístěna prereformovací jednotka. To dodá zvýšenou pružnost co se týká uhlovodíkových výchozích produktů. Může být tedy přijatelný zvýšený obsah těžších uhlovodíků. Alespoň část přiváděného vzduchu 29 může být dodávána ze vzduchového kompresoru plynové turbiny a natlakována na potřebný vstřikovací tlak. Jednotka 6 může být rovněž kombinovanou jednotkou obsahující autotermální reaktorovou jednotku poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) a reformovací výměník. Množství uhlovodíkových výchozích produktů, které bude přivedeno do příslušných jednotek, může být ve velkém rozsahu měněno. Vhodné rozdělení bude 5080 % uhlovodíkových výchozích produktů do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) a zbývající část do reformovacího výměníku. Syntézní plyn 8 z autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) 6 je zchlazen v ohřívači (parní generátor) 9 a potom je přiváděn do konverzního konvertoru 12 jako proud 11. Tato jednotka může obsahovat dva konvenční konverzní reaktory oxidu uhelnatého, nízkoteplotní (LT) reaktor a vysokoteplotní (HT) reaktor, nebo pouze jeden konvenční konverzní reaktor oxidu uhelnatého. Výsledná směs plynů 13 je zchlazena, kondenzovaná voda je odstraněna v jednotce 14 a výsledná směs plynů je potom dodávána jako proud 15 do absorbéru CO2, ze kterého je CO2 a absorbující látka dodáván vedením 18 do desorbéru 19. Provozní absorbent může být dodáván do jednotky 19 jako proud 20b. Regenerovaný absorbent, na příklad aminový roztok, je recyklován do absorbéru 16 vedením 20. Voda je z proudu CO2 21 odstraněna v jednotce
22. Provozní voda z jednotek 22 a 14 je recyklována do saturátoru 3. Proud vysoce koncentrovaného CO2 může být potom stlačen a veden potrubím 23 za účelem dalšího použití, na příklad jako vstřikovací plyn v naftovém nebo plynovém poli. Proud plynu 17 z absorbéru CO2 16 se skládá především z vodíku a dusíku, s menším množstvím oxidu uhelnatého, CO2, CH4. Tento proud 17 bude potom použit jako palivo pro plynovou turbinu s kombinovaným cyklem 24, do které se dodává vzduch 25. Volitelně je možno dodávat páru 10 do turbiny 24 za účelem odstranění oxidů dusíku. Alespoň část proudu 17 může být využita jako palivový článek k výrobě stejnosměrného proudu. Bude-li elektrická energie použita pro elektrolýzu,
·· · · ·♦ · · ·· · nebude při této volitelné výrobě elektrické energie zapotřebí rektifikační kolona. Výstup 26 turbiny 24 prochází výměnou tepla s vodou z parního generátoru 27 a pára z něj může být přehřívána ve výměníku tepla 30 dříve než je proud 31 přiveden do elektrického generátoru 32, do kterého může být přiváděna rovněž pára 10. Výstup 28 může být recirkulován do reformovací jednotky 6 nebo kombinován s přívodem vzduchu 25 do plynové turbiny 24.
Na obr. 8 je zařízení na výrobu amoniaku a zařízení na výrobu methanolu integrováno do základního způsobu podle obr. 1. Tento kombinovaný způsob může zahrnovat obě uvedená zařízení nebo pouze jedno z nich. Z proudu 11 může být odebírán syntézní plyn 34 a přiváděn do syntézy methanolu 35. Nepřeměněný syntézní plyn 37 může být recirkulován do proudu syntézního plynu 11 a vzniklý methanol se odebírá potrubím 36. Alternativně může být zpracován syntézní plyn 34 v membránové jednotce na separaci plynu, aby se tak odstranil vodík a oxid uhličitý pro podávání do methanolové syntézy. Do tohoto napájecího média je možno přidávat oxid uhličitý z proudu 23. Druhá frakce z uvedené membránové jednotky bude potom recirkulována do proudu 11.
Napájecí médium pro syntézu amoniaku může být odebíráno z vedení
17. Jednostranný proud je nejdříve přiváděn do membránové jednotky pro separaci plynu 40, aby se dodával vodík 42 do vedení 39 a upravil se tak poměr H2 : N2 na 3 : 1 před čpavkovou syntézou 44, při které se vyrábí amoniak 45. Dusík z membránové jednotky 40 se nechá recirkulovat vedením 41 do napájení 17 vodíkové turbiny 24.
Příklad 1
Tento příklad ukazuje účinek tohoto vynálezu co se týká výroby elektrické energie, účinnosti a opětného získávání oxidu uhličitého jako koncentrovaného proudu za použití způsobu znázorněného na obr. 1.
Obrázek dále ukazuje účinnost, opětné získávání koncentrovaného oxidu uhličitého a celkovou výrobu elektrické energie při použití tohoto způsobu ve srovnání s těmi stejnými aspekty při aplikaci metody používající primámí-sekundámí reformovací zařízení k výrobě syntézního plynu. Tento ilustrační příklad ukazuje účinky recyklování výfuku do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) a rovněž ukazuje účinky kombinování autotermální reaktorové jednotky (ATR) s reformovacím výměníkem. V následující tabulce je uvedena kombinace autotermální reaktorová jednotka poháněná stlačeným vzduchem (ATR) a reformovacího výměníku (RE). Metoda podle tohoto vynálezu je srovnávána s použitím kombinace primámího-sekundámího reformovacího zařízení k výrobě syntézního plynu, v tabulce uvedené jako SR/PR. Molární poměr pára . uhlík v napájení reformovací jednotky je v tabulce uveden jako Pára :
C.
Tabulka 1
ATR báze Dvě konverze oxidu uhelnatéh 0 ATR báze Jedna COkonverze Recyklace výfukové ho plynu do ATR Bez chlazení Recyklace výfukové ho plynu do ATR Chlazení 30 °C Recyklace výfukové ho plynu do ATR Bez chlazení. Redukova ná provozní pára autotermá lni reaktorov á jednotka poháněná stlačeným vzduchem (ATR)RE SR/PR Dvě konverze oxidu uhelnatéh 0
Zemní plyn. LVH (MW) 823,2 823,2 823,2 823,2 823,2 823,2 882,71
Pára. C 2,0:1 2,0:1 2,6:1 2,6:1 2,0:1 3,2:1 2,8:1
Stlačený plyn Palivo turbiny CH4 0,0175 0,0173 0,0095 0,017 0,0109 0,0023 0,0328
CO 0,0052 0,0118 0,0024 0,0028 0,0039 0,0034 0,0038
co2 0,0006 0,0006 0,0005 0,0005 0,0005 0,0007 0,001
h2 0,5611 0,5476 0,4216 0,4015 0,4282 0,6272 0,7697
n2 0,4106 0,4055 05592 0,5713 0,5757 0,3621 0,1846
Ar 0,0049 0,0048 0,0067 0,0069 0,0069 0,0043 0,0021
Průtok plynu kmol/hod. 17,176 17,390 23,648 23,148 22,971 17,641 15,520
Výkon. MW plyn.turbi
na 287,42 287,87 298,87 295,25 298,39 302,03 289,77
Výkon. MW Pára Výkon. MW 139,54 137,9 143,64 135,28 154,38 113,10 149,11
Exp.komp Výkon. 4,34 4,34 4,34 4,34 4,34 4,34 4,46
MW Stlač, vzduch 33,82 33,82 80,66 61,12 80,64 30,61 12,55
Celkový výkon. MW 397,48 396,29 366,14 373,75 376,47 388,86 430,79
Účinnost % 48,3 48,1 44,5 45,4 45,7 46,9 48,8
Zpětné získávání CO2 % 88,8 85,7 91,7 87,3 90,3 95,8 84,5
Z výše uvedených výsledků je možno pozorovat, že pomocí způsobu podle tohoto vynálezu je možno zpětně získat až 95,8 % vyrobeného CO2. Výsledky dále ukazují, že podle tohoto vynálezu se účinnost, výroba energie a CO2 liší v závislosti na provozních podmínkách, a že tento způsob je velmi pružný. Tvoření oxidů dusíku (NOX) zpravidla závisí na procentním obsahu vodíku v plynu, který je do turbiny dodáván.
Vynález poskytuje způsob sloužící k výrobě čistého oxidu uhličitého vhodného jako hnacího plynu pro vstřikování do olejových nádrží. Zařízení s integrovaným reformovacím kombinovaným cyklem (integrovaný reformovací kombinovaný cyklus (IRCC) bude tedy pracovat s minimálními emisemi oxidu uhličitého. Tento způsob dále poskytuje chudou směs topného plynu zakládající se na vodíku, která je vhodná pro spalování v současné technologií plynových turbin. Jako jediné požadované snížení oxidů dusíku (NOX) je možno použít mírné ředění palivové směsi dodávané do plynové turbiny parou.

Claims (11)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého v koncentrované formě z uhlovodíkových výchozích produktů (1) zahrnující výrobu syntézního plynu v autotermální reaktorové jednotce poháněné stlačeným vzduchem (ATR) (6), sdílení tepla vyrobeného syntézního plynu a tím výrobu páry, vyznačující se tím, že alespoň část syntézního plynu se zpracovává v reaktoru (12) pro konverzi oxidu uhelnatého a v jednotkách (16, 19) pro výrobu koncentrovaného oxidu uhličitého, aby se vytvořil koncentrovaný oxid uhličitý (21) a chudý plyn (17) obsahující vodík, který se alespoň částečně spaluje v plynové turbině (24) s kombinovaným cyklem sloužící k výrobě elektrické energie a kde vzduch se z uvedené turbinové jednotky (24) dodává do autotermální reaktorové jednotky (6) poháněné stlačeným vzduchem (ATR), přičemž výstup (26) z této plynové turbiny (24) prochází tepelnou výměnou pro výrobu páry, která se spolu s párou vyrobenou nad daným místem používá v parní turbině (27) k výrobě elektrické energie v podstatě bez CO2.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se používá reformovací jednotka zahrnující autotermální reaktorovou jednotku poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) (6) kombinovaná s konverzním výměníkem.
  3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že 50-80 % uhlovodíkových výchozích produktů (1) se dodává do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) (6) a zbývající uhlovodíkové výchozí produkty se dodávají do reformovacího výměníku.
    • 44 4 4 44 44 4 • • • • 4 4 4 4 4 4 4 • • • • 4 ♦ 4 • • • • 4 4 4 • · 4 · 4 4 f··· 4 4 4 4
  4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se před autotermální reaktorovou jednotkou poháněnou stlačeným vzduchem (ATR) (6) používá prereformovací zařízení.
  5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje použití jedné reaktorové jednotky pro konverzí oxidu uhelnatého (12).
  6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do plynové turbiny (24) podává pára, aby se rozředila směs (17) plynů obsahující vodík.
  7. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje recyklaci výfukového plynu (28) z plynové turbiny (24) do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) (6).
  8. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kombinuje nejméně alespoň část výfuku (28) z plynové turbiny (24) s přívodem vzduchu (25) do uvedené turbiny.
  9. 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje využití části syntetického plynu (II) k výrobě methanolu, a že zbývající syntetický plyn se dále zpracovává v jednotkách pod daným místem před tím, než se využije k výrobě elektrické energie.
  10. 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje využití části plynu (17) obsahujícího vodík z jednotky na odstraňování oxidu uhličitého (16) k výrobě amoniaku (45) zahrnující odstranění uvedeného plynu v membránové jednotce (40) k úpravě poměru dusík : vodík podle stavu amoniaku a vracení odloučeného dusíku do hlavního proudu plynu (17) obsahujícího vodík, a kde se před syntézou amoniaku v methanátorové jednotce (43) zpracovává proud obsahující dusík : vodík v poměru 1:3.
  11. 11.Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že část plynu (17) obsahujícího vodík se podává z jednotky (16) na odstraňování oxidu uhličitého a využívá se jako palivo pro palivový článek vyrábějící elektrickou energii.
CZ20004883A 1998-07-13 1998-07-13 Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého z výchozích uhlovodíkových produktů CZ294769B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/NO1998/000213 WO2000003126A1 (en) 1998-07-13 1998-07-13 Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20004883A3 true CZ20004883A3 (en) 2001-06-13
CZ294769B6 CZ294769B6 (cs) 2005-03-16

Family

ID=19907882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20004883A CZ294769B6 (cs) 1998-07-13 1998-07-13 Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého z výchozích uhlovodíkových produktů

Country Status (23)

Country Link
US (1) US6505467B1 (cs)
EP (1) EP1105625B1 (cs)
JP (1) JP4190151B2 (cs)
CN (1) CN1116501C (cs)
AT (1) ATE249572T1 (cs)
AU (1) AU744197B2 (cs)
BR (1) BR9815946A (cs)
CA (1) CA2337394C (cs)
CZ (1) CZ294769B6 (cs)
DE (1) DE69818111T2 (cs)
DK (1) DK1105625T3 (cs)
EE (1) EE04622B1 (cs)
ES (1) ES2206972T3 (cs)
HU (1) HU222969B1 (cs)
ID (1) ID28247A (cs)
IL (1) IL140627A (cs)
NO (1) NO319178B1 (cs)
NZ (1) NZ509572A (cs)
PL (1) PL195221B1 (cs)
RU (1) RU2213051C2 (cs)
SK (1) SK286791B6 (cs)
TR (1) TR200100067T2 (cs)
WO (1) WO2000003126A1 (cs)

Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6669744B2 (en) 1998-04-14 2003-12-30 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the production of synthesis gas
GB0025150D0 (en) 2000-10-13 2000-11-29 Air Prod & Chem A process and apparatus for the production of synthesis gas
JP3898892B2 (ja) * 1998-10-14 2007-03-28 アイダテック・エルエルシー 改質器
CA2352626A1 (fr) 2001-07-12 2003-01-12 Co2 Solution Inc. Couplage d'une pile a hydrogene a un bioreacteur enzymatique de transformation et sequestration du co2
MY128179A (en) * 2001-10-05 2007-01-31 Shell Int Research System for power generation in a process producing hydrocarbons
US20030162846A1 (en) 2002-02-25 2003-08-28 Wang Shoou-L Process and apparatus for the production of synthesis gas
NO20023050L (no) 2002-06-21 2003-12-22 Fleischer & Co Fremgangsmåte samt anlegg for utf degree relse av fremgangsmåten
GB0314813D0 (en) * 2003-06-25 2003-07-30 Johnson Matthey Plc Reforming process
US7163758B2 (en) * 2003-06-27 2007-01-16 Hce, Llc Integrated plasma fuel cell process
US20040265651A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Meyer Steinberg Combined-Cycle Energy, Carbon and Hydrogen Production Process
DE10355494B4 (de) * 2003-11-27 2009-12-03 Enerday Gmbh System und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat
DE10360951A1 (de) * 2003-12-23 2005-07-28 Alstom Technology Ltd Wärmekraftanlage mit sequentieller Verbrennung und reduziertem CO2-Ausstoß sowie Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anlage
RU2269486C2 (ru) * 2004-05-20 2006-02-10 Закрытое акционерное общество Производственно-строительная фирма "Грантстрой" Способ получения водородсодержащего газа в турбогенераторной установке
US7694523B2 (en) * 2004-07-19 2010-04-13 Earthrenew, Inc. Control system for gas turbine in material treatment unit
US7685737B2 (en) 2004-07-19 2010-03-30 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7024796B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and apparatus for manufacture of fertilizer products from manure and sewage
US20070084077A1 (en) * 2004-07-19 2007-04-19 Gorbell Brian N Control system for gas turbine in material treatment unit
US7024800B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US20060149423A1 (en) * 2004-11-10 2006-07-06 Barnicki Scott D Method for satisfying variable power demand
FR2877939B1 (fr) * 2004-11-16 2007-02-02 Air Liquide Procede et installation pour la production combinee d'hydrogene et de dioxyde de carbone
FR2881417B1 (fr) * 2005-02-01 2007-04-27 Air Liquide Procede de production de gaz de synthese a faible emission de dioxyde de carbone
DE102005012902A1 (de) * 2005-03-21 2006-09-28 Steag Saar Energie Ag Kraftwerksanlage
US20060233975A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 Tran Hai Q Inkjet anti-curl compositions for media and systems for processing the media
DE102005021981B3 (de) * 2005-05-12 2006-10-26 Mtu Cfc Solutions Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanordnung und Brennstoffzellenanordnung
CN100389251C (zh) * 2005-05-27 2008-05-21 北京化工大学 一种燃气动力循环系统及循环方法
JP4855730B2 (ja) * 2005-07-29 2012-01-18 株式会社東芝 水素製造システム
US20070130831A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 General Electric Company System and method for co-production of hydrogen and electrical energy
US7610692B2 (en) * 2006-01-18 2009-11-03 Earthrenew, Inc. Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes
US20070163316A1 (en) * 2006-01-18 2007-07-19 Earthrenew Organics Ltd. High organic matter products and related systems for restoring organic matter and nutrients in soil
US7632476B2 (en) * 2006-03-09 2009-12-15 Praxair Technology, Inc. Method of recovering carbon dioxide from a synthesis gas stream
MY144560A (en) 2006-03-24 2011-10-14 Wisconsin Alumni Res Found Method for producing bio-fuel that integrates heat from carbon-carbon bond-forming reactions to drive biomass gasification reactions
US9605522B2 (en) * 2006-03-29 2017-03-28 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
US7506685B2 (en) * 2006-03-29 2009-03-24 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
CN104445077A (zh) * 2006-12-16 2015-03-25 克里斯多佛·J·帕皮雷 消耗二氧化碳产生热量以协助零排放发电
EP1944268A1 (en) * 2006-12-18 2008-07-16 BP Alternative Energy Holdings Limited Process
US7802434B2 (en) * 2006-12-18 2010-09-28 General Electric Company Systems and processes for reducing NOx emissions
US7650939B2 (en) * 2007-05-20 2010-01-26 Pioneer Energy, Inc. Portable and modular system for extracting petroleum and generating power
US8616294B2 (en) * 2007-05-20 2013-12-31 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating in-situ carbon dioxide driver gas for use in enhanced oil recovery
US8528343B2 (en) * 2008-01-07 2013-09-10 General Electric Company Method and apparatus to facilitate substitute natural gas production
US20090173081A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-09 Paul Steven Wallace Method and apparatus to facilitate substitute natural gas production
US20090173080A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-09 Paul Steven Wallace Method and apparatus to facilitate substitute natural gas production
US8272216B2 (en) 2008-02-22 2012-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for converting solar thermal energy
US8375725B2 (en) * 2008-03-14 2013-02-19 Phillips 66 Company Integrated pressurized steam hydrocarbon reformer and combined cycle process
JP5365037B2 (ja) 2008-03-18 2013-12-11 トヨタ自動車株式会社 水素生成装置、アンモニア燃焼内燃機関、及び燃料電池
US8450536B2 (en) * 2008-07-17 2013-05-28 Pioneer Energy, Inc. Methods of higher alcohol synthesis
DE102008048062B3 (de) * 2008-09-19 2010-04-08 Forschungszentrum Jülich GmbH IGCC-Kraftwerk mit Rauchgasrückführung und Spülgas
FR2941937B1 (fr) 2009-02-09 2011-08-19 Inst Francais Du Petrole Procede de production d'hydrogene avec captation totale du co2, et reduction du methane non converti
EP2226882A1 (en) * 2009-02-12 2010-09-08 Electro Power Systems S.p.A. A method for checking the presence of gas leakages in a back-up fuel cell electric generator
EP2233430A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Process for generating hydrogen and carbon dioxide
EP2233432A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Plant for generating electricity and for sequestrating carbon dioxide
EP2233433A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Process for generating electricity and for sequestering carbon dioxide
CN101880046A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 中村德彦 复合设备
AP3348A (en) * 2009-05-26 2015-07-31 Univ Witwatersrand Jhb A carbon absorbing system used in the production of synthesis gas
US7937948B2 (en) * 2009-09-23 2011-05-10 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating electricity from carbonaceous material with substantially no carbon dioxide emissions
JP5495749B2 (ja) * 2009-12-10 2014-05-21 三菱重工業株式会社 水素製造設備および発電プラント
US8590490B2 (en) * 2010-02-18 2013-11-26 King Fahd Univ. Of Petroleum & Minerals Carbon-free fire tube boiler
EP2551499A1 (en) * 2010-03-26 2013-01-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control device for internal combustion engine
IT1399300B1 (it) * 2010-04-19 2013-04-16 Luminari Impianto integrato a scarico zero per la produzione di elettricita' e idrogeno, con cattura della co2, recupero di calore e con disponibilita' di acqua da destinare al riscaldamento di edifici.
US8268023B2 (en) 2010-04-26 2012-09-18 General Electric Company Water gas shift reactor system for integrated gasification combined cycle power generation systems
US9062525B2 (en) * 2011-07-07 2015-06-23 Single Buoy Moorings, Inc. Offshore heavy oil production
US20130127163A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 Air Products And Chemicals, Inc. Decarbonized Fuel Generation
ES2439620B1 (es) * 2012-01-23 2015-01-05 Fundación Centro De Innovación Y Desarrollo Tecnológico Proceso para la obtención de energía eléctrica a partir de combustión de carbón, horno de reducción de co2, dos turbinas y un motor de gas
US9377202B2 (en) 2013-03-15 2016-06-28 General Electric Company System and method for fuel blending and control in gas turbines
US9382850B2 (en) 2013-03-21 2016-07-05 General Electric Company System and method for controlled fuel blending in gas turbines
RU2524317C1 (ru) * 2013-03-27 2014-07-27 Геннадий Павлович Барчан Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя
US9828885B2 (en) * 2015-08-24 2017-11-28 Saudi Arabian Oil Company Modified Goswami cycle based conversion of gas processing plant waste heat into power and cooling with flexibility
RU2725983C2 (ru) * 2017-01-17 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Автотермический реактор
EP3363770A1 (en) 2017-02-15 2018-08-22 Casale Sa Process for the synthesis of ammonia with low emissions of co2 in atmosphere
CN108331625B (zh) * 2017-12-29 2019-10-25 华中科技大学 一种利用天然气电厂排烟汽化潜热的发电系统
IT202100010631A1 (it) 2021-04-27 2022-10-27 Energean Italy S P A Processo per produrre idrogeno da una materia prima idrocarburica.
CA3245494A1 (en) * 2022-03-21 2023-09-28 Topsoe A/S PROCESS FOR THE CO-PRODUCTION OF REDUCED-CARBON AMMONIA AND METHANOL
CN119173471A (zh) * 2022-05-12 2024-12-20 托普索公司 产生合成气的方法和设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4193259A (en) * 1979-05-24 1980-03-18 Texaco Inc. Process for the generation of power from carbonaceous fuels with minimal atmospheric pollution
AU638543B2 (en) * 1990-02-09 1993-07-01 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Process for purifying high-temperature reducing gases and integrated coal gasification combined cycle power generation plant
GB9105095D0 (en) * 1991-03-11 1991-04-24 H & G Process Contracting Improved clean power generation
RU2055091C1 (ru) * 1991-12-10 1996-02-27 Фирма "Авизо" Способ получения водорода и электроэнергии из низкосортного твердого топлива в плазменной энерготехнологической установке и установка для его осуществления
RU2062750C1 (ru) * 1992-12-10 1996-06-27 Владимир Николаевич Серебряков Способ получения синтез-газа для производства продуктов основного органического синтеза и синтетического топлива
PE17599A1 (es) * 1996-07-09 1999-02-22 Syntroleum Corp Procedimiento para convertir gases a liquidos
US6106110A (en) 1996-10-09 2000-08-22 Nocopi Technologies, Inc. Secure thermal ink jet printing composition and substrate and method and apparatus utilizing same
MXPA01007837A (es) * 1999-02-03 2004-08-19 Texaco Development Corp Utilizacion del gas para purga de la sintesis de amoniaco.
US6314715B1 (en) * 1999-06-03 2001-11-13 General Electric Co. Modified fuel gas turbo-expander for oxygen blown gasifiers and related method

Also Published As

Publication number Publication date
DK1105625T3 (da) 2004-01-26
DE69818111T2 (de) 2004-06-03
US6505467B1 (en) 2003-01-14
IL140627A (en) 2004-06-01
CN1301327A (zh) 2001-06-27
AU744197B2 (en) 2002-02-21
HUP0102620A3 (en) 2002-04-29
AU8753898A (en) 2000-02-01
CZ294769B6 (cs) 2005-03-16
IL140627A0 (en) 2002-02-10
BR9815946A (pt) 2001-02-28
EP1105625A1 (en) 2001-06-13
CA2337394C (en) 2006-07-04
NO20006618L (no) 2000-12-22
CA2337394A1 (en) 2000-01-20
DE69818111D1 (de) 2003-10-16
ATE249572T1 (de) 2003-09-15
TR200100067T2 (tr) 2001-05-21
PL195221B1 (pl) 2007-08-31
WO2000003126A1 (en) 2000-01-20
ID28247A (id) 2001-05-10
HU222969B1 (hu) 2004-01-28
EE04622B1 (et) 2006-04-17
PL345658A1 (en) 2002-01-02
RU2213051C2 (ru) 2003-09-27
JP4190151B2 (ja) 2008-12-03
SK286791B6 (sk) 2009-05-07
CN1116501C (zh) 2003-07-30
EP1105625B1 (en) 2003-09-10
NO319178B1 (no) 2005-06-27
EE200100019A (et) 2002-06-17
NO20006618D0 (no) 2000-12-22
HUP0102620A2 (hu) 2001-11-28
SK392001A3 (en) 2001-08-06
NZ509572A (en) 2003-10-31
JP2002520533A (ja) 2002-07-09
ES2206972T3 (es) 2004-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20004883A3 (en) Process for producing electric power, steam and carbon dioxide from hydrocarbon starting products
CA3049733C (en) AMMONY SYNTHESIS PROCESS WITH LOW CO2 EMISSIONS INTO THE ATMOSPHERE
RU2147692C1 (ru) Способ выработки электроэнергии
US11952272B1 (en) Process for producing hydrogen product having reduced carbon intensity
US8268896B2 (en) Co-production of fuels, chemicals and electric power using gas turbines
CA3217663A1 (en) Method for production of blue ammonia
KR20140057103A (ko) 석탄가스화 복합발전 연계형 연료전지 시스템 및 가스 공급 방법
WO1999041188A1 (en) Process for producing electrical power and steam
US12486165B2 (en) Process for producing ammonia product having reduced carbon intensity
EP4375235A2 (en) Integration of hydrogen fueled gas turbine with a hydrocarbon reforming process
Kvamsdal et al. Natural gas fired power plants with CO2-capture-process integration for high fuel-to-electricity conversion efficiency
JP2005336076A (ja) 液体燃料製造プラント
MXPA01000346A (en) Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock
EP4367058A1 (en) Process for producing hydrogen product having reduced carbon intensity
AU2023374701A1 (en) Conversion of unsaturated hydrocarbon containing off-gases for more efficient hydrocarbon production plant
CN120530077A (zh) 用于生产蓝氨的方法
RO114590B1 (ro) Procedeu de obținere a amoniacului

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20140713