CZ20014059A3 - Recyklace vodíku s odstraněním oxidu uhličitého pomocí membrány - Google Patents

Recyklace vodíku s odstraněním oxidu uhličitého pomocí membrány Download PDF

Info

Publication number
CZ20014059A3
CZ20014059A3 CZ20014059A CZ20014059A CZ20014059A3 CZ 20014059 A3 CZ20014059 A3 CZ 20014059A3 CZ 20014059 A CZ20014059 A CZ 20014059A CZ 20014059 A CZ20014059 A CZ 20014059A CZ 20014059 A3 CZ20014059 A3 CZ 20014059A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas
solvent
carbon dioxide
hydrogen
pressure
Prior art date
Application number
CZ20014059A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ299724B6 (cs
Inventor
Paul S. Wallace
Kay Anderson Johnson
Janice L. Kasbaum
Original Assignee
Texaco Development Corporation
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 Texaco Development Corporation filed Critical Texaco Development Corporation
Publication of CZ20014059A3 publication Critical patent/CZ20014059A3/cs
Publication of CZ299724B6 publication Critical patent/CZ299724B6/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
    • C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
    • 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
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C01B3/58—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction
    • C01B3/586—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction the reaction being a methanation reaction
    • 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
    • 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
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • 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
    • C01B2203/0485—Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • 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
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • 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
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

Recyklace vodíku fc odstranění kyselého plynu/pómocí membrány
Oblast techniky
Výroba syntézního plynu z pevných a kapalných uhelných paliv, zvláště uhlí, koksu, a kapalných uhlovodíkových surovin se vyvíjela po značnou dobu a v poslední době prošla významnými zlepšeními kvůli zvýšeným požadavkům na energii a potřeby čistého zpracování jinak téměř bezcenných uhelných materiálů. Zahříváním uhelných paliv s reaktivními plyny, jako je vzduch nebo kyslík často za přítomnosti páry, se ve zplynovacím reaktoru vyrábí syntézní plyn, který je z reaktoru odsáván.
Dosavadní stav techniky
Syntézní plyn se také často používá pro výrobu energie z jinak ekologicky neakceptovatelných palivových surovin a jako plynná surovina pro syntézu uhlovodíků, organických sloučenin obsahujících kyslík nebo dusík.
Směsi syntézních plynů zahrnují oxid uhelnatý, uhličitý a vodík. Vodík je komerčně důležitý reaktant v hydrogenačních reakcích.
V syntézním plynu se často nachází další stopové látky jako sirovodík, amoniak, kyanidy a částečky ve formě uhlíku nebo stopových kovů. Množství kontaminantů suroviny je dáno typem suroviny a použitým zplynovacím způsobem a také provozními podmínkami zplyňování. Vyráběný plyn, uvolněný z generátoru se obvykle chladí a čistí použitím pracího postupu, ve kterém se syntézní plyn zavádí do čističky a odstraňují se částice a iontové složky.
Pokud je požadovaným produktem vodík, syntézní plyn se dále výhodně zpracovává parním reformováním použitím katalyzátoru za tvorby vodíku z oxidu uhelnatého, jak je zobrazeno níže:
H2O + CO -> H2 + CO2
Způsob parního reformování konvertuje vodu a oxid uhelnatý na vodík a oxid uhličitý. Tento způsob je popsán například v
US 5 472 986 jež je zde zahrnut jako odkaz.
Vodík se často používá v následných rafinačních způsobech, především hydrogenační rafínaci. Pro mnohá použití je požadován vodík ve vyšší čistotě, než je dostupný v syntézním plynu nebo i parně reformovaném plynu a tlacích v rozmezí 7 MPa (1000 psi) až 21 MPa (3000 psi). Reformovaný nebo nereformovaný syntézní plyn musí být proto čištěn, aby splnil požadované normy. Navíc není třeba čištěný plyn dále stlačovat.
Relativně čistý vodík za vysokého tlaku může být ze syntézního plynu získán způsobem rázové tlakové absorpce. Tento způsob je drahý a vyžaduje značnou investici.
Je tedy potřebný účinný a nenákladný způsob extrakce relativně čistého proudu vodíku o vysokém tlaku ze syntézního plynu.
Podstata vynálezu
Vynález je způsobem získání proudu vodíku o vysoké čistotě a tlaku a účinného získání a využití podřadného oxidu uhelnatého a uhličitého, který je vedlejším produktem čištění vodíku. Syntézní plyn se kontaktuje s membránou, které separuje syntézní plyn na vodíkem obohacenou prostoupivší složku a na vodík chudší neprostoupivší složku. Prostoupivší složka je vedena do absorbérů oxidu uhličitého. V absorbérů se oxiďůhličitý odstraňuje pomocí rozpouštědla. Rozpouštědlo bohaté na oxid uhličitý se zahřívá a vede do promývačky, kde se rozpouštědlo regeneruje stripováním dusíkem. Malý recyklovaný proud regeneračního plynu, tj. vodíku se následně kontaktuje s rozpouštědlem, stripováním hnaným a v rozpouštědle rozpuštěným dusíkem. Stripovací plyn, regenerační plyn nebo výhodně oba, se poté smísí s neprostoupivší složkou pro spalování ve spalovací turbíně.
Popis obrázků
Obr. 1 je schéma jedné formy vynálezu • ·
···· ·· ·· ♦ ·· ·· ····
Obr. 2 je detailnější vykreslení formy vynálezu se stripovací kolonou na oxid uhličitý a regenerátorem rozpouštědla.
Podstata vynálezu
Zde použitý výraz „syntézní plyn“ znamená plyny, zahrnující jak vodík tak oxid uhelnatý. Molární zlomek vodíku ku oxidu uhelnatému může být, avšak ne nutně jedna ku jedné. V syntézním plynu jsou také často inertní plyny, především dusík a oxid uhličitý. Často mohou být přítomny další kontaminující látky, jako sirovodík a COS.
Zde použité oxidy uhlíku jsou plyn, který zahrnuje oxid uhelnatý, oxid uhličitý nebo oba a mohou obsahovat další plyny, především dusík a vodík.
Zde použitý vysoce čistý vodík je plyn, který obsahuje nejméně 90 molárních % vodíku a výhodně méně než 4 molární % oxidů uhlíku.
Syntézní plyn se připravuje částečným spálením uhlovodíkového paliva a kyslíku v reaktoru, často za přítomnosti páry v poměrech, za kterých v reaktoru vzniká směs obsahující oxid uhelnatý a vodík. Zde použitý výraz „uhlovodíkový“ popisuje vhodné suroviny, které zahrnují plynné, kapalné a pevné uhlovodíky, uhelné materiály a jejich směsi. Do definice výrazu „uhlovodíkový“ lze v podstatě zahrnout libovolnou spalitelnou uhlík obsahující organickou surovinu nebo její kaši.
Syntézní plyn může být vyráběn libovolným zplyňovacím způsobem. Uhlovodíková paliva mohou reagovat se v podstatě čistým kyslíkem s více než 90 molárními % kyslíku nebo kyslíkem obohaceným vzduchem s více než 50 molárními % kyslíku. Výhodně zpracovává zplyňovací způsob v podstatě čistý kyslík s více než 90 molárními % kyslíku. Zplyňovací způsoby jsou v oboru známy. Viz. například U.S. patent 4 099 382 a U.S. patent 4 178 758 , které jsou zde zahrnuty jako odkaz.
Ve zplyňovacím reaktoru se uhlovodíkové palivo kontaktuje s plynem, který obsahuje volný kyslík, výhodně v přítomnosti teplotního moderátoru, a vyrábí se syntézní plyn. V reakční zóně obsah obvykle dosahuje teploty 900 až 1700 °C a typičtěji v rozmezí 1100 až 1500 °C. Tlak ·· * · ·» · «· to· • ·· · · ··· · · to · ··· ··· ·· · ···· ·· ·· ··· ·· ···· je typicky v rozmezí 0,1 až 25 MPa (1 až 250 atmosfér) nebo výhodněji v rozmezí 3,5 až 14 Mpa (500 až 2000 psi).
Syntézní plyn je chlazen a promýváním zbavován kontaminantů, výhodně s obnovou energie jako například výrobou a/nebo přehříváním páry. Mohou následovat méně kvalitní obnovy tepla. Dále může následovat běžné úpravy plynu jako je odstraňování páry a, pokud je vhodné, úpravy složení.
Pokud je požadovaným produktem vodík, může být výhodné podrobit syntézní plyn parnímu reformování, aby se zvýšil relativní výtěžek vodíkového plynu. Způsob parního reformování je popsán například v U.S. patent 5 472 986, který je zde zahrnut jako odkaz. Výhodná je reformace simé ropy, která téměř neobsahuje methan a reformace je exotermní.
Parní reformování je způsob přidání vody nebo využití vody obsažené v plynu a adiabatická reakce výsledné plynné směsi na katalyzátoru parního reformování. Primárním účelem je zvýšení množství vodíku v plynné směsi. Syntézní plyn typicky obsahuje sirovodík (H2S) a COS, které se tvoří ze síry ve vstupní surovině generátoru plynu. COS se reformuje stejnou reakcí jako oxid uhelnatý za tvorby sirovodíku a oxidu uhličitého.
Reaktory pro parní reformování za nízké teploty používají teploty v rozmezí 150 až 300 °C, typičtěji 200 až 250 °C. Katalyzátory používané za nízkých teplot jsou typicky oxidy mědi, které mohou být na nosiči oxidu zinečnatém nebo alumině. Parní reformování je často provázeno využitím tepla, například výměníky tepla produkt/reaktant nebo generátory páry. Takové reaktory jsou v oboru známy.
Složení syntézního plynu ve zplyňovací reakci je typicky 25 až 45 molárních % vodíkového plynu, 40 až 50 molárních % oxidu uhelnatého, 10 až 35 molárních % oxidu uhličitého a stopové příměsi. V parně reformovaném syntézním plynuje typické složení 35 až 65 molárních % vodíkového plynu, 10 až 20 molárních % oxidu uhelnatého, 30 až 60 molárních % oxidu uhličitého a stopová znečištění. Tato rozmezí nejsou absolutní, ale výrazně se liší podle zplyňovaného paliva a parametrů zplyňování.
Pro snížení koncentrace sirovodíku v proudu plynu lze použít pohlcovač kyselého plynu. Pohlcovače kyselého plynu jsou podobné zde popsanému absorbéru oxidu uhličitého. Typicky je
pohlcovač kyselého plynu konstruován tak, aby odstraňoval stopová množství sirovodíku a významně neovlivňoval koncentraci oxidu uhličitého v plynu. Sirovodík se z pohlcovače typicky vede do proudu kyselého plynu, který se dále zpracovává způsobem pro získání síry.
Chlazený a částečně zpracovaný syntézní plyn, na řádku 10 v nákresu, se zpracovává, aby poskytl proud obohacený vodíkem a proud obohacený uhlíkem/oxidem uhličitým.
Syntézní plyn se dodává při teplotě mezi 10 a 100 °C, typicky v rozmezí 30 až 50 °C. Syntézní plyn se vede podél membrány za vysokého tlaku, typicky mezi 3,5 až 14 MPa (500 a 2000 psi), typičtěji mezi 5,6 až 8,4 MPa (800 a 1200 psi).
Použití membránového systému je výhodným způsobem ovlivnění separace. Syntézní plyn se kontaktuje s membránou (12), která je takové konstrukce a materiálu, že jí mohou výhodně procházet malé molekuly, jako je vodík (prostoupivší složka), zatímco větší molekuly (jako je oxid uhelnatý a oxid uhličitý) výhodně neprostupují.
Membrány jsou cenově dostupnou alternativou například rázové tlakové absorpční jednotce. Membrány typicky snižují tlak výsledného vodíku, takže musí být následně před použitím stlačen. Avšak tlak neprostoupivší složky je dostatečně vysoký, aby bylo možné použití ve spalovací turbíně bez dalšího stlačování. Výstupní plyn z jednotky rázové tlakové absorpce se dodává za téměř atmosférického tlaku a následné použití v libovolné aplikaci jiné než jako palivo do bojleru vyžaduje kompresi. Použití tohoto plynu jako paliva do bojleru je ekonomicky nevýhodné.
Membrána může být libovolného typu, který je výhodný pro prostup vodíkového plynu oproti oxidu uhličitému a uhelnatému. V oboru je známo mnoho typů membránových materiálů, které jsou vysoce výhodné pro difúzi vodíku oproti dusíku. Takové membránové materiály zahrnují materiály vyrobené ze silikonového kaučuku, butylkaučuku, polykarbonátu, poly(fenylenoxidu), nylonu 6,6, polystyrenů, polysulfonů, polyamidů, polyimidů, polyéterů, polyarylenoxidů, polyuretanů, polyesterů a podobných. Membránové jednotky mohou být běžné konstrukce, výhodná je provedení z dutých vláken.
Syntézní plyn se vede podél membrány za vysokého tlaku, typicky mezi 3.5 až 14 MPa (500 až 2000 psi), typičtěji mezi 5,6 až 8,4 MPa (800 a 1200 psi). Membránou prostupuje plyn • * • 44 ·· • · · · · ··· 4 · 4 4
4 · 44 4 44 4
444 444 444
4444 44 44 444 44 ···· obohacený vodíkem. U prostoupivší složky dochází při prostupu membránou k poklesu tlaku o 2,1 až 4,9 MPa (300 až 700 psi).Prostoupivší složka je typicky v rozmezí 1,4 až 10,5 MPa (200 až 1500 psi), typičtěji 2,8 až 4,9 MPa (400 až 700 psi).
Vodíkem obohacený plyn je použit v následných způsobech, konkrétně hydrorafínaci. Pro mnoho aplikací, zvláště pro hydrorafínaci uhlovodíků je vyžadován vodík o vyšší čistotě a tlacích mezi 7 až 21 MPa (1000 až 3000 psi). Reformovaný syntézní plyn musí být proto typicky stlačen a vyčištěn, aby vyhověl normám.
Membránou prostupuje vodíkem obohacená prostoupivší složka obsahující 30 až 90, typicky 80 molárních % vodíku a 4 až 70, typicky 20 molárních % oxidu uhelnatého a uhličitého.
U prostoupivší složky dochází při průchodu membránou k poklesu tlaku o 2,1 až 4,9 MPa (300 až 700 psi), typicky 3,5 až 4,9 MPa (500 až 700 psi).
Vodíkem obohacená prostoupivší složka se výhodně stlačuje na 5,6 až 14 MPa (800 až 2000 psi) pro použití v následných postupech, tj. pro použití v hydrorafínaci surové nafty. Energii pro kompresi lze získat částečnou expanzí neprostoupivší složky. Neprostoupivší složka se výhodně spaluje ve spalovací turbíně za výroby energie. Spalovací turbíny typicky pracují s tlakem na vstupu 1,4 až 3,5 MPa (200 až 500 psi).
Neprostoupivší proud plynu, na řádku 14 nákresu, obsahuje oxid uhličitý, oxid uhelnatý a menší množství vodíku.Tento neprostoupivší plyn má vysoký tlak, který v podstatě není membránou ovlivněn. Tento plyn lze spálit v boilerech nebo jinými způsoby vyrábějícími energii, aleje výhodně spalován ve spalovací turbíně za výroby energie.
Tlak neprostoupivšího plynu se pro použití ve spalovací turbíně výhodně snižuje expanzí plynu v expandéru (16) z 5,6 až 11,2 MPa (800 až 1600 psi) na 1,4 až 3,5 MPa (200 až 500 psi). Neprostoupivší plyn výhodně expanduje způsobem poskytujícím energii, popsaným na nákresu na řádku 18. Energie může být výhodně využita pro stlačení prostoupivšího plynu. Energie vyráběná expanzí může být využita pro stlačení vodíku přímo i nepřímo. Přímý způsob spojuje expandér a kompresor tak, že expandér kompresor pohání. Pokud je požadován nepřímý způsob, využívá se elektrické energie, kterou může expandér vyrábět, která může pohánět kompresor.
• · • · • · · · · · · · ···· ·*· · · ♦ · · · ······ ···· · ··« ··· ··· ···· «· ·· ··· ·· ····
Je výhodné, aby expandér byl přímo spojen s kompresorem. Expandér/kompresor má expandér, ve kterém expanduje neprostoupivší složka, která přímo pohání kompresor, který stlačuje prostoupivší složku. Žádný motor není třeba. Kompresor a expandéry mohou být turbíny, písty nebo libovolný jiný v oboru známý dezén. V každém případě musí hmotnostní průtok kompresorem a expandérem vyvažovat kompresní a expanzní poměry tlaků.
Pro turbinový kompresor/turbinový expandér nesmí změny hmotnostního toku mezi nimi převýšit konstrukci nosného ložiska plynové turbíny. U obvyklých konstrukcí se rozdíl mezi hmotnostním průtokem v expandéru může být maximálně 10% oproti průtoku v kompresoru. Současně se rozlišuje, že požadované hmotnostní průtoky se pro dané vybavení mohou denně lišit více než desetkrát tj. 0,28 až 11,3 milionů mJ (10 až 400 milionů standardních kubických stop). Každopádně vztah mezi výstupem a kompresními poměry je dobře znám. Je proto ve schopnostech osoby znalé v oboru dimenzovat systém expandér/kompresor s využitím tohoto zveřejnění. Expandovaná neprostoupivší složka se vede linkou (20) do spalovací turbíny (22), kde se spaluje za vzniku spalin (62) a energie, na obrázku označené jako linka (24).
Prostoupivší složka bohatá na vodík může být výhodně podrobena parnímu reformování, aby byl zvýšen relativní výtěžek vodíkového plynu. Způsob parního reformování byl popsán výše. Parní reformování bude v prostoupivší složce redukovat obsah oxidu uhelnatého, a zároveň zvyšovat koncentraci vodíku a oxidu uhličitého.
Prostoupivší složka v lince (30) může obsahovat 4 až 70 molárních % oxidů uhlíku. Pokud prostoupivší složka prošla parním reformováním, bude většina oxidů uhlíku ve formě oxidu uhličitého. Množství oxidu uhličitého stejně jako oxidu uhelnatého a v menším množství i dalších kontaminantů musí být v prostoupivší složce bohaté na vodík sníženo.
Prostoupivší složka se vede linkou (30) do absorbéru oxidu uhličitého. Absorbér oxidu uhličitého je plynová promývačka, které odstraňuje oxid uhličitý a v menším množství oxid uhelnatý, dusík a vodík, kontaktováním plynu s rozpouštědlem přiváděným linkou (34).
Zde použitý výraz „rozpouštědlo je libovolná kapalina, která z proudu plynu, který zahrnuje oxid uhličitý a vodík, výhodně odstraňuje oxid uhličitý oproti vodíku. Absorbér oxidu
uhličitého výhodně odstraňuje oxid uhelnatý a uhličitý kontaktováním plynu s aminem nebo přirozeným rozpouštědlem.
Pohlcovač kyselého plynu typicky pracuje při teplotě nižší než 100 °C, výhodně nižší než 70 °C, výhodněji nižší než 40 °C. Prostoupivší složka a rozpouštědlo se podle potřeby chladí, výhodně použitím výměníku tepla s další kapalinou.
Ve fázi odstraňování oxidu uhličitého mohou být použita takzvaná „chemická“ rozpouštědla, jako ethanolaminy, uhličitany draselné, zvláště v tradičních způsobech jako je „AMINE GUARD“. „BENFIELD“, „BENFIELD-DEA“, „VETROCOKE“ a „CATACARB“.
Za příklady přirozených rozpouštědel je možno zmínit: tetramethylensulfon („SULFINOL“), propylen karbonát (FLUOR), N-methyl-2-pyrrolidon („PURISOL“), (polyethylenglykol)dimethylether („SELEXOL“), methanol („RECTISOL“) a voda. Vodu lze použít, zvláště pokud je řízeno její pH.
Možným způsobem je uhličitanový vodní systém, kde uhličitany jako uhličitan draselný snižují pH vody. Tato voda o nízkém pH absorbuje oxid uhličitý a obnovuje uhličitan draselný.
K odstranění sirovodíku mohou být použita běžná aminová rozpouštědla jako MDEA. Mediem mohou být rozpouštědla jako nižší jednosytné alkoholy jako methanol nebo vícesytné alkoholy jako ethylenglykol a podobné. Medium může obsahovat amin jako diethanolamin, methanol, N-methyípyrrolidon nebo polyethylenglykoldimethylether. Přirozená rozpouštědla jsou výhodná, protože lépe pracují při vyšších teplotách.
Prostoupivší plyn se kontaktuje s rozpouštědlem v pohlcovači plynu, zde nazvaném absorbér oxidu uhličitého. Pohlcovač může být libovolného v oboru známého typu, což bez omezení zahrnuje patrovou (64) nebo plněnou kolonu. Uspořádání je typicky protiproudé. Průtok rozpouštědla bude záviset, mimo jiné, na počtu teoretických pater pohlcovače, použitém rozpouštědle, průtoku plynu a tlaku a teplotě v pohlcovači. Provoz takového pohlcovače kyselých plynů je s využitím tohoto zveřejnění ve schopnostech osoby znalé v oboru. Oxidy uhlíku obohacené uhličitanové rozpouštědlo se vede z pohlcovače kyselých plynů linkou (38) a zahřívá se v ohřívači (50). Rozpouštědlo se zahřívá na 70 °C, výhodně 90 °C, výhodněji 110 °C.
tttt ·· « tttt · • · · ♦ · · • · · * · · • · · · · • « · « · · • tt · · · ···· · · · ·
Zahřáté rozpouštědlo z absorbéru, bohaté na oxid uhličitý, se dále vede linkou (52) do jednotky obnovení oxidu uhličitého (40), kde se z rozpouštědla odstraňuje oxid uhličitý a další plyny stripováním inertním plynem.
Inertním plynem se míní plyn, který se výhodně nezachycuje v rozpouštědle, tj. plyn, který není oxid uhličitý ani plyn, který podobně jako oxid uhličitý s rozpouštědlem reaguje. Tomu odpovídá celá škála plynů. Pro svou dostupnost ve zplynovacích způsobech je výhodný methan a/nebo dusík. Dusík je vedlejším produktem zplynování, protože kyslíkem obohacený vzduch a v podstatě čistý kyslík se vyrábějí dělením vzduchu. Děliče vzduchu jsou v průmyslu známy a jsou komerčně dostupné. Dusík se výhodně přivádí linkou 42 z děliče vzduchu, který vyrábí v podstatě čistý kyslík pro zplynování.
Oxidy uhlíku a rozpuštěný vodík se poté dusíkem stripují z uhličitanového rozpouštědla. Je výhodné, aby stripování probíhalo ve zde nazvaném regenerátoru uhličitanového rozpouštědla. Regenerátor může být libovolného v oboru známého typu, včetně, ale bez omezení na patrovou nebo plněnou kolonu. Provoz takového regenerátoru je v oboru znám. Množství použitého dusíku bude záviset na počtu teoretických pater regenerátoru, použitém rozpouštědle, průtoku rozpouštědla a tlaku a teplotě. Provoz takového regenerátoru je, s využitím tohoto zveřejnění, ve schopnostech osoby znalé v oboru.
Stripování se výhodně provádí za tlaku shodného nebo vyššího než je tlak paliva spalovací turbíny, tj. nejméně 0.7 MPa (100 psi), typičtěji 1,4 až 3,5 MPa (200 až 500 psi). Proud plynu obsahující oxidy dusíku a uhlíku a vodík se výhodně vede linkou (46) do spalovací turbíny (22), kde se mísí s neprostoupivší složkou. Proud plynu obsahující oxidy dusíku a uhlíku a vodík poskytuje spalovací turbíně energii a zmírňuje teplotu v turbíně. Přítomnost plynu obsahujícího oxidy dusíku a uhlíku a vodík ve spalovací turbíně jako přídavného plynu snižuje obsah oxidů dusíku ve ventilovaných spalinách (62) a zvyšuje výstupní výkon (24).
Množství stripovacího plynu, tj. dusíku, potřebného pro obnovení oxidů uhlíku z rozpouštědla bude záviset na typu rozpouštědla, tlaku, teplotě a počtu teoretických pater regenerátoru. Typicky se používá 0,5 až 20krát větší objem stripovacího plynu oproti rozpouštědlu při teplotě a tlaku stripovací kolony, ale rozmezí se velmi mění. Například s jedním • 9 ·· · · 9 ·9 9 · • · · · · · · · * » « · •99 9 · 9 99 9 •999 99 ΐ· ·99 ·· 9999 rozpouštědlem je poměr objemů 3:1, sjiným potom 10:1. Nastavení poměru průtoků je ve schopnostech osoby znalé v oboru, s využitím tohoto zveřejnění. Je třeba vyhnout se velkým nadbytkům dusíku, protože smíšená prostoupivší složka se stripovaným plynem by při velkém přídavku dusíku mohla být nehořlavá.
Rozpouštědlo obsahuje zbytkový dusík. Je důležité snížit obsah dusíku v recyklovaném rozpouštědle, protože toto rozpouštědlo je případně chlazeno a recyklováno vpohlcovači kyselých plynů. Dusík se přenese do prostoupivší složky v absorbéru oxidu uhličitého. To nečiní problémy v případě, že vodík se používá při přípravě amoniaku, dusík však může přinášet problémy v dalších způsobech. Například se může konvertovat na nežádoucí amoniak v reformovacích jednotkách.
Rozpouštědlo je proto výhodně regenerováno odstraněním většiny dusíku v rozpouštědle, před vlastní regenerací. Dusík lze z rozpouštědla odstranit vystavením nízkému tlaku, blízkému atmosférickému. Případně může být dusík z rozpouštědla stripován použitím malého proudu vodíku.
Dusík může být z rozpouštědla stripován ve stejném regenerátoru, kde se oxid uhličitý stripuje dusíkem přivedením vodíku do linky (44) níže, což je ve směru toku z dusíkové trysky. Toto bude účinné pouze pokud je možný dostatečný kontakt, nejméně 3 až 4 teoretická patra mezi vstřikovacími tryskami vodíku (44) a dusíku (42). Malý proud vodíku se přivádí rozpouštědlem a probublává, eventuelně se přidružuje k dusíku, a tak zvyšuj účinnost odstraňování oxidu uhličitého. Tento plyn bohatý na vodík se výhodně přivádí do regenerátoru oxidu uhličitého.
Zavedení H2 pomáhá vyhnat dusík rozpuštěný v rozpouštědle a významně stripuje hlavní podíl dusíku z rozpouštědla. Výhodou je, že vodík pomáhá vyhnat dusík rozpuštěný v rozpouštědle, stripuje hlavní podíl dusíku z rozpouštědla, přidružuje se ke stripovanému plynu pro použití ve spalovací turbíně a konečně redukuje množství dusíku, potřebného pro odstranění daného množství oxidu uhličitého z rozpouštědla.
Proud vodíku může být výhodně kontaktován s dusíkem obohaceným rozpouštědlem v samostatném regenerátoru. Tento regenerátor poskytuje více teoretických pater, pokud je
omezena velikost regenerátoru rozpouštědla. Tento stripovaný plyn se může přidružit k proudu plynu, obsahujícího oxidy dusíku a uhlíku a vodík, z regenerátoru rozpouštědla a veden do spalovací turbíny. Tento plyn také může být přidružen ke stripovanému plynu a neprostoupivší složce.
Množství vodíku nebo vodíkem obohaceného plynu, obsahující nejméně 60 %, výhodně nejméně 90 % potřebného vodíkového plynu bude záviset na typu rozpouštědla, tlaku, teplotě, a počtu teoretických pater regenerátoru. Typicky se používá 0,5 až 20krát větší objem stripovacího plynu oproti rozpouštědlu při teplotě a tlaku stripovací kolony, ale rozmezí se velmi mění v závislosti na rozpouštědle, tlaku, teplotě, konstrukci a provozu regenerátoru. Nastavení poměru průtoků je ve schopnostech osoby znalé v oboru, s využitím tohoto zveřejnění. Je třeba vyhnout se velkým nadbytkům vodíku, protože vodík je cenným produktem.
Vodík stripuje dusík, který je rozpuštěný a/nebo unášený rozpouštědlem, čímž se rozpouštědlo regeneruje.Tento plyn vodík-dusík ze sekundárního stripování se výhodně mísí s plynem dusík-oxid uhličitý z primárního stripování. Výsledný proud plynu se vede do spalovací turbíny (22) linkou (46), kde se mísí s neprostoupivší složkou a spaluje/expanduje ve spalovací turbíně.
Výhodně se stripování provádí za tlaku, kdy proud nemusí být kompresován pro použití jako palivo ve spalovací turbíně. Přítomnost ředicího plynu oxidy dusíku a uhlíku - vodík jako přídavku k neprostoupivší složce působí ve spalovací turbíně jako ředicí plyn, čímž se snižují emise oxidů dusíku (NOx) a zvyšuje se energetický výstup.
Protože dusík v rozpouštědle, které opouští regenerátor má malou hodnotu, lze použít jiný způsob stripování dusíku z rozpouštědla nejprve snížením tlaku na méně než 0,7 MPa (100 psi), výhodně méně než 0,35 MPa (50 psi), výhodněji méně než 0,14 MPa (20 psi). Rozpouštědlo může být vystaveno atmosférickému tlaku nebo, v některých případech, vakuu až 0,04 MPa (5 psia). Uvolněný plyn je separován, podle potřeby zpracován a vypouštěn. Může být výhodné vést rozpouštědlo regenerátorem, kde malý proud dusíku odstraní zbytkový dusík. Opět je výhodné, aby regenerátor byl provozován při tlaku shodném nebo vyšším než má vstup spalovací turbíny tak, aby tento stripovaný plyn mohl být přidružen k neprostoupivšímu palivovému plynu.
• 9 · · · 9 · 99 9 ·
94 4 · · 4 4 9 94 4 •94 999 99 4
4·4··· 999
4999 99 49 4·· 94 9949
Rozpouštědlo je poté podle potřeby chlazeno a recyklováno v pohlcovači kyselých plynů. Rozpouštědlo se následně vede linkou (54) do čerpadla (56), kde se zvyšuje tlak tak, aby rozpouštědlo mohlo být znovu vstřikováno do absorbérů oxidu uhličitého (32). Rozpouštědlo se výhodně vede linkou (58) do chladiče (60) a potom do absorbérů oxidu uhličitého linkou (34). Může být výhodné rozpouštědlo chladit před vlastním čerpáním. Takové změny konstrukce jsou ve schopnostech osoby znalé v oboru.
Stripování rozpouštědla vodíkem snižuje množství dusíku v prostoupivším vodíku, protože rozpouštědlo není nasyceno dusíkem, a proto může absorbovat dusík obsažený v prostoupivší složce.
Zdrojem rozpouštědlo regeneruj ícího plynu bohatého na vodík je odbočený proud (44) proudu výsledného prostoupivšího plynu (36). Tento plyn může pocházet z prostoupivšího proudu buďto horního nebo dolního proudu z pohlcovače kyselých plynů. Pokud vodík pochází z prostoupivší složky před pohlcovačem kyselých plynů, potom v tomto bodu bude do rozpouštědla vstupovat unášený oxid uhelnatý a oxid uhličitý. Protože velikost bočního proudu vodíku, použitého pro stripování dusíku, je malá, rozpouštědlo bude mít stále dostatečnou schopnost absorbovat oxid uhličitý z prostoupivšího plynu v pohlcovači kyselých plynů. Avšak mnoho rozpouštědel má omezenou schopnost absorbovat oxid uhelnatý, podobně jako absorbovat dusík a přídavek oxidu uhelnatého v průběhu regenerace může významně snížit schopnost rozpouštědla odstranit z plynu oxid uhelnatý.
Proud prostoupivší složky lze dále vést do methanizátoru, kde se konvertují zbytkové oxidy uhlíku a malé množství vodíku na methan. To je nutné pouze v případě, kdy malé množství oxidů uhlíku vadí dalšímu zpracování prostoupivšího plynu bohatého na vodík. Při metanizační reakci reaguje vodík se zbytkovými oxidy uhlíku za vzniku methanu a vody. Tyto reakce jsou silně exotermní. Katalyzátorem je typicky nikl na odolné sloučenině, jakou je alumina. Methanizací se snižuje obsah oxidů uhlíku na méně než 20 ppm, výhodně méně než 5 ppm. Takové methanizační reaktory jsou v oboru známy. Produktem je vysoce čistý vodík, který je chlazen a veden do jednotek pro další použití.
» · * • · • ··
Stlačení prostoupivšího plynu bohatého na vodík může být provedeno ve kterémkoli bodě tohoto způsobu. Optimalizace, kdy je prostoupivší plyn nejlépe stlačen je s využitím tohoto zveřejnění ve schopnostech osoby znalé v oboru. Je známo, že některá rozpouštědla pracují nejlépe při vyšších a jiná při nižších tlacích.
Separace vysoce čistého vodíku použitím membrány a odstranění CO2 stripováním vodíkem jsou prospěšné technologie. Zvýšená čistota vodíku je technickou výhodou v následujících použitích. Zachycení maximálního množství CO2 a přídavného N2 pro použití ve spalovacích turbínách zvyšuje účinnost a zlepšuje dopad na životní prostředí.
Průmyslová využitelnost
Způsob recyklace vodíku je použitelný v průmyslové výrobě syntézního plynu.
7Ψ jOSN

Claims (40)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob odstranění oxidu uhličitého o vysokém tlaku z plynu vyznačující se tím, že
    a) se získá plyn obsahující oxid uhličitý za vysokého tlaku;
    b) se získá kapalné rozpouštědlo schopné absorbovat oxid uhličitý přítomný v plynu;
    c) se za vysokého tlaku v promývačce plynů kontaktuje plyn o vysokém tlaku obsahující oxid uhličitý s kapalným rozpouštědlem;
    d) se rozpouštědlo nasycené oxidem uhličitým separuje od plynu ochuzeného o oxid uhličitý;
    e) se rozpouštědlo nasycené oxidem uhličitým zahřívá;
    f) se kontaktuje zahřáté rozpouštědlo nasycené oxidem uhličitým s inertním stripovacím plynem, kde stripovací plyn je při tlaku vyšším než 0,7 MPa (100 psi), kontaktování probíhá za takových podmínek, kdy stripovací plyn stripuje z rozpouštědla oxid uhličitý; a
    g) se separuje stripovací plyn obsahující oxid uhličitý ze zahřátého rozpouštědla.
  2. 2. Způsob podle nároku 1 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije plyn obsahující oxid uhličitý při tlaku v rozmezí 1,4 MPa (200 psi) až 10,5 MPa (1500 psia).
  3. 3. Způsob podle nároku 1 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije plyn obsahující oxid uhličitý, který obsahuje vodík, oxid uhličitý a oxid uhelnatý, a kde sumární množství oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého je v rozmezí 4 až 70 molárních procent.
  4. 4. Způsob podle nároku vyznačující se tím, že se použije kapalné rozpouštědlo, které obsahuje ethanolaminy nebo uhličitan draselný.
  5. 5. Způsob podle nároku 1 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije kapalné rozpouštědlo, které obsahuje jednu nebo více sloučenin ze seznamu: tetramethylen sulfon, propylen karbonát, N-methyl-2-pyrrolidon, polyethylenglykoldimethylether, methanol, ethylen glykol, diethanolamin nebo vodu.
  6. 6. Způsob podle nároku lvyznačující se tím, že kapalné rozpouštědlo se zahřívá na teplotu nejméně 70 °C.
    00 00 ·· 0 ·· 00 0 00 0 0 000 0 «0 0
    000 000 00 0 • 0 000 0 000 0 0
    000 000 000
    0000 00 00 000 00 0000
  7. 7. Způsob podle nároku Ivyznačující se t í m, že kapalné rozpouštědlo se zahřívá na teplotu nejméně 90 °C.
  8. 8. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že jako inertní plyn se použije dusík.
  9. 9. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že objem inertního plynuje 0,5 až 20 násobek objemu zahřívaného rozpouštědla za tlaku a teploty, při které se inertní plyn kontaktuje s rozpouštědlem.
  10. 10. Způsob podle nároku 1 vyznačuj ící se t í m, že se inertní plyn odstraňuje ze zahřívaného rozpouštědla tak, že se kontaktuje zahřívané rozpouštědlo s plynem, který obsahuje nejméně 60 molárních procent vodíkového plynu.
  11. 11. Způsob podle nároku 10, v y znač uj í c í se tí m, že se použije plyn, který obsahuje nejméně 60 molárních % vodíku, kde objem inertního plynu je 0,5 až 20 násobek objemu zahřívaného rozpouštědla za tlaku a teploty, při které se inertní plyn kontaktuje s rozpouštědlem.
  12. 12. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že inertní plyn se z rozpouštědla odstraňuje vystavením rozpouštědla tlaku méně než 0,35 MPa (50 psi) a z kapaliny se separuje veškerý stlačený plyn.
  13. 13. Způsob podle nároku 12 v y z n a č u j í c í se t í m. že se použije tlak nižší než 0,14 MPa (20 psi).
  14. 14. Způsob podle nároku 12 vyznačující se tím, že se kontaktuje zahřáté rozpouštědlo s plynem, který obsahuje nejméně 60 molárních % vodíkového plynu po odseparování stlačeného plynu.
  15. 15. Způsob získání vysokotlakého oxidu uhličitého vyznačující se t í m, že:
    a) získá se syntézní plyn za teploty mezi 10 °C a 100 °C a tlaku mezi 3,5 až 14 MPa (500 a 2000 psi), zmíněný syntézní plyn zahrnuje vodík, oxid uhličitý a oxid uhelnatý;
    b) plyn se kontaktuje s membránou, membrána je z takového materiálu a konstrukce, která umožňuje malým molekulám výhodně prostupovat, zatímco oxid uhelnatý a oxid uhličitý výhodně neprostupují, čímž se syntézní plyn separuje na vodíkem obohacenou prostoupivší složku a na vodík chudší neprostoupivší složku;
    ♦ 4 • · • · · · · ·
    4 4 4444
    c) vodíkem obohacená prostoupivší složka se kontaktuje s kapalným rozpouštědlem, rozpouštědlo je schopné absorbovat oxid uhličitý přítomný v plynu, za podmínek, kdy se z rozpouštědla odstraní nejméně 90 hmotnostních % celkového množství původně obsaženého oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého;
    d) od plynu se oddělí rozpouštědlo obsahující oxid uhličitý;
    e) rozpouštědlo se zahřeje;
    f) kontaktuje se zahřáté rozpouštědlo nasycené oxidem uhličitým se stripovacím plynem, kde stripovací plyn je při tlaku vyšším než 0,7 MPa (100 psi), kontaktování probíhá za takových podmínek, kdy stripovací plyn stripuje z rozpouštědla oxid uhelnatý a oxid uhličitý; a
    g) separuje se stripovací plyn obsahující oxid uhličitý ze zahřátého rozpouštědla, kde stripovací plyn obsahuje oxid uhličitý.
  16. 16. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se tím, že jako stripovací plyn se použije plyn obsahující dusík methan nebo jejich směs.
  17. 17. Způsob podle nároku 15vyznačující se tím, že jako stripovací plyn se použije plyn obsahující dusík.
  18. 18. Způsob podle nároku 15 v y z n a č uj í c í se t í m, že se použije membrána, která obsahuje jednu nebo více ze skupiny, která se skládá ze silikonového kaučuku, butylkaučuku, polykarbonátů, poly(fenylenoxidu), nylonu 6,6, polystyrenů, polysulfonů, polyamidů, polyimidů, polyetherů, polyarylenoxidů, polyuretanů a polyesterů.
  19. 19. Způsob podle nároku 15vyznačující se tím, že prostoupivší složka obsahuje 50 až 90 % molárních vodíkového plynu.
  20. 20. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije syntézní plyn při teplotě 30 °C až 50 °C, za tlaku 5,6 až 8,4 MPa (800 až 1200 psi).
  21. 21. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se t í m, že prostoupivší plyn je při tlaku 0,7 až 6,3 MPa (100 až 900 psi).
  22. 22. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se t i m, že se prostoupivší složka před kontaktováním s kapalným rozpouštědlem reformuje parou.
    • · ·
  23. 23. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije kapalné rozpouštědlo obsahující ethanolaminy nebo uhličitan draselný.
  24. 24. Způsob podle nároku 15 vyznačující se tím, že se použije kapalné rozpouštědlo, které obsahuje jednu nebo více sloučenin ze skupiny: tetramethylensulfon, propylen karbonát, N-methyl-2-pyrrolidon, polyethylenglykoldimethylether, methanol, ethylenglykol, diethanolamin a voda.
  25. 25. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se t í m, že se rozpouštědlo zahřeje na teplotu nejméně 70 °C.
  26. 26. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se t í m, že se kapalné rozpouštědlo zahřeje na teplotu nejméně 90 °C.
  27. 27. Způsob podle nároku 15vyznačující se tím, že se použije stripovací plyn, jehož objem je 0,5 až 20 násobek objemu zahřívaného rozpouštědla za tlaku a teploty, při které se inertní plyn kontaktuje s rozpouštědlem.
  28. 28. Způsob podle nároku 15vyznačující se tím, že se odstraňuje stripovací plyn rozpouštěný v zahřátém rozpouštědle tak, že se kontaktuje zahřáté rozpouštědlo s regeneračním plynem, který obsahuje nejméně 60 % molárních vodíkového plynu.
  29. 29. Způsob podle nároku 28 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije regenerační plyn, jehož objem je 0,5 až 10 násobek objemu zahřívaného rozpouštědla za tlaku a teploty, při které se inertní plyn kontaktuje s rozpouštědlem.
  30. 30. Způsob podle nároku 15 v y z n a č u j í c í se t í m, že se expanduje neprostoupivší složka na tlak 1,4 až 3,5 MPa (200 až 500 psi), čímž se generuje energie.
  31. 31. Způsob podle nároku 15 v y z n a ě u j í c í se t í m, že se spaluje neprostoupivší složka ve spalovací turbíně.
  32. 32. Způsob podle nároku 30 vyznačuj ící se tím, že se použije stripovací plyn při tlaku 1,4 až 3,5 MPa (200 až 500 psi) a dále vyznačující se t í m, že se stripovací plyn přidá k neprostoupivší složce před spalováním neprostoupivší složky.
    * 9 ·· • · « · · · 4 99 4 9 • · · » · · • · · · · • » · · ·· 4 4 • ·« »· • · · · · • 9 4 ·
    4 9 9 9 4 • 9 4 4
    94 4 4 9»tt
  33. 33. Způsob podle nároku 29 vyznačuj ící se t í m, že se prostoupivší složka stlačuje na 5,6 až 14 MPa (800 až 2000 psi), kde energie potřebná ke stlačení prostoupivší složky se alespoň částečně získává spalováním neprostoupivší složky.
  34. 34. Způsob podle nároku 16 vyznačující se t í m, že se odstraňuje stripovací plyn rozpuštěný v rozpouštědle vystavením rozpouštědla tlaku méně než 0,35 MPa (50 psi), a separací veškerého stlačeného plynu z kapaliny.
  35. 35. Způsob podle nároku 34 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije tlak nižší než 0,14 MPa (20 psi).
  36. 36. Způsob podle nároku 16 vyznačující se tím, že se kontaktuje zahřáté rozpouštědlo s regeneračním plynem obsahujícím nejméně 60 molárních % vodíkového plynu po kontaktování zahřátého rozpouštědla se stripovacím plynem, kde kontaktování ser provádí za takových podmínek, aby se odstranila alespoň část stripovacího plynu.
  37. 37. Způsob podle nároku 36 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije regenerační plyn, který obsahuje nejméně 90 molárních % vodíkového plynu,
  38. 38. Způsob podle nároku 36 v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije regenerační plyn o tlaku 1,4 až 3,5 MPa (200 až 500 psi), dále Způsob podle nároku 30 vyznačuj ící se t í m, že se přidá regenerační plyn do neprostoupivší složky před spalováním neprostoupivší složky.
  39. 39. Způsob podle nároku 38vyznačující se tím, že stripovací a regenerační plyn se kontaktují se zahřátým rozpouštědlem v jednom kontaktoru plyn-kapalina.
  40. 40. Způsob podle nároku 17 v y z n a č u j í c í se t í m, že se methanizuje prostoupivší složka po separaci prostoupivší složky z rozpouštědla.
CZ20014059A 1999-05-14 2000-05-12 Zpusob získávání vysoce cistého vysokotlakého proudu vodíkového plynu ze syntézního plynu CZ299724B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13469799P 1999-05-14 1999-05-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20014059A3 true CZ20014059A3 (cs) 2002-04-17
CZ299724B6 CZ299724B6 (cs) 2008-11-05

Family

ID=22464549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20014059A CZ299724B6 (cs) 1999-05-14 2000-05-12 Zpusob získávání vysoce cistého vysokotlakého proudu vodíkového plynu ze syntézního plynu

Country Status (17)

Country Link
US (1) US6416568B1 (cs)
EP (1) EP1181242B1 (cs)
JP (1) JP2002544113A (cs)
KR (1) KR100693949B1 (cs)
CN (1) CN1321880C (cs)
AR (1) AR023974A1 (cs)
AT (1) ATE292090T1 (cs)
AU (1) AU778215B2 (cs)
CA (1) CA2373326C (cs)
CZ (1) CZ299724B6 (cs)
DE (1) DE60019102T2 (cs)
ES (1) ES2238289T3 (cs)
MX (1) MXPA01011573A (cs)
NO (1) NO20015541D0 (cs)
PL (1) PL200229B1 (cs)
WO (1) WO2000069774A1 (cs)
ZA (1) ZA200110239B (cs)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6635103B2 (en) * 2001-07-20 2003-10-21 New Jersey Institute Of Technology Membrane separation of carbon dioxide
FR2832326B1 (fr) * 2001-11-19 2004-08-06 Air Liquide Procede de separation d'un melange gazeux par une unite membranaire de permeation, et installation de mise en oeuvre de ce procede
US6809123B2 (en) 2002-08-07 2004-10-26 Rentech, Inc. Production of hydrogen and higher hydrocarbons
JP5074763B2 (ja) 2003-04-04 2012-11-14 ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム ガス流から二酸化炭素を除去するためのポリアミン／アルカリ塩混合物
US7094297B2 (en) * 2003-07-25 2006-08-22 Yanco I/P, Inc. Methods for making screen assemblies
US7083662B2 (en) * 2003-12-18 2006-08-01 Air Products And Chemicals, Inc. Generation of elevated pressure gas mixtures by absorption and stripping
US7776208B2 (en) * 2004-01-12 2010-08-17 L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integration of gasification, hydrocarbon synthesis unit, and refining processes
KR20060007574A (ko) * 2004-07-20 2006-01-26 한국화학연구원 분리막 반응기를 이용한 수소의 제조방법
US7621973B2 (en) * 2005-12-15 2009-11-24 General Electric Company Methods and systems for partial moderator bypass
US7744663B2 (en) * 2006-02-16 2010-06-29 General Electric Company Methods and systems for advanced gasifier solids removal
US7637984B2 (en) * 2006-09-29 2009-12-29 Uop Llc Integrated separation and purification process
EP2210656A1 (en) * 2009-01-27 2010-07-28 General Electric Company Hybrid carbon dioxide separation process and system
US8535419B2 (en) 2009-04-01 2013-09-17 Zephyr Gas Services Llc Modular amine plant
US8241404B2 (en) * 2009-06-17 2012-08-14 General Electric Company Methods of recycling carbon dioxide to the gasification system
US20110073809A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Air Liquide Process And Construction Inc. Reduction Of CO2 Emissions From A Steam Methane Reformer And/Or Autothermal Reformer Using H2 As A Fuel
US20120247327A1 (en) * 2010-09-27 2012-10-04 Conocophillips Company Hollow-fiber membrane contactors
KR101275685B1 (ko) * 2011-04-22 2013-06-14 한국에너지기술연구원 분리막을 이용한 연소배가스 처리시스템
EP2831025B1 (en) 2012-03-28 2017-08-23 Akzo Nobel Chemicals International B.V. Continuous process for the preparation of methanol by hydrogenation of carbon dioxide
CN105073634B (zh) * 2012-12-20 2017-03-29 索尔维公司 一种用于制造纯化的过氧化氢水溶液的方法
KR101445756B1 (ko) 2014-06-09 2014-10-07 최무웅 화력발전소의 연돌에서 배출되는 이산화탄소의 회수장치 및 방법
WO2016094036A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Gas-assisted stripping of liquid solvents for carbon capture
EP3109311B1 (de) * 2015-06-24 2017-12-20 Solaga UG In mehreren modi betriebene solargasanlage
CN106241738A (zh) * 2016-08-05 2016-12-21 江苏河海新能源股份有限公司 二氧化碳和氢气分离装置
DE102016013753A1 (de) * 2016-11-18 2018-05-24 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Synthesegaszerlegung mittels Sauergaswäsche und kryogenem Trennprozess
US11345593B2 (en) 2016-12-13 2022-05-31 Haldor Topsøe A/S System and process for synthesis gas production
US10632417B2 (en) 2018-01-23 2020-04-28 Uop Llc High hydrocarbon recovery membrane plus solvent based system
CN111450561B (zh) * 2020-04-15 2024-04-26 陕西聚能新创煤化科技有限公司 节能型载气提馏系统及提馏工艺
NL2029586B1 (en) * 2021-11-02 2023-06-01 Wfu B V Method for recovery of co2 from chemical solvents and integration with subsequent processes

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3420633A (en) * 1966-09-27 1969-01-07 Chemical Construction Corp Removal of impurities from hydrogen
US3435590A (en) * 1967-09-01 1969-04-01 Chevron Res Co2 and h2s removal
US3664091A (en) * 1969-06-27 1972-05-23 Fish Engineering & Constructio Process and system for removing acid gas from natural gas
DE2312754C3 (de) * 1973-03-14 1980-06-26 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von wertvollen Bestandteilen bei einer physikalischen Gaswäsche
US3824766A (en) * 1973-05-10 1974-07-23 Allied Chem Gas purification
US4099382A (en) 1976-06-21 1978-07-11 Texaco Inc. By-product superheated steam from the partial oxidation process
US4178758A (en) 1976-06-21 1979-12-18 Texaco Inc. Partial oxidation process
US4181675A (en) * 1978-09-19 1980-01-01 Monsanto Company Process for methanol production
US4242108A (en) * 1979-11-07 1980-12-30 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen sulfide concentrator for acid gas removal systems
US4483834A (en) * 1983-02-03 1984-11-20 Uop Inc. Gas treating process for selective H2 S removal
JPS6163515A (ja) * 1984-09-03 1986-04-01 Mitsui Toatsu Chem Inc モノシランの製造方法
US4589896A (en) * 1985-01-28 1986-05-20 Air Products And Chemicals, Inc. Process for separating CO2 and H2 S from hydrocarbons
JPS62151491A (ja) * 1985-12-26 1987-07-06 Toa Nenryo Kogyo Kk 石油留分の水素化処理方法
US5621155A (en) * 1986-05-08 1997-04-15 Rentech, Inc. Process for the production of hydrocarbons
JPS62278769A (ja) * 1986-05-27 1987-12-03 Nippon Kokan Kk <Nkk> 転炉ガスからのｃｏ↓２，ｈ↓２回収方法
FR2600554B1 (fr) * 1986-06-30 1988-09-02 Elf Aquitaine Procede et dispositif pour la desacidification d'un gaz renfermant h2s ou/et co2 ainsi que des mercaptans
US4869884A (en) 1988-05-06 1989-09-26 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Process for recovering acidic gases
US5082481A (en) * 1990-04-10 1992-01-21 Lummus Crest, Inc. Membrane separation process for cracked gases
US5131930A (en) * 1991-05-06 1992-07-21 Air Products And Chemicals, Inc. Process for mixing gas streams having different pressures
US5183482A (en) * 1991-06-19 1993-02-02 Texaco Inc. Separation by membrane techniques
JPH06283189A (ja) * 1993-03-30 1994-10-07 Toshiba Corp 燃料電池発電システム
CA2149806A1 (en) * 1994-05-20 1995-11-21 William John Koros Polymeric membrane
US5472986A (en) 1994-11-08 1995-12-05 Starchem, Inc. Methanol production process using a high nitrogen content synthesis gas with a hydrogen recycle
GR1002482B (el) * 1995-12-07 1996-12-03 Παρασκευη και δοκιμη πολυμερικων μεμβρανων απο μιγματα πολυσουλφονων και πολυιμιδιων για τον διαχωρισμο αεριων.
JPH09278403A (ja) * 1996-04-11 1997-10-28 Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd 高純度水素の製造方法
JP3675980B2 (ja) * 1996-08-28 2005-07-27 三菱重工業株式会社 高圧原料ガス中の二酸化炭素の高度除去及び高圧回収方法並びにその装置
JP4151088B2 (ja) * 1997-09-01 2008-09-17 栗田工業株式会社 水素含有超純水の供給装置
US6090356A (en) * 1997-09-12 2000-07-18 Texaco Inc. Removal of acidic gases in a gasification power system with production of hydrogen
US6141988A (en) * 1997-12-16 2000-11-07 Air Liquide America Corporation Process for recovering olefins
US5979178A (en) * 1997-12-16 1999-11-09 Air Liquide America Corporation Process for recovering olefins from cracked gases
US6162282A (en) * 1999-05-10 2000-12-19 Mobil Oil Corporation Method for determining hydrocarbon saturation of carbon filters in a gas treatment process

Also Published As

Publication number Publication date
CN1356960A (zh) 2002-07-03
NO20015541L (no) 2001-11-13
PL200229B1 (pl) 2008-12-31
KR100693949B1 (ko) 2007-03-12
PL357467A1 (en) 2004-07-26
ES2238289T3 (es) 2005-09-01
NO20015541D0 (no) 2001-11-13
DE60019102T2 (de) 2006-02-16
JP2002544113A (ja) 2002-12-24
AR023974A1 (es) 2002-09-04
ATE292090T1 (de) 2005-04-15
ZA200110239B (en) 2002-10-09
AU778215B2 (en) 2004-11-25
EP1181242B1 (en) 2005-03-30
CA2373326A1 (en) 2000-11-23
CA2373326C (en) 2010-01-12
MXPA01011573A (es) 2002-06-04
EP1181242A1 (en) 2002-02-27
US6416568B1 (en) 2002-07-09
CZ299724B6 (cs) 2008-11-05
KR20020024586A (ko) 2002-03-30
WO2000069774A1 (en) 2000-11-23
DE60019102D1 (de) 2005-05-04
CN1321880C (zh) 2007-06-20
AU5270400A (en) 2000-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20014059A3 (cs) Recyklace vodíku s odstraněním oxidu uhličitého pomocí membrány
US6282880B1 (en) Method of utilizing purge gas from ammonia synthesis
US7266940B2 (en) Systems and methods for power generation with carbon dioxide isolation
TWI291988B (cs)
US20090084035A1 (en) Polygeneration systems
US11370658B2 (en) Method for the preparation of ammonia synthesis gas
US20020004533A1 (en) Integration of shift reactors and hydrotreaters
US20220219975A1 (en) Steam reforming with carbon capture
JP2012522090A (ja) 精製合成ガスを製造する方法
US6550252B2 (en) Nitrogen stripping of hydrotreater condensate
US9458014B2 (en) Sytems and method for CO2 capture and H2 separation with three water-gas shift reactions and warm desulfurization
CN104787778A (zh) 利用离子转运膜、气化器和氨合成单元生产氨的系统和方法
US8241603B1 (en) Process and system for removing sulfur from sulfur-containing gaseous streams
EP2896598A1 (en) System and process for producing ammonia using an ion transport membrane, gasifier, and ammonia synthesis unit
WO2023126620A1 (en) Method of producing methanol
WO2024156797A1 (en) Method for production of blue ammonia

Legal Events

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

Effective date: 20140512