CZ294769B6 - Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého z výchozích uhlovodíkových produktů - Google Patents

Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého z výchozích uhlovodíkových produktů Download PDF

Info

Publication number
CZ294769B6
CZ294769B6 CZ20004883A CZ20004883A CZ294769B6 CZ 294769 B6 CZ294769 B6 CZ 294769B6 CZ 20004883 A CZ20004883 A CZ 20004883A CZ 20004883 A CZ20004883 A CZ 20004883A CZ 294769 B6 CZ294769 B6 CZ 294769B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas
carbon dioxide
reactor unit
steam
atr
Prior art date
Application number
CZ20004883A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20004883A3 (en
Inventor
Henrik O. Fjellhaug
Henning Reier Nilsen
Werner Soyez
Michel Saigne
Original Assignee
Norsk Hydro Asa
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 Asa filed Critical Norsk Hydro Asa
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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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)

Abstract

Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého v koncentrované formě z uhlovodíkových výchozích produktů (1), zahrnuje výrobu syntézního plynu v autotermální reaktorové jednotce (ATR) (6) poháněné stlačeným vzduchem, výměnu tepla vyrobeného syntézního plynu (8) a tím výrobu páry (10). Alespoň část syntézního plynu (8) se zpracovává v konverzní reaktorové jednotce (12), v absorbéru (16) oxidu uhličitého a v desorbéru (19) pro vytváření koncentrovaného oxidu uhličitého (21) a chudého plynu obsahujícího vodík, který se alespoň částečně spaluje v plynové turbíně (24) s kombinovaným cyklem pro výrobu elektrické energie. Vzduch se z plynové turbíny (24) dodává do autotermální reaktorové jednotky (ATR) (6), přičemž výstup (26) z plynové turbíny (24) prochází tepelnou výměnou pro výrobu páry, která se spolu s párou (10) vyrobenou před konverzní reaktorovou jednotkou (12) používá v elektrickém generátoru (32) k výrobě elektrické energie, v podstatě bez CO.sub.2.n..ŕ

Description

Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého z výchozích uhlovodíkových produktů
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého v koncentrované formě z uhlovodíkových výchozích produktů, zahrnující výrobu syntézního plynu v autotermální reaktorové jednotce poháněné stlačeným vzduchem, sdílení tepla vyrobeného syntézního plynu a tím výrobu páry.
Dosavadní stav techniky
Elektrická energie je vyráběna v elektrárně s kombinovaným cyklem spojené s reformovacím zařízením, kde je do plynové turbíny jako palivo dodáván plyn obsahující vodík. (IRCC Integrated Reforming Combined Cycle - Integrovaný reformovací kombinovaný cyklus). Při použití takovéhoto způsobu je hlavním problémem provozovat plynovou turbínu 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/konsern/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 turbíně s kombinovaným cyklem vyrábějící elektrický proud.
Z japonské patentové přihlášky JP 608041 je dále známo použití vodíkem poháněné turbíny 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 turbíně 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 cílem 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 přijatelném úrovni pro běžné plynové turbíny.
Dalším cílem 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 dimetyléteru.
Co se týče výroby elektrické energie, bude tento způsob konkurovat tradičním elektrárnám založeným na spalování uhlovodíkových výchozích produktů, jako je zemní plyn. Závažnější
-1 CZ 294769 B6 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 provozních 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 výrobě 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 nej lepší 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 turbínu a srovnatelný s palivovými směsmi, kterých se používá v osvědčených, rozsáhlých zařízeních s integrovaným reformovacím kombinovaným cyklem (IRCC).
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 turbíny. Vývin oxidů dusíku je ve vzájemném vztahu s teplotou plamene v této turbíně. Je tudíž nutno přijmout opatření pro regulaci uvedené teploty plamene. Rozsah směsi plynů, která má být v uvedené turbíně 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 turbíně 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 turbíny 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 turbíny. Dusík odebíraný spolu se vzduchem z plynové turbíny se vrací do turbínové části jako složka směsi topného plynu, čímž z velké části udržuje hmotnostní průtok turbínou.
Pokud by to bylo zapotřebí, je možno provádět mírné vstřikování páry, aby se v turbíně 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.
-2CZ 294769 B6
Aby se zajistila maximální pružnost, základní koncepce výroby elektrické energie by se mohla kombinovat s výrobou různých produktů založenou na stávajících technologických tocích. Methanační jednotka by tak mohla využívat určité množství syntézního plynu z autotermální reaktorovou jednotku 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.
Podstata vynálezu
Podstata vynálezu spočívá v tom, že alespoň část syntézního plynu se zpracovává v konverzní reaktorové jednotce a v absorbéru oxidu uhličitého a v desorbéru pro vytváření koncentrovaného oxidu uhličitého a chudého plynu, obsahujícího vodík, který se alespoň částečně spaluje v plynové turbíně s kombinovaným cyklem pro výrobu elektrické energie, a kde vzduch se z plynové turbíny dodává do autotermální reaktorové jednotky, přičemž výstup z plynové turbíny prochází tepelnou výměnou pro výrobu páry, která se spolu s párou vyrobenou před konverzní reaktorovou jednotku používá v elektrickém generátoru k výrobě elektrické energie v podstatě bez CO2.
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. 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 turbíně s kombinovaným cyklem sloužící k výrobě elektrické energie. Vzduch je z uvedené turbíny dodáván do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR). Výtlak z této plynové turbíny prochází tepelnou výměnou za účelem výroby páry, která se spolu s párou vyrobenou nad daným místem používá v parní turbíně k výrobě elektrické energie.
Je také podstatné, že se používá autotermální reaktorová jednotka kombinovaná s reformovacím výměníkem a 50 až 80 % uhlovodíkových výchozích produktů se dodává do autotermální reaktorové jednotky a zbývající uhlovodíkové výchozí produkty se dodávají do reformovacího výměníku.
Je také významné, že se před autotermální reaktorovou jednotkou používá prereformovací zařízení a že se používá jediná konverzní reaktorová jednotka pro konverzi oxidu uhelnatého.
Menší část páry vyrobené tímto způsobem je možno dodávat do plynové turbíny, aby se rozředil plyn obsahující vodík, čímž by se v plynové turbíně snížila teplota plamene.
Nejméně část vytlačeného plynu z plynové turbíny je možno recyklovat do autotermální reaktorové jednotky poháněné stlačeným vzduchem (ATR) jako zdroj kyslíku nebo ji kombinovat s přívodem vzduchu do plynové turbíny.
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 turbíny.
-3 CZ 294769 B6
Přehled 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 1, jako je na příklad zemní plyn, jsou dodávány jako proud, zahřívány a stlačeny dříve než jsou přivedeny vedením 2 do saturátoru 3, kde jsou smíchány s provozní vodou 4 a demineralizovaná přídavná voda je přiváděna potrubím 4b. Uhlovodíkové výchozí produkty 1, které jsou alespoň zčásti nasyceny vodou, jsou potom přiváděny do autotermální reaktorové jednotky 6 jako proud
5. Stlačený vzduch je dodáván vedením 7 do autotermální reaktorové jednotky 6 poháněné stlačeným vzduchem. Volitelně může být před autotermální reaktorovou jednotkou (ATR) 6, poháněnou stlačeným vzduchem, umístěna prereformovací jednotka. To zvýší pružnost co se týká obsahu uhlovodíkových výchozích produktů. Může být tedy přijatelný zvýšený obsah těžších uhlovodíků. Alespoň část přiváděného vzduchu 29 může být dodávána ze vzduchového kompresoru plynové turbíny a natlakována na potřebný vstřikovací tlak. Autotermální jednotka 6 může být rovněž kombinovanou jednotkou obsahující autotermální reaktorovou jednotku (ATR) poháněnou stlačeným vzduchem a reformovací výměník. Množství uhlovodíkových výchozích produktů, které bude přivedeno do příslušných jednotek, se může ve velkém rozsahu měnit. Vhodné rozdělení bude 50 až 80 % uhlovodíkových výchozích produktů do autotermální reaktorové jednotky (ATR) poháněné stlačeným vzduchem a zbývající část do reformovacího výměníku. Syntézní plyn 8 z autotermální reaktorové jednotky 6 se ochladí v ohřívači (parním generátoru) 9 a potom se přivádí do konverzní reaktorové jednotky 12 pro konverzi oxidu uhelnatého 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 13 plynů je zchlazena, kondenzovaná voda je odstraněna v jednotce 14 a výsledná směs 13 plynů je potom dodávána jako proud 15 do absorbéru 16 oxidu uhličitého, ze kterého je CO2 a absorbující látka dodávána vedením 18 do desorbéru 19 pro vytváření koncentrovaného oxidu uhličitého. Provozní absorbent může být dodáván do desorbéru 19 jako proud 20b. Regenerovaný absorbent, na příklad aminový roztok, je recyklován do absorbéru 16 vedením 20. Voda je z proudu oxidu uhličitého (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 průmyslu. Proud 17 chudého plynu obsahujícího vodík z absorbéru 16 sestává především z vodíku a dusíku, s menším množstvím CO, CO2, CH4. Tento proud bude potom použit jako palivo pro plynovou turbínu 24 s kombinovaným cyklem, do které se dodává vzduch. Volitelně je možno dodávat páru 10 do turbíny 24 za účelem odstranění oxidů dusíku. Alespoň část proudu 17 plynu může být využita jako palivový článek k výrobě stejnosměrného proudu. V případě použití vyrobené elektrické energie pro elektrolýzu nebude zapotřebí usměrňovač. Výstup 26 turbíny 24 prochází výměnou tepla s vodou z parního generátoru 27 a pára z něj může být přehřívána ve výměníku 30 tepla dříve, než je proud 31 přiveden do elektrického generátoru 32, do kterého může být přiváděna rovněž pára 10. Výstup 28 může být recirkulován do autotermální reaktorové jednotky 6, nebo kombinován s přívodem 25 vzduchu do plynové turbíny 24.
-4CZ 294769 B6
Na obr. 2 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 methanolové syntézy 35 methanolu. Nekonvertovaný syntézní plyn 37 může být recirkulován do proudu 11 syntézního plynu 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 dodávání do methanolové syntézy 35. Do tohoto napájecího média je možno přidávat oxid uhličitý z potrubí 23. Druhá frakce z uvedené membránové jednotky bude potom recirkulována do proudu H.
Napájecí médium pro syntézu amoniaku může být odebíráno z vedení proudu 17 plynu. Boční proud 38 je nejdříve přiváděn do membránové jednotky 40 pro separaci plynu, aby se dodával vodík 42 do vedení 39 a upravil se tak poměr H2 : N2 na 3 : 1 před úpravou směsi plynu v methanátové jednotce 43 a před čpavkovou syntézou 44, při které se vyrábí amoniak 45. Dusík z membránové jednotky 40 se nechá recirkulovat vedením 41 do napájení plynové turbíny 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 poháněné stlačeným vzduchem (ATR) a reformovacího výměníku (RE). Metoda podle tohoto vynálezu je srovnávána s použitím kombinace primárního-sekundárního reformovacího zařízení k výrobě syntézního plynu, v tabulce uvedené jako SR/PR. Molámí poměr pára : uhlík v napájení reformovací jednotky je v tabulce uveden jako Pára : C.
-5CZ 294769 B6
Tabulka 1
ATR báze Dvě konverze oxidu uhelnatého ATR báze Jedna konverze oxidu uhelnatého Recyklace výfukového plynu do ATR Bez chlazení Recyklace výfukového plynu do ATR Chlazení 30 °C Recyklace výlukového plynu do ATR Bez chlazení. Redukovaná provozní pára autotermální reaktorová jednotka poháněná stlačeným vzduchem (ATR)-RE SR/PR Dvě konverze oxidu uhelnatého
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 jako palivo turbíny 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 0,5592 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.turbína Výkon (MW) 287,42 287,87 298,87 295,25 298,39 302,03 289,77
Pára 139,54 137,9 143,64 135,28 154,38 113,10 149,11
Výkon (MW) Exp. komp. Výkon (MW) Stlač. 4,34 4,34 4,34 4,34 4,34 4,34 4,46
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 88,8 85,7 91,7 87,3 90,3 95,8 84,5
CO2 %
Z výše uvedených výsledků je možno pozorovat, že pomocí způsobu podle tohoto vynálezu je 5 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 turbíny 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 zakládajícího se na vodíku, která je vhodná pro spalování v současné technologii plynových 15 turbín. Jako jediné požadované snížení oxidů dusíku (NOX) je možno použít mírné ředění palivové směsi dodávané do plynové turbíny parou.

Claims (11)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého v koncentrované formě z výchozích uhlovodíkových produktů (1), zahrnující výrobu syntézního plynu v autotermální reaktorové jednotce (ATR) (6) poháněné stlačeným vzduchem, výměnu tepla vyrobeného syntézního plynu (8) a tím výrobu páry (10), vyznačující se tím, že alespoň část syntézního plynu (8) se zpracovává postupně v konverzní reaktorové jednotce (12), v absorbérů (16) oxidu uhličitého a v desorbéru (19) pro vytváření koncentrovaného oxidu uhličitého (21) a chudého plynu obsahujícího vodík, který se alespoň částečně spaluje v plynové turbíně (24) s kombinovaným cyklem pro výrobu elektrické energie, a kde vzduch se z plynové turbíny (24) dodává do autotermální reaktorové jednotky (ATR) (6), přičemž výstup (26) z plynové turbíny (24) prochází tepelnou výměnou pro výrobu páry, která se spolu spárou (10) vyrobenou před konverzní reaktorovou jednotkou (12) používá v elektrickém generátoru (32) k výrobě elektrické energie, v podstatě bez CO2.
  2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se používá autotermální reaktorová jednotka (ATR) (6) kombinovaná s reformovacím výměníkem.
  3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že 50 až 80% výchozích uhlovodíkových produktů (1) se dodává do autotermální reaktorové jednotky (ATR) (6) a zbývající výchozí uhlovodíkové produkty se dodávají do reformovacího výměníku.
  4. 4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se před autotermální reaktorovou jednotku (ATR) (6) používá prereformovací zařízení.
  5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se používá jediná konverzní reaktorová jednotka (12) pro konverzi oxidu uhelnatého.
  6. 6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se do plynové turbíny (24) dodává pára pro rozředění směsi plynů obsahujících vodík.
  7. 7. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že vytlačený plyn z plynové turbíny (24) se recykluje do autotermální reaktorové jednotky (6).
  8. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň část vytlačeného plynu z plynové turbíny (24) se kombinuje se vzduchem do této plynové turbíny (24).
  9. 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že část syntézního plynu (11) se použije k výrobě methanolu a zbývající syntézní plyn se dále zpracovává v následujících jednotkách (12, 16, 19) před tím, než se využije k výrobě elektrické energie.
  10. 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že část plynu obsahujícího vodík z absorbérů (16) oxidu uhličitého se použije k výrobě amoniaku (45), přičemž se tento plyn separuje v membránové jednotce (40) k úpravě poměru dusík : vodík podle situace a odloučený dusík se vrací do hlavního proudu (17) plynu obsahujícího vodík, a kde se proud obsahující dusík : vodík v poměru 1 : 3 zpracovává v methanační jednotce (43) před syntézou amoniaku.
  11. 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že část plynu obsahujícího vodík se vede z absorbérů (16) oxidu uhličitého k použití 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 CZ20004883A3 (en) 2001-06-13
CZ294769B6 true 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 (67)

* 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
BR9914560A (pt) * 1998-10-14 2001-06-26 Ida Tech Llc Reformador de vapor, e, processo para produzir hidrogênio que contenha concentrações de monóxido de carbono e de dióxido de carbono abaixo de um nìvel mìnimo definido
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
US20040265651A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Meyer Steinberg Combined-Cycle Energy, Carbon and Hydrogen Production Process
US7163758B2 (en) * 2003-06-27 2007-01-16 Hce, Llc Integrated plasma fuel cell process
DE10355494B4 (de) * 2003-11-27 2009-12-03 Enerday Gmbh System und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat
US7024800B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7685737B2 (en) 2004-07-19 2010-03-30 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7694523B2 (en) * 2004-07-19 2010-04-13 Earthrenew, Inc. Control system for gas turbine in material treatment unit
US20070084077A1 (en) * 2004-07-19 2007-04-19 Gorbell Brian N Control system for gas turbine in material treatment unit
US7024796B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and apparatus for manufacture of fertilizer products from manure and sewage
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
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
NZ571184A (en) 2006-03-24 2011-06-30 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
EP2126355A2 (en) * 2006-12-16 2009-12-02 Christopher J. Papile Methods and/or systems for removing carbon dioxide and/or generating power
EP1944268A1 (en) 2006-12-18 2008-07-16 BP Alternative Energy Holdings Limited Process
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
US20090173080A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-09 Paul Steven Wallace Method and apparatus to facilitate substitute natural gas production
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
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
EP2226881B1 (en) * 2009-02-12 2011-10-19 Electro Power Systems S.p.A. A method for detecting the flooding of a fuel cell in a back-up electric fuel cell generator and for accordingly recovering the flooded fuel cell
EP2233430A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Process for generating hydrogen and carbon dioxide
EP2233433A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Process for generating electricity and for sequestering carbon dioxide
EP2233432A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Plant for generating electricity and for sequestrating carbon dioxide
CN101880046A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 中村德彦 复合设备
EA201171469A1 (ru) 2009-05-26 2012-05-30 Университи Оф Дзе Витватерсранд, Йоханнесбург Система, поглощающая углерод, используемая при производстве синтез-газа
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
WO2011118031A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃焼制御装置
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
US10113448B2 (en) * 2015-08-24 2018-10-30 Saudi Arabian Oil Company Organic Rankine cycle based conversion of gas processing plant waste heat into power
RU2725983C2 (ru) * 2017-01-17 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Автотермический реактор
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.
AU2023237524A1 (en) * 2022-03-21 2024-08-08 Topsoe A/S Process for co-producing ammonia and methanol with reduced carbon
WO2023217804A1 (en) * 2022-05-12 2023-11-16 Topsoe A/S Process and plant for producing synthesis gas

Family Cites Families (7)

* 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
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
JP2002536276A (ja) * 1999-02-03 2002-10-29 テキサコ デベロプメント コーポレーション アンモニア合成からのパージガスの利用
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
JP4190151B2 (ja) 2008-12-03
NZ509572A (en) 2003-10-31
US6505467B1 (en) 2003-01-14
PL195221B1 (pl) 2007-08-31
CA2337394C (en) 2006-07-04
EP1105625A1 (en) 2001-06-13
HU222969B1 (hu) 2004-01-28
SK286791B6 (sk) 2009-05-07
NO20006618L (no) 2000-12-22
NO20006618D0 (no) 2000-12-22
AU8753898A (en) 2000-02-01
CA2337394A1 (en) 2000-01-20
AU744197B2 (en) 2002-02-21
ID28247A (id) 2001-05-10
BR9815946A (pt) 2001-02-28
PL345658A1 (en) 2002-01-02
DE69818111D1 (de) 2003-10-16
EP1105625B1 (en) 2003-09-10
DE69818111T2 (de) 2004-06-03
JP2002520533A (ja) 2002-07-09
DK1105625T3 (da) 2004-01-26
RU2213051C2 (ru) 2003-09-27
WO2000003126A1 (en) 2000-01-20
SK392001A3 (en) 2001-08-06
CN1301327A (zh) 2001-06-27
IL140627A0 (en) 2002-02-10
IL140627A (en) 2004-06-01
HUP0102620A2 (hu) 2001-11-28
HUP0102620A3 (en) 2002-04-29
ES2206972T3 (es) 2004-05-16
TR200100067T2 (tr) 2001-05-21
NO319178B1 (no) 2005-06-27
CN1116501C (zh) 2003-07-30
EE200100019A (et) 2002-06-17
EE04622B1 (et) 2006-04-17
CZ20004883A3 (en) 2001-06-13
ATE249572T1 (de) 2003-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ294769B6 (cs) Způsob výroby elektrické energie, páry a oxidu uhličitého z výchozích uhlovodíkových produktů
US11286168B2 (en) Process for the synthesis of ammonia with low emissions of CO2IN atmosphere
CN102730637B (zh) 低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺
KR20160030559A (ko) 발전 플랜트 연도 가스의 co₂ 메탄화를 포함하는 메탄화 방법 및 발전 플랜트
AU2010334599A1 (en) Conversion of hydrocarbons to carbon dioxide and electrical power
CA3217663A1 (en) Method for production of blue ammonia
WO1999041188A1 (en) Process for producing electrical power and steam
KR20230022859A (ko) 수소의 생산 방법
US20240051827A1 (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
US20240246813A1 (en) Process for Producing Hydrogen Product Having Reduced Carbon Intensity
MXPA01000346A (en) Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock
WO2024156797A1 (en) Method for production of blue ammonia
GB2619949A (en) Process
WO2024094818A1 (en) Conversion of unsaturated hydrocarbon containing off-gases for more efficient hydrocarbon production plant
RO114590B1 (ro) Procedeu de obținere a amoniacului
RO114589B1 (ro) Procedeu de obținere a amoniacului

Legal Events

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

Effective date: 20140713