DE102008002963A1 - Polygenerationssysteme - Google Patents

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Abstract

Ein Polygenerationssystem, in dem die verschiedenen Einheiten des Polygenerationssystems integriert sind, um die unerwünschten Bestandteile effektiv zu trennen. In einer Ausführungsform ist ein Polygenerationssystem bereitgestellt, dass einen Synthesegasgenerator (4) zum Erzeugen eines Synthesegases (6), eine Synthesegasanreicherungseinheit (8) zum Trennen unerwünschter Bestandteile von dem Synthesegas, um ein angereichertes Synthesegas (14) zu erzeugen, und ein Synthesegasverwendungssystem (18) bereitstellt, das das angereicherte Synthesegas (14) verwendet, um nützliche Produkte (22) zu erzeugen und einen Strom (16), um die Trennung der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit (8) zu vereinfachen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polygenerationssystem einen Membranreaktor (118), einen katalytischen Brenner (96) und eine Stromerzeugungseinheit (32). Die Stromerzeugungseinheit kann ein Dampfturbinensystem (38) oder ein Rankine-Turbinensystem (52) oder eine Kombination davon umfassen. Die verschiedenen Details der Komponenten und Integrationsaspekte zwischen der Synthesegasanreicherungseinheit (8) und dem Synthesegasverwendungssystem (18) sind dargestellt.A polygeneration system in which the various units of the polygeneration system are integrated to effectively separate the undesirable components. In one embodiment, there is provided a polygeneration system comprising a synthesis gas generator (4) for generating a synthesis gas (6), a synthesis gas enrichment unit (8) for separating unwanted constituents from the synthesis gas to produce an enriched synthesis gas (14), and a synthesis gas utilization system (18 ) which uses the enriched synthesis gas (14) to produce useful products (22) and a stream (16) to facilitate separation of the undesirable components in the synthesis gas enrichment unit (8). In some embodiments, the polygeneration system comprises a membrane reactor (118), a catalytic burner (96), and a power generation unit (32). The power generation unit may include a steam turbine system (38) or a Rankine turbine system (52) or a combination thereof. The various details of the components and integration aspects between the synthesis gas enrichment unit (8) and the syngas utilization system (18) are shown.

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Polygenerationssystem und speziell auf das Integrieren der verschiedenen Einheiten eines Polygenerationssystems, um die unerwünschten Bestandteile effektiv zu trennen.The This invention relates generally to a polygeneration system and specifically for integrating the various units of a polygeneration system, around the unwanted To effectively separate ingredients.

Die Auswirkung der Industrialisierung auf die Umwelt ist Thema vieler wissenschaftlicher Debatten; und aktuelle Diskussionen konzentrieren sich auf die Auswirkung der Treibhausgase auf die globale Erwärmung. Die Stromerzeugung und große chemische Industrien zählen zu den Industrien, die zu den Gesamttreibhausgasemissionen beitragen. Das sind die Einzelpunktquellen der Emissionen im Vergleich zur verteilten Art der Emissionen aus anderen Quellen, wie z. B. dem Automobil. Bei der Verringerung der Gesamttreibhausgasemissionen ist es wünschenswert, die Treibhausgasemissionen aus Einzelpunktquellen, wie z. B. der Stromerzeugung, in Grenzen zu halten.The Impact of industrialization on the environment is the topic of many scientific debates; and focus on current discussions on the impact of greenhouse gases on global warming. The Electricity generation and big counting chemical industries to industries that contribute to total greenhouse gas emissions. These are the single point sources of emissions compared to distributed nature of emissions from other sources, such as B. the Automobile. In reducing total greenhouse gas emissions it is desirable Greenhouse gas emissions from single point sources, such as B. the Electricity generation to be contained.

Es gibt verschiedene Technologien, die zur Verringerung der Treibhausgasemissionen, speziell Kohlendioxid aus Kraftwerken und den chemischen Industrien, entwickelt wurden. Sowohl die Vorverbrennungs- als auch die Nachverbrennungserfassung von Kohlendioxid bilden in letzter Zeit den Fokus intensiver Studien. Um die Stromerzeugung oder die chemische Produktion umweltfreundlich zu gestalten, ist es wichtig, alle unerwünschten Bestandteile abzutrennen, zu denen Kohlendioxid gehört und die andernfalls an die Umwelt abgegeben würden. Die Abtrennung der unerwünschten Bestandteile erhöht die Gesamtkosten der Stromerzeugung oder Produktion von Chemikalien, weshalb Technologien gewünscht werden, die die Erfassung dieser unerwünschten Bestandteile effizient ermöglicht.It There are different technologies used to reduce greenhouse gas emissions, specifically carbon dioxide from power plants and the chemical industries, were developed. Both pre-combustion and post-combustion detection Carbon dioxide has recently become the focus of intense study. To the power generation or chemical production environmentally friendly It is important to separate all unwanted components, which includes carbon dioxide that would otherwise be released to the environment. The separation of the unwanted Ingredients increased the total cost of electricity production or production of chemicals, which is why technologies are desired which will make the detection of these undesirable components efficient allows.

KURZBESCHREIBUNGSUMMARY

Gemäß einem Aspekt wird ein Polygenerationssystem geschaffen, das einen Synthesegasgenerator zum Erzeugen eines Synthesegases, eine Synthesegasanreicherungseinheit zum Abtrennen unerwünschter Bestandteile von dem Synthesegas, um ein angereichertes Synthesegas zu erzeugen, und ein Synthesegasverwendungssystem bereitstellt, das das angereicherte Synthesegas nutzt, um nützliche Produkte sowie einen Stoffstrom zu erzeugen, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit zu vereinfachen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polygenerationssystem einen Vergaser, eine Partikelentfernungseinheit, eine Wasser-Gas-Shifteinheit und eine Stromerzeugungseinheit.According to one Aspect, a polygeneration system is provided that includes a synthesis gas generator for generating a synthesis gas, a synthesis gas enrichment unit for separating unwanted Components of the synthesis gas to an enriched synthesis gas and to provide a synthesis gas utilization system that The enriched synthesis gas uses to provide useful products as well as a To generate material flow to the separation of the unwanted To simplify ingredients in the synthesis gas enrichment unit. In some embodiments the polygeneration system comprises a gasifier, a particle removal unit, a water-gas shift unit and a power generation unit.

In einem anderen Aspekt umfasst ein Polygenerationssystem einen Synthesegasgenerator zum Erzeugen eines Synthesegases, eine Synthesegasanreicherungseinheit zum Trennen unerwünschter Bestandteile von dem Synthesegas, um ein angereichertes Synthesegas zu erzeugen, und eine Stromerzeugungseinheit, die ein Gasturbinensystem zum Verbrennen des angereicherten Synthesegases und zum Erzeugen eines heißen ausgedehnten Gases umfasst. Das heiße ausgedehnte Gas wird verwendet, um einen ersten Dampfanteil in dem Dampfgenerationssystem zu erzeugen. Das Stromerzeugungssystem umfasst ein Dampfturbinensystem, das den ersten Dampfanteil aus dem Dampfer zeugungssystem verwendet, um Strom und einen zweiten Dampfanteil zu erzeugen. Der zweite Dampfanteil wird verwendet, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit zu vereinfachen.In In another aspect, a polygeneration system comprises a synthesis gas generator for Generating a synthesis gas, a synthesis gas enrichment unit for separating unwanted Components of the synthesis gas to an enriched synthesis gas to generate, and a power generation unit, the gas turbine system for Burning the enriched synthesis gas and generating a be called Extended gas includes. The hot extended gas is used to produce a first vapor fraction in the vapor generation system. The power generation system includes a steam turbine system including the first vapor from the steamer generating system used to generate electricity and to generate a second vapor fraction. The second part of steam is used to prevent the separation of the unwanted components in the Synthesis gas enrichment unit to simplify.

In noch einem anderen Aspekt umfasst ein Polygenerationssystem einen Synthesegasgenerator zum Erzeugen von Synthesegas, eine Synthesegasanreicherungseinheit zum Trennen unerwünschter Bestandteile von dem Synthesegas, um ein angereichertes Synthesegas zu erzeugen und einen Fluidstrom, der die unerwünschten Bestandteile umfasst. Das Polygenerationssystem umfasst eine Stromerzeugungseinheit, die ein Gasturbinensystem zum Verbrennen des angereicherten Synthesegases und eines heißen ausgedehnten Gases umfasst. Das heiße ausgedehnte Gas wird verwendet, um einen ersten Dampfanteil in dem Dampfgenerationssystem zu erzeugen. Das Stromerzeugungssystem umfasst eine Rankine-Turbine, die den ersten Dampfanteil und den Fluidstrom, der die unerwünschten Bestandteile aus der Synthesegasanreicherungseinheit umfasst, verwenden, um Strom und einen zweiten Dampfanteil zu erzeugen. Der zweite Dampfanteil wird verwendet, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit zu vereinfachen.In In yet another aspect, a polygeneration system comprises one Synthesis gas generator for producing synthesis gas, a synthesis gas enrichment unit for separating unwanted Components of the synthesis gas to an enriched synthesis gas and to generate a fluid stream comprising the undesirable components. The polygeneration system comprises a power generation unit which a gas turbine system for burning the enriched synthesis gas and a hot one Extended gas includes. The hot extended gas is used to produce a first vapor fraction in the vapor generation system. The power generation system includes a Rankine turbine, which includes the first vapor fraction and the fluid stream, which is the undesirable Comprises components from the synthesis gas enrichment unit, use to generate electricity and a second vapor content. The second part of steam is used to prevent the separation of the unwanted components in the Synthesis gas enrichment unit to simplify.

In noch einem anderen Aspekt umfasst ein Polygenerationssystem einen Synthesegasgenerator zum Erzeugen eines Synthesegases, eine Synthesegasanreicherungseinheit, die eine Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit und eine Trenneinheit umfasst. Die Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit empfängt das Synthesegas und erzeugt ein mit Wasserstoff angereichertes Synthesegas. Die unerwünschten Bestandteile werden von dem mit Wasserstoff angereicherten Synthesegas getrennt, um ein angereichertes Synthesegas und einen Fluidstrom zu erzeugen, der die unerwünschten Bestandteile umfasst. Das Polygenerationssystem um fasst eine Stromerzeugungseinheit, die ein Gasturbinensystem, ein Dampferzeugungssystem und ein Rankine-Turbinensystem umfasst. Das angereicherte Synthesegas wird in dem Gasturbinensystem verbrannt, um Strom und ein heißes ausgedehntes Gas zu erzeugen. Das heiße ausgedehnte Gas wird von dem Dampferzeugungssystem empfangen, um einen ersten und einen zweiten Dampfanteil zu erzeugen. Der erste Dampfanteil und der Fluidstrom, der die unerwünschten Bestandteile umfasst, werden von dem Rankine-Turbinensystem empfangen, um Strom und einen dritten Dampfanteil zu erzeugen. Der dritte Dampfanteil wird bereitgestellt, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.In yet another aspect, a polygeneration system comprises a synthesis gas generator for generating a synthesis gas, a synthesis gas enrichment unit comprising a water gas shift reactor unit and a separation unit. The water-gas shift reactor unit receives the synthesis gas and generates a hydrogen-enriched synthesis gas. The undesirable components are separated from the hydrogen-enriched synthesis gas to produce an enriched synthesis gas and a fluid stream comprising the undesired components. The polygeneration system includes a power generation unit that includes a gas turbine system, a steam generation system, and a Rankine turbine system. The enriched synthesis gas is burned in the gas turbine system to generate electricity and to generate a hot expanded gas. The hot expanded gas is received by the steam generation system to produce a first and a second vapor portion. The first vapor fraction and the fluid stream comprising the undesirable components are received by the Rankine turbine system to generate flow and a third vapor fraction. The third vapor portion is provided to facilitate separation of the undesirable components.

In noch einem anderen Aspekt umfasst ein Polygenerationssystem eine Lufttrenneinheit, einen Synthesegasgenerator, eine Synthesegasanreicherungseinheit, einen katalytischen Brenner und eine Stromerzeugungseinheit. In der Lufttrenneinheit wird ein sauerstoffreicher Strom erzeugt, der an den Synthesegasgenerator geleitet wird. Der Synthesegasgenerator umfasst einen Vergaser, der dazu eingerichtet ist, einen kohlenstoffhaltigen Brennstoff und den sauerstoffreichen Strom zu empfangen, um Synthesegas zu erzeugen. Der Synthesegasgenerator umfasst ferner eine Kühleinheit, um das Synthesegas zu empfangen und ein gekühltes Synthesegas zu erzeugen. Die Synthesegasanreicherungseinheit umfasst eine Partikelentfernungseinheit, eine Synthesegasenthärtungseinheit, einen Wasser-Gas-Shiftreaktor und eine Trenneinheit. Das gekühlte Synthesegas wird von der Partikelentfernungseinheit empfangen, um ein partikelfreies Synthesegas zu erzeugen, das von der Synthesegasentsäuerungseinheit (z. B. eine Amingaswäsche) empfangen wird, um ein entsäuertes Synthesegas zu erzeugen. Die Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit ist konfiguriert, um das entsäuerte Synthesegas und einen ersten Dampfanteil zu empfan gen, um ein mit Wasserstoff angereichertes Synthesegas und einen ersten Dampfanteil zu erzeugen. Die Trenneinheit ist konfiguriert, um das mit Wasserstoff angereicherte Synthesegas zu empfangen, um ein angereichertes Synthesegas und einen Fluidstrom zu erzeugen, der die unerwünschten Bestandteile umfasst. Der Fluidstrom, der die unerwünschten Bestandteile umfasst, wird an den katalytischen Brenner geleitet, um einen nichtentflammbaren Strom zu erzeugen. Die Stromerzeugungseinheit umfasst ein Gasturbinensystem, ein Dampferzeugungssystem und ein Rankine-Turbinensystem. Die Gasturbine ist konfiguriert, um das angereicherte Synthesegas zu empfangen, um Strom und ein heißes ausgedehntes Gas zu erzeugen, das von dem Dampferzeugungssystem empfangen wird, um den ersten Dampfanteil und einen zweiten Dampfanteil zu erzeugen. Das Rankine-Turbinensystem empfängt den zweiten Dampfanteil und den nichtentflammbaren Fluidstrom, um Strom und einen dritten Dampfanteil zu erzeugen, der an die Trenneinheit geleitet wird, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.In In yet another aspect, a polygeneration system comprises a Air separation unit, a synthesis gas generator, a syngas enrichment unit, a catalytic burner and a power generation unit. In The air separation unit is generated an oxygen-rich stream, the is passed to the synthesis gas generator. The synthesis gas generator includes a carburetor adapted to a carbonaceous one Fuel and receive the oxygen-rich stream to synthesis gas to create. The synthesis gas generator further comprises a cooling unit, to receive the synthesis gas and produce a cooled synthesis gas. The synthesis gas enrichment unit comprises a particle removal unit, a synthesis gas softening unit, a water-gas shift reactor and a separation unit. The cooled synthesis gas is received by the particle removal unit to be particle free Synthesis gas to produce that of the synthesis gas deacidification unit (eg a Amingas wash) is deacidified To produce syngas. The water gas shift reactor unit is configured to deacidified Synthesis gas and a first vapor to receive gene, with a Hydrogen enriched syngas and a first vapor fraction to create. The separation unit is configured to do this with hydrogen enriched synthesis gas to receive an enriched synthesis gas and to generate a fluid stream comprising the undesirable ingredients. The fluid flow, which is the undesirable Constituents is passed to the catalytic burner, to generate a non-flammable stream. The power generation unit includes a gas turbine system, a steam generating system and a Rankine turbine system. The gas turbine is configured to use the enriched Receiving syngas to produce electricity and a hot expanded gas which is received by the steam generating system to the first To generate vapor content and a second vapor content. The Rankine turbine system receives the second vapor fraction and the non-flammable fluid stream To generate electricity and a third portion of steam, the separation unit directed to facilitate the separation of the undesirable components.

FIGURENCHARACTERS

Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die nachstehende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren gelesen wird, in denen gleiche Zeichen durchweg gleiche Teile darstellen und in denen:These and other features, aspects and advantages of the present invention will be better understood if the detailed below Description is read with reference to the attached figures, in which the same characters consistently represent the same parts and in which:

1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 1 a first embodiment of the present invention;

2 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 2 a second embodiment of the present invention;

3 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 3 a third embodiment of the present invention;

4 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 4 FIG. 4 illustrates a fourth embodiment of the present invention; FIG.

5 eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 5 a fifth embodiment of the present invention;

6 eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 6 a sixth embodiment of the present invention;

7 eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 7 a seventh embodiment of the present invention;

8 eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 8th an eighth embodiment of the present invention;

9 eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 9 Fig. 9 illustrates a ninth embodiment of the present invention;

10 eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 10 Figure 10 illustrates a tenth embodiment of the present invention;

11 eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 11 an eleventh embodiment of the present invention;

12 einen beispielhaften Membranreaktor darstellt; 12 represents an exemplary membrane reactor;

13 eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; 13 represents a twelfth embodiment of the present invention;

14 eine dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und 14 a thirteenth embodiment of the present invention; and

15 eine beispielhafte Stromerzeugungseinheit darstellt; 15 represents an exemplary power generation unit;

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ein Polygenerationssystem 10 umfasst einen Synthesegasgenerator 4, eine Synthesegasanreicherungseinheit 8 und ein Synthesegasverwendungssystem 18, wie in 1 dargestellt. Ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff 2 wird in dem Synthesegasgenerator 4 in ein Synthesegas 6 umgewandelt, wobei das Synthesegas 6 typischerweise Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält. Das Synthesegas 6 wird in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 angereichert, um ein angereichertes Synthesegas 14 zu erzeugen. Das angereicherte Synthesegas 14 wird in dem Synthesegasverwendungssystem 18 verwendet, um nützliche Produkte 22 zu erzeugen. Ein Fluidstrom 16 aus dem Synthesegasverwendungssystem 18 wird verwendet, um die Synthesegasanreicherung in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 zu vereinfachen, um aus dem Synthesegas 6 das angereicherte Synthesegas 14 zu erzeugen.A polygeneration system 10 includes a synthesis gas generator 4 , a synthesis gas enrichment unit 8th and a synthesis gas utilization system 18 , as in 1 shown. A coal fuel containing fuel 2 is in the synthesis gas generator 4 into a synthesis gas 6 converted, the synthesis gas 6 typically contains hydrogen and carbon monoxide. The synthesis gas 6 becomes in the synthesis gas enrichment unit 8th Enriched to an enriched synthesis gas 14 to create. The enriched synthesis gas 14 becomes in the syngas utilization system 18 used to make useful products 22 to create. A fluid stream 16 from the synthesis gas utilization system 18 is used to increase synthesis gas enrichment in the synthesis gas enrichment unit 8th to simplify to get out of the synthesis gas 6 the enriched synthesis gas 14 to create.

Der kohlenstoffhaltige Brennstoff 2 umfasst zum Beispiel Kohle, Öl, Erdgas, Biomasse, Abfall oder jedes andere kohlenstoffhaltige Material. Der kohlenstoffhaltige Brennstoff 2 wird in dem Synthesegasgenerator 4 durch einen herkömmlichen Vorgang, umfassend, aber nicht darauf begrenzt, Vergasung, partielle Oxidation, Reformierung und autothermisches Reformieren, in das Synthesegas 6 umgewandelt. In einer Ausführungsform umfasst der Synthesegasgenerator 4 eine Reaktoreinheit und umfasst zum Beispiel einen Reformer, einen Reaktor für die partielle Oxidation (PDX), einen autothermischen Reaktor und einen Vergaser. In einer Ausführungsform kann der Synthesegasgenerator 4 ferner eine Vorrichtung zum Kühlen des Synthesegases 6 umfassen. In einer anderen Ausführungsform wird nichtumgewandelter kohlenstoffhaltiger Brennstoff in dem Synthesegasgenerator 4 wiederaufbereitet (in 1 nicht dargestellt), um mit dem kohlenstoffhaltigen Brennstoff 2 gemischt zu werden.The carbonaceous fuel 2 For example, it includes coal, oil, natural gas, biomass, waste, or any other carbonaceous material. The carbonaceous fuel 2 is in the synthesis gas generator 4 by a conventional process, including, but not limited to, gasification, partial oxidation, reforming, and autothermal reforming, into the synthesis gas 6 transformed. In an embodiment, the synthesis gas generator comprises 4 a reactor unit and includes, for example, a reformer, a partial oxidation reactor (PDX), an autothermal reactor and a gasifier. In one embodiment, the synthesis gas generator 4 Further, a device for cooling the synthesis gas 6 include. In another embodiment, unconverted carbonaceous fuel is in the synthesis gas generator 4 reprocessed (in 1 not shown) to react with the carbonaceous fuel 2 to be mixed.

In der Synthesegasanreicherungseinheit 8 wird das Synthesegas 6 angereichert, um das angereicherte Synthesegas 14 zu erzeugen. Die Anreicherung des Synthesegases 6 wird typischerweise durch Erhöhen der Wasserstoff- und/oder Kohlenmonoxidkonzentration in dem Synthesegas 6 erreicht. Das Synthesegas 6 kann einige unerwünschte Bestandteile enthalten, die in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 von dem Synthesegas 6 getrennt werden können. In einer Ausführungsform wird die Anreicherung des Synthesegases 6 durch Trennen der unerwünschten Bestandteile erreicht. Die unerwünschten Bestandteile umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt, Partikel, Schwefelverbindungen, Kohlenstoffverbindungen, Chlorverbindungen, Stickstoffverbindungen, Wasser, Quecksilber und Ammoniak. Einige der unerwünschten Bestandteile stammen vom kohlenstoffhaltigen Brennstoff 2 ab, während die anderen in dem Synthesegasgenerator 4 erzeugt werden. In einer Ausführungsform ist die Synthesegasanreicherungseinheit 8 konfiguriert, um einen Abfallstrom 12 zu bilden, der die unerwünschten Bestandteile enthält. In einer Ausführungsform erhöht die Trennung von mindestens einem Teil der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 die Wasserstoff- und/oder Kohlendioxidkonzentration in dem Synthesegas 6.In the synthesis gas enrichment unit 8th becomes the synthesis gas 6 enriched to the enriched synthesis gas 14 to create. The enrichment of the synthesis gas 6 is typically achieved by increasing the hydrogen and / or carbon monoxide concentration in the synthesis gas 6 reached. The synthesis gas 6 may contain some undesirable components present in the synthesis gas enrichment unit 8th from the synthesis gas 6 can be separated. In one embodiment, the enrichment of the synthesis gas 6 achieved by separating the unwanted components. The undesirable ingredients include, but are not limited to, particulates, sulfur compounds, carbon compounds, chlorine compounds, nitrogen compounds, water, mercury and ammonia. Some of the undesirable ingredients come from the carbonaceous fuel 2 while the others in the synthesis gas generator 4 be generated. In one embodiment, the synthesis gas enrichment unit 8th configured to a waste stream 12 to form, which contains the unwanted components. In one embodiment, the separation of at least a portion of the undesirable components in the synthesis gas enrichment unit increases 8th the hydrogen and / or carbon dioxide concentration in the synthesis gas 6 ,

In einer Ausführungsform wird die Wasserstoffkonzentration in dem Synthesegas 6 durch eine Reaktion des Synthesegases 6 mit Wasser oder Dampf erhöht, die allgemein als Wasser-Gas-Shiftreaktion bekannt ist. Die Wasser-Gas-Shiftreaktion ist eine anorganische chemische Reaktion, bei der Wasser und Kohlenmonoxid reagieren, um Kohlendioxid und Wasserstoff zu bilden, und wird dargestellt als: CO + H2O → CO2 + H2 In one embodiment, the hydrogen concentration in the synthesis gas 6 by a reaction of the synthesis gas 6 with water or steam, commonly known as a water-gas shift reaction. The water-gas shift reaction is an inorganic chemical reaction in which water and carbon monoxide react to form carbon dioxide and hydrogen, and is represented as: CO + H 2 O → CO 2 + H 2

In einer Ausführungsform erhöht das Entfernen von mindestens einem Teil des Wasserstoffs aus dem Synthesegas 6 die Kohlenmonoxidkonzentration. In einer anderen Ausführungsform wird die Kohlenmonoxidkonzentration in dem Synthesegas 6 erhöht durch die Reaktion von Kohlendioxid und Kohlenstoff, um Kohlenmonoxid zu bilden, die im Wesentlichen als umgekehrte Boudouard-Reaktion bekannt ist und dargestellt wird durch: CO2 + C → 2CO In one embodiment, removing at least a portion of the hydrogen from the synthesis gas increases 6 the carbon monoxide concentration. In another embodiment, the carbon monoxide concentration in the synthesis gas 6 enhanced by the reaction of carbon dioxide and carbon to form carbon monoxide, which is essentially known as the reverse Boudouard reaction and is represented by: CO 2 + C → 2CO

Das Synthesegasverwendungssystem 18 ist eine Einheit, die nützliche Produkte 22 erzeugt, umfassend zum Beispiel Strom und Chemikalien. Das Synthesegasverwendungssystem 18 ist konfiguriert, um das angereicherte Synthesegas 14 zu empfangen und den Fluidstrom 16 zu erzeugen. In einer Ausführungsform vereinfacht der Fluidstrom 16 die Synthesegasanreicherung durch Bereitstellen der für die Synthesegasanreicherung erforderlichen Wärme. In einer Ausführungsform stellt der Fluidstrom 16 den für die Synthesegasanreicherung erforderlichen Druck bereit. In noch einer anderen Ausführungsform stellt der Fluidstrom 16 den für die Synthesegasanreicherung erforderlichen Dampf bereit.The synthesis gas utilization system 18 is a unit that is useful products 22 generated, including, for example, electricity and chemicals. The synthesis gas utilization system 18 is configured to the enriched synthesis gas 14 to receive and the fluid flow 16 to create. In one embodiment, the fluid flow simplifies 16 synthesis gas enrichment by providing the heat required for synthesis gas enrichment. In one embodiment, the fluid flow 16 ready for the synthesis gas enrichment pressure. In yet another embodiment, the fluid flow 16 ready for synthesis gas enrichment steam.

Ein Polygenerationssystem 20 der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 20 umfasst den Synthesegasgenerator 4, die Synthesegasanreicherungseinheit 8 und das Synthesegasverwendungssystem 18. In einer Ausführungsform umfasst das Synthesegasverwendungssystem 18 eine chemische Syntheseeinheit 24, die die Chemikalien erzeugt, oder eine Stromerzeugungseinheit 32, die den Strom oder beides erzeugt. In einer Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, umfasst das Synthesegasverwendungssystem 18 sowohl die chemische Syntheseeinheit 24 als auch die Stromerzeugungseinheit 32.A polygeneration system 20 of the present invention is in 2 shown. The exemplary polygeneration system 20 includes the synthesis gas generator 4 , the synthesis gas enrichment unit 8th and the synthesis gas utilization system 18 , In one embodiment, the synthesis gas utilization system comprises 18 a chemical synthesis unit 24 that produces the chemicals or a power generation unit 32 that generates the current or both. In one embodiment, as in 2 illustrated includes the synthesis gas utilization system 18 both the chemical synthesis unit 24 as well as the power generation unit 32 ,

Die chemische Syntheseeinheit 24 ist konfiguriert, um einen Teil des angereicherten Synthesegases 14 von der Synthesegasanreicherungseinheit 8 zu empfangen, um die Chemikalien, umfassend Wasserstoff, Ammoniak, Dimethylether, Methanol oder flüssige Kohlenwasserstoffe zu erzeugen. In einer Ausführungsform verwendet die chemische Syntheseeinheit 24 das Fischer-Tropsch-Verfahren, um Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, wie z. B., aber nicht begrenzt auf, Benzin und Diesel. Die Stromerzeugungseinheit 32 ist konfiguriert, um einen Teil des angereicherten Synthesegases 14 als eine Brennstoffquelle zu empfangen, um Strom zu erzeugen.The chemical synthesis unit 24 is configured to be a part of the enriched synthesis gas 14 from the synthesis gas enrichment unit 8th to receive the chemicals comprising hydrogen, ammonia, dimethyl ether, methanol or liquid hydrocarbons. In one embodiment, the chemical synthesis unit uses 24 the Fischer-Tropsch process to produce hydrocarbons, such as. B., but not limited to, gasoline and diesel. The power generation unit 32 is configured to be a part of the enriched synthesis gas 14 as a fuel source to generate electricity.

In einer Ausführungsform ist die Stromerzeugungseinheit 32 ein Kombikraftwerk. Ein typisches Kombikraftwerk umfasst eine Gasturbinenanlage, einen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HSRG) und eine Dampfturbinenanlage. In der Gasturbinenanlage wird ein Brennstoff verbrannt, um ein druckführendes Verbrennungsgas zu erzeugen, das ausgedehnt wird, um den Strom zu erzeugen, und das heiße ausgedehnte Gas aus der Gasturbine wird an den HRSG geleitet, der Hochdruckdampf erzeugt, welcher in einer Dampfturbinenanlage ausgedehnt wird, um zusätzlichen Strom zu erzeugen. Die Verwendung des angereicherten Synthesegases 14 als Brennstoffquelle in dem Kombikraftwerk hat viele Vorteile, umfassend die saubere und effiziente Verbrennung des Brennstoffs, saubere Abgase an die Atmosphäre und effiziente Erfassung der Treibhausgase, umfassend Kohlendioxid. In einer Ausführungsform ist die Stromerzeugungseinheit 32 eine einfache Zyklusgasturbinenanlage, die das angereicherte Synthesegas 14 als Brennstoffquelle verwendet. In einer anderen Ausführungsform ist die Stromerzeugungseinheit 32 eine Dampfturbinenanlage, die das angereicherte Synthesegas 14 in Kesseln verwendet, entweder als eine Einzelbrennstoffquelle oder in Kombination mit anderen Brennstoffen, um Hochdruckdampf zu erzeugen, der die Dampfturbine antreibt. Andere Brennstoffe, die zusammen mit dem angereicherten Synthesegas 14 verwendet werden können, umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt, Kohle, Biomasse, Öl und Erdgas.In one embodiment, the power generation unit 32 a combined cycle power plant. A typical combined cycle power plant includes a gas turbine plant, a heat recovery steam generator (HSRG) and a steam turbine plant. In the gas turbine plant, a fuel is burned to produce a pressurized combustion gas that is expanded to produce the flow, and the hot expanded gas from the gas turbine is directed to the HRSG, which generates high pressure steam that is expanded in a steam turbine plant. to generate additional electricity. The use of the enriched synthesis gas 14 as a fuel source in the combined cycle power plant has many advantages, including the clean and efficient combustion of the fuel, clean exhaust gases to the atmosphere and efficient detection of greenhouse gases, including carbon dioxide. In one embodiment, the power generation unit 32 a simple cycle gas turbine plant that enriches the synthesis gas 14 used as a fuel source. In another embodiment, the power generation unit 32 a steam turbine plant containing the enriched syngas 14 used in boilers, either as a single fuel source or in combination with other fuels, to produce high pressure steam that drives the steam turbine. Other fuels, along with the enriched synthesis gas 14 may include, but are not limited to, coal, biomass, oil and natural gas.

Wie in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben, vereinfacht der Fluidstrom aus dem Synthesegasverwendungssystem 18 die Anreicherung des Synthesegases 6 in der Synthesegasanreicherungseinheit 8. In einer Ausführungsform ist der Fluidstrom 16 ein Inertgasstrom aus der chemischen Syntheseeinheit 24. In einer anderen Ausführungsform wird der Fluidstrom 16 in dem HRSG dampferzeugt. In noch einer anderen Ausführungsform ist der Fluidstrom 16 der Dampf, der in der Dampfturbine teilweise ausgedehnt ist.As described in the foregoing embodiment, the fluid stream from the synthesis gas utilization system simplifies 18 the accumulation of the synthesis gas 6 in the synthesis gas enrichment unit 8th , In one embodiment, the fluid stream is 16 an inert gas stream from the chemical synthesis unit 24 , In another embodiment, the fluid stream becomes 16 steam produced in the HRSG. In yet another embodiment, the fluid stream is 16 the steam, which is partially expanded in the steam turbine.

Ein Polygenerationssystem 30 der vorliegenden Erfindung ist in 3 dargestellt. In dem beispielhaften Polygenerationssystem 30 umfasst die Stromerzeugungseinheit 32 eine Gasturbine 34, einen Dampfgenerator 36 und eine Dampfturbine 38. Die Stromerzeugungseinheit 32 erzeugt Strom 42 und saube re Abgase 44. Die sauberen Abgase 44 weisen eine geringere Konzentration an Emissionen auf im Vergleich zu denen aus einem herkömmlichen Kohlenstaubkraftwerk. Die Emissionen umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt, Stickstoffverbindungen, Schwefelverbindungen, Chlorverbindungen, Quecksilber, Ammoniak und Kohlendioxid. Die Gasturbine 34 umfasst einen Verdichter, um einen Sauerstoff enthaltenden Strom (Oxidationsmittel), wie z. B. Luft, zu verdichten, eine Brennkammer zum Verbrennen des Brennstoffs mit dem verdichteten Oxidationsmittel, um das druckgeführte Verbrennungsgas (in 3 nicht dargestellt) zu erzeugen. In einer Ausführungsform wird das angereicherte Synthesegas 14 in der Brennkammer der Gasturbine 34 als Brennstoff verwendet. Die Gasturbine 34 umfasst einen Ausdehner, um das druckgeführte Verbrennungsgas auszudehnen, wobei der Ausdehner mit einem Generator (in der Figur nicht dargestellt) verbunden ist, um Strom 42 und ein heißes ausgedehntes Gas 46 zu erzeugen. Das heiße ausgedehnte Gas 46 aus der Gasturbine 34 wird an den Dampfgenerator 36 geleitet, der unter Verwendung des Wärmeinhalts des ausgedehnten Gases 46 einen Hochdruckdampf 48 erzeugt. Der in dem Dampfgenerator 36 erzeugte Hochdruckdampf 48 wird in der Dampfturbine 38 ausgedehnt, um den Strom 42 zu erzeugen.A polygeneration system 30 of the present invention is in 3 shown. In the exemplary polygeneration system 30 includes the power generation unit 32 a gas turbine 34 , a steam generator 36 and a steam turbine 38 , The power generation unit 32 generates electricity 42 and clean exhaust gases 44 , The clean exhaust gases 44 have a lower concentration of emissions compared to those from a conventional coal-fired power plant. Emissions include, but are not limited to, nitrogen compounds, sulfur compounds, chlorine compounds, mercury, ammonia, and carbon dioxide. The gas turbine 34 includes a compressor to an oxygen-containing stream (oxidizing agent), such as. For example, to compress air, a combustion chamber for combusting the fuel with the compressed oxidant to the pressure-controlled combustion gas (in 3 not shown). In one embodiment, the enriched synthesis gas 14 in the combustion chamber of the gas turbine 34 used as fuel. The gas turbine 34 includes an expander for expanding the pressure-guided combustion gas, the expander being connected to a generator (not shown in the figure) to draw electricity 42 and a hot stretched gas 46 to create. The hot extended gas 46 from the gas turbine 34 gets to the steam generator 36 conducted using the heat content of the expanded gas 46 a high pressure steam 48 generated. The one in the steam generator 36 generated high-pressure steam 48 is in the steam turbine 38 extended to the stream 42 to create.

In einer Ausführungsform sind die Gasturbine 34 und die Dampfturbine 38 mit demselben Generator verbunden. In einer Ausführungsform ist die Dampfturbine 38 eine Turbine mit Zwischenüberhitzung, wobei der Dampfstrom im Anschluss an das Hinzufügen zusätzlicher Wärme in dem Dampfgenerator 36 aus einem Hochdruckabschnitt entnommen und zu einem Zwischendruckabschnitt zurückgeführt wird, wodurch die Nettostromausgabe erhöht wird. In einer Ausführungsform wird ein partiell ausgedehnter Fluidstrom 28 aus der Dampfturbine 38 entnommen, um in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 verwendet zu wer den, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile von dem Synthesegas 6 zu vereinfachen, um das angereicherte Synthesegas 14 zu erzeugen.In one embodiment, the gas turbine 34 and the steam turbine 38 connected to the same generator. In one embodiment, the steam turbine is 38 a turbine with reheat, the steam flow following the addition of additional heat in the steam generator 36 is removed from a high pressure section and returned to an intermediate pressure section, thereby increasing the net current output. In one embodiment, a partially expanded fluid stream 28 from the steam turbine 38 taken to the synthesis gas enrichment unit 8th used to who the, to the separation of the undesirable components of the synthesis gas 6 to simplify the enriched synthesis gas 14 to create.

Die Trennung der unerwünschten Bestandteile von dem Synthesegas 6 wird durch ein geeignetes Verfahren, umfassend physikalische und chemische Trennverfahren, erreicht. In einer Ausführungsform werden die Partikel in dem Synthesegas 6 durch Waschen des Synthesegases 6 mit Wasser getrennt. In einer anderen Ausführungsform werden einige der unerwünschten Bestandteile, umfassend die Schwefelverbindungen, durch Waschen des Synthesegases 6 mit einer Aminlösung von dem Synthesegas 6 getrennt. In noch einer anderen Ausführungsform werden einige der unerwünschten Bestandteile, umfassend die Schwefelverbindungen und Kohlenstoffverbindungen, durch Anwenden eines Absorptionsverfahren, das ein Lösungsmittel verwendet, getrennt.The separation of the undesirable components from the synthesis gas 6 is achieved by a suitable process, including physical and chemical separation processes. In one embodiment, the particles in the synthesis gas 6 by washing the synthesis gas 6 separated with water. In another embodiment, some of the undesirable ingredients, including the sulfur compounds, are by washing the synthesis gas 6 with an amine solution of the synthesis gas 6 separated. In yet another embodiment, some of the undesirable ingredients, including the sulfur compounds and carbon compounds, are made by employing absorption procedure, which uses a solvent, separated.

In einer Ausführungsform wird ein Membrantrennverfahren verwendet, um die unerwünschten Bestandteile von dem Synthesegas 6 zu trennen. Die Antriebskräfte in dem Membrantrennverfahren umfassen Druck und/oder Konzentrationsunterschiede entlang der Membran. In einem einfachen Membrantrennverfahren wird einer Seite der Membran Futterdampf zugeführt, wobei die Membran verschiedene Permeabilitäten für verschiedene Bestandteile aufweist, wodurch die Trennung der Bestandteile bewirkt wird. Die Permeabilität ist definiert als der Stoffmengenstrom einer Art über die Membran pro Flächeneinheit der Membran in einer Zeiteinheit. Normalerweise wird ein Trägerstrom verwendet, um die Bestandteile, welche die Membran durchdringen, zu tragen, wodurch die Effizienz der Trennung erhöht wird. Die Eigenschaften des Trägerstroms sind so gestaltet, dass die Trennung der durchgedrungenen Bestandteile von diesem Trägerstrom durch ein einfaches Verfahren erfolgen kann. In einer Ausführungsform wird ein Fluidstrom 28 als Träger verwendet, um die unerwünschten Bestandteile von dem Synthesegas 6 zu trennen.In one embodiment, a membrane separation process is used to remove the undesirable components from the synthesis gas 6 to separate. The driving forces in the membrane separation process include pressure and / or concentration differences along the membrane. In a simple membrane separation process, feed steam is supplied to one side of the membrane, the membrane having different permeabilities to various constituents, thereby causing separation of the constituents. The permeability is defined as the molar flow of a species across the membrane per unit area of the membrane in a unit of time. Typically, a carrier stream is used to carry the components that penetrate the membrane, thereby increasing the efficiency of the separation. The properties of the carrier stream are designed so that separation of the permeated components from this carrier stream can be accomplished by a simple process. In one embodiment, a fluid stream 28 used as a carrier to remove the unwanted components from the synthesis gas 6 to separate.

In einer Ausführungsform ist die in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 zu trennende unerwünschte Art Kohlendioxid und zum Erreichen dieser Trennung wird eine Membran verwendet, die eine hohe Kohlendioxidpermeabilität aufweist. Dampf ist ein bevorzugter Träger für Kohlendioxid, da die Trennung des Kohlendioxids von dem Dampf einfach durch ein einfaches Kondensationsverfahren ausgeführt werden kann. In einer Ausführungsform wird der Fluidstrom 28 als Träger verwendet, um das Kohlendioxid, das zur anderen Seite der Membran durchdringt, effizient zu tragen.In one embodiment, that is in the synthesis gas enrichment unit 8th To be separated undesirable type carbon dioxide and to achieve this separation, a membrane is used which has a high carbon dioxide permeability. Steam is a preferred carrier for carbon dioxide because the separation of the carbon dioxide from the vapor can be easily accomplished by a simple condensation process. In one embodiment, the fluid stream becomes 28 used as a carrier to efficiently carry the carbon dioxide that permeates to the other side of the membrane.

Ein Polygenerationssystem 40 der vorliegenden Erfindung ist in 4 dargestellt. In dem beispielhaften Polygenerationssystem 40 umfasst die Stromerzeugungseinheit 32 eine Rankine-Turbine 52. In einer Ausführungsform ist die Synthesegasanreicherungseinheit 8 konfiguriert, um einen Abfallstrom 12 zu erzeugen, der einen ersten Teil der unerwünschten Bestandteile enthält, und einen Fluidstrom 54, der einen zweiten Teil der unerwünschten Bestandteile enthält. In einer Ausführungsform wird der Fluidstrom 54 zusammen mit dem Hochdruckdampf 48 als Arbeitsmedium in der Rankine-Turbine 52 verwendet. Die Verwendung des Fluidstroms 54 als Arbeitsmedium in der Rankine-Turbine 52 zusätzlich zum Hochdruckdampf 48 erhöht die Stromausgabe der Rankine-Turbine 52. Das Arbeitsmedium der Rankine-Turbine 52 kann entweder Dampf, Kohlendioxid, Stickstoff oder eine Kombination davon umfassen. In einer Ausführungsform ist die Rankine-Turbine 52 konfiguriert, um einen Fluidstrom 56 zu erzeugen, der an die Synthesegasan reicherungseinheit 8 geleitet wird, um die Synthesegasanreicherung zu vereinfachen.A polygeneration system 40 of the present invention is in 4 shown. In the exemplary polygeneration system 40 includes the power generation unit 32 a Rankine turbine 52 , In one embodiment, the synthesis gas enrichment unit 8th configured to a waste stream 12 to generate, which contains a first part of the unwanted components, and a fluid flow 54 containing a second portion of the undesirable components. In one embodiment, the fluid stream becomes 54 together with the high pressure steam 48 as a working medium in the Rankine turbine 52 used. The use of fluid flow 54 as a working medium in the Rankine turbine 52 in addition to the high pressure steam 48 increases the power output of the Rankine turbine 52 , The working medium of the Rankine turbine 52 may include either steam, carbon dioxide, nitrogen or a combination thereof. In one embodiment, the Rankine turbine is 52 configured to a fluid flow 56 to generate, which to the synthesis gasan insurance unit 8th is passed to simplify the synthesis gas enrichment.

In einer Ausführungsform wird eine Wasser-Gas-Shiftreaktion für die Synthesegasanreicherung in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 verwendet und der Fluidstrom 56 wird verwendet, um den für die Wasser-Gas-Shiftreaktion erforderlichen Dampf bereitzustellen. In einer Ausführungsform wird ein Lösungsmittel verwendet, um die unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 zu trennen und der Fluidstrom 56 wird verwendet, um die für die Lösungsmittelregeneration erforderliche Wärme bereitzustellen. In einer anderen Ausführungsform wird beim Trennen der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 ein Membrantrennverfahren verwendet und der Fluidstrom 56 wird als Träger für die unerwünschten Bestandteile verwendet, die die Membran durchdrungen haben. In einer Ausführungsform wird ein erster Teil der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 als Abfallstrom 12 getrennt, der in 4 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Der den zweiten Teil der unerwünschten Bestandteile tragende Fluidstrom 54 wird in der Rankine-Turbine 52 ausgedehnt und der zweite Teil der unerwünschten Bestandteile wird als ein Fluidstrom 13 von der Stromerzeugungseinheit 32 getrennt. In einer Ausführungsform werden die unerwünschten Bestandteile von der Synthesegasanreicherungseinheit 8 als Abfallstrom 12 oder von der Stromerzeugungseinheit 32 als Fluidstrom 13 oder beides getrennt.In one embodiment, a water-gas shift reaction for synthesis gas enrichment in the synthesis gas enrichment unit 8th used and the fluid flow 56 is used to provide the steam required for the water-gas shift reaction. In one embodiment, a solvent is used to remove the undesirable components in the synthesis gas enrichment unit 8th to separate and the fluid flow 56 is used to provide the heat required for solvent regeneration. In another embodiment, when separating the undesirable components in the synthesis gas enrichment unit 8th a membrane separation process is used and the fluid flow 56 is used as a carrier for the unwanted components that have permeated the membrane. In one embodiment, a first portion of the undesirable constituents in the synthesis gas enrichment unit 8th as a waste stream 12 disconnected in 4 is shown by a dashed line. The fluid stream carrying the second part of the unwanted components 54 is in the Rankine turbine 52 expanded and the second part of the unwanted components is called a fluid stream 13 from the power generation unit 32 separated. In one embodiment, the undesirable components are from the syngas enrichment unit 8th as a waste stream 12 or from the power generation unit 32 as a fluid stream 13 or both separately.

Ein Polygenerationssystem 50 der vorliegenden Erfindung ist in 5 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 50 umfasst die chemische Syntheseeinheit 24. In einer Ausführungsform wird ein erster Teil 53 des angereicherten Synthesegases 14 an die chemische Syntheseeinheit 24 geleitet. In einer anderen Ausführungsform wird ein zweiter Teil 55 des angereicherten Synthesegases 14 an die Gasturbine 34 der Stromerzeugungseinheit 32 geleitet. Die kombinierte Erzeugung von Chemikalien und Strom stellt eine Möglichkeit dar, diese zwei Prozesse zu integrieren, um sowohl Strom als auch Chemikalien effizient und ökonomisch zu erzeugen.A polygeneration system 50 of the present invention is in 5 shown. The exemplary polygeneration system 50 includes the chemical synthesis unit 24 , In one embodiment, a first part becomes 53 of the enriched synthesis gas 14 to the chemical synthesis unit 24 directed. In another embodiment, a second part 55 of the enriched synthesis gas 14 to the gas turbine 34 the power generation unit 32 directed. The combined generation of chemicals and electricity provides a way to integrate these two processes to efficiently and economically produce both electricity and chemicals.

Ein Polygenerationssystem 60 der vorliegenden Erfindung ist in 6 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 60 umfasst eine Lufttrenneinheit (ASU) 62. In einer Ausführungsform wird Luft 58 in der Lufttrenneinheit 62 in einen sauerstoffreichen Strom 74 und einen sauerstoffarmen Strom 68 getrennt. Im ganzen Dokument gilt der Fluidstrom als reich an einer Art, wenn ihre Konzentration größer ist als die in dem Strom, aus dem er erzeugt wurde. Andererseits gilt der Fluidstrom als arm an einer Art, wenn ihre Konzentration geringer ist als die in dem Strom, aus dem er erzeugt wurde.A polygeneration system 60 of the present invention is in 6 shown. The exemplary polygeneration system 60 includes an air separation unit (ASU) 62 , In one embodiment, air is 58 in the air separation unit 62 into an oxygen-rich stream 74 and an oxygen-poor stream 68 separated. Throughout the document, the fluid flow is considered rich in a species when its concentration is greater than that in the stream from which it is produced. On the other hand, the fluid flow is considered to be poor in a species when its concentration is less than in the stream from which it was created.

In einer Ausführungsform wird der sauerstoffreiche Strom 74 an den Synthesegasgenerator 4 geleitet. Die Verwendung des sauerstoffreichen Stroms 74 anstelle von Luft 58 zum Erzeugen des Synthesegases 6 hat den Vorteil eines kleineren Volumens des Synthesegasgenerators 4. Ein anderer Vorteil der Verwendung des sauerstoffreichen Stroms liegt in der Erhöhung des Brennwertes des erzeugten Synthesegases. In einer anderen Ausführungsform wird ein erster Teil 66 des Fluidstroms 56 verwendet, um die Lufttrennung in der Lufttrenneinheit 62 zu vereinfachen, und ein zweiter Teil 64 des Fluidstroms 56 wird an die Synthesegasanreicherungseinheit 8 geleitet, um die Synthesegasanreicherung zu vereinfachen. In einer Ausführungsform wird ein Membrantrennverfahren in der Lufttrenneinheit 62 verwendet und der Fluidstrom 66 wird als Träger für die unerwünschten Bestandteile verwendet, die die Membran durchdrungen haben. In einer Ausführungsform ist die Membran sauerstoffpermeabel. Der sauerstoffarme Strom 68 aus der ASU 62 wird mit dem Fluidstrom 54 aus der Synthesegasanreicherungseinheit 8 gemischt, um einen gemischten Strom 72 zu bilden, wobei der gemischte Strom 72 an die Rankine-Turbine 52 geleitet wird. Die Zugabe des sauerstoffarmen Stroms 68 zu dem Fluidstrom 54 zum Bilden des gemischten Stroms 72 erhöht den Massenstrom an die Rankine-Turbine 52, wodurch die Nettostromausgabe erhöht wird. Der gemischte Strom 72 und der Hochdruckstrom 48 aus dem Dampfgenerator 36 werden in der Rankine-Turbne 52 als Arbeitsmedium verwendet. In einer Ausführungsform wird ein Teil des sauerstoffarmen Stroms 68 als Kühlmittel an die Gasturbine 34 geleitet, in 6 durch eine gestrichelte Linie dargestellt, um die Effizienz der Stromerzeugung zu erhöhen. Im ganzen Dokument kennzeichnet eine gestrichelte Line eine optionale Ausführungsform. In einer anderen Ausführungsform wird der Verdichter der Gasturbine 34 verwendet, um die Luft 58 der Lufttrenneinheit 62 (in 6 nicht dargestellt) zu verdichten.In one embodiment, the oxygen-rich stream becomes 74 to the synthesis gas generator 4 directed. The use of oxygen-rich electricity 74 instead of air 58 for generating the synthesis gas 6 has the advantage of a smaller volume of the synthesis gas generator 4 , Another advantage of using the oxygen-rich stream is the increase in the calorific value of the synthesis gas produced. In another embodiment, a first part 66 of the fluid flow 56 used to air separation in the air separation unit 62 simplify, and a second part 64 of the fluid flow 56 is sent to the synthesis gas enrichment unit 8th directed to facilitate syngas enrichment. In one embodiment, a membrane separation process in the air separation unit 62 used and the fluid flow 66 is used as a carrier for the unwanted components that have permeated the membrane. In one embodiment, the membrane is oxygen permeable. The low-oxygen stream 68 from the ASU 62 is with the fluid flow 54 from the synthesis gas enrichment unit 8th mixed to a mixed stream 72 to form, the mixed stream 72 to the Rankine turbine 52 is directed. The addition of the oxygen-poor stream 68 to the fluid stream 54 to make the mixed stream 72 increases the mass flow to the Rankine turbine 52 , which increases the net electricity output. The mixed stream 72 and the high pressure stream 48 from the steam generator 36 be in the Rankine Turbne 52 used as working medium. In one embodiment, a portion of the low oxygen stream becomes 68 as a coolant to the gas turbine 34 directed, in 6 represented by a dashed line to increase the efficiency of power generation. Throughout the document, a dashed line indicates an optional embodiment. In another embodiment, the compressor of the gas turbine 34 used to the air 58 the air separation unit 62 (in 6 not shown) to compact.

Ein Polygenerationssystem 70 der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 70 umfasst eine Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit 76 (WGS) und eine Trenneinheit 78. In einer Ausführungsform wird das Synthesegas 6 aus dem Synthesegasgenerator 4 an die Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit 76 geleitet, wobei die Wasser-Gas-Shiftreaktion stattfindet, um ein mit Wasserstoff angereichertes Synthesegas 88 zu erzeugen, das reich an Wasserstoff ist. In einer Ausführungsform wird das mit Wasserstoff angereicherte Synthesegas 88 an die Trenneinheit 78 geleitet, um einen Fluidstrom 82 zu erzeugen, der einen Teil der uner wünschten Bestandteile trägt. In einer Ausführungsform wird eine Vielzahl an Trenneinheiten 78 verwendet, um die unerwünschten Bestandteile zu trennen. In einer Ausführungsform ist die Trenneinheit 78 ein Membranseparator. In einer Ausführungsform wird der einen Teil der unerwünschten Bestandteile umfassende Fluidstrom 82 aus der Trenneinheit 78 als Arbeitsmedium an die Rankine-Turbine geleitet. Der Fluidstrom 56 wird bei angemessenen Druck- und Temperaturbedingungen von der Rankine-Turbine gezogen, um die Gesamteffizienz des Polygenerationssystems zu maximieren. In einer Ausführungsform wird der Fluidstrom 56 bei Betriebsdruck und -temperatur der Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit 76 gezogen. In einer anderen Ausführungsform wird der Fluidstrom 56 bei Betriebsbedingungen der Trenneinheit 78 von der Rankine-Turbine 52 gezogen. In noch einer anderen Ausführungsform ist der Fluidstrom 82 arm an Wasserstoff und enthält einen Teil des Fluidstroms 56.A polygeneration system 70 of the present invention is in 7 shown. The exemplary polygeneration system 70 comprises a water gas shift reactor unit 76 (WGS) and a separation unit 78 , In one embodiment, the synthesis gas 6 from the synthesis gas generator 4 to the water gas shift reactor unit 76 wherein the water-gas shift reaction takes place to a hydrogen-enriched synthesis gas 88 to produce, which is rich in hydrogen. In one embodiment, the hydrogen-enriched synthesis gas 88 to the separation unit 78 directed to a fluid flow 82 to produce a part of unwanted components. In one embodiment, a plurality of separation units 78 used to separate the unwanted components. In one embodiment, the separation unit is 78 a membrane separator. In one embodiment, the fluid stream comprising part of the undesirable components becomes fluid 82 from the separation unit 78 directed as a working medium to the Rankine turbine. The fluid flow 56 is pulled from the Rankine turbine under reasonable pressure and temperature conditions to maximize the overall efficiency of the polygeneration system. In one embodiment, the fluid stream becomes 56 at operating pressure and temperature of the water gas shift reactor unit 76 drawn. In another embodiment, the fluid stream becomes 56 at operating conditions of the separation unit 78 from the Rankine turbine 52 drawn. In yet another embodiment, the fluid stream is 82 low in hydrogen and contains part of the fluid stream 56 ,

Die WGS-Einheit 76 kann eine katalytische oder nichtkatalytische Reaktoreinheit sein. Einige in der WGS-Einheit 76 verwendeten Katalysatoren umfassen die Oxide von Eisen, Chrom, Kupfer, Zink, Kobalt und Molybdän, sind aber nicht darauf begrenzt. Die WGS-Einheit 76 kann entweder ein saures Synthesegas, das Schwefelverbindungen umfasst, oder ein entsäuertes Synthesegas ohne Schwefelverbindungen verwenden. „Ohne" ist eher als geringe Konzentration einer Art zu verstehen denn als Abwesenheit der Art. Die Wasser-Gas-Shiftreaktion ist eine exothermische Reaktion und erzeugt somit Wärme. In einer Ausführungsform wird die in der Wasser-Gas-Shiftreaktion erzeugte Wärme aus der WGS-Einheit 76 entfernt.The WGS unit 76 may be a catalytic or non-catalytic reactor unit. Some in the WGS unit 76 The catalysts used include, but are not limited to, the oxides of iron, chromium, copper, zinc, cobalt and molybdenum. The WGS unit 76 may use either an acidic synthesis gas comprising sulfur compounds or a deacidified synthesis gas without sulfur compounds. "Without" is to be understood as a low concentration of a species rather than an absence of the species The water-gas shift reaction is an exothermic reaction and thus generates heat In one embodiment, the heat generated in the water-gas shift reaction is recovered from the WGS -Unit 76 away.

Ein Polygenerationssystem 80 der vorliegenden Erfindung ist in 8 dargestellt. Der Hochdruckdampf 48 ist in zwei Ströme geteilt, einen ersten Teil 92 und einen zweiten Teil 94. In einer Ausführungsform stellt der Hochdruckfluidstrom 92 den für die Wasser-Dampf-Shiftreaktion in der WGS-Einheit 76 erforderlichen Strom bereit und ermöglicht dadurch den Betrieb der WGS-Einheit 76 bei Hochdruck. Der Betrieb der WGS-Einheit 76 bei Hochdruck ist vorteilhaft, da er ein geringeres Volumen der Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit 76 erfordert. In einer Ausführungsform verbessert, wenn der Synthesegasgenerator 4 bei Hochdruck betrieben wird, der Betrieb der WGS-Einheit 76 bei Hochdruck die Gesamteffizienz des Systems. In einer anderen Ausführungsform ist die Rankine-Turbine 52 konfiguriert, um den Fluidstrom 94 bei Hochdruck zu empfangen, wobei der Fluidstrom 94 partiell ausgedehnt wird, um den Fluidstrom 56 bei einem niedrigeren Druck zu erzeugen als den Fluidstrom 94. In einer anderen Ausführungsform wird der von der Rankine-Turbine 52 gezogene Fluidstrom 56 an die Trenneinheit 78 geleitet, um die Erzeugung des angereicherten Synthesegases 14 aus dem mit Wasserstoff angereicherten Synthesegas 88 zu vereinfachen. Die Verwendung des Hochdruckdampfes 94 für die Wasser-Gas-Shiftreaktion in der WGS-Einheit 76 und des Niederdruckdampfes 56 für die Trenneinheit ist besonders vorteilhaft, wenn ein druckbetriebenes Membrantrennverfahren verwendet wird.A polygeneration system 80 of the present invention is in 8th shown. The high pressure steam 48 is divided into two streams, a first part 92 and a second part 94 , In one embodiment, the high pressure fluid stream 92 for the water-steam shift reaction in the WGS unit 76 required power and thereby enables the operation of the WGS unit 76 at high pressure. The operation of the WGS unit 76 at high pressure is advantageous because it has a smaller volume of water-gas shift reactor unit 76 requires. In one embodiment, when the synthesis gas generator is improved 4 operated at high pressure, the operation of the WGS unit 76 at high pressure the overall efficiency of the system. In another embodiment, the Rankine turbine 52 configured to control the fluid flow 94 to receive at high pressure, the fluid flow 94 is partially extended to the fluid flow 56 at a lower pressure than the fluid flow 94 , In another embodiment, that of the Rankine turbine 52 drawn fluid stream 56 to the separation unit 78 passed to the generation of the enriched synthesis gas 14 from the hydrogen-enriched synthesis gas 88 to simplify. The use of high-pressure steam 94 for the water-gas shift reaction in the WGS unit 76 and the low pressure steam 56 for the separation unit is particularly advantageous when a pressure operated membrane separation process is used.

Ein Polygenerationssystem 90 der vorliegenden Erfindung ist in 9 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 90 umfasst einen katalytischen Brenner 96, der konfiguriert ist, um den Fluidstrom 82 von der Trenneinheit 78 zu empfangen. In einer Ausführungsform umfasst der Fluidstrom 82 aus der Trenneinheit 78 Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, das in dem katalytischen Brenner 96 verbrannt wird. Wenn ein Membrantrennverfahren in der Trenneinheit 78 verwendet wird, durchdringt ein Teil des Wasserstoffs und des Kohlenmonoxids die Membran zusammen mit den unerwünschten Bestandteile, die in der Trenneinheit 78 getrennt werden, und werden somit Teil des Fluidstroms 82, der als Arbeitsmedium an die Rankine-Turbine 52 geleitet wird. Es ist wünschenswert, die Konzentration von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid in dem Fluidstrom, der als Arbeitsmedium in der Rankine-Turbine 52 verwendet wird, aus mindestens zwei Gründen zu begrenzen. Ein Grund ist der Verlust des Brennwertes dieser Bestandteile, wenn sie von der Stromerzeugungseinheit 32 getrennt werde, und ein anderer das Sicherheitsrisiko, das Wasserstoff und Kohlenmonoxid aufgrund ihrer entflammbaren Beschaffenheit darstellen könnten, wenn sie in die Atmosphäre der Stromerzeugungseinheit 32 gelassen werden. Daher ist die Verwendung des katalytischen Brenners 96 vorteilhaft, der fähig ist, bei einer sehr geringen Konzentration von Wasserstoff und/oder Kohlendioxid zu arbeiten. In einer Ausführungsform ist der katalytische Brenner 96 konfiguriert, um den Fluidstrom 82 zu empfangen, der einen Teil der unerwünschten Bestandteile trägt, und Wärme sowie einen nichtentflammbaren Fluidstrom 98 zu erzeugen.A polygeneration system 90 of the present invention is in 9 shown. The exemplary polygeneration system 90 includes a catalytic burner 96 which is configured to control the fluid flow 82 from the separation unit 78 to recieve. In one embodiment, the fluid stream comprises 82 from the separation unit 78 Hydrogen or carbon monoxide in the catalytic burner 96 is burned. If a membrane separation process in the separation unit 78 a portion of the hydrogen and carbon monoxide permeates the membrane along with the undesirable components present in the separation unit 78 be separated, and thus become part of the fluid flow 82 that works as a working fluid to the Rankine turbine 52 is directed. It is desirable to have the concentration of hydrogen and / or carbon monoxide in the fluid stream used as the working medium in the Rankine turbine 52 is used to limit for at least two reasons. One reason is the loss of calorific value of these components when taken from the power generation unit 32 and another the safety risk that hydrogen and carbon monoxide could pose due to their flammable nature when entering the atmosphere of the power generation unit 32 to be left. Therefore, the use of the catalytic burner 96 advantageous, which is able to work at a very low concentration of hydrogen and / or carbon dioxide. In one embodiment, the catalytic burner is 96 configured to control the fluid flow 82 receiving a portion of the undesirable components, and heat and a non-flammable fluid stream 98 to create.

Ein Polygenerationssystem 100 der vorliegenden Erfindung ist in 10 dargestellt. In einer Ausführungsform des beispielhaften Polygenerationssystems 100 wird der Fluidstrom 56 aus der Rankine-Turbine 52 in zwei Ströme aufgeteilt, einen ersten Teil 102 und einen zweiten Teil 104. In einer Ausführungsform wird der Fluidstrom 102 an den Dampfgenerator 36 geleitet und der Fluidstrom 104 wird an die Trenneinheit 78 der Synthesegasanreicherungseinheit 8 geleitet. Ein Vorteil davon, den Fluidstrom 102 an den Dampfgenerator 36 zu leiten, liegt darin, den Wärmeinhalt zu erhöhen, der wiederum die Gesamteffizienz des Polygenerationssystems 100 erhöht.A polygeneration system 100 of the present invention is in 10 shown. In one embodiment of the exemplary polygeneration system 100 becomes the fluid flow 56 from the Rankine turbine 52 divided into two streams, a first part 102 and a second part 104 , In one embodiment, the fluid stream becomes 102 to the steam generator 36 passed and the fluid flow 104 gets to the separation unit 78 the synthesis gas enrichment unit 8th directed. An advantage of this, the fluid flow 102 to the steam generator 36 to direct, is to increase the heat content, in turn, the overall efficiency of the polygeneration system 100 elevated.

Ein Polygenerationssystem 110 der vorliegenden Erfindung ist in 11 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 110 umfasst die Synthesegasanreicherungseinheit 8, die eine Fremdstoffentfernungseinheit 106 und einen Membranreaktor 118 umfasst. Die Fremdstoffentfernungseinheit 106 trennt einen Teil der unerwünschten Art von dem Synthesegas 6 und erzeugt ein reines Synthesegas 122. In einer Ausführungsform werden die Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit 76 und die Trenneinheit 78 in dem Membranreaktor 118 zusammengefasst. Der Membranreaktor 118 ist konfiguriert, um das reine Synthesegas 122 zu empfangen und das angereicherte Synthesegas 14 zu erzeugen und den Fluidstrom, der einen Teil der unerwünschten Bestandteile umfasst. In einer anderen Ausführungsform wird der von der Rankine-Turbine 52 gezogene Fluidstrom 56 in drei Ströme geteilt, den ersten Strom 102, der an den Dampfgenerator 36 geleitet wird, den zweiten Fluidstrom 104, der an die Trenneinheit 78 des Membranreaktors 118 geleitet wird und einen dritten Fluidstrom 114, der an die Fremdstoffentfernungseinheit 106 geleitet wird.A polygeneration system 110 of the present invention is in 11 shown. The exemplary polygeneration system 110 includes the synthesis gas enrichment unit 8th containing a foreign matter removal unit 106 and a membrane reactor 118 includes. The foreign matter removal unit 106 separates part of the unwanted species from the synthesis gas 6 and produces a pure synthesis gas 122 , In one embodiment, the water gas shift reactor unit 76 and the separation unit 78 in the membrane reactor 118 summarized. The membrane reactor 118 is configured to the pure synthesis gas 122 to receive and the enriched synthesis gas 14 to generate and the fluid flow, which includes a portion of the undesirable components. In another embodiment, that of the Rankine turbine 52 drawn fluid stream 56 divided into three streams, the first stream 102 that connected to the steam generator 36 is passed, the second fluid stream 104 that is attached to the separation unit 78 of the membrane reactor 118 is passed and a third fluid flow 114 to the foreign matter removal unit 106 is directed.

In einer Ausführungsform entfernt die Fremdstoffentfernungseinheit 106 im Wesentlichen einige der unerwünschten Bestandteile als Teil eines Fluidstroms 15, umfassend, aber nicht darauf begrenzt, Partikel, Schwefeloxide, Chlorverbindungen und Ammoniak. Die wesentliche Entfernung der unerwünschten Bestandteile entfernt etwa 80% bis 95% der gesamten Fremdstoffe. Normalerweise weist der Membranreaktor 118 die begrenzte Fähigkeit auf, bestimmte Typen unerwünschter Bestandteile, wie z. B. Partikel, zu verarbeiten und somit ist es notwendig, diese unerwünschten Bestandteile zu entfernen, bevor das Synthesegas 6 an den Membranreaktor 118 geleitet wird.In one embodiment, the foreign matter removal unit removes 106 essentially some of the undesirable components as part of a fluid stream 15 including, but not limited to, particles, sulfur oxides, chlorine compounds and ammonia. The substantial removal of the undesirable components removes about 80% to 95% of the total foreign matter. Usually the membrane reactor has 118 limited ability to detect certain types of undesired components, such as As particles, and thus it is necessary to remove these undesirable components before the synthesis gas 6 to the membrane reactor 118 is directed.

Der Membranreaktor 118 weist eine geeignete Konfiguration auf, die zum Beispiel hohle Fasermodule, spiralförmig gewickelte Module, platten- und rahmenartige Membranmodule umfasst. In einer in 12 dargestellten beispielhaften Konfiguration ist der Membranreaktor 118 ein hohles Fasermembranmodul. In dem Membranreaktor 118 finden die Wasser-Gas-Shiftreaktion und die Trennung der unerwünschten Bestandteile gleichzeitig statt, wodurch die gleichgewichtserhöhende Umwandlung der Wasser-Gas-Shiftreaktion verändert wird. Die erhöhte Umwandlung erlaubt kleinere Reaktorvolumen der Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit 76, wodurch die Verbesserung der Gesamteffizienz des Systems unterstützt wird. In einer Ausführungsform liegt der Wasser-Gas-Shiftkatalysator in der Röhrenseite, wie in 12 dargestellt. Der Fluss der Ströme auf beiden Seiten der Membran kann in dieselbe Richtung (Gleichstrom) oder in entgegengesetzte Richtung (Gegenstrom) verlaufen. In einer Ausführungsform ist der Fluss der Ströme in der Röhrenseite des Membranreaktors 118 gegenläufig, wie in 12 dargestellt. In einer anderen Ausführungsform ist der Fluss gleichstromförmig (in 12 nicht dargestellt).The membrane reactor 118 has a suitable configuration comprising, for example, hollow fiber modules, spirally wound modules, plate and frame-like membrane modules. In an in 12 The exemplary configuration shown is the membrane reactor 118 a hollow fiber membrane module. In the membrane reactor 118 For example, the water-gas shift reaction and the separation of the undesired components occur simultaneously, thereby changing the equilibrium-increasing conversion of the water-gas shift reaction. The increased conversion allows smaller reactor volumes of the water gas shift reactor unit 76 which supports improving the overall efficiency of the system. In one embodiment, the water-gas shift catalyst is in the tube side, as in FIG 12 shown. The flow of the streams on either side of the membrane may be in the same direction (DC) or in the opposite direction (countercurrent). In one embodiment, the flow of the streams is in the tube side of the membrane reactor 118 in opposite directions, as in 12 shown. In another embodiment, the flow is DC (in 12 not shown).

Mit Bezug auf das in 11 dargestellte beispielhafte Polygenerationssystem 10 und den in 12 dargestellten Membranreaktor 118 werden in einer Ausführungsform das reine Synthesegas 122 aus der Fremdstoffentfernungseinheit 106 und der Fluidstrom 92 aus dem Dampfgenerator 36 auf die Röhrenseite des Membranreaktors 118 geleitet, wobei die Wasser-Gas-Shiftreaktion stattfindet, die Kohlendioxid und Wasserstoff erzeugt. In einer Ausführungsform ist der Wasser-Gas-Shiftkatalysator auf der Röhrenseite platziert. In einer anderen Ausführungsform gibt es eine Einrichtung, um die durch die Wasser-Gas-Shiftreaktion erzeugte Wärme zu entnehmen (in 9 nicht dargestellt).With reference to the in 11 shown at playful polygeneration system 10 and the in 12 illustrated membrane reactor 118 In one embodiment, they are the pure synthesis gas 122 from the foreign matter removal unit 106 and the fluid flow 92 from the steam generator 36 on the tube side of the membrane reactor 118 passed, wherein the water-gas shift reaction takes place, which generates carbon dioxide and hydrogen. In one embodiment, the water-gas shift catalyst is placed on the tube side. In another embodiment, there is a means to extract the heat generated by the water-gas shift reaction (in 9 not shown).

In einer Ausführungsform ist die Membran kohlendioxidpermeabel und der Fluidstrom 104 wird als Träger für das Kohlendioxid verwendet, das die Membranwand des Membranreaktors 118 durchdringt. Durch die Verwendung einer Membran, die wahlweise kohlendioxidpermeabel ist, wird eine gleichzeitige Trennung von Kohlendioxid und eine Erhöhung der Umwandlung von reinem Synthesegas 122 zur Herstellung von Wasserstoff erreicht. Ein anderer Vorteil der Verwendung des Membranreaktors 118 liegt darin, dass die Wasser-Gas-Shiftreaktion bei Hochdruck durchgeführt werden kann, was die Gesamteffizienz des Systems verbessert, wenn das reine Synthesegas 122 bei Hochdruck verfügbar ist. Die Antriebskraft zur Trennung in dem Membranreaktor 118 ist der Druckunterschied entlang der Membran und die Verwendung des Hochdruckdampfes 92 als Reaktionsmittel und des Niederdruckfluidstroms 104 als Träger für das Kohlendioxid liefert die Antriebskraft.In one embodiment, the membrane is carbon dioxide permeable and the fluid stream 104 is used as a carrier for the carbon dioxide, which is the membrane wall of the membrane reactor 118 penetrates. By using a membrane which is optionally carbon dioxide permeable, there is a simultaneous separation of carbon dioxide and an increase in the conversion of pure synthesis gas 122 achieved for the production of hydrogen. Another advantage of using the membrane reactor 118 This is because the water-gas shift reaction can be carried out at high pressure, which improves the overall efficiency of the system when the pure synthesis gas 122 at high pressure is available. The driving force for separation in the membrane reactor 118 is the pressure difference across the membrane and the use of high pressure steam 92 as the reactant and the low pressure fluid stream 104 as a carrier for the carbon dioxide provides the driving force.

Der Fluidstrom 82, der die Komponenten, umfassend, aber nicht begrenzt auf, Kohlendioxid, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, trägt, welche die Membran durchdringen, wird an den katalytischen Brenner 96 geleitet, um den nichtentflammbaren Fluidstrom 98 zu erzeugen, der gemeinsam mit dem Hochdruckdampf 94 als Arbeitsmedium an die Rankine-Turbine 52 geleitet wird. Die von dem Fluidstrom 98 getragenen unerwünschten Bestandteile werden als Fluidstrom 13 getrennt, nachdem der Fluidstrom 98 in der Rankine-Turbine 52 ausgedehnt wurde. Somit verbessert das Integrieren der Stromerzeugungseinheit 32 in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 die Gesamteffizienz des Polygenerationssystems dieser Erfindung.The fluid flow 82 which carries the components, including, but not limited to, carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, which permeates the membrane, to the catalytic burner 96 passed to the non-flammable fluid stream 98 to generate, together with the high-pressure steam 94 as a working medium to the Rankine turbine 52 is directed. The of the fluid flow 98 carried unwanted components are called fluid stream 13 separated after the fluid flow 98 in the Rankine turbine 52 was extended. Thus, integrating the power generation unit improves 32 in the synthesis gas enrichment unit 8th the overall efficiency of the polygeneration system of this invention.

In einer anderen Ausführungsform wird der Fluidstrom 114 verwendet, um das Entfernen der unerwünschten Bestandteile aus der Fremdstoffentfernungseinheit 106 zu vereinfachen, um einen Fluidstrom 15 zu erzeugen, der einen Teil der unerwünschten Bestandteile trägt. Wie in der vorangegangenen Ausführungsform beschrieben, werden die unerwünschten Bestandteile entweder in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 oder in der Stromerzeugungseinheit 32 oder beiden getrennt.In another embodiment, the fluid stream becomes 114 used to remove the unwanted components from the foreign matter removal unit 106 to simplify a fluid flow 15 produce a portion of the unwanted components. As described in the previous embodiment, the undesirable components become either in the synthesis gas enrichment unit 8th or in the power generation unit 32 or both separately.

Ein Polygenerationssystem 130 der vorliegenden Erfindung ist in 13 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 130 umfasst eine Druckschwungadsorptionseinheit (PSA) 126, um hochreinen Wasserstoff zu erzeugen. Die Reinheit von Wasserstoff aus einer PSA-Einheit 126 beträgt mehr als circa 95%. In einer Ausführungsform wird ein erster Teil 124 des angereicherten Synthesegases 14 aus der Synthesegasanreicherungseinheit 8 an die PSA-Einheit 126 geleitet, um hochreinen Wasserstoff (in 13 als H2 dargestellt) und einen PSA-Abgasstrom 128 zu erzeugen, der etwas Wasserstoff enthält. In einer Ausführungsform wird der PSA-Abgasstrom 128 an den katalytischen Brenner 96 geleitet, um gemeinsam mit dem Fluidstrom 82 verbrannt zu werden, um zusätzliche Wärme zu erzeugen und den nichtentflammbaren Fluidstrom 98 zu erzeugen. Ein zweiter Teil 132 des angereicherten Synthesegases 14 wird an die Gasturbineneinheit 34 der Stromerzeugungseinheit 32 geleitet.A polygeneration system 130 of the present invention is in 13 shown. The exemplary polygeneration system 130 includes a pressure swing adsorption unit (PSA) 126 to produce high purity hydrogen. The purity of hydrogen from a PSA unit 126 is more than about 95%. In one embodiment, a first part becomes 124 of the enriched synthesis gas 14 from the synthesis gas enrichment unit 8th to the PSA unit 126 passed to high purity hydrogen (in 13 represented as H 2 ) and a PSA exhaust stream 128 to produce, which contains some hydrogen. In one embodiment, the PSA exhaust stream 128 to the catalytic burner 96 directed to work together with the fluid flow 82 burned to generate extra heat and the non-flammable fluid stream 98 to create. A second part 132 of the enriched synthesis gas 14 is to the gas turbine unit 34 the power generation unit 32 directed.

Ein Polygenerationssystem 140 der vorliegenden Erfindung ist in 14 dargestellt. Das beispielhafte Polygenerationssystem 140 umfasst den Synthesegasgenerator 4, der einen Vergaser 134 und einen Synthesegaskühler 136, die Synthesegasanreicherungseinheit 8 umfasst, die eine Partikelentfernungseinheit 146 und eine Synthesegasentsäuerungseinheit 138 umfasst. In einer Ausführungsform werden der sauerstoffreiche Strom 74 aus der Lufttrenneinheit 62 und der kohlenstoffhal tige Brennstoff 2 dem Vergaser 134 zugeführt, um das Synthesegas 6 zu erzeugen, das in dem Synthesegaskühler 136 gekühlt wird, um ein Kühlsynthesegas 142 zu erzeugen. In einer Ausführungsform wird der sauerstoffarme Strom 68 aus der Lufttrenneinheit 62 an die Gasturbine 34 (in 14 nicht dargestellt) gesendet. In einer Ausführungsform werden der Vergaser 134 und der Synthesegaskühler 136 zu einer Einzeleinheit zusammengefasst und in einer anderen Ausführungsform sind sie getrennte Einheiten. In einer Ausführungsform ist der Synthesegaskühler 136 ein Strahlungssynthesegaskühler, wobei der Synthesegaskühler 136 eine Quencheinheit ist. In einer Ausführungsform umfasst die Synthesegasanreicherungseinheit 8 die Partikelentfernungseinheit 146, die Synthesegasentsäuerungseinheit 138 und den Membranreaktor 118. In einer Ausführungsform wird das Kühlsynthesegas 142 der Partikelentfernungseinheit 146 zugeführt und ein partikelfreies Synthesegas 152 erzeugt. Das partikelfreie Synthesegas 152 wird an die Synthesegasentsäuerungseinheit 138 geleitet und ein entsäuertes Synthesegas 154 und ein saurer Strom 148 werden erzeugt. Das entsäuerte Synthesegas 154 wird ferner einer Membranreaktoreinheit 118 zugeführt, wobei das entsäuerte Synthesegas 154 eine Wasser-Gas-Reaktion in der WGS-Einheit 76 durchläuft und die unerwünschten Bestandteile in der Trenneinheit 78 getrennt werden, um das angereicherte Synthesegas 14 zu erzeugen.A polygeneration system 140 of the present invention is in 14 shown. The exemplary polygeneration system 140 includes the synthesis gas generator 4 who has a carburetor 134 and a syngas cooler 136 , the synthesis gas enrichment unit 8th comprising a particle removal unit 146 and a synthesis gas deacidification unit 138 includes. In one embodiment, the oxygen-rich stream becomes 74 from the air separation unit 62 and the carbonaceous fuel 2 the carburetor 134 fed to the synthesis gas 6 to produce that in the syngas cooler 136 is cooled to a cooling syngas 142 to create. In one embodiment, the oxygen-poor stream 68 from the air separation unit 62 to the gas turbine 34 (in 14 not shown). In one embodiment, the carburetor 134 and the syngas cooler 136 combined into a single unit and in another embodiment they are separate units. In one embodiment, the synthesis gas cooler is 136 a radiant synthesis gas cooler, wherein the syngas cooler 136 is a quenching unit. In one embodiment, the synthesis gas enrichment unit comprises 8th the particle removal unit 146 , the synthesis gas deacidification unit 138 and the membrane reactor 118 , In one embodiment, the cooling synthesis gas 142 the particle removal unit 146 fed and a particle-free synthesis gas 152 generated. The particle-free synthesis gas 152 is added to the syngas deacidification unit 138 passed and a deacidified synthesis gas 154 and an acidic stream 148 are generated. The deacidified synthesis gas 154 also becomes a membrane reactor unit 118 supplied, wherein the deacidified synthesis gas 154 a water-gas reaction in the WGS unit 76 passes through and the unwanted components in the separation unit 78 be separated to the enriched synthesis gas 14 to create.

Eine beispielhafte Stromerzeugungseinheit 32 ist in 15 dargestellt. In einer Ausführungsform umfasst die Rankine-Turbine 52 eine Hochdruckturbine (HPT) 158, eine Zwischendruckturbine (IPT) 162 und eine Niederdruckturbine (LPT) 164. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das angereicherte Synthesegas 14 aus der Synthesegasanreicherungseinheit in der Gasturbine 34 verbrannt, um den Strom 42 zu erzeugen. Das heiße ausgedehnte Gas 46 aus der Gasturbine 34 wird an den Dampfgenerator 36 geleitet, um einen Hochdruckdampf 48 und die sauberen Abgase 44 zu erzeugen, die aus dem Schornstein 156 an die Atmosphäre abgegeben werden. In einer Ausführungsform wird der Fluidstrom 92 an den Membranreaktor 118 gesendet, um an der Wasser-Gas-Shiftreaktion teilzunehmen. In einer Ausführungsform weisen der Strom 92 und das angereicherte Synthesegas 14 einen Druck von ungefähr 4,5 Mpa (ungefähr 45 bar) auf. Der zweite Teil 94 des Hochdruckdampfes 48 wird in der Hochdruckturbine 158 ausgedehnt. Der Fluidstrom 104 aus der Hochdruckturbine wird in dem Membranreaktor 118 als Träger verwendet, um die unerwünschten Bestandteile zu tragen. In einer Ausführungsform weist der Fluidstrom 104 einen Druck von ungefähr 4 Mpa (ungefähr 40 bar) auf. Der nichtentflammbare Strom 98 wird in der Zwischendruckturbine 162 ausgedehnt, die mit einer Niederdruckturbine 164 verbunden ist. Der Fluidstrom aus der Niederdruckturbine 164 wird an einen Kondensator geleitet, in dem die unerwünschten Bestandteile als Fluidstrom 13 getrennt werden und das übrige Fluid zurückgeführt wird (in 15 nicht dargestellt).An exemplary power generation unit 32 is in 15 shown. In one embodiment, the Rankine turbine includes 52 a high-pressure turbine (HPT) 158 , an intermediate pressure turbine (IPT) 162 and a low pressure turbine (LPT) 164 , In an exemplary embodiment, the enriched synthesis gas becomes 14 from the synthesis gas enrichment unit in the gas turbine 34 burned to the stream 42 to create. The hot extended gas 46 from the gas turbine 34 gets to the steam generator 36 directed to a high pressure steam 48 and the clean exhaust gases 44 to produce that from the chimney 156 be delivered to the atmosphere. In one embodiment, the fluid stream becomes 92 to the membrane reactor 118 sent to participate in the water-gas shift reaction. In one embodiment, the stream 92 and the enriched synthesis gas 14 a pressure of about 4.5 Mpa (about 45 bar) on. The second part 94 the high pressure steam 48 is in the high pressure turbine 158 extended. The fluid flow 104 from the high-pressure turbine is in the membrane reactor 118 used as a carrier to carry the unwanted components. In one embodiment, the fluid flow 104 a pressure of about 4 Mpa (about 40 bar). The non-flammable stream 98 is in the intermediate-pressure turbine 162 stretched out with a low-pressure turbine 164 connected is. The fluid flow from the low-pressure turbine 164 is passed to a condenser in which the undesirable components as a fluid stream 13 are separated and the remaining fluid is returned (in 15 not shown).

Während hierin lediglich bestimmte Merkmale der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleuten viele Modifikationen und Änderungen einfallen. Daher sollte verstanden werden, dass die angefügten Ansprüche beabsichtigen, alle diese Modifikationen und Änderung als in den wahren Geist der Erfindung fallend, abzudecken.While in here only certain features of the invention are shown and described Many modifications and modifications will be made to professionals come to mind. Therefore, it should be understood that the appended claims are intended to be all these modifications and changes as falling within the true spirit of the invention.

Ein Polygenerationssystem, in dem die verschiedenen Einheiten des Polygenerationssystems integriert sind, um die unerwünschten Bestandteile effektiv zu trennen. In einer Ausführungsform ist ein Polygenerationssystem bereitgestellt, dass einen Synthesegasgenerator 4 zum Erzeugen eines Synthe segases 6, eine Synthesegasanreicherungseinheit 8 zum Trennen unerwünschter Bestandteile von dem Synthesegas, um ein angereichertes Synthesegas 14 zu erzeugen, und ein Synthesegasverwendungssystem 18 bereitgestellt, das das angereicherte Synthesegas 14 verwendet, um nützliche Produkte 22 zu erzeugen und einen Strom 16, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile in der Synthesegasanreicherungseinheit 8 zu vereinfachen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polygenerationssystem einen Membranreaktor 118, einen katalytischen Brenner 96 und eine Stromerzeugungseinheit 32. Die Stromerzeugungseinheit kann ein Dampfturbinensystem 38 oder ein Rankine-Turbinensystem 52 oder eine Kombination davon umfassen. Die verschiedenen Details der Komponenten und Integrationsaspekte zwischen der Synthesegasanreicherungseinheit 8 und dem Synthesegasverwendungssystem 18 sind dargestellt.A polygeneration system in which the various units of the polygeneration system are integrated to effectively separate the undesirable components. In one embodiment, there is provided a polygeneration system comprising a synthesis gas generator 4 for generating a synthesis segasis 6 , a synthesis gas enrichment unit 8th for separating unwanted constituents from the synthesis gas to an enriched synthesis gas 14 and a syngas utilization system 18 provided the enriched synthesis gas 14 used to make useful products 22 to generate and a current 16 to the separation of the undesirable components in the synthesis gas enrichment unit 8th to simplify. In some embodiments, the polygeneration system comprises a membrane reactor 118 , a catalytic burner 96 and a power generation unit 32 , The power generation unit may be a steam turbine system 38 or a Rankine turbine system 52 or a combination thereof. The various details of the components and integration aspects between the synthesis gas enrichment unit 8th and the synthesis gas utilization system 18 are shown.

22
kohlenstoffhaltiger Brennstoffcarbonaceous fuel
44
SynthesegasgeneratorSynthesis gas generator
66
Synthesegassynthesis gas
88th
SynthesegasanreicherungseinheitSyngas enrichment unit
1010
Polygenerationssystem von 1 Polygeneration system of 1
1212
unerwünschte Bestandteile tragender Abfallstromunwanted ingredients carrying waste stream
1313
Fluidstrom, der unerwünschte Bestandteile aus der Stromerzeugungseinheit 32 trägtFluid flow, the unwanted components from the power generation unit 32 wearing
1414
angereichertes Synthesegasenriched synthesis gas
1515
Fluidstrom, der unerwünschte Bestandteile aus der Fremdstoffentfernungseinheit 106 trägtFluid flow, the undesirable components from the foreign matter removal unit 106 wearing
1616
Fluidstrom zum Vereinfachen der Synthesegasanreicherungfluid flow to facilitate synthesis gas enrichment
1818
SynthesegasverwendungssystemSynthesis gas utilization system
2020
Polygenerationssystem von 2 Polygeneration system of 2
2222
nützliche Produkteuseful Products
2424
chemische SyntheseeinheitDry synthesis unit
2828
Fluidstrom von der Dampfturbine zur Synthesegasanreicherungseinheitfluid flow from the steam turbine to the synthesis gas enrichment unit
3030
Polygenerationssystem von 3 Polygeneration system of 3
3232
Stromerzeugungseinheitpower generation unit
3434
Gasturbinegas turbine
3636
Dampfgeneratorsteam generator
3838
Dampfturbinesteam turbine
4040
Polygenerationssystem von 4 Polygeneration system of 4
4242
Stromelectricity
4444
saubere Abgaseclean exhaust
4646
heißes ausgedehntes Gashot broad gas
4848
HochdruckdampfHigh pressure steam
5050
Polygenerationssystem von 5 Polygeneration system of 5
5252
Rankine-TurbineRankine turbine
5353
an die chemische Synthese geleiteter erster Teil des angereicherten Synthesegases 14 directed to the chemical synthesis first part of the enriched synthesis gas 14
5454
Fluidstrom von der Synthesegasanreicherungseinheit zur Rankine-Turbinefluid flow from the synthesis gas enrichment unit to the Rankine turbine
5555
an die Gasturbine geleiteter zweiter Teil des angereicherten Synthesegases 14 directed to the gas turbine second part of the enriched synthesis gas 14
5656
Fluidstrom von der Rankine-Turbine zur Synthesegasanreicherungseinheitfluid flow from the Rankine turbine to the synthesis gas enrichment unit
5858
Luftair
6060
Polygenerationssystem von 6 Polygeneration system of 6
6262
LufttrenneinheitAir separation unit
6464
an die Synthesegasanreicherungseinheit 8 geleiteter zweiter Teil des Fluidstroms 56 to the synthesis gas enrichment unit 8th directed second part of the fluid flow 56
6666
an die Lufttrenneinheit 62 geleiteter erster Teil des Fluidstroms 56 to the air separation unit 62 directed first part of the fluid flow 56
6868
sauerstoffarmer Stromlow-oxygen electricity
7070
Polygenerationssystem von 7 Polygeneration system of 7
7272
gemischter Strommixed electricity
7474
sauerstoffreicher Stromoxygen-rich electricity
7676
Wasser-Gas-ShiftreaktoreinheitWater-gas shift reactor unit
7878
Trenneinheitseparation unit
8080
Polygenerationssystem von 8 Polygeneration system of 8th
8282
unerwünschte Bestandteile enthaltender Fluidstrom von 7 undesirable components containing fluid stream of 7
8484
Fluidstrom von der Rankine-Turbine zur Synthesegasanreicherungseinheit von 7 Fluid flow from the Rankine turbine to the synthesis gas enrichment unit of 7
8888
mit Wasserstoff angereichertes SynthesegasWith Hydrogen enriched synthesis gas
9090
Polygenerationssystem von 9 Polygeneration system of 9
9292
erster Teil des Hochdruckdampfes 48 first part of the high-pressure steam 48
9494
zweiter Teil des Hochdruckdampfes 48 second part of the high-pressure steam 48
9696
katalytischer Brennercatalytic burner
9898
nichtentflammbarer Fluidstrom aus dem katalytischen Brennernonflammable Fluid flow from the catalytic burner
100100
Polygenerationssystem von 10 Polygeneration system of 10
102102
erster Teil des Fluidstroms 84 first part of the fluid flow 84
104104
zweiter Teil des Fluidstroms 84 second part of the fluid flow 84
106106
FremdstoffentfernungseinheitForeign material removing unit
110110
Polygenerationssystem von 11 Polygeneration system of 11
114114
dritter Teil des Fluidstroms 84 third part of the fluid flow 84
118118
Membranreaktormembrane reactor
120120
Polygenerationssystem von 12 Polygeneration system of 12
122122
reines Synthesegaspure synthesis gas
124124
erster Teil des angereicherten Synthesegases 14 first part of the enriched synthesis gas 14
126126
Druckschwungadsorptionseinheit (PSA)Druckschwungadsorptionseinheit (PSA)
128128
PSA-AbgasstromPSA waste gas stream
130130
Polygenerationssystem von 13 Polygeneration system of 13
132132
zweiter Teil des angereicherten Synthesegases 14 second part of the enriched synthesis gas 14
134134
Vergasercarburettor
136136
SynthesegaskühlerSyngas cooler
138138
SynthesegasentsäuerungseinheitSynthesegasentsäuerungseinheit
140140
Polygenerationssystem von 14 Polygeneration system of 14
142142
KühlsynthesegasCool synthesis gas
146146
PartikelentfernungseinheitParticle removal unit
148148
saurer Dampfsour steam
152152
partikelfreies Synthesegasparticle-free synthesis gas
154154
entsäuertes Synthesegasdeacidified synthesis gas
156156
Schornsteinchimney
158158
Hochdruckturbine (HPT)High-pressure turbine (HPT)
162162
Zwischendruckturbine (IPT)Intermediate pressure turbine (IPT)
164164
Niederdruckturbine (LPT)Low-pressure turbine (LPT)

Claims (10)

Polygenerationssystem: mit einem Synthesegasgenerator (4) zum Erzeugen eines Synthesegases (6), das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält; mit einer Synthesegasanreicherungseinheit (8) zum Empfangen des Synthesegases (6) und zum Abtrennen unerwünschter Bestandteile davon, um ein angereichertes Synthesegas (14) zu erzeugen; und mit einem Synthesegasverwendungssystem (18) zum Verwenden des angereicherten Synthesegases (14), um nützliche Produkte (22) und einen Fluidstrom (16) zu erzeugen, der der Synthesegasanreicherungseinheit (8) bereitgestellt wird, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.Polygeneration system: with a synthesis gas generator ( 4 ) for generating a synthesis gas ( 6 ) containing carbon monoxide and hydrogen; with a synthesis gas enrichment unit ( 8th ) for receiving the synthesis gas ( 6 ) and separating unwanted constituents thereof to produce an enriched synthesis gas ( 14 ) to create; and with a syngas utilization system ( 18 ) for using the enriched synthesis gas ( 14 ) to make useful products ( 22 ) and a fluid stream ( 16 ), the synthesis gas enrichment unit ( 8th ) to facilitate the separation of the undesirable components. Polygenerationssystem nach Anspruch 1, wobei die Synthesegasanreicherungseinheit (8) ferner einen Membranreaktor (118) umfasst.A polygeneration system according to claim 1, wherein the synthesis gas enrichment unit ( 8th ) a membrane reactor ( 118 ). Polygenerationssystem nach Anspruch 1, wobei das Synthesegasverwendungssystem (18) ferner eine elektrische Stromerzeugungseinheit (32) oder eine chemische Syntheseeinheit (24) oder eine Kombination davon umfasst.A polygeneration system according to claim 1, wherein the synthesis gas utilization system ( 18 ) further comprises an electric power generation unit ( 32 ) or a chemical synthesis unit ( 24 ) or a combination thereof. Polygenerationssystem: mit einem Synthesegasgenerator (4) zum Erzeugen eines Synthesegases (6), das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält; mit einer Synthesegasanreicherungseinheit (8) zum Empfangen des Synthesegases (6) und zum Trennen unerwünschter Bestandteile davon, um ein angereichertes Synthesegas (14) zu erzeugen; und mit einem Stromerzeugungssystem (32), aufweisend: ein Gasturbinensystem (34) zum Verbrennen des angereicherten Synthesegases (14), um Strom (42) und ein heißes ausgedehntes Gas (46) zu erzeugen; ein Dampferzeugungssystem (36) zum Empfangen des heißen ausgedehnten Gases 46, um einen ersten Dampfanteil (48) zu erzeugen; und ein Dampfturbinensystem (38) zum Empfangen des ersten Dampfanteils (48), um Strom (42) und einen zweiten Dampfanteil (28) zu erzeugen, wobei der zweite Dampfanteil (28) der Synthesegasanreicherungseinheit (8) zur Verfügung gestellt wird, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.Polygeneration system: with a synthesis gas generator ( 4 ) for generating a synthesis gas ( 6 ) containing carbon monoxide and hydrogen; with a synthesis gas enrichment unit ( 8th ) for receiving the synthesis gas ( 6 ) and separating unwanted constituents thereof to produce an enriched synthesis gas ( 14 ) to create; and with a power generation system ( 32 ), comprising: a gas turbine system ( 34 ) for burning the enriched synthesis gas ( 14 ) to electricity ( 42 ) and a hot extended gas ( 46 ) to create; a steam generating system ( 36 ) for receiving the hot expanded gas 46 to obtain a first vapor fraction ( 48 ) to create; and a steam turbine system ( 38 ) for receiving the first vapor fraction ( 48 ) to electricity ( 42 ) and a second vapor fraction ( 28 ), the second vapor fraction ( 28 ) of the synthesis gas enrichment unit ( 8th ) to facilitate the separation of the undesirable components. Polygenerationssystem: mit einem Synthesegasgenerator (4) zum Erzeugen eines Synthesegases (6), umfassend Kohlenmonoxid und Wasserstoff; mit einer Synthesegasanreicherungseinheit (8) zum Empfangen des Synthesegases (6) und zum Erzeugen eines angereicherten Synthesegases (14) und eines Fluidstroms, der die unerwünschten Bestandteile (54) umfasst; und mit einem Stromerzeugungssystem (32), aufweisend: ein Gasturbinensystem (34) zum Verbrennen des angereicherten Synthesegases (14), um Strom (42) und ein heißes ausgedehntes Gas (46) zu erzeugen; ein Dampferzeugungssystem (36) zum Empfangen des heißen ausgedehnten Gases (46), um einen ersten Dampfanteil (48) zu erzeugen; und ein Rankine-Turbinensystem (52), das den ersten Dampfanteil (48) und den die unerwünschten Bestandteile (54) umfassenden Fluidstrom empfängt, um Strom (42) und einen zweiten Dampfanteil (56) zu erzeugen, wobei der zweite Dampfanteil (56) der Synthesegasanreicherungseinheit (8) zur Verfügung gestellt wird, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.Polygeneration system: with a synthesis gas generator ( 4 ) for generating a synthesis gas ( 6 ) comprising carbon monoxide and hydrogen; with a synthesis gas enrichment unit ( 8th ) for receiving the synthesis gas ( 6 ) and for producing an enriched synthesis gas ( 14 ) and a fluid stream containing the unwanted components ( 54 ); and with a power generation system ( 32 ), comprising: a gas turbine system ( 34 ) for burning the enriched synthesis gas ( 14 ) to electricity ( 42 ) and a hot extended gas ( 46 ) to create; a steam generating system ( 36 ) for receiving the hot expanded gas ( 46 ) to obtain a first vapor fraction ( 48 ) to create; and a Rankine turbine system ( 52 ), the first Vapor content ( 48 ) and the undesirable components ( 54 ) receives comprehensive fluid flow to stream ( 42 ) and a second vapor fraction ( 56 ), the second vapor fraction ( 56 ) of the synthesis gas enrichment unit ( 8th ) to facilitate the separation of the undesirable components. Polygenerationssystem: mit einem Synthesegasgenerator (4) zum Erzeugen eines Synthesegases (6), umfassend Kohlenmonoxid und Wasserstoff; mit einer Synthesegasanreicherungseinheit (8), aufweisend: eine Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit (76) zum Empfangen des Synthesegases (6) und zum Erzeugen eines mit Wasserstoff angereicherten Synthesegases (88); und eine Trenneinheit (78) zum Empfangen des mit Wasserstoff angereicherten Synthesegases (88) und zum Trennen der unerwünschten Bestandteile davon, um ein angereichertes Synthese gas (14) und einen Fluidstrom (82) zu erzeugen, der die unerwünschten Bestandteile umfasst; ein Stromerzeugungssystem (32): mit einem Gasturbinensystem (34) zum Verbrennen des angereicherten Synthesegases (14), um Strom (42) und ein heißes ausgedehntes Gas (46) zu erzeugen; mit einem Dampferzeugungssystem (36) zum Empfangen des heißen ausgedehnten Gases (46), um einen ersten Dampfanteil (48) zu erzeugen; und mit einem Rankine-Turbinensystem (52), das den ersten Dampfanteil (48) und den die unerwünschten Bestandteile (54) umfassenden Fluidstrom (82) empfängt, um Strom und einen zweiten Dampfanteil (56) zu erzeugen, wobei der zweite Dampfanteil (56) der Synthesegasanreicherungseinheit (8) zur Verfügung gestellt wird, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.Polygeneration system: with a synthesis gas generator ( 4 ) for generating a synthesis gas ( 6 ) comprising carbon monoxide and hydrogen; with a synthesis gas enrichment unit ( 8th ), comprising: a water-gas shift reactor unit ( 76 ) for receiving the synthesis gas ( 6 ) and for producing a hydrogen-enriched synthesis gas ( 88 ); and a separation unit ( 78 ) for receiving the hydrogen-enriched synthesis gas ( 88 ) and separating the undesired constituents thereof to form an enriched synthesis gas ( 14 ) and a fluid stream ( 82 ) which comprises the undesired components; a power generation system ( 32 ): with a gas turbine system ( 34 ) for burning the enriched synthesis gas ( 14 ) to electricity ( 42 ) and a hot extended gas ( 46 ) to create; with a steam generating system ( 36 ) for receiving the hot expanded gas ( 46 ) to obtain a first vapor fraction ( 48 ) to create; and with a Rankine turbine system ( 52 ) containing the first vapor fraction ( 48 ) and the undesirable components ( 54 ) comprehensive fluid flow ( 82 ) receives current and a second vapor fraction ( 56 ), the second vapor fraction ( 56 ) of the synthesis gas enrichment unit ( 8th ) to facilitate the separation of the undesirable components. Polygenerationssystem nach Anspruch 6, ferner umfassend einen katalytischen Brenner (96), der den die unerwünschten Bestandteile umfassenden Fluidstrom (82) empfängt.A polygeneration system according to claim 6, further comprising a catalytic burner ( 96 ) containing the undesired constituent fluid flow ( 82 ) receives. Polygenerationssystem: mit einem Synthesegasgenerator (4) zum Erzeugen eines Synthesegases (6), umfassend Kohlenmonoxid und Wasserstoff; mit einer Synthesegasanreicherungseinheit (8), aufweisend: mit einer Wasser-Gas-Shiftreaktoreinheit (76), die konfiguriert ist, um das Synthesegas (6) und einen ersten Dampfanteil (92) zu empfangen, um ein mit Wasserstoff angereichertes Synthesegas (88) zu erzeugen; mit einer Trenneinheit (78), die konfiguriert ist zum Empfangen des mit Wasserstoff angereicherten Synthesegases (88) und zum Trennen der unerwünschten Bestandteile davon, um ein angereichertes Synthesegas (14) und einen Fluidstrom (82) zu erzeugen, der die unerwünschten Bestandteile umfasst; und mit einem Stromerzeugungssystem (32), aufweisend: ein Gasturbinensystem (34) zum Verbrennen des angereicherten Synthesegases (14), um Strom (42) und ein heißes ausgedehntes Gas (46) zu erzeugen; ein Dampferzeugungssystem (36) zum Empfangen des heißen ausgedehnten Gases (46), um einen ersten Dampfanteil (92) und einen zweiten Dampfanteil (94) zu erzeugen; und ein Rankine-Turbinensystem (52), das den zweiten Dampfanteil (94) und den die unerwünschten Bestandteile umfassenden Fluidstrom (82) empfängt, um Strom (42) und einen dritten Dampfanteil (56) zu erzeugen, wobei der dritte Dampfanteil (56) der Trenneinheit (78) zur Verfügung gestellt wird, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.Polygeneration system: with a synthesis gas generator ( 4 ) for generating a synthesis gas ( 6 ) comprising carbon monoxide and hydrogen; with a synthesis gas enrichment unit ( 8th ) comprising: a water gas shift reactor unit ( 76 ), which is configured to deliver the synthesis gas ( 6 ) and a first vapor fraction ( 92 ) to form a hydrogen-enriched synthesis gas ( 88 ) to create; with a separation unit ( 78 ) configured to receive the hydrogen-enriched synthesis gas ( 88 ) and separating the undesired constituents thereof to form an enriched synthesis gas ( 14 ) and a fluid stream ( 82 ) which comprises the undesired components; and with a power generation system ( 32 ), comprising: a gas turbine system ( 34 ) for burning the enriched synthesis gas ( 14 ) to electricity ( 42 ) and a hot extended gas ( 46 ) to create; a steam generating system ( 36 ) for receiving the hot expanded gas ( 46 ) to obtain a first vapor fraction ( 92 ) and a second vapor fraction ( 94 ) to create; and a Rankine turbine system ( 52 ), which determines the second vapor fraction ( 94 ) and the fluid stream comprising the undesired constituents ( 82 ) receives power ( 42 ) and a third vapor fraction ( 56 ), wherein the third vapor fraction ( 56 ) of the separation unit ( 78 ) to facilitate the separation of the undesirable components. Polygenerationssystem, aufweisend: eine Lufttrenneinheit (62) zum Empfangen von Luft (58) und Erzeugen eines sauerstoffreichen Stroms (74); einen Synthesegasgenerator (4), aufweisend: einen Vergaser (134) zum Empfangen eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs (2) und des sauerstoffreichen Stroms (74), um ein Synthesegas (6) zu erzeugen, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff umfasst; und eine Kühleinheit (136) zum Empfangen des Synthesegases (6) und Erzeugen eines gekühlten Synthesegases (142); eine Synthesegasanreicherungseinheit (8), aufweisend: eine Partikelentfernungseinheit (146) zum Empfangen des gekühlten Synthesegases (142) und zum Herstellen eines partikelfreien Synthesegases (152); eine Synthesegasentsäuerungseinheit (138) zum Empfangen des partikelfreien Synthesegases (152) und zum Herstellen eines entsäuerten Synthesegases (154); einen Wasser-Gas-Shiftreaktor (76) zum Empfangen des entsäuerten Synthesegases (154) und eines ersten Dampfanteils (92), um ein mit Wasserstoff angereichertes Synthesegas (88) zu erzeugen; und eine Trenneinheit (78) zum Empfangen des mit Wasserstoff angereicherten Synthesegases (88) und zum Trennen der unerwünschten Bestandteile davon, um ein angereichertes Synthesegas (14) und einen Fluidstrom (82) zu erzeugen, der die unerwünschten Bestandteile enthält; einen katalytischen Brenner (96) zum Empfangen des Fluidstroms (82), der die unerwünschten Bestandteile umfasst, und zum Erzeugen eines nichtentflammbaren Fluidstroms (98); und ein Stromerzeugungssystem (32), aufweisend: ein Gasturbinensystem (34) zum Verbrennen des angereicherten Synthesegases (14), um Strom (42) und ein heißes ausgedehntes Gas (46) zu erzeugen; ein Dampferzeugungssystem (36) zum Empfangen des heißen ausgedehnten Gases (46), um einen ersten Dampfanteil (92) und einen zweiten Dampfanteil (94) zu erzeugen; und ein Rankine-Turbinensystem (52), das den zweiten Dampfanteil (94) und den nichtentflammbaren Fluidstrom (98) empfängt, um Strom (42) und einen dritten Dampfanteil (56) zu erzeugen, wobei der dritte Dampfanteil (56) der Trenneinheit (78) zur Verfügung gestellt wird, um die Trennung der unerwünschten Bestandteile zu vereinfachen.A polygeneration system, comprising: an air separation unit ( 62 ) for receiving air ( 58 ) and generating an oxygen-rich stream ( 74 ); a synthesis gas generator ( 4 ), comprising: a gasifier ( 134 ) for receiving a carbonaceous fuel ( 2 ) and the oxygen-rich stream ( 74 ) to a synthesis gas ( 6 ) which comprises carbon monoxide and hydrogen; and a cooling unit ( 136 ) for receiving the synthesis gas ( 6 ) and producing a cooled synthesis gas ( 142 ); a synthesis gas enrichment unit ( 8th ), comprising: a particle removal unit ( 146 ) for receiving the cooled synthesis gas ( 142 ) and for producing a particle-free synthesis gas ( 152 ); a synthesis gas deacidification unit ( 138 ) for receiving the particle-free synthesis gas ( 152 ) and for producing a deacidified synthesis gas ( 154 ); a water-gas shift reactor ( 76 ) for receiving the deacidified synthesis gas ( 154 ) and a first vapor fraction ( 92 ) to form a hydrogen-enriched synthesis gas ( 88 ) to create; and a separation unit ( 78 ) for receiving the hydrogen-enriched synthesis gas ( 88 ) and separating the undesired constituents thereof to form an enriched synthesis gas ( 14 ) and a fluid stream ( 82 ) containing the undesired components; a catalytic burner ( 96 ) for receiving the fluid stream ( 82 ) comprising the undesirable components and for generating a non-flammable fluid stream ( 98 ); and a power generation system ( 32 ), comprising: a gas turbine system ( 34 ) for burning the enriched synthesis gas ( 14 ) to electricity ( 42 ) and a hot extended gas ( 46 ) to create; a steam generating system ( 36 ) for receiving the hot expanded gas ( 46 ) to obtain a first vapor fraction ( 92 ) and a second vapor fraction ( 94 ) to create; and a Rankine turbine system ( 52 ), which determines the second vapor fraction ( 94 ) and the non-flammable fluid stream ( 98 ) receives power ( 42 ) and a third vapor fraction ( 56 ), wherein the third vapor fraction ( 56 ) of the separation unit ( 78 ) to facilitate the separation of the undesirable components. Polygenerationssystem gemäß Anspruch 9, wobei der Wasser-Gas-Shiftreaktor (76) und die Trenneinheit (78) in einem Membranreaktor (118) kombiniert sind.A polygeneration system according to claim 9, wherein the water-gas shift reactor ( 76 ) and the separation unit ( 78 ) in a membrane reactor ( 118 ) are combined.
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