DK144485B - PROCEDURE FOR GENERATING ENERGY USING A GAS TURBINE - Google Patents

PROCEDURE FOR GENERATING ENERGY USING A GAS TURBINE Download PDF

Info

Publication number
DK144485B
DK144485B DK680274AA DK680274A DK144485B DK 144485 B DK144485 B DK 144485B DK 680274A A DK680274A A DK 680274AA DK 680274 A DK680274 A DK 680274A DK 144485 B DK144485 B DK 144485B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
gas
stream
approx
turbine
exhaust
Prior art date
Application number
DK680274AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK144485C (en
DK680274A (en
Inventor
C P Marion
W G Schlinger
A Brendt
J R Muenger
Original Assignee
Texaco Development Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US428981A external-priority patent/US3868817A/en
Priority claimed from US428980A external-priority patent/US3866411A/en
Application filed by Texaco Development Corp filed Critical Texaco Development Corp
Publication of DK680274A publication Critical patent/DK680274A/da
Publication of DK144485B publication Critical patent/DK144485B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK144485C publication Critical patent/DK144485C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • F01K23/068Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification in combination with an oxygen producing plant, e.g. an air separation plant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2200/00Mathematical features
    • F05D2200/20Special functions
    • F05D2200/26Special functions trigonometric
    • F05D2200/262Cosine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

(19) DANMARK(19) DENMARK

Wj (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT αυ 1 ί+ί+ί+85 ΒWj (12) PRESENTATION SCRIPTURE αυ 1 ί + ί + ί + 85 Β

DIREKTORATET FOR PATENT- 0<3 VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF PATENT- 0 <3 TRADE MARKET

(21) Ansøgning nr. 6802/74 (51) |nt.CI.3 F 02 C 3/14 (22) Indleveringsdag 23. dec. 1974 (24) Løbedag 23. dec. 1974 (41) Aim. tilgængelig 28. jun. 1975 (44) Fremlagt 15· mar. 1982 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -* (85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -(21) Application No. 6802/74 (51) | nt.CI.3 F 02 C 3/14 (22) Filing Date 23 Dec. 1974 (24) Race day 23 dec. 1974 (41) Aim. available Jun 28 1975 (44) Submitted Mar 15 1982 (86) International Application No. - (86) International Filing Day - * (85) Continuation Day - (62) Master Application No. -

(30) Prioritet 27- dec. 1973, 428980, US 27. dec. 1973, 428981, US(30) Priority 27-Dec. 1973, 428980, US Dec 27 1973, 428981, US

(71) Ansøger TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION, New York, US.(71) Applicant TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION, New York, US.

(72) Opfinder Charles Parker Marlon, US: Warren Gleason iichlinger, US: Albert Brent, US: James Robert Muenger, US.(72) Inventor Charles Parker Marlon, US: Warren Gleason iichlinger, US: Albert Brent, US: James Robert Muenger, US.

(74) Fuldmægtig Th. Ostenfeld Patentbureau A/S.(74) Clerk Th. Ostenfeld Patentbureau A / S.

(54) Fremgangsmåde til frembringelse af energi ved hjælp af en gasturbine.(54) Process for generating energy by means of a gas turbine.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til frembringelse af energi ved hjælp af en gasturbine under forbrænding af ren brændstofgas. Denne rene brændstofgas fremstilles ud fra aske- og svovlholdige carbonbrændstoffer, og den fremkomne brændstofgas anvendes i gasturbinerne til fremstilling af mekanisk og elektrisk energi uden dermed forbundet væsentlig forurening af omgivelserne.The present invention relates to a process for generating energy by means of a gas turbine during combustion of pure fuel gas. This clean fuel gas is produced from ash and sulfur-containing carbon fuels, and the resulting fuel gas is used in the gas turbines to produce mechanical and electrical energy without any significant environmental pollution associated with it.

En konventionel gasturbine af den simpleste type virker stort qj set ved,at luft komprimeres ved hjælp af en centrifugal- eller aksial- lo kompressor, hvorefter et brændstof forbrændes med den komprimerede ^ luft i et forbrændingskammer, og de ved forbrændingen dannede varmeA conventional gas turbine of the simplest type acts large qj in that air is compressed by means of a centrifugal or axial compressor, after which a fuel is combusted with the compressed air in a combustion chamber and the heat generated by the combustion

-J-J

**

QQ

j- gasser passerer igennem en ekspansionsturbine. Noget af turbine- energien kan anvendes til drift af en kompressor, der kan være for bundet med turbineakslen. Den resterende del af turbine-energien 2 144485 overføres almindeligvis til en generator til frembringelse af elektrisk energi.J gases pass through an expansion turbine. Some of the turbine energy can be used to operate a compressor that may be too connected to the turbine shaft. The remainder of the turbine energy 2 144485 is generally transferred to a generator for generating electrical energy.

Medens det som kendt fra teknikken kan være økonomisk ønskværdigt at afbrænde lavkvalitet kul og residuale oliebrændstoffer direkte i en gasturbines forbrændingskammer, har dette ikke vist sig praktisk, når brændstofferne indeholder store mængder aske eller svovl. Sådanne faste brændstoffer med højt askeindhold frigør i almindelighed faste slibende og korrosive partikler. Når sådanne partikler medføres af røggassen, der ledes igennem en ekspansionsturbine, afsættes de på turbinebladene og eroderer bladenes overflade. Når dette forekommer, ødelægges bladformen, og gaspassagen i turbinen hæmmes. Ydermere kan de fine partikler afsætte sig på varmeveksleroverflader på afgangssiden, hvorved den resulterende isolering vil forringe den termiske effektivitet. Tilsvarende problemer opstår ved forbrænding af askedannende flydende jordolieprodukter. Sådan aske omfatter mineralske forbindelser af den art, der findes i råolie. Disse forbindelser koncentreres i remanensen ved raffineringsprocessen og suppleres med siliciumdioxid, jern og natriumforbindelser, der optages under forsendelse og behandling. Vanadium, nikkel, natrium, svovl og oxygen udgør hovedbestanddelene af asken. Efter forbrændingen forekommer disse bestanddele som metaloxider, sulfater, vanadater og natriumsilikater. Disse forbindelser synes at erodere den beskyttende oxidfilm på højtemperatur-legeringer. Oxidationen accelereres derved, især ved temperaturer på over ca. 649°C. Ydermere forurener SO2 i røggasudstødningen fra ekspansionsturbinen atmosfæren. Hidtil kendte fremgangsmåder, hvor røggassen renses før indførelse i gasturbinen, er enten upraktiske, særdeles kostbare eller begge dele.While, as known in the art, it may be economically desirable to burn low-quality coal and residual oil fuels directly in a gas turbine's combustion chamber, this has not proved practical when the fuels contain large amounts of ash or sulfur. Such high ash solid fuels generally release solid abrasive and corrosive particles. When such particles are carried by the flue gas passed through an expansion turbine, they are deposited on the turbine blades and erode the surface of the blades. When this occurs, the blade shape is destroyed and the gas passage in the turbine is inhibited. Furthermore, the fine particles can settle on heat exchanger surfaces on the outlet side, whereby the resulting insulation will degrade the thermal efficiency. Similar problems arise with the combustion of ash-forming liquid petroleum products. Such ashes include mineral compounds of the kind found in crude oil. These compounds are concentrated in the residue by the refining process and supplemented with silica, iron and sodium compounds which are taken up during shipping and processing. Vanadium, nickel, sodium, sulfur and oxygen are the main constituents of the ash. After combustion, these constituents appear as metal oxides, sulfates, vanadates and sodium silicates. These compounds appear to erode the protective oxide film on high temperature alloys. The oxidation is thereby accelerated, especially at temperatures in excess of ca. 649 ° C. Furthermore, SO2 in the flue gas exhaust from the expansion turbine pollutes the atmosphere. Prior art methods in which the flue gas is purified prior to introduction into the gas turbine are either impractical, extremely costly, or both.

De ovennævnte problemer undgås ved den højeffektive fremgangsmåde ifølge opfindelsen, hvorved gasturbinen kombineres med en partielt oxiderende brændstofgasgenerator til frembringelse af energi uden forurening af atmosfæren.The above problems are avoided by the highly efficient process of the invention, whereby the gas turbine is combined with a partially oxidizing fuel gas generator to generate energy without polluting the atmosphere.

Den foreliggende opfindelse angår således en fremgangsmåde til frembringelse af energi (mekanisk og elektrisk) ved hjælp af en gasturbine med et forbrændingskammer og en ekspansionsturbine, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte. Brændstofgassen kan dannes ved ikke-katalytisk partiel oxidation af et billigt carbonhydridholdigt brændstof med højt svovlindhold og askeindhold. Den dannede forbedrede brændstofgas er i be- 3 UU85 siddelse af en forbrændingsvarme i intervallet fra ca. 667 til ca.The present invention thus relates to a method for generating energy (mechanical and electrical) by means of a gas turbine with a combustion chamber and an expansion turbine, which is characterized by the characterizing part of claim 1. The fuel gas can be generated by non-catalytic partial oxidation of a low-sulfur hydrocarbon fuel with high sulfur content and ash content. The improved fuel gas formed is in the presence of a combustion heat in the range of approx. 667 to approx.

3 3 3115 kcal/m , og fortrinsvis i intervallet fra 667 til 890 kcal/m , samt har et molforhold (CO/^) på mindst ca. 0,30. Der er i alt væsentligt ikke forbundet nogen forurening af omgivelserne med forbrænding i gasturbinen.3 3 3115 kcal / m, and preferably in the range of 667 to 890 kcal / m, and having a mole ratio (CO / m 0.30. Essentially, no pollution of the surroundings is associated with combustion in the gas turbine.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen består i alt væsentligt af følgende trin: (1) omsætning af et carbonhydridholdigt brændstof med en fri oxygenholdig gas ved partiel oxidation i nærværelse af en temperatur-moderator i reaktionszonen af en ikke-katalytisk fristrømsgasgenera-tor ved en autogen temperatur i intervallet fra ca. 816 til ca. 1927°C og ved et tryk i intervallet fra ca. 10 til ca. 180 ata til fremstilling af en afgangsgasstrøm omfattende blandinger af , CO, CO2 og H2O og en eller flere bestanddele i form af CH^, COS, I^S og Ar samt partikelformigt carbon, i hvilken afgangsgasstrøm molforholdet (CO/H2) er mindst 0,30; (2) afkøling af afgangsgasstrømmen fra (1) og indføring af den afkølede gas i en gasrensningszone, hvorfra der særskilt opnås følgende strømme: (A) en strøm af ren brændstofgas omfattende en blanding af H2 og CO, som også indeholder en eller flere bestanddele i form af N2, CH^, CO2 og H20; (B) en C02~rig gasstrøm; (C) en opslæmningsstrøm omfattende partikelformigt carbon i et flydende bæremiddel; samt (D) en på H2S og COS rig gasstrøm; (3) indføring og forbrænding af strømmen af ren brændstofgas fra (2) i en gasturbines forbrændingskammer med en gasformig oxiderende strøm, der er dannet på et senere trin i processen til dannelse af en strøm af ren røggas; og (4) anvendelse af strømmen af ren røggas fra (3) som arbejds-medium, der ledes igennem en ekspansionsturbine til frembringelse af energi under udvikling af en ren udstødningsrøggas, hvoraf i det mindste en del blandes med luft til dannelse af den gasformige oxiderende strøm under (3).The process according to the invention consists essentially of the following steps: (1) reacting a hydrocarbon-containing fuel with a free oxygen-containing gas by partial oxidation in the presence of a temperature moderator in the reaction zone of a non-catalytic free-flow gas generator at an autogenous temperature in the range from approx. 816 to approx. 1927 ° C and at a pressure in the range of approx. 10 to approx. 180 ata for producing a waste gas stream comprising mixtures of, CO, CO 2 and H 2 O and one or more constituents in the form of CH 2, COS, 1 S and Ar as well as particulate carbon in which the exhaust gas stream molar ratio (CO / H2) is at least 0 , 30; (2) cooling the exhaust gas stream from (1) and introducing the cooled gas into a gas purification zone from which the following streams are separately obtained: (A) a pure fuel gas stream comprising a mixture of H2 and CO which also contains one or more constituents in the form of N 2, CH 2, CO 2 and H 2 O; (B) a CO 2 rich gas stream; (C) a slurry stream comprising particulate carbon in a liquid carrier; and (D) a gas stream rich in H2S and COS; (3) introducing and combusting the stream of pure fuel gas from (2) into the combustion chamber of a gas turbine with a gaseous oxidizing stream formed at a later stage in the process of producing a stream of pure flue gas; and (4) using the stream of pure flue gas from (3) as a working medium passed through an expansion turbine to generate energy during the development of a clean exhaust flue gas, at least part of which is mixed with air to form the gaseous oxidizing agent. current under (3).

Fortrinsvis kan den frie varme i mindst en del af den rene udstødningsrøggas fra ekspansionsturbinen under trin (4) anvendes til forvarmning af den rene brændstofgas, der indføres i forbrændingskammeret. En anden del af udstødningsrøggassen kan anvendes til forvarmning af en komprimeret gasformig oxiderende strøm bestående af luft og en del af udstødningsrøggassen. Denne forvarmede oxiderende strøm indføres i gasturbinens forbrændingskammer. Passende kan en del af den gasformige oxiderende strøm indføres i brændstofgasgene- 4 \U4485 ratoren. Den gasformige oxiderende strøm kan komprimeres ved hjælp af en kompressor, der er koblet til ekspansionsturbinen.Preferably, the free heat of at least a portion of the clean exhaust flue gas from the expansion turbine under step (4) can be used to preheat the clean fuel gas introduced into the combustion chamber. Another portion of the exhaust flue gas may be used to preheat a compressed gaseous oxidizing stream consisting of air and a portion of the exhaust flue gas. This preheated oxidizing stream is introduced into the combustion chamber of the gas turbine. Conveniently, a portion of the gaseous oxidizing stream can be introduced into the fuel gas generator. The gaseous oxidizing stream can be compressed by a compressor coupled to the expansion turbine.

Om ønsket kan molforholdet (CO/H2) i brændstofgasstrømmen forøges ved at blande en supplerende C02~rig gasstrøm udvundet i gasrensningszonen med afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren og ved i en fristrøms termisk konverteringszone at underkaste den resulterende blandede gasstrøm en ikke-katalytisk, termisk, omvendt vand-gas-kon-vertering ved en temperatur på mindst 816°C.If desired, the molar ratio (CO / H2) in the fuel gas stream can be increased by mixing an additional CO gas conversion at a temperature of at least 816 ° C.

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes således en forbedret kontinuerlig fremgangsmåde til fremstilling af termisk, elektrisk og mekanisk energi ved hjælp af en gasturbine. Carbon-hydridholdige materialer indbefattende flydende og faste brændstoffer indeholdende et forholdsvis højt indhold af aske og svovl kan anvendes til under partiel oxidation at tilvejebringe en brændstofgas i en særskilt, ikke-katalytisk fristrømssyntesegasgenerator. Om ønsket kan molforholdet (C0/H2) i brændstofgassen forøges ved omvendt termisk konvertering.According to the present invention, there is thus provided an improved continuous process for producing thermal, electrical and mechanical energy by means of a gas turbine. Hydrocarbon-containing materials including liquid and solid fuels containing a relatively high content of ash and sulfur can be used to provide, under partial oxidation, a fuel gas in a separate, non-catalytic, free-flow synthesis gas generator. If desired, the mole ratio (C0 / H2) in the fuel gas can be increased by reverse thermal conversion.

Kvaliteten af brændstofgassen kan yderligere forbedres med henblik på forbrænding i den på afgangssiden anbragte gasturbine, idet der anvendes sådanne trin som afkøling ved indirekte varmeveksling med vand i en spildvarmekedel til fremstilling af damp og rensning til fjernelse af faste suspenderede bestanddele og svovlforbindelser. Den resulterende forbedrede brændstofgas forbrændes så med en gasformig oxidant i gasturbinens forbrændingskammer til fremstilling af ren røggas. Som nærmere beskrevet i det følgende ledes den rene røggas ind i en ekspansionsturbine som arbejdsmedium, og der frembringes energi. Den ovennævnte gasformigeoxiderende strøm omfatter en blanding af luft og en del af udstødningsrøggassen fra ekspansionsturbinen. Den fra turbineakslen opnåede kraft kan anvendes til drift af en elektrisk generator, til kompression af den gasformige oxidant til indføring i gasturbinens forbrændingskammer og til kompression af C02 til det ikke-katalytiske termiske skift. Den frie varme i den rene røggasudstødning fra gasturbinen anvendes fortrinsvis til forvarmning af den rene brændstofgas og den gasformige oxiderende strøm før indføringen deraf i forbrændingskammeret. Efter varmeveksling kan udstødningsgassen fra gasturbinen udledes i atmosfæren praktisk taget uden dermed forbundet forurening af omgivelserne. Dette kan gøres,fortrinsvis efter at udstødningsgassen er yderligere ekspanderet igennem en energifrembringende turbine. Passende kan en del af udstødningsrøggassen fra gasturbinen sammen med eller uden sammenblanding med luft indføres i gasgeneratoren. Ved at holde 5 U4485 brændværdien af den forbedrede brændstofgas i intervallet fra ca.The quality of the fuel gas can be further improved for combustion in the off-site gas turbine, using such steps as cooling by indirect heat exchange with water in a waste heat boiler to produce steam and purification to remove solid suspended components and sulfur compounds. The resulting improved fuel gas is then combusted with a gaseous oxidant in the combustion chamber of the gas turbine to produce pure flue gas. As further described below, the pure flue gas is fed into an expansion turbine as a working medium and energy is generated. The above gaseous oxidizing stream comprises a mixture of air and a portion of the exhaust flue gas from the expansion turbine. The power obtained from the turbine shaft can be used to operate an electric generator, to compress the gaseous oxidant for introduction into the combustion chamber of the gas turbine and to compress CO 2 for the non-catalytic thermal shift. The free heat of the clean flue gas exhaust from the gas turbine is preferably used to preheat the clean fuel gas and the gaseous oxidizing stream prior to its introduction into the combustion chamber. After heat exchange, the exhaust gas from the gas turbine can be discharged into the atmosphere practically without the associated pollution of the surroundings. This can be done, preferably after the exhaust gas is further expanded through an energy generating turbine. Suitably, part of the exhaust flue gas from the gas turbine, with or without mixing with air, can be introduced into the gas generator. Keeping the 5 U4485 fuel value of the improved fuel gas in the range of approx.

OISLAND

667 til ca. 3115 kcal/m kan mængden af nitrogenoxider (NO )667 to approx. 3115 kcal / m can be the amount of nitrogen oxides (NO)

XX

i røggassen holdes under 10 dele pr. million.in the flue gas is kept below 10 parts per million.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstilles ved partiel oxidation først en kontinuerlig strøm af en brændstofgas i den med ildfast foring forsynede reaktionszone af en særskilt, upakket, ikke-katalytisk fristrømsgasgenerator. Gasgeneratoren er fortrinsvis udformet som en vertikal ståltrykbeholder, således som vist på tegningen og omhandlet i beskrivelsen til USA-patent nr. 2.992.906.In the process of the invention, by partial oxidation, a continuous stream of fuel gas is first produced in the refractory lined reaction zone by a separate, unpacked, non-catalytic free-stream gas generator. The gas generator is preferably designed as a vertical steel pressure vessel, as shown in the drawing and disclosed in the specification of U.S. Patent No. 2,992,906.

Et stort antal forskellige brændbare carbonholdige organiske materialer kan omsættes i gasgeneratoren med en fri oxygenholdig gas i nærværelse af en temperaturmodererende gas til fremstilling af brændstofgassen.A large number of different combustible carbonaceous organic materials can be reacted in the gas generator with a free oxygen-containing gas in the presence of a temperature moderating gas to produce the fuel gas.

Betegnelsen "carbonhydridholdig", der anvendes i det foreliggende til beskrivelse af forskellige passende fødematerialer, har til hensigt at omfatte gasformige, flydende og faste carbonhydrider, carbonholdige materialer og blandinger deraf. Faktisk falder praktisk taget ethvert brændbart carbonholdigt organisk materiale eller opslæmninger deraf ind under definitionen af betegnelsen "carbonhydridholdig". F.eks. kan nænnes(1) opslæmninger af faste carbonholdige brændsler, der kan pumpes, såsom kul, partikelformigt carbon, petroleumskoks, koncentreret kloakslam,samt blandinger deraf, (2) gas-faststof-suspensioner såsom finforraalet faste carbonholdige brændsler dis-pergeret i enten en temperaturmodererende gas eller i et gasformigt carbonhydrid, og (3) gas-væske-faststof dispersioner såsom finforstøvet flydende carbonhydridbrændsler eller vand og partikelformigt carbon dispergeret i en temperaturmodererende gas. De carbonhydrid-holdige brændsler kan have et svovlindhold i intervallet fra ca.The term "hydrocarbonaceous" used herein to describe various suitable feed materials is intended to include gaseous, liquid and solid hydrocarbons, hydrocarbonaceous materials and mixtures thereof. In fact, virtually any combustible carbonaceous organic material or slurry thereof falls within the definition of the term "hydrocarbonaceous". Eg. may be obtained (1) slurries of solid carbonaceous fuels which can be pumped, such as coal, particulate carbon, petroleum coke, concentrated sewage sludge, and mixtures thereof, (2) gas-solid suspensions such as finely ground solid carbonaceous fuels dispersed in either a temperature moderating gas or in a gaseous hydrocarbon; and (3) gas-liquid-solid dispersions such as finely atomized liquid hydrocarbon fuels or water and particulate carbon dispersed in a temperature moderating gas. The hydrocarbon-containing fuels may have a sulfur content in the range of approx.

0 til ca. 10 vægtprocent og et askeindhold i intervallet fra ca.0 to approx. 10% by weight and an ash content in the range of approx.

0 til ca. 15 vægtprocent.0 to approx. 15% by weight.

Betegnelsen "flydende carbonhydrid", der anvendes i det foreliggende til beskrivelse af passende flydende fødematerialer, har til hensigt at omfatte forskellige materialer såsom jordoliegas på flydende form, jordoliedestillater og -residua, benzin, naphtha, petroleum, rå jordolie, asfalt, gasolie, residualolie, tjæresandolie og skiferlersolie, kulolie, aromatiske carbonhydrider (såsom benzen-,toluen- og xylenfraktioner), kultjære, cirkulationsgasolier fra fluidkatalytiske krakningsoperationer, furfuralekstrakter af forkoksningsgasolie, samt blandinger deraf. Egnede gasformige carbonhydridbrændsler til gasformige fødematerialer omfatter methan, 6 UU85 ethan, propan, butan, pentan, naturgas, vandgas, koksovnsgas, raffi-naderigas, acetylen-restgas, ethylen-off-gas, syntesegas, og blandinger deraf. Både gasformige og flydende fødematerialer kan blandes og anvendes samtidig og kan indeholde paraffiniske, olefiniske, naphthenske og aromatiske forbindelser i ethvert forhold.The term "liquid hydrocarbon" as used herein to describe suitable liquid feed materials is intended to include various materials such as liquid petroleum gas, petroleum distillates and residues, gasoline, naphtha, petroleum, crude oil, asphalt, gas oil, residual oil. , tar sand and shale oil, coal oil, aromatic hydrocarbons (such as benzene, toluene and xylene fractions), coal tar, circulating gas oils from fluid catalytic cracking operations, furfural extracts of coking gas oil, and mixtures thereof. Suitable gaseous hydrocarbon fuels for gaseous feedstocks include methane, 6 UU85 ethane, propane, butane, pentane, natural gas, water gas, coke oven gas, refinery gas, acetylene residual gas, ethylene off gas, synthesis gas, and mixtures thereof. Both gaseous and liquid feed materials can be mixed and used simultaneously and may contain paraffinic, olefinic, naphthenic and aromatic compounds in any ratio.

Definitionen af betegnelsen "carbonhydridholdig" omfatter også oxygenerede carbonhydridholdige organiske materialer såsom carbon-hydrater, cellulosematerialer, aldehyder, organiske syrer, alkoholer, ketoner, oxygenerede brændselsolier, affaldsvæsker og biprodukter fra kemiske processer indeholdende oxygenerede carbonhydridholdige organiske materialer samt blandinger deraf.The term "hydrocarbonaceous" also includes oxygenated hydrocarbonaceous organic materials such as hydrocarbons, cellulose materials, aldehydes, organic acids, alcohols, ketones, oxygenated fuel oils, waste liquids and by-products of chemical processes containing oxygenated hydrocarbonaceous organic materials and mixtures thereof.

Det carbonhydridholdige fødemateriale kan befinde sig ved stuetemperatur eller kan være forvarmet til en temperatur i intervallet fra ca. 316 til ca. 649°C, men fortrinsvis under krakningstemperaturen deraf. Det carbonhydridholdige fødemateriale kan indføres i brænderen i flydende fase eller i en dampformig blanding med en tem-peraturmoderator. Som passende temperaturmoderatorer kan nævnes H2O, CC^-rig gas, en del af den afkølede rene udstødsgas fra den ifølge opfindelsen på afgangssiden anvendte gasturbine med eller uden tilblanding af luft, nitrogenbiprodukt fra luftseparations-anlægget, der vil blive yderligere beskrevet, samt blandinger af de førnævnte temperaturmoderatorer.The hydrocarbon-containing feed may be at room temperature or may be preheated to a temperature in the range of from about. 316 to approx. 649 ° C, but preferably below the cracking temperature thereof. The hydrocarbon-containing feed may be introduced into the liquid phase burner or into a vapor mixture with a temperature moderator. Suitable temperature moderators may be mentioned H2O, CC2-rich gas, a portion of the cooled clean exhaust gas from the exhaust side gas turbine of the invention used with or without admixture of air, nitrogen by-product of the air separation plant which will be further described, and mixtures of the aforementioned temperature moderators.

Anvendelsen af en temperaturmoderator til moderering af temperaturen i reaktionszonen afhænger i almindelighed af fødematerialets carbon-til-hydrogen forhold samt oxygenindholdet i oxidantstrømmen.The use of a temperature moderator to moderate the temperature in the reaction zone generally depends on the carbon-to-hydrogen ratio of the feed material as well as the oxygen content of the oxidant stream.

En temperaturmoderator behøver ikke at være påkrævet ved nogle gasformige carbonhydridbrændsler, men i almindelighed anvendes der en temperaturmoderator i forbindelse med flydende carbonhydridbrændsler og i forbindelse med praktisk taget ren oxygen. Når en CO 2“ holdig gasstrøm med f.eks. mindst ca. 3 mol-% CC^ (tør basis) anvendes som temperaturmoderator, kan molforholdet (CO/H2) i den dannede afgangsgasstrøm forøges. Som ovenfor nævnt kan temperaturmoderatoren indføres i sammenblanding med den ene eller med begge reaktantstrømme. Alternativt kan temperaturmoderatoren indføres i gasgeneratorens reaktionszone via en separat ledning i brænderen.A temperature moderator need not be required for some gaseous hydrocarbon fuels, but generally a temperature moderator is used for liquid hydrocarbon fuels and for practically pure oxygen. When a CO 2 containing gas stream with e.g. at least approx. 3 mole% CC 2 (dry basis) is used as a temperature moderator, the mole ratio (CO / H2) in the resulting exhaust gas stream can be increased. As mentioned above, the temperature moderator can be introduced in admixture with one or both reactant streams. Alternatively, the temperature moderator may be introduced into the reaction zone of the gas generator via a separate line in the burner.

I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse kan molforholdet (CO/H2) i den som brændstof i gasturbinen anvendte afgangsgas om ønsket forøges. Dette betyder, at et højere trykforhold pr. turbinetrin kan opnås,og et mindre antal trin behøves derfor. Turbinens størrelse formindskes, og dens termodynamiske effektivitet 7 144485 forøges. Det foretrækkes ifølge opfindelsen, at temperaturmoderato-ren består af mindst en del af den C02~rige strøm fra trin (2), mindst en del af udstødningsgassen fra trin (4), vand eller blandinger deraf. Når en C02-holdig temperaturmodererende gasstrøm, f.eks. en gasstrøm, som i det væsentlige består af ren C02 (mindst 95 mol-% C02 på tør basis) recirkuleret fra gasrensningszonen, der skal beskrives i det følgende, anvendes, eller når en del af den rene røggasudstødning fra gasturbinen, der skal beskrives i det følgende, anvendes, formindskes, eller fortrinsvis udelades anvendelsen af en supplerende mængde H20. Det foretrækkes endvidere, at en del af den C02-rige gasstrøm fra trin (2) blandes med afgangsgasstrømmen fra trin (1), og at blandingen underkastes en ikke-katalytisk omvendt termisk vand-gas-konvertering til forøgelse af molforholdet (CO/H2) i brændstofgasstrømmen til en værdi, som ligger over 0,3. Således kan det i systemet fremstillede C02 fordelagtigt anvendes som en temperaturmoderator i gasgeneratoren, eller det fremstillede C02 kan anvendes ved den omvendte termiske konvertering, der beskrives yderligere nedenfor, eller det dannede C02 kan anvendes begge steder.In accordance with the present invention, the mole ratio (CO / H2) of the exhaust gas used as fuel in the gas turbine can be increased if desired. This means that a higher pressure ratio per turbine steps can be obtained and a smaller number of steps are therefore needed. The size of the turbine decreases and its thermodynamic efficiency is increased. It is preferred according to the invention that the temperature moderator consists of at least a portion of the CO 2 rich stream from step (2), at least a portion of the exhaust gas from step (4), water or mixtures thereof. When a CO 2 containing temperature moderating gas stream, e.g. a gas stream consisting essentially of pure CO 2 (at least 95 mole% CO 2 on a dry basis) recycled from the gas purification zone to be described below is used, or when part of the clean flue gas exhaust from the gas turbine to be described in the following, is used, diminished, or preferably the use of an additional amount of H 2 O is omitted. It is further preferred that a portion of the CO 2 rich gas stream from step (2) is mixed with the exhaust gas stream from step (1) and that the mixture is subjected to a non-catalytic reverse thermal water-gas conversion to increase the molar ratio (CO / H2 ) in the fuel gas flow to a value greater than 0.3. Thus, the CO 2 produced in the system can advantageously be used as a temperature moderator in the gas generator, or the CO 2 produced can be used in the reverse thermal conversion described further below, or the CO 2 formed can be used in both places.

Som temperaturmoderator kan en gasformig strøm omfattende mere end 3 mol-% C02 ved en temperatur i intervallet fra ca. stuetemperatur til ca. 538°C og et tryk, der ligger en smule over generatortrykket, indføres i reaktionszonen, idet vægtforholdet mellem CC>2 og brændsel ligger i intervallet fra ca. 0,3 til ca. 1,0.As a temperature moderator, a gaseous stream comprising more than 3 mole% CO 2 at a temperature in the range of approx. room temperature to approx. 538 ° C and a pressure slightly above the generator pressure are introduced into the reaction zone, with the weight ratio of CC> 2 to fuel being in the range of approx. 0.3 to approx. 1.0.

Når forholdsvis små mængder H20 indfødes i reaktionszonen, f.eks. igennem brænderen til afkøling af brænderspidsen, kan det pågældende H20 enten blandes med det carbonhydridholdige fødemateriale, den frie oxygenholdige gas, temperaturmoderatoren eller kombinationer deraf. Vægtforholdet mellem vand og det carbonhydridholdige fødemateriale kan ligge i intervallet fra ca. 0,0 til ca. 1,0, og fortrinsvis fra ca. 0,0 til mindre end 0,2.When relatively small amounts of H2 O are introduced into the reaction zone, e.g. Through the burner for cooling the burner tip, the particular H2 O may be mixed with either the hydrocarbon-containing feed, the free oxygen-containing gas, the temperature moderator or combinations thereof. The weight ratio of water to the hydrocarbonaceous feedstock can range from approx. 0.0 to approx. 1.0, and preferably from ca. 0.0 to less than 0.2.

Betegnelsen "fri oxygenholdig gas", der anvendes i det foreliggende, har til hensigt at omfatte luft, oxygenberiget luft, dvs. luft indeholdende mere end 21 mol-% oxygen, samt i alt væsentligt ren oxygen, dvs. mere end 95 mol-% oxygen (hvor resten omfatter N2 og ædle gasarter). Pri oxygenholdig gas kan indføres i brænderen ved en temperatur i intervallet fra ca. stuetemperatur til ca.The term "free oxygen-containing gas" as used herein is intended to include air, oxygen-enriched air, ie. air containing more than 21 mole% oxygen, and substantially pure oxygen, i. more than 95 mole% oxygen (the remainder comprising N2 and noble gases). Pri oxygen-containing gas can be introduced into the burner at a temperature in the range of approx. room temperature to approx.

982°C. Forholdet mellem fri oxygen i oxidanten og carbon i føde-materialet (0/C, atom/atom) ligger fortrinsvis i intervallet fra ca. 0,7 til ca. 1,5.982 ° C. The ratio of free oxygen in the oxidant to carbon in the feed material (0 / C, atom / atom) is preferably in the range of from approx. 0.7 to approx. 1.5.

ø 144485 Fødestrømmene indføres i brændstofgasgeneratorens reaktionszone ved hjælp af en brænder. Der kan passende anvendes en brænder af den ringformede type, der er beskrevet i USA-patentskrift nr. 2.928.460.ø 144485 The feed streams are introduced into the reaction zone of the fuel gas generator by means of a burner. Suitably, an annular type burner described in U.S. Patent No. 2,928,460 can be used.

Fødestrømmene omsættes ved partiel oxidation uden katalysator i reaktionszonen af en fristrømsgasgenerator ved en autogen temperatur i intervallet fra ca. 816 til ca. 1927°C og ved et tryk i intervallet fra ca. 10 til ca. 180 ata. Reaktionstiden i brændstof-gasgeneratoren ligger på fra ca. 1 til ca. 10 sekunder. Brændstofgassen, der forlader gasgeneratoren kan have følgende sammensætning (mol-% på tør basis), hvis det antages, at mængden af ædle gasarter er forsvindende: C0=15-57, 1^=70-10, 002=1,5-5, CH^=0,0-20, N2=0-75, H2S=0-2,0 og C0S=0-0,1. Uomsat partikelformigt carbon (på basis af vægten af carbon i fødematerialet) udgør fra ca. 0,2 til ca. 20 vægt-% ved anvendelse af flydende fødematerialer,men er sædvanligvis forsvindende ved anvendelse af gasformige carbonhydrid-fødematerialer. Molforholdet (C0/H2) på tør basis i afgangsgassen fra generatoren ligger sædvanligvis på mindst 0,30, og fortrinsvis i intervallet fra 0,30 til 1,5.The feed streams are reacted by partial oxidation without catalyst in the reaction zone of a free stream gas generator at an autogenous temperature in the range of about 816 to approx. 1927 ° C and at a pressure in the range of approx. 10 to approx. 180 ata. The reaction time in the fuel gas generator is from approx. 1 to approx. 10 seconds. The fuel gas leaving the gas generator may have the following composition (mole% on a dry basis) assuming the amount of noble gases to be vanishing: C0 = 15-57, 1 ^ = 70-10, 002 = 1.5-5 , CH2 = 0.0-20, N2 = 0-75, H2S = 0-2.0 and COS = 0-0.1. Unreacted particulate carbon (on the basis of the weight of carbon in the feed) is from approx. 0.2 to approx. 20% by weight using liquid feed materials, but are usually vanishing using gaseous hydrocarbon feed materials. The dry molar ratio (CO / H2) in the exhaust gas from the generator is usually at least 0.30 and preferably in the range of 0.30 to 1.5.

Strømmen af varm afgangsgas fra gasgeneratoren føres ind i et særskilt ildfast foret stålkammer, fortrinsvis ved en temperatur i intervallet fra ca. 816 til ca. 1927°C, dvs. en temperatur som den i gasgeneratoren frembragte,og ca. ved gasgeneratorens tryk, f.eks. et tryk på 10 til 180 ata, og fortrinsvis 15 til 60 ata. F.eks. kan der anvendes et sfærisk kammer 12, såsom det på tegningen viste og i beskrivelsen til USA-patent nr. 3.565.588 omhandlede. Det sfæriske kammer er upakket og indeholder ingen hindringer for gasstrømmen deri. En del af det faste stof, som kan medføres i afgangsstrømmen af brændstofgas, udskilles og kan fjernes via en udledning, der befinder sig i det sfæriske kammers bund og fører til et slusekammer (se den i tegningen viste, med flange forsynede udledning 13).The flow of hot exhaust gas from the gas generator is introduced into a separate refractory lined steel chamber, preferably at a temperature in the range of from approx. 816 to approx. 1927 ° C, i.e. a temperature such as that produced in the gas generator, and approx. at the gas generator pressure, e.g. a pressure of 10 to 180 ata, and preferably 15 to 60 ata. Eg. For example, a spherical chamber 12 such as that shown in the drawing and disclosed in U.S. Patent No. 3,565,588 may be used. The spherical chamber is unpacked and contains no obstructions to the gas flow therein. Part of the solid which may be entrained in the exhaust gas flow stream is separated and can be removed via a discharge located in the bottom of the spherical chamber leading to a sluice chamber (see the flanged discharge 13 shown in the drawing).

Når det ønskes at forøge molforholdet (C0/h2) i afgangsgasstrømmen yderligere, kan følgende ikke-katalytiske, termiske, omvendte vand-gas-konverteringstrin anvendes. En strøm af supplerende C02~rig gas, der senere udvindes ved processen, indføres samtidig i det sfæriske kammer ved en temperatur i intervallet fra ca. 260 til ca. 816°C og ved et tryk, der er en smule højere end trykket i gasgeneratoren.When it is desired to further increase the mole ratio (CO / h 2) in the exhaust gas stream, the following non-catalytic, thermal, reverse water-gas conversion steps may be used. A stream of supplemental CO 2 rich gas, which is subsequently extracted by the process, is simultaneously introduced into the spherical chamber at a temperature in the range of approx. 260 to approx. 816 ° C and at a pressure slightly higher than the gas generator pressure.

I dette tilfælde indføres på tør basis ca. 0,1 - 2,5 mol supplerende CC>2 i det sfæriske kammer pr. mol afgangsgas fra gasgeneratoren.In this case, on a dry basis, approx. 0.1 - 2.5 moles of supplemental CC> 2 in the spherical chamber per moles of exhaust gas from the gas generator.

9 1444859 144485

Gasserne blandes, og ved ikke-katalytisk, termisk, omvendt vand-gas-konvertering ved en temperatur på mindst 816°C, og fortrinsvis i intervallet fra ca. 816 til ca. 1538°C, omsættes det pågældende C02 med en del af hydrogenet i afgangsgasstrømmen fra generatoren til dannelse af yderligere CO og H20. Molforholdet (CO/H2) på tør basis i afgangsgassen fra gasgeneratoren kan forøges ved dette trin med ca.The gases are mixed and, by non-catalytic, thermal, reverse water-gas conversion at a temperature of at least 816 ° C, and preferably in the range of from approx. 816 to approx. 1538 ° C, the relevant CO 2 is reacted with a portion of the hydrogen in the exhaust gas stream from the generator to generate additional CO and H2 O. The dry molar ratio (CO / H2) in the exhaust gas from the gas generator can be increased at this stage by approx.

10 - 200%, og passende med 15 - 50%. Således kan afgangsgasstrømmen forlade den termiske konverteringszone med et molforhold (CO/H2) på tør basis, der ligger i intervallet fra over 0,3 til 6,0, og fortrinsvis i intervallet fra ca. 0,4 til ca. 4,5 og fordelagtigt på mere end 1,5. Det foretrækkes således, at den C02-rige gasstrøm fra trin (2) komprimeres til et tryk, der ligger over trykket i gasgeneratoren i trin (1), ved hjælp af en kompressor, der drives af .ekspansionsturbinen i trin (4), og at temperaturen ved vand-gas-konver-teringen holdes på mindst 816°C, samt at CO/H2-molforholdet forøges til en værdi (tør basis) i intervallet fra over 0,3 til 6,0.10 - 200%, and suitably 15 - 50%. Thus, the exhaust gas stream may leave the thermal conversion zone with a dry base molar ratio (CO / H2) ranging from above 0.3 to 6.0, and preferably in the range of from about. 0.4 to approx. 4.5 and advantageously more than 1.5. Thus, it is preferred that the CO 2 rich gas stream from step (2) is compressed to a pressure which is above the pressure of the gas generator in step (1) by a compressor driven by the expansion turbine of step (4), and that the temperature of the water-gas conversion is kept at least 816 ° C, and that the CO / H2 molar ratio is increased to a value (dry basis) in the range from above 0.3 to 6.0.

Den ovennævnte adiabatiske, ikke-katalytiske, termiske, omvendte højtemperatur vand-gas-konvertering begynder i det isolerede sfæriske kammer og fortsætter i den isolerede ledning, der forbinder det sfæriske kammers sideudledning med den med flange forsynede tilledning i bunden af en spildvarmekedel. I denne forbindelse henvises til beskrivelsen til USA-patent nr. 3.723.344. Således konverteres afgangsstrømmen af brændstofgas termisk uden katalysator ved passagen mellem procestrinnene. Opholdstiden i vand-gas-konverteringszonen ligger i intervallet fra ca. 0,1 til ca. 5 sekunder.The aforementioned adiabatic, non-catalytic, thermal, reverse high temperature water-gas conversion begins in the isolated spherical chamber and continues in the isolated conduit connecting the spherical chamber side discharge to the flanged conduit at the bottom of a waste heat boiler. In this connection, reference is made to U.S. Patent No. 3,723,344. Thus, the exhaust stream of fuel gas is thermally converted without catalyst at the passage between the process steps. The residence time in the water-gas conversion zone ranges from approx. 0.1 to approx. 5 seconds.

Den ovennævnte ikke-katalytiske, termiske, omvendte konverteringsreaktion finder sted i en fortrinsvis adiabatisk, upakket fristrøms-reaktionszone, der er adskilt fra brændstofgasgeneratoren. Fortrinsvis er temperatur- og trykforholdene, hvorved den omvendte termiske konvertering finder sted, praktisk taget de samme som i brændstof-gasgeneratoren, bortset fra sædvanligt trykfald i ledningen og eventuel afkøling som følge af den frie varme i den supplerende C02~strøm og den endoterme reaktionsvarme. Forøgelse af C0/H2“forholdet i brændstofgassen vil forøge dens forbrændingsvarme pr. mol og forøge dens molekylvægt. Således giver ved 298°K: CO + ^2 ^ C02 + 67,64 kg.kal/g mol 44 molvægt H2 + ^2 ^ H20(gas) + 57,80 kg.kal/g mol 18 molvægt U4485 10The aforementioned non-catalytic, thermal, reverse conversion reaction takes place in a preferably adiabatic, unpackaged free-flow reaction zone separate from the fuel gas generator. Preferably, the temperature and pressure conditions at which the reverse thermal conversion takes place are practically the same as in the fuel gas generator, except for usual pressure drop in the conduit and any cooling due to the free heat of the supplemental CO 2 flow and the endothermic reaction heat. . Increasing the C0 / H2 ratio in the fuel gas will increase its combustion heat per day. mole and increase its molecular weight. Thus, at 298 ° K: CO + ^ 2 ^ CO 2 + 67.64 kg.cal / g mole 44 molar weight H2 + ^ 2 ^ H2 O (gas) + 57.80 kg.cal / g mol 18 mol weight U4485 10

Fordelagtigt forbedrer dette den termiske effektivitet af brændstofgassen på afgangssiden og tillader anvendelsen af mindre gasturbiner. Ydermere er behovet for overskudsluft, der kræves til god forbrænding i gasturbinens forbrændingskammer i den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendte semi-lukket-cyklus gasturbine mindre end ca. halvdelen af den mængde, der kræves til en åben-cyklus gasturbine.Advantageously, this improves the thermal efficiency of the exhaust gas on the exhaust side and allows the use of smaller gas turbines. In addition, the need for excess air required for good combustion in the combustion chamber of the gas turbine in the semi-closed-cycle gas turbine used in the process of the invention is less than approx. half the amount required for an open-cycle gas turbine.

Afgangsstrømmen af brændstofgas føres så gennem en serieforbundet spildvarmekedel, hvor der foregår indirekte varmeveksling med vand. Brændstofgasstrømmen afkøles derved til en temperatur i intervallet fra ca. 260 til ca. 393°C. Herved kan der fremstilles en biproduktdamp med en temperatur i intervallet fra ca. 232 til ca. 371°C til anvendelse andetsteds i processen. F.eks. kan den nævnte damp anvendes som arbejdsmedium i en ekspansionsturbine til produktion af energi, f.eks. til drift af kompressoren i et konventionelt luftseparationsanlæg. Om ønsket kan dampen overhedes til en temperatur i intervallet fra ca. 399 til ca. 649°C, og den overhedede damp kan anvendes som arbejdsmedium i en dampturbine. Overvarmningen kan f.eks. ske ved indirekte varmeveksling med ren røggas, der forlader gasturbinen eller i en ovn, fortrinsvis fyret med den rene brændstofgas, for at undgå forurening af omgivelserne.The exhaust flow of fuel gas is then passed through a series-connected waste heat boiler, where indirect heat exchange with water takes place. The fuel gas stream is thereby cooled to a temperature in the range of approx. 260 to approx. 393 ° C. Hereby a by-product vapor having a temperature in the range of approx. 232 to approx. 371 ° C for use elsewhere in the process. Eg. said steam can be used as a working medium in an expansion turbine for energy production, e.g. for operating the compressor in a conventional air separation plant. If desired, the vapor can be superheated to a temperature in the range of approx. 399 to approx. 649 ° C and the superheated steam can be used as a working medium in a steam turbine. For example, the overheating may occur. This is done by indirect heat exchange with pure flue gas leaving the gas turbine or in a furnace, preferably fired with the clean fuel gas, to avoid pollution of the surroundings.

Det er således en foretrukket udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, at afkølingen af afgangsgassen fra trin (1) sker ved indirekte varmeveksling med vand under dannelse af damp, og at en del af dampen overhedes ved indirekte varmeveksling med udstødningsrøggassen fra ekspansionsturbinen i trin (4), hvorefter i det mindste en del af den overhedede damp ledes som arbejdsmedium igennem en dampturbine, der driver en kompressor eller en elektrisk generator.Thus, it is a preferred embodiment of the process according to the invention that the cooling of the exhaust gas from step (1) is effected by indirect heat exchange with water to produce steam and that part of the steam is heated by indirect heat exchange with the exhaust flue gas from the expansion turbine in step (4). , after which at least a portion of the superheated steam is passed as a working medium through a steam turbine operating a compressor or electric generator.

Den delvis afkølede strøm af brændstofgas, der forlader spildvarmekedlen, ledes ind i en gasrensningszone, hvor partikelformigt carbon og andre medførte faststoffer kan fjernes derfra. Opslæmninger af partikelformigt carbon i et flydende carbonhydridbrændsel kan fremstilles i rensningszonen og kan recirkuleres til brændstofgasgenera-toren, hvor det tjener som i det mindste en del af fødematerialet. Enhver konventionel egnet måde til fjernelse af suspenderede faststoffer fra en gasstrøm kan anvendes. Ved en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen indføres brændstofgasstrøromen i en gasvæske skrubningszone, hvor den skrubbes med et skrubningsfluidum, såsom flydende carbonhydrid eller vand. En passende væske-gas kolonne af bakketypen er beskrevet i Perry's Chemical Engineers' Handbook, 4. udgave, McGraw-Hill 1963, side 18-3 til 5.The partially cooled fuel gas flow leaving the waste heat boiler is conducted into a gas purification zone where particulate carbon and other entrained solids can be removed therefrom. Particulate carbon slurries in a liquid hydrocarbon fuel can be prepared in the purification zone and can be recycled to the fuel gas generator where it serves as at least part of the feedstock. Any conventional suitable way of removing suspended solids from a gas stream can be used. In one embodiment of the process of the invention, the fuel gas stream is introduced into a gas liquid scrubbing zone where it is scrubbed with a scrubbing fluid such as liquid hydrocarbon or water. A suitable tray-type liquid-gas column is described in Perry's Chemical Engineers' Handbook, 4th Edition, McGraw-Hill 1963, pages 18-3 to 5.

U4485U4485

Ved således at lede strømmen af brændstofgas op igennem en skrubningskolonne i direkte kontakt og i modstrøm med et passende skrubningsfluidum.eller med fortyndede blandinger af partikelformigt carbon og skrubningsfluidum, der flyder ned igennem kolonnen, kan det partikelformige carbon fjernes fra brændstofgassen. En opslæmning af partikelformigt carbon og skrubningsfluidum fjernes fra bunden af kolonnen og sendes til en carbon-separationszone eller -koncentrationszone. Dette kan ske på en hvilken som helst egnet konventionel måde, f.eks. ved filtrering, centrifugering, sedimentering eller ved flydende carbonhydrid-ekstraktion, såsom ved den i beskrivelsen til USA-patent nr. 2.992.906 omhandlede proces. Rent skrubningsfluidum eller fortyndede blandinger af skrubningsfluidum og partikelformigt carbon recirkuleres til toppen af kolonnen til skrubning af mere brændstofgas .Thus, by directing the flow of fuel gas through a scrubbing column in direct contact and countercurrent with a suitable scrubbing fluid or with dilute mixtures of particulate carbon and scrubbing fluid flowing through the column, the particulate carbon can be removed from the fuel gas. A slurry of particulate carbon and scrubbing fluid is removed from the bottom of the column and sent to a carbon separation zone or concentration zone. This can be done in any suitable conventional manner, e.g. by filtration, centrifugation, sedimentation or by liquid hydrocarbon extraction, such as in the process described in U.S. Patent No. 2,992,906. Pure scrubbing fluid or diluted mixtures of scrubbing fluid and particulate carbon are recycled to the top of the column for scrubbing more fuel gas.

Andre egnede konventionelle gasafkølings- og rensningsmetoder kan anvendes i kombination med eller i stedet for ovennævnte skrubningskolonne. F.eks. kan strømmen af brændstofgas indføres under overfladen af et bassin med bratkølings- og skrubningsfluidum ved hjælp af en dypperørsenhed. Strømmen af brændstofgas kan også ledes igennem et antal skrubningstrin omfattende en skrubber/ såsom en venturi- eller dyseskrubber, som vist f.eks. i Perry's Chemical Engineers' Handbook, 4. udgave, McGraw-Hill 1963, side 18-54 til 56.Other suitable conventional gas cooling and purification methods may be used in combination with or in place of the above scrubbing column. Eg. For example, the flow of fuel gas may be introduced below the surface of a quenching and scrubbing fluid basin by means of a dip tube assembly. The fuel gas stream may also be passed through a number of scrubbing steps comprising a scrubber / such as a venturi or nozzle scrubber, as shown e.g. in Perry's Chemical Engineers' Handbook, 4th Edition, McGraw-Hill 1963, pages 18-54 to 56.

Der dannes i alt væsentligt intet partikelformigt carbon ud fra gasformige carbonhydridholdige brændsler, såsom naturgas eller methan.Substantially no particulate carbon is formed from gaseous hydrocarbon-containing fuels such as natural gas or methane.

I et sådant tilfælde behøver førnævnte gasskrubningstrin ikke at være nødvendigt.In such a case, the aforementioned gas scrubbing step need not be necessary.

I en yderligere gasrensningszone kan CC>2/ ^S, COS, ^0, NH^ og andre gasformige urenheder fjernes fra den afkølede og rensede gasstrøm, der forlader gasrensningszonen til fjernelse af faste partikelformige urenheder. Egnede konventionelle metoder kan anvendes til denne yderligere rensning,og som eksempler kan nævnes frysning og fysisk eller kemisk absorption med opløsningsmidler såsom methanol, n-methylpyrrolidon, triethanolamin, propylencarbonat,eller alternativt med aminer eller varm kaliumcarbonat.In a further gas purification zone, CC> 2 / S, COS, O 0, NH 2 and other gaseous impurities can be removed from the cooled and purified gas stream leaving the gas purification zone to remove solid particulate impurities. Suitable conventional methods can be used for this further purification and as examples can be mentioned freezing and physical or chemical absorption with solvents such as methanol, n-methylpyrrolidone, triethanolamine, propylene carbonate, or alternatively with amines or hot potassium carbonate.

Ved opløsningsmiddelabsorptionsprocessen kan det meste af det i opløsningsmidlet absorberede CO2 frigøres ved simpel lynfordampning. Resten kan fjernes ved afdrivning. Dette kan gøres økonomisk med nitrogen. Nitrogen kan opnås som et billigt biprodukt, når et konventionelt luftseparationsanlæg anvendes til fremstilling af praktisk taget ren oxygen (95 mol-% O2 eller mere) til anvendelse som den oxygen- 12 144486 rige gas i brændstofgasgeneratoren. Det regenererede opløsningsmiddel recirkuleres så til absorptionskolonnen til genbrug. Om nødvendigt kan den endelige rensning ske ved at lede procesgassen igennem jernoxid, zinkoxid eller aktivt kul til fjernelse af resterende spor af H2S eller organisk sulfid. Om ønsket kan en strøm af CC^-rig gas indeholdende CO2 i en mængde på ca. 25 - 100 mol-%,og fortrinsvis i en mængde på mere end 98,5 %, fremstilles til anvendelse i ovennævnte ikke- katalytiske, termiske, omvendte vand-gas-konverteringstrin i processen. Om ønsket kan en udvundet strøm af CO2 recirkuleres til brændstof-gasgeneratoren til anvendelse som den temperaturmodererende gas eller en del deraf. I et sådant tilfælde kan små mængder H2S og COS befinde sig i C02_strømmen.In the solvent absorption process, most of the CO2 absorbed in the solvent can be released by simple lightning evaporation. The residue can be removed by stripping. This can be done economically with nitrogen. Nitrogen can be obtained as an inexpensive by-product when a conventional air separation plant is used to produce practically pure oxygen (95 mol% O 2 or more) for use as the oxygen-rich gas in the fuel gas generator. The regenerated solvent is then recycled to the absorption column for recycling. If necessary, the final purification can be done by passing the process gas through iron oxide, zinc oxide or activated carbon to remove residual traces of H2 S or organic sulfide. If desired, a stream of CC₂-rich gas containing CO 25 to 100 mole%, and preferably in an amount greater than 98.5%, are prepared for use in the above non-catalytic, thermal, reverse water-gas conversion steps in the process. If desired, a recovered stream of CO 2 can be recycled to the fuel gas generator for use as the temperature moderating gas or a portion thereof. In such a case, small amounts of H2S and COS may be in the CO2 stream.

Tilsvarende kan det H2S- og COS-holdige opløsningsmiddel regenereres ved lynfordampning og afdrivning med nitrogen eller alternativt ved opvarmning og tilbagesvaling ved formindsket tryk uden anvendelse af en inert gas. H2S og COS omdannes så til svovl på passende måde. F.eks. kan Claus-processen anvendes til fremstilling af elementært svovl ud fra E^S som beskrevet i Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2. udgave, bind 19, John Wiley, 1969, side 353. Overskydende SO2 i restgasserne fra Claus-anlægget kan fjernes og bortsmides i kemisk kombination med kalksten eller ved hjælp af en passende kommerciel ekstraktionsproces. I almindelighed er sammensætningen af den rene brændstofgas i mol-% (tør basis) som følger: H2=10 til 60, C0=15 til 60, CH4=0,0 til 25, C02= 0,0 til 5 og N2=0,0 til 75. Brændværdien i kcal/m^ er mindst 623, og passende 668-3115, og fortrinsvis mellem 668 og 1335, f.eks. ca. 800.Similarly, the H2S and COS-containing solvent can be regenerated by flash evaporation and stripping with nitrogen or alternatively by heating and refluxing at reduced pressure without using an inert gas. H2S and COS are then converted to sulfur appropriately. Eg. For example, the Claus process can be used to produce elemental sulfur from E ^ S as described in the Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2nd Edition, Volume 19, John Wiley, 1969, page 353. Excess SO2 in the residual gases from the Claus plant can is removed and removed in chemical combination with limestone or by an appropriate commercial extraction process. In general, the composition of the pure fuel gas in mole% (dry basis) is as follows: H2 = 10 to 60, CO = 15 to 60, CH4 = 0.0 to 25, CO2 = 0.0 to 5 and N2 = 0 , 0 to 75. The calorific value in kcal / m 2 is at least 623, and suitably 668-3115, and preferably between 668 and 1335, e.g. ca. 800th

Strømmen af ren brændstofgas fra gasrensningszonen befinder sig ved en temperatur i intervallet fra ca. 33 til ca. 427°c °g ved et tryk i intervallet fra ca. 10 til ca. 180 ata, og fortrinsvis mellem 15 og 60 ata. Det foretrækkes, at trykket af brændstofgassen på dette sted er praktisk taget det samme som trykket frembragt i brændstof gasgeneratoren, bortset fra sædvanligt ledningstab. Fortrinsvis forvarmes strømmen af brændstofgas til en temperatur i intervallet fra ca. 204 til ca. 427°C ved indirekte varmeveksling med en del af den varme strøm af udstødningsrøggas fra hovedekspansionsturbinen på processens afgangsside, før brændstofgassen indføres i gasturbinens forbrændingskammer. I forbrændingskammeret indføres samtidig ca. 1,0-3,0 voluminer af en gasformig oxiderende strøm pr. volumen ren brændstofgas. Den gasformige oxiderende strøm omfatter en fri oxygenholdig gas (fortrinsvis luft) i blanding med en del af udstødningsrøggassen 144485 13 fra ekspansionsturbinen, der beskrives nedenfor. Volumenforholdet mellem fri oxygenholdig gas og røggas ligger i intervallet fra ca.The flow of pure fuel gas from the gas purification zone is at a temperature in the range of approx. 33 to approx. 427 ° C ° g at a pressure in the range of approx. 10 to approx. 180 ata, and preferably between 15 and 60 ata. It is preferred that the pressure of the fuel gas at this location be practically the same as the pressure generated in the fuel gas generator, except for usual conduction loss. Preferably, the flow of fuel gas is preheated to a temperature in the range of from about. 204 to approx. 427 ° C by indirect heat exchange with part of the hot exhaust flue gas flow from the main expansion turbine on the process's departure side, before introducing the fuel gas into the gas turbine's combustion chamber. At the same time, approx. 1.0-3.0 volumes of one gaseous oxidizing stream per volume of pure fuel gas. The gaseous oxidizing stream comprises a free oxygen-containing gas (preferably air) in admixture with a portion of the exhaust flue gas 144485 13 from the expansion turbine described below. The volume ratio of free oxygen-containing gas to flue gas ranges from approx.

0,20 til ca. 2,0, og fortrinsvis i intervallet fra 0,4 til 1,2. Den forvarmede strøm af ren brændstofgas forbrændes så med den gasformige oxiderende strøm i gasturbinens forbrsndingskammer.0.20 to approx. 2.0, and preferably in the range of 0.4 to 1.2. The pre-heated stream of pure fuel gas is then combusted with the gaseous oxidizing stream in the combustion chamber of the gas turbine.

Når den gasformige oxiderende strøm indføres i gasturbinens forbrændingskammer ved en temperatur i intervallet fra ca. 204 til ca. 427°C og ved praktisk taget samme tryk som brændstofgassen,har den rene røggas, der forlader forbrændingskammeret ved en temperatur i intervallet fra ca. 760 til ca. 1649°C, og sædvanligvis 871 til 1149°C, og ved et overtryk i intervallet fra ca. 3,5 til ca. 70 kp/cm2 eller derover, og fortrinsvis ved 7 til 28 kp/cm2 eller derover, følgende typiske sammensætning i mol-%: CC>2=4-10, H20=3-6, N2 =75-85 og O2=5-10. Kun en meget lille koncentration af nitrogenoxider (NO ) kan findes i røggassen. Dette skyldes den i forbrændingskammeret herskende forholdsvis lave temperatur, der primært er et resultat af den forbedrede brændstofgas' forholdsvis lave adiabatiske flammetemperatur. Ydermere er S02-indholdet i røggassen 0, og mængden af medførte partikelformige bestanddele er uvæsentlig.When the gaseous oxidizing stream is introduced into the combustion chamber of the gas turbine at a temperature in the range of approx. 204 to approx. 427 ° C and at practically the same pressure as the fuel gas, has the pure flue gas leaving the combustion chamber at a temperature in the range of about 760 to approx. 1649 ° C, and usually 871 to 1149 ° C, and at an overpressure in the range of about 3.5 to approx. 70 kp / cm 2 or more, and preferably at 7 to 28 kp / cm 2 or more, the following typical composition in mole%: CC> 2 = 4-10, H 2 O = 3-6, N 2 = 75-85 and O 2 = 5 -10. Only a very small concentration of nitrogen oxides (NO) can be found in the flue gas. This is due to the relatively low temperature prevailing in the combustion chamber, which is primarily a result of the improved fuel gas's relatively low adiabatic flame temperature. Furthermore, the SO 2 content of the flue gas is 0 and the amount of particulate matter entailed is immaterial.

Den rene røggas, der forlader forbrændingskammeret,ledes igennem mindst én energiudviklende ekspansionsturbine som arbejdsmedium.The clean flue gas leaving the combustion chamber is passed through at least one energy-generating expansion turbine as a working medium.

Mindst én elektrisk generator og mindst én turbokompressor kan via en til variabel hastighed indrettet kraftoverføring kobles til f.eks. turbineakslen. Den gasformige oxiderende strøm kan før indføring i gasturbinens forbrændingskammer,og carbondioxidet fra gasrensningszonen kan før recirkulering til brændstofgasgeneratoren eller til det ovennævnte sfæriske blandingskammer komprimeres ved hjælp af de omhandlede turbokompressorer til et passende tryk, f.eks. til over 10 - 190 ata.At least one electric generator and at least one turbo compressor can be connected via a variable speed power transmission e.g. turbine shaft. The gaseous oxidizing stream can be compressed before introduction into the combustion chamber of the gas turbine, and the carbon dioxide from the gas purification zone can be compressed before recirculation to the fuel gas generator or to the above-mentioned spherical mixing chamber by the appropriate turbo compressors for an appropriate pressure, e.g. to over 10 - 190 ata.

Den rene udstødningsrøggas forlader hovedekspansionsturbinen ved en temperatur i intervallet fra ca. 427 til ca. 649°C og ved et tryk i intervallet fra ca. 1,0 til 7,0 ata. Fra ca. 0 til ca. 50 volumenprocent af denne strøm kan som ovenfor beskrevet om ønsket separeres og ledes igennem en varmeveksler til indirekte varmeveksling med den rene brændstofgas på dennes vej til gasturbinens forbrændingskammer. Efter varmeveksling kan den afkølede rene udstødningsrøggas udledes i atmosfæren via en skorsten. Der foregår praktisk taget ingen atmosfærisk forurening, da de gasformige urenheder forud er fjernet. Fortrinsvis udledes strømmen af varmevekslet udstødningsrøggas efter yderligere ekspansion i en kraftfrembringende turbine.The clean exhaust flue gas leaves the main expansion turbine at a temperature in the range of approx. 427 to approx. 649 ° C and at a pressure in the range of approx. 1.0 to 7.0 ata. From approx. 0 to approx. As described above, about 50% by volume of this stream can, if desired, be separated and passed through an indirect heat exchange heat exchanger with its pure fuel gas on its way to the gas turbine combustion chamber. After heat exchange, the cooled clean exhaust flue gas can be discharged into the atmosphere via a chimney. There is virtually no atmospheric contamination since the gaseous impurities have been removed beforehand. Preferably, the flow of heat exchanged exhaust flue gas is discharged after further expansion in a power generating turbine.

14 14448514 144485

Den resterende del af strømmen af ren udstødningsrøggas fra hovedekspansionturbinen ledes igennem en varmeveksler til indirekte varmeveksling med ovennævnte komprimerede gasformige oxiderende strøm. På denne måde kan den gasformige oxiderende strøm forvarmes til en temperatur i intervallet fra ca. 149 til ca. 427°C,før den indføres i gasturbinens forbrændingskammer. Fra ca. 20 til ca. 70 volumenprocent af strømmen af udstødningsrøggas afkølet ved ovennævnte indirekte varmeveksling til en temperatur i intervallet fra ca. 38 til ca.The remaining portion of the clean exhaust flue gas flow from the main expansion turbine is passed through an indirect heat exchange heat exchanger with the above compressed gaseous oxidizing stream. In this way, the gaseous oxidizing stream can be preheated to a temperature in the range of about 149 to approx. 427 ° C before being introduced into the combustion chamber of the gas turbine. From approx. 20 to approx. 70% by volume of the exhaust flue gas stream cooled by the above indirect heat exchange to a temperature in the range of approx. 38 to approx.

149°C kan,fortrinsvis efter yderligere ekspansion i en energifrem-bringende turbine,udledes i atmosfæren uden at forårsage forurening. Den resterende del af den afkølede strøm af udstødningsrøggas blandes med en fri oxygenholdig gas til frembringelse af den gasformige oxiderende strøm. Den frit oxygenholdige gas kan udvælges fra gruppen bestående af luft, oxygenberiget luft (indeholdende mere end 21 mol-% 0«) og i alt væsentligt ren oxygen (indeholdende mere end 95 mol-% 02,.149 ° C, preferably after further expansion in an energy-generating turbine, can be discharged into the atmosphere without causing pollution. The remaining portion of the cooled exhaust flue gas stream is mixed with a free oxygen-containing gas to produce the gaseous oxidizing stream. The free oxygen-containing gas can be selected from the group consisting of air, oxygen-enriched air (containing more than 21 mole% O 2) and substantially pure oxygen (containing more than 95 mole% O 2.

Således kan fortrinsvis luft ved normalt tryk og stuetemperatur indføres i systemet ved hjælp af en fødekompressor, der er koblet til hovedekspansionsturbinens aksel. Blandingen af luft og udstødningsrøggas er ovenfor benævnt som den gasformige oxiderende strøm, og denne strøm udviser følgende typiske analyse i mol-%: C02=3,0 til 5,0, H20=1,0 til 4,0, N2=75 til 35, 02=10 til 20 og Ar=0,9 til 1,5.Thus, preferably at normal pressure and room temperature, air can be introduced into the system by means of a feed compressor coupled to the shaft of the main expansion turbine. The mixture of air and exhaust flue gas is referred to above as the gaseous oxidizing stream, and this stream exhibits the following typical analysis in mole%: CO 2 = 3.0 to 5.0, H 2 O = 1.0 to 4.0, N 2 = 75 to 35, 02 = 10 to 20 and Ar = 0.9 to 1.5.

Den gasformige oxiderende strøm komprimeres til det ønskede tryk i intervallet fra ca. 5 til ca. 65 ata i mindst én kompressor, der fortrinsvis er koblet til hovedekspansionsturbinens aksel. Sædvanligvis afkøles gasstrømmen før og mellem kompressorer. Den gasformige oxiderende strøm forvarmes så og indføres i forbrændings-kammeret som beskrevet ovenfor. Om ønsket kan fra ca. 0 til ca. 20 volumen-% af den gasformige oxiderende strøm indføres i gasgeneratoren som i det mindste en del af den temperaturmodererende gas.The gaseous oxidizing stream is compressed to the desired pressure in the range of approx. 5 to approx. 65 ata in at least one compressor preferably coupled to the shaft of the main expansion turbine. Usually, the gas flow is cooled before and between compressors. The gaseous oxidizing stream is then preheated and introduced into the combustion chamber as described above. If desired, from approx. 0 to approx. 20% by volume of the gaseous oxidizing stream is introduced into the gas generator as at least part of the temperature moderating gas.

Om ønsket kan den ved processen i gasgeneratoren dannede og i spildvarmekedlen afkølede brændstofgas anvendes som arbejdsmedium i en serieforbundet energiudviklende ekspansionsturbine, der f.eks. befinder sig efter spildvarmekedlen og passende efter gasrensningszonen til fjernelse af partikelformige urenheder eller efter den yderligere gasrensningszone til fjernelse af gasformige urenheder. Specielt foretrækkes det, at afgangsgasstrømmen fra trin (1) efter afkøling ved et tryk, som i alt væsentligt svarer til gasgenerator-trykket, bortset fra sædvanligt ledningstrykfald, ledes igennem en ekspansionsturbine, der befinder sig på tilgangssiden af gasturbinens forbrændingskammer.If desired, the fuel gas formed and cooled in the waste heat boiler formed in the process in the gas generator can be used as the working medium in a series-connected energy-developing expansion turbine, which e.g. is located after the waste heat boiler and suitably after the gas purification zone to remove particulate impurities or after the additional gas purification zone to remove gaseous impurities. In particular, it is preferred that the exhaust gas stream from step (1) after cooling at a pressure substantially equal to the gas generator pressure, except for usual conduction pressure drop, be passed through an expansion turbine located on the supply side of the gas turbine combustion chamber.

15 14448B14448B

Alternativt kan udvinding af den frie varme i den rene røggas, der forlader ekspansionsturbinen ved en temperatur i intervallet fra ca. 427 til ca. 649°C og ved et tryk i intervallet fra ca.Alternatively, extraction of the free heat in the pure flue gas leaving the expansion turbine at a temperature in the range of from ca. 427 to approx. 649 ° C and at a pressure in the range of approx.

1,0 til ca. 7,0 ata, ske ved varmeveksling med den damp, der dannedes i spildvarmekedlen på gasgeneratorens afgangsside. Derved kan dannes overhedet damp med en temperatur i intervallet fra ca. 399 til ca. 649°C. Den overhedede damp kan anvendes som arbejdsmedium i en ekspansionsturbine. Dampturbinens aksel kan f.eks. via en variabel kraftoverføring kobles til en turbokompressors aksel eller til en elektrisk generator eller til begge dele. Den rene røggas kan derpå komprimeres i turbokompressoren til et tryk i intervallet fra over 10 til 180 ata, og fortrinsvis ved en temperatur i intervallet fra ca. 204 til ca. 316°C. Den rene røggas kan derpå recirkuleres til brændstofgasgeneratoren til anvendelse som temperaturmodererende gas eller en del deraf. Alternativt kan den rene brændstofgas udledes i atmosfæren uden at bevirke forurening. Alternativt kan den frie varme i røggassen, der forlader ekspansionsturbinen, udvindes ved for-varmning af den i forbrændingskammeret i gasturbinen indførte luft, ved dannelse af yderligere højtryksdamp eller ved forvarmning af kedelføde vandet .1.0 to approx. 7.0 ata, is effected by heat exchange with the steam formed in the waste heat boiler on the exhaust side of the gas generator. This allows superheated steam to be formed at a temperature in the range of approx. 399 to approx. 649 ° C. The superheated steam can be used as a working medium in an expansion turbine. The shaft of the steam turbine can e.g. via a variable power transmission is connected to the shaft of a turbocharger or to an electric generator or to both. The pure flue gas can then be compressed in the turbocharger to a pressure in the range of more than 10 to 180 ata, and preferably at a temperature in the range of approx. 204 to approx. 316 ° C. The pure flue gas can then be recycled to the fuel gas generator for use as a temperature moderating gas or a portion thereof. Alternatively, the pure fuel gas can be discharged into the atmosphere without causing pollution. Alternatively, the free heat in the flue gas leaving the expansion turbine can be recovered by preheating the air introduced into the combustion chamber of the gas turbine, by forming additional high pressure steam or by preheating the boiler feed water.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses i det følgende ved hjælp af den skematiske tegning, der belyser en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen.The process according to the invention is illustrated in the following by means of the schematic drawing which illustrates a preferred embodiment of the method according to the invention.

Idet der henvises til tegningen, er en ikke-katalytisk, ildfast foret fristrømsbrændstofgasgenerator 1 som ovenfor beskrevet forsynet med en på tilgangssiden aksialt indrettet og med flange forsynet tilledningsåbning 2 og på afgangssiden med flange forsynet afgangsåbning 3. Som ovenfor beskrevet er en brænder 4 af den ringformede type, hvor centerpassagen 5 er indrettet aksialt med gasgeneratorens 1 akse, anbragt i tilledningsåbningen 2. Passagen 5 har en tilledningsende 6 og en konisk formet afgangsende 7. En koncentrisk koaksial ringformet passage 8 med en tilledning 9 på tilgangssiden og en konisk formet afgangsåbning 10 på afgangssiden er ligeledes tilvejebragt.Referring to the drawing, a non-catalytic, refractory lined free flow fuel gas generator 1 as described above is provided with an axially arranged and flanged supply port 2 at the inlet side and flanged outlet port 3 on the outlet side. annular type, wherein the center passage 5 is arranged axially with the axis of the gas generator 1 located in the inlet port 2. The passage 5 has an inlet end 6 and a conical shaped outlet end 7. A concentric coaxial annular passage 8 with an inlet side 9 and a conical shaped outlet opening 10 on the departure side is also provided.

.Til gasgeneratorens 1 afgangsåbning 3 er der forbundet et med ildfast foring forsynet sfærisk formet fristrømskammer 12 via en med flange forsynet tilledningsåbning 11. Kammeret 12 har en på afgangssiden anbragt med flange forsynet og normalt lukket askeafgangsåbning 13, en i siden anbragt og med flange forsynet tilledningsåbning 14 samt et med ildfast foring forsynet sideudledningsrør 15, hvis ende på afgangssiden er forbundet med spildvarmekedlen 17. F.eks.To the outlet opening 3 of the gas generator 1 is connected a refractory liner spherically shaped free-flow chamber 12 via a flanged supply opening 11. The chamber 12 has a flange-provided and normally closed ash discharge opening 13, a laterally provided and flanged. inlet port 14 and a refractory liner side discharge pipe 15 whose end on the outlet side is connected to the waste heat boiler 17. For example.

144485 16 ledes vand i ledning 18 igennem rørsystemet 19 inden i kedlen 17 i indirekte varmeveksling med varme gasser, der passerer på ydersiden af rørsystemet. Vandet fordamper og forlader spildvarmekedlen som damp via ledning 20. Andre passende kedler eller varmevekslere kan anvendes.Water in conduit 18 is passed through the pipe system 19 within the boiler 17 in indirect heat exchange with hot gases passing on the outside of the pipe system. The water evaporates and leaves the waste heat boiler as steam via line 20. Other suitable boilers or heat exchangers can be used.

Carbonhydridholdig føde på flydende form eller på dampform kan som tidligere beskrevet indføres i systemet via ledning 25, ventil 26 og ledningerne 27 og 34. Ydermere kan koncentrerede opslæmninger af partikelformigt carbon i vand eller flydende carbon-hydridbrændsler pumpes via pumpen 28 fra carbonseparationszonen 29 igennem ledningerne 30 og 31, ventilen 32, ledning 33 og ind i ledning 34, hvor blanding af fødestrømmene kan finde sted. Fødeblandingen forvarmes så fortrinsvis i varmeveksleren 220 og indføres i gasgeneratorens reaktionszone 35 via ledning 221, tilledning 9 og den ringformede passage 8 eller brænderen 4.In addition, as previously described, hydrocarbon-containing liquid or vaporized food can be introduced into the system via line 25, valve 26 and lines 27 and 34. In addition, concentrated slurries of particulate carbon in water or liquid hydrocarbon fuels can be pumped through the pump 28 from the carbon separation zone 29 through the lines. 30 and 31, valve 32, conduit 33 and into conduit 34 where mixing of the feed streams can take place. The feed mixture is then preferably preheated in the heat exchanger 220 and introduced into the reaction zone 35 of the gas generator via line 221, line 9 and the annular passage 8 or burner 4.

En del af dampen dannet i spildvarmekedlen 17 kan ledes ind i reaktionszonen 35 som et temperaturmodererende fluidum via ledning 20, ledningerne 36 - 38, ventil 39, ledningerne 40 og 41 samt centerpassagen 5 i brænderen 4. En anden del af dampen fra kedlen 17 kan anvendes som arbejdsmedium i en dampturbine. F.eks. kan dampen føres igennem ledningerne 20, 36, 37, 45 og 46, ventilen 47 og ledningen 48 ind i ekspansionsturbinen 49. Udstødningsdampen forlader turbinen via ledning 50. Ekspansionsturbinen 49 driver turbokompressoren 51, der komprimerer luften, der tilledes via ledning 52 og forlader kompressoren via ledning 53. Den komprimerede luft kan så indføres i gasgeneratorens 1 reaktionszone 35 via ledning 53, ventil 55, ledningerne 56 og 57, ventil 58 og ledningerne 59 og 41 samt centerpassagen 5 i brænderen 4.A portion of the steam formed in the waste heat boiler 17 can be fed into the reaction zone 35 as a temperature-moderating fluid via line 20, lines 36-38, valve 39, lines 40 and 41, and center passage 5 of burner 4. Another portion of steam from boiler 17 may used as a working medium in a steam turbine. Eg. the steam can be passed through lines 20, 36, 37, 45 and 46, valve 47 and line 48 into the expansion turbine 49. The exhaust steam leaves the turbine via line 50. The expansion turbine 49 drives the turbo compressor 51 which compresses the air supplied through line 52 and exits the compressor. via conduit 53. The compressed air can then be introduced into the reaction zone 35 of gas generator 1 via conduit 53, valve 55, conduits 56 and 57, valve 58 and conduits 59 and 41, and center passage 5 of burner 4.

Om ønsket kan al luften eller en del af luften fra turbokompressoren 51 til gasgeneratoren 1 erstattes af i alt væsentligt ren oxygen. Oxygen og nitrogen kan fremstilles i et tilknyttet konventionelt luftseparationsanlæg ASU 42, hvor afgangsledningen for i alt væsentligt ren oxygen er betegnet med 63 og afgangsledningen for nitrogen med 64. Nitrogen kan anvendes senere i processen i gasrens-ningszonén 65. En del af den i spildvarmekedlen 17 dannede damp kan anvendes til at drive en turbine 69. I dette tilfælde ledes dampen igennem ledningerne 20, 36, 37, 45 og 66, ventil 67, ledning 68 og igennem dampturbine 69 som arbejdsmedium, hvorefter den forlader dampturbinen via ledning 7 0. Luft ledes ind i den koblede turbokompressor 71 via ledning 72. Luften komprimeres og ledes så ind i luftseparationsanlægget 42 via ledning 73. Oxygen i ledning 63 komprimeres 17 144485 af den dampdrevne stempel- eller centrifugalkompressor 74 og ledes så gennem ledning 75, ventil 76, ledninger 77 og 78, ventil 79, ledninger 80 og 41 ind i brænderens 4 centerpassage 5. Damp til at drive kompressoren 74 kan opnås fra kedlen 17 via ledning 20, 36 og 85, ventil 86 og ledning 87. Luftseparationsanlæggets energikrav kan formindskes ved at fremstille en frit oxygenholdig gas indeholdende 60 -80 mol-% 02- I stedet for eller sammen med damp kan den temperaturmodererende gas, der indføres i reaktionszonen 35, passende være en C02-holdig gas, f.eks. en blanding af luft og turbineudstødningsgas dannet senere i processen fra ledning 187, eller en C02-^ig strøm uden eller med en lille mængde og COS fra ledning 91 eller en blanding deraf.If desired, all the air or part of the air from the turbo compressor 51 to the gas generator 1 can be replaced by substantially pure oxygen. Oxygen and nitrogen can be produced in an associated conventional air separation plant ASU 42, where the substantially pure oxygen outlet line is designated 63 and the nitrogen outlet line 64. Nitrogen can be used later in the process in the gas purification zone 65. Part of the in the waste heat boiler. 17 steam can be used to drive a turbine 69. In this case, the steam is passed through lines 20, 36, 37, 45 and 66, valve 67, line 68 and through steam turbine 69 as working medium, after which it leaves the steam turbine via line 70. Air is fed into the coupled turbo compressor 71 via line 72. The air is then compressed and fed into the air separation system 42 via line 73. Oxygen in line 63 is compressed by steam-driven piston or centrifugal compressor 74 and then passed through line 75, valve 76, lines 77 and 78, valve 79, lines 80 and 41 into the center passage of burner 4 5. Steam to drive compressor 74 can be obtained from boiler 17 via line 20 , 36 and 85, valve 86 and conduit 87. The energy requirements of the air separation system can be reduced by producing a free oxygen-containing gas containing 60 -80 mol% 02- Instead of or together with steam, the temperature-moderating gas introduced into the reaction zone 35 may suitably be a CO2-containing gas, e.g. a mixture of air and turbine exhaust gas formed later in the process from line 187, or a CO 2 -g stream without or with a small amount and COS from line 91 or a mixture thereof.

Den C02-rige strøm kan opnås senere i processen fra gasrensingszonen 65 under rensning af afgangsgasstrømmen fra gasgeneratoren 1. Den C02-rige strøm, der forlader gasrensningszonen 65 via ledning 91 kan således komprimeres i turbokompressor 92 og derpå ledes ind i gasgeneratorens 1 reaktionszone via ledning 93 og 94, ventil 95, ledning 96 og 57, ventil 58, ledning 59 og 41 samt brænderens 4 centerpassage 5. Fortrinsvis kan en del af den C02~rige strøm via ledning 97, ventil 98, ledning 99 og den med flange forsynede tilledning 14 indføres i det sfæriske blandingskammer 12, hvor den omvendte ikke-katalytiske termiske vand-gas skiftreaktion finder sted med en del af hydrogenet i afgangsgassen fra gasgeneratoren 1, hvorved molforholdet (C0/H2) i brændstofgasstrømmen forøges.The CO 2 rich stream can be obtained later in the process from the gas purification zone 65 during purification of the exhaust gas stream from the gas generator 1. Thus, the CO 2 rich stream exiting the gas purification zone 65 via line 91 can be compressed in turbo compressor 92 and then fed into the gas zone 1 reaction zone via line 93 and 94, valve 95, conduits 96 and 57, valve 58, conduits 59 and 41 and the burner 4 center passage 5. Preferably, a portion of the CO 14 is introduced into the spherical mixing chamber 12 where the reverse non-catalytic thermal water-gas exchange reaction takes place with a portion of the hydrogen in the exhaust gas from the gas generator 1, thereby increasing the molar ratio (CO / H2) in the fuel gas stream.

En komprimeret gasformig oxiderende strøm, der dannes senere i processen, kan via ledning 187 om ønsket indføres i gasgeneratorens 1 reaktionszone 35 som temperaturmoderator. F.eks. kan denne strøm indføres via ledning 101, ventil 102, ledning 103 og 78, ventil 79, ledning 80 og 41, samt brænderens 4 centerpassage 5.A compressed gaseous oxidizing stream formed later in the process can be introduced via line 187, if desired, into the reaction zone 35 of the gas generator 1 as a temperature moderator. Eg. For example, this flow can be introduced via line 101, valve 102, lines 103 and 78, valve 79, lines 80 and 41, and the center passage 5 of the burner 4.

I alt væsentligt ren oxygen fra ledning 77 kan blandes med strømmen af oxiderende gas i ledning 78. Alternativt kan en del af den gasformige oxiderende strøm indføres i reaktionszonen i blanding med det carbonhydridholdige fødemateriale.Substantially pure oxygen from line 77 may be mixed with the stream of oxidizing gas in line 78. Alternatively, a portion of the gaseous oxidizing stream may be introduced into the reaction zone in admixture with the hydrocarbon-containing feedstock.

Den i gasgeneratorens 1 reaktionszone 35 dannede afgangsgas blandes om ønsket med C02 i det sfæriske kammer 12 til opnåelse af en termisk skiftreaktion deri og også i udledningsrøret 15, hvorpå gasstrømmen afkøles i spildvarmekedlen 17. Den afkølede brændstofgasstrøm ledes ind i en konventionel gasrensningszone 110 via ledning 111 og 112, ventil 113, ledning 114 og 115 samt 18 U4485 den med flange forsynede tilledning 116. Om ønsket kan hele eller en del af den delvis afkølede afgangsgasstrøm anvendes som arbejds-medium i en eller flere ekspansionsturbiner,, der befinder sig i forskellige steder af systemet, f.eks. før eller efter gasrensnings-zonen 110 eller gasrensningszonen 65. F.eks. kan afgangsstrømmen af rå brændstofgas i ledning 111 ledes igennem ledning 117, ventil 118 og ledning 119 ind i ekspansionsturbinen 120. Brændstofgassen, der forlader turbinen 120, ledes igennem ledning 121, ventil 122, ledning 123 og 115 samt den med flange forsynede tilledning 116. Turbokompressorer 124 og 125 drives af ekspansionsturbine 120 og kan anvendes til komprimering af andre fluida i systemet. F.eks. kan nitrogen indføres i kompressor 124 via ledning 126 og forlade kompressoren via ledning 127. Luft kan indføres i kompressor 125 via ledning 128 og forlade kompressoren via ledning 129.The exhaust gas formed in the reaction zone 35 of the gas generator 1 is mixed, if desired, with CO 2 in the spherical chamber 12 to obtain a thermal shift reaction therein and also in the discharge pipe 15, whereupon the gas stream is cooled in the waste heat boiler 17. The cooled fuel gas stream is fed into a conventional gas purification zone 110. 111 and 112, valve 113, conduits 114 and 115, and 18 the flanged conduit 116. If desired, all or part of the partially cooled exhaust gas stream can be used as a working medium in one or more expansion turbines located in different locations of the system, e.g. before or after the gas purification zone 110 or the gas purification zone 65. For example. For example, the exhaust stream of raw fuel gas in line 111 can be passed through line 117, valve 118 and line 119 into the expansion turbine 120. The fuel gas leaving the turbine 120 is passed through line 121, valve 122, line 123 and 115 and the flange supply 116. Turbo compressors 124 and 125 are driven by expansion turbine 120 and can be used to compress other fluids in the system. Eg. For example, nitrogen may be introduced into compressor 124 via line 126 and leave the compressor via line 127. Air may be introduced into compressor 125 via line 128 and leave the compressor via line 129.

Den i spildvarmekedlen 17 delvis afkølede rå afgangsbrændstofgas fra brændstofgeneratoren 1 afkøles yderligere og renses i gasrensningszonen 110 ved at blive bragt i direkte kontakt og skrubbet med rent skrubningsfluidum eller en recirkuleret og fortyndet opslæmning af partikelformigt carbon og skrubningsfluidum.The raw exhaust gas fuel partially cooled in the waste heat boiler 17 from the fuel generator 1 is further cooled and purified in the gas purification zone 110 by being brought into direct contact and scrubbed with clean scrubbing fluid or a recycled and diluted slurry of particulate carbon and scrubbing fluid.

Det rene skrubningsfluidum kan indføres i gasrensningszonen via ledning 134, ventil 135 samt ledning 136 og 137. Gasrensningszonen kan f.eks. være en vertikal skrubningskolonne med et antal horisontale bakker. I dette tilfælde bringes gassen, eftersom den passerer op igennem tårnet,på hver bakke i kontakt med et skrubningsfluidum, f.eks. vand eller flydende carbonhydrid, der som følge af tyngdepåvirkningen strømmer ned igennem tårnet. Partikelformigt carbon fjernes derved fra brændstofgassen. Brændstofgassen bliver renere og renere, eftersom den passerer op igennem skrubningskolonnen, medens koncentrationen af partikelformigt carbon i det pågældende skrubningsfluidum bliver større og større, eftersom dette passerer ned igennem kolonnen. Opslæmningen af partikelformigt carbon og skrubningsfluidum føres ud fra bunden af skrubningskolonnen 110 og ind i en carbonseparationszone 29 via ledning 138.The clean scrubbing fluid can be introduced into the gas purification zone via conduit 134, valve 135 and conduits 136 and 137. The gas purification zone may e.g. be a vertical scrubbing column with a number of horizontal trays. In this case, as it passes up through the tower, the gas is brought into contact with a scrubbing fluid on each tray, e.g. water or liquid hydrocarbon that flows down the tower as a result of gravity. Particulate carbon is thereby removed from the fuel gas. The fuel gas becomes cleaner and cleaner as it passes up through the scrubbing column, while the concentration of particulate carbon in the scrubbing fluid in question becomes greater and greater as it passes down the column. The particulate carbon slurry and scrubbing fluid slurry is discharged from the bottom of the scrubbing column 110 and into a carbon separation zone 29 via line 138.

I carbonseparationszonen 29 kan opslæmningen af partikelformigt carbon og skrubningsfluidum oparbejdes på konventionel måde som beskrevet ovenfor til dannelse af en strøm af ren skrubningsfluidum og en separat opslæmningsstrøm af partikelformigt carbon i et flydende bæremiddel. Således blandes en fra gasrensningszonen 110 via ledning 138 kommende opslæmning omfattende ca. 2 vægt-% partikelformigt carbon i vand med naphtha og indføres i en dekantør (ikke vist) i carbonseparationszonen 29. En dispersion af partikelformigt 19 UA485 carbon og naphtha dannes, og rent vand fjernes fra dekantøren og recirkuleres som i det mindste en del af skrubningsfluidet til gasrensningszonen 110 via ledning 140, pumpe 139 og ledning 141 og 137. Frisk flydende tung carbonhydridbrændselsolie fra ledning 43 indføres i en destillationskolonne (ikke vist) i carbonseparations-zonen 29 sammen med dispersionen af partikelformigt carbon i naphtha fra dekantøren. Naphtha fjernes fra toppen af destillationskolonnen og recirkuleres til ekstraktion af mere partikelformigt carbon fra opslæmningen af partikelformigt carbon i vand. Ved hjælp af pumpe 28 kan en forvarmet opslæmning af partikelformigt carbon i flydende tung carbonhydridbrændselsolie fra bunden af destillationskolonnen pumpes gennem ledning 30 og 31, ventil 32, ledning 33 og 34, forvarmer 220, ledning 221, tilledning 9 og ringformet passage 8 ind i gasgeneratorens 1 reaktionszone 35 som tidligere beskrevet.In the carbon separation zone 29, the slurry of particulate carbon and scrubbing fluid can be worked up in conventional manner as described above to form a stream of pure scrubbing fluid and a separate slurry stream of particulate carbon in a liquid carrier. Thus, a slurry coming from gas purification zone 110 via conduit 138 comprising approx. 2% by weight of particulate carbon in water with naphtha and introduced into a decanter (not shown) in the carbon separation zone 29. A dispersion of particulate 19 UA485 carbon and naphtha is formed and pure water is removed from the decanter and recycled as at least part of the scrubbing fluid to gas purification zone 110 via line 140, pump 139 and lines 141 and 137. Fresh liquid heavy hydrocarbon fuel oil from line 43 is introduced into a distillation column (not shown) in carbon separation zone 29 together with the dispersion of particulate carbon in naphtha from the decanter. Naphtha is removed from the top of the distillation column and recycled to extract more particulate carbon from the slurry of particulate carbon in water. By means of pump 28, a preheated slurry of particulate carbon in liquid heavy hydrocarbon fuel oil from the bottom of the distillation column can be pumped through lines 30 and 31, valve 32, lines 33 and 34, preheater 220, line 221, line 9 and annular passage 8 into the gas generator. 1 reaction zone 35 as previously described.

Strømmen af ren brændstofgas, der forlader gasrensningszone 110, indføres i en konventionel yderligere gasrensningszone 65 via ledning 142. H2S og COS fjernes fra brændstofgassen og forlader separationszone 65 via ledning 143. I Claus-anlægget 144 brændes H2S med luft fra ledning 145 til dannelse af fast svovl, der fjernes via ledning 146, og vand, der fjernes via ledning 147. Overskud af nitrogen og andre ikke-forurenende gasformige urenheder kan afluftes via ledning 148.The stream of pure fuel gas exiting gas purification zone 110 is introduced into a conventional additional gas purification zone 65 via conduit 142. H2S and COS are removed from the fuel gas and leaving separation zone 65 via conduit 143. In the Claus plant 144, H2S is fired with air from conduit 145 to form solid sulfur removed via line 146 and water removed via line 147. Excess nitrogen and other non-polluting gaseous impurities can be vented via line 148.

Strømmen af ren brændstofgas i ledning 149 forvarmes i varmeveksler 150 og indføres i gasturbinens forbrændingskammer 152 via ledning 151. Temperaturen af den rene brændstofgas kan forøges i varmeveksler 150 ved indirekte varmeveksling med en del af udstødningsgassen fra hovedturbinen 153, før denne udstødningsgas udledes i atmosfæren via en energifrembringende ekspansionsturbine 159. F.eks. ledes en del af udstødningsgassen igennem ledning 155, ventil 156, ledning 157, varmeveksler 150, ledning 158, turbine 159 og ledning 160 til skorstenen.The flow of pure fuel gas in line 149 is preheated in heat exchanger 150 and introduced into the gas turbine combustion chamber 152 via line 151. The temperature of the clean fuel gas can be increased in heat exchanger 150 by indirect heat exchange with a portion of the exhaust gas from the main turbine 153 before this exhaust gas is discharged into the exhaust gas. an energy-generating expansion turbine 159. For example. part of the exhaust gas is passed through line 155, valve 156, line 157, heat exchanger 150, line 158, turbine 159 and line 160 to the chimney.

Samtidig ledes en anden del af udstødningsgassen fra turbine 153 gennem ledning 165, varmeveksler 166, ledning 167, 168 og 169, hvor den blandes med luft, der tilføres systemet via ledning 170, turbokompressor 171 og ledning 172. Luften, som udgør en frit oxygen indeholdende gas, komprimeres i kompressor 171, som drives af ekspansionsturbine 153, til et tryk i intervallet fra ca. 10 til ca. 180 ata. Blandingen af luft og ren udstødningsrøggas i ledning 169, i det følgende benævnt som gasformig oxiderende strøm, afkøles i varmeveksler 173 og ledes via ledning 174, turbokompressor 175, mellemkøler 176, turbokompressor 177, ledning 178, varmeveksler 166, ledning 179 og 20 144485 180 og ind i forbrændingskammeret 152. I varmeveksler 166 forvarmes den gasformige oxiderende strøm ved indirekte varmeveksling med en del af udstødningsrøggassen fra ekspansionsturbine 153. Passende kan en del af den forvarmede gasformige oxiderende strøm i ledning 179 indføres i brændstofgasgeneratoren 1 via ledning 185, ventil 186 og ledning 187 og 101, som er en del af temperaturmoderatoren.At the same time, another portion of the exhaust gas from turbine 153 is passed through line 165, heat exchanger 166, lines 167, 168 and 169, where it is mixed with air supplied to the system via line 170, turbo compressor 171 and line 172. The air which forms a free oxygen containing gas, is compressed in compressor 171, driven by expansion turbine 153, to a pressure in the range of approx. 10 to approx. 180 ata. The mixture of air and clean exhaust flue gas in line 169, hereinafter referred to as gaseous oxidizing stream, is cooled in heat exchanger 173 and passed via line 174, turbo compressor 175, intermediate cooler 176, turbo compressor 177, line 178, heat exchanger 166, lines 179 and 20 144485 180 and into the combustion chamber 152. In heat exchanger 166, the gaseous oxidizing stream is preheated by indirect heat exchange with a portion of the exhaust flue gas from expansion turbine 153. Conveniently, a portion of the preheated gaseous oxidizing stream in line 179 may be introduced into the fuel gas generator 1 via line 185, valve 186 lines 187 and 101, which are part of the temperature moderator.

Den rene brændstofgas forbrændes i forbrændingskammer 152 til dannelse af ren røggas, der forlader kammeret via ledning 188. Røggassen ledes så som arbejdsmedium igennem hovedekspansionsturbine 153. Turbokompressorer 92, 175, 177 og 171 såvel som elektrisk generator 189 drives af ekspansionsturbinerne 153 og 159. Disse enheder kan kobles til samme aksel eller forbindes f.eks. med en væskekobling, dvs. 190,The pure fuel gas is combusted in combustion chamber 152 to form pure flue gas leaving the chamber via line 188. The flue gas is then passed as working medium through the main expansion turbine 153. Turbo compressors 92, 175, 177 and 171 as well as electric generator 189 are driven by the expansion turbines 153 and 159. units can be connected to the same shaft or connected e.g. with a fluid coupling, i.e. 190

Som ovenfor nævnt forlader den rene varme udstødningsrøggas hovedekspansionsturbinen 153 via ledning 154 og deles passende i to strømme, dvs. ledning 155 og 165. Voluminet af gas i hver strøm kan bestemmes ved hjælp af konventionelle varme- og vægtbalancer. Om ønsket kan en del af udstødningsgassen fra turbine 153 fjernes før eller efter varmeveksler 166 og udledes i atmosfæren via en energifrembring-ende ekspansionsturbine 159. F.eks. kan udstødningsgassen ledes igennem ledning 195, ventil 196, ledning 197, turbine 159 og ledning 160. Den rene udstødningsrøggas i ledning 160 kan udledes i atmosfæren via en skorsten uden at forårsage forurening, fortrinsvis via den energi-frembringende ekspansionsturbine 159. Om ønsket kan en del af den rene udstødningsgas i ledning 160 indføres i gasgeneratoren i den første del af systemet via ledning 101.As mentioned above, the pure hot exhaust flue gas exits the main expansion turbine 153 via line 154 and is suitably divided into two streams, viz. lines 155 and 165. The volume of gas in each stream can be determined by conventional heat and weight balances. If desired, a portion of the exhaust gas from turbine 153 can be removed before or after heat exchanger 166 and discharged into the atmosphere via an energy-generating expansion turbine 159. For example. For example, the exhaust gas can be passed through conduit 195, valve 196, conduit 197, turbine 159 and conduit 160. The pure exhaust flue gas in conduit 160 can be discharged into the atmosphere via a chimney without causing pollution, preferably via the energy-generating expansion turbine 159. part of the clean exhaust gas in line 160 is introduced into the gas generator in the first part of the system via line 101.

Alternativt kan den forholdsvis lille mængde varme, der kan ' udvindes fra gasturbinecyklen,f.eks. fra strømmen af udstødningsgas i ledning 154,anvendes som energikilde for absorptionsafkøling. Denne afkøling kan derefter anvendes til luftseparation og fjernelse af CO2 ved kondensation eller ved absorption i et opløsningsmiddel ved lav temperatur. Den førnævnte udstødningsgas kan også anvendes til forvarmning. af gasgeneratorens fødestrømme, forvarmning af skrubningsfluidum til gasrensningszonen eller til dannelse af damp.Alternatively, the relatively small amount of heat that can be recovered from the gas turbine cycle, e.g. from the exhaust gas stream in line 154, is used as an energy source for absorption cooling. This cooling can then be used for air separation and removal of CO2 by condensation or by absorption in a low temperature solvent. The aforementioned exhaust gas can also be used for preheating. of the gas generator feed streams, preheating scrubbing fluid to the gas purification zone, or steam generation.

Den pågældende lavtemperaturvarme kan også anvendes til regenerering af flydende absorbenter for C02 såsom MEA og K2C03 opløsninger.The relevant low temperature heat may also be used for the regeneration of liquid absorbents for CO 2 such as MEA and K 2 CO 3 solutions.

Den turbinedrevne elektriske generator 189 kan afgive elektrisk energi til drift af væsentlige mekaniske og elektriske apparater og.instrumenter ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen indbefattende gasgenereringen og luftseparationssystemerne. Resten af den elektriske energi føres bort. Denne udformning har den væsentlige praktiske 144485 21 fordel, at driften af anlægget er uafhængig af ydre kilder for elektrisk energi. Alternativt kan mekanisk energi ved kobling 190 føres bort.The turbine-powered electric generator 189 can provide electrical energy for operating essential mechanical and electrical appliances and instruments in the method of the invention including the gas generation and the air separation systems. The rest of the electrical energy is carried away. This design has the essential practical advantage that the operation of the plant is independent of external sources of electrical energy. Alternatively, mechanical energy at coupling 190 may be carried away.

Eksempel Nærværende eksempel belyser en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen og angår især fremstillingen af en forbedret brændstofgas og forbrændingen af denne brændstofgas i en gasturbine, der indgår i systemet. Det bemærkes, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen ikke er begrænset til den i eksemplet særligt omhandlede udførelsesform. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forløber i denne udførelsesform kontinuerligt, og strømningshastigheder for 3 alle materialestrømme er angivet pa timebasis. 426.352 standard m brændstofgas dannes ved partiel oxidation af et i det følgende nærmere beskrevet carbonhydridholdigt brændsel med luft i en konventionel vertikal, ikke-katalytisk, med ildfast foring forsynet fristrøms-brændstofgasgenerator. En del af udstødningsrøggassen fra gasturbinen, der befinder sig på gasgeneratorens afgangsside, indføres i blanding med luft i reaktionszonen til moderering af temperaturen deri. Brændstofgassen dannes i generatoren ved en autogen temperatur på ca. 1193° C og et tryk på ca. 27 ata. Middelopholdstiden i gasgeneratoren er ca. 2 sekunder. Brændstofgassen, der forlader generatoren, har følgende sammensætning i mol-%: CO=15,51, H2=10,17, C02=4,55, H20=5,12, N2=63,71, CH4=0,00, Ar=0,80, H2S=0,15 og COS=0,01. Ca. 2177 kg uom-dannet partikelformigt carbon medføres i afgangsstrømmen af brændstofgas. Molekylvægten af tør brændstofgas efter fjernelse af H20, faste partikler, C02 og H2S i en gasrensningszone på afgangssiden er 25,17 og nettoforbrændingsvarmen eller den nedre forbrændingsvarme er 735 kcal/m .Example This example illustrates a preferred embodiment of the process according to the invention and relates in particular to the production of an improved fuel gas and the combustion of this fuel gas in a gas turbine included in the system. It should be noted that the method according to the invention is not limited to the particular embodiment of the example. In this embodiment, the process of the invention is continuous and flow rates for all 3 material streams are given on an hourly basis. 426,352 standard m of fuel gas is formed by partial oxidation of a hydrocarbon-containing fuel with air in a conventional vertical, non-catalytic, refractory lined free-flow fuel gas generator. A portion of the exhaust flue gas from the gas turbine located on the outlet side of the gas generator is introduced in admixture with air in the reaction zone to moderate the temperature therein. The fuel gas is generated in the generator at an autogenous temperature of approx. 1193 ° C and a pressure of approx. 27 ata. The average residence time in the gas generator is approx. Two seconds. The fuel gas leaving the generator has the following composition in mole%: CO = 15.51, H 2 = 10.17, CO 2 = 4.55, H 2 O = 5.12, N 2 = 63.71, CH 4 = 0.00, Ar = 0.80, H2 S = 0.15 and COS = 0.01. Ca. 2177 kg of unconverted particulate carbon is fed into the exhaust stream of fuel gas. The molecular weight of dry fuel gas after removal of H 2 O, solid particles, CO 2 and H2 S in an exhaust gas purification zone is 25.17 and the net combustion or lower combustion heat is 735 kcal / m.

Ovennævnte brændstofgas dannes ved partiel oxidation under kontinuerlig indføring af et carbonhydridholdigt brændsel bestående af 47.538 kg af en opslæmning, som kan pumpes, og som dannes senere i processen i en brændstofgasgenerator via en brænder af den ringformede type. Opslæmningen forvarmes til en temperatur på ca. 260°C og omfatter 2179 kg partikelformigt carbon og 45.359 kg fra destillation af råolie stammende olierest med følgende grundstofanalyse (vægt-%): C=86,l%, H2=11,0%, S=2,0%, N2=0,8% og aske 0,01%. Denne olierest har en API-massefylde på 10,9, en forbrændingsvarme på 10.145 kcal/kg og en viskositet på 822 Saybolt sekunder (Furol) ved 50°C. Endvidere ind- 3 3 føres en blanding af ca. 193.300 st./m luft og 141.200 st.m røggas ved en temperatur på 260°C i gasgeneratorens reaktionszone ved hjælp af brænderen.The above fuel gas is formed by partial oxidation with continuous introduction of a hydrocarbon-containing fuel consisting of 47,538 kg of a slurry which can be pumped and which is later formed in the process in a fuel gas generator via an annular type burner. The slurry is preheated to a temperature of approx. 260 ° C and comprises 2179 kg of particulate carbon and 45,359 kg of crude oil-derived distillation with the following elemental analysis (wt%): C = 86, 1%, H2 = 11.0%, S = 2.0%, N 2 = 0.8% and ash 0.01%. This residual oil has an API density of 10.9, a combustion heat of 10,145 kcal / kg and a viscosity of 822 Saybolt seconds (Furol) at 50 ° C. Furthermore, a mixture of approx. 193,300 p./m. air and 141,200 p.s. flue gas at a temperature of 260 ° C in the reaction zone of the gas generator using the burner.

22 t4448522 t44485

Al den varme brændstofgas, der forlader gasgeneratoren, ledes igennem et med ildfast foring forsynet sfærisk fristrømskammer, der befinder sig på afgangssiden af brændstofgasgeneratoren. En del af de medførte faststoffer afsættes af strømmen af brsndstofgas og fjernes via en åbning, der befinder sig i bunden af det sfæriske kammer. Ved hjælp af en spildvarmekedel og indirekte varmeveksling med vand som kølemiddel afkøles strømmen af brændstofgas til en temperatur på ca. 427°C, samtidig med at damp ved en temperatur på ca. 427°C dannes i spildvarmekedlen. Om ønsket kan en del af dampen anvendes til at drive kompressorer i et konventionelt luftseparationsanlæg til dannelse af i alt væsentligt ren oxygen og nitrogen. Om ønsket kan det således dannede oxygen indføres i gasgeneratoren, og nitrogenet kan indføres i en gasrensningszone senere i processen til anvendelse ved separation af gasformige urenheder.All the hot fuel gas exiting the gas generator is passed through a refractory lined spherical free flow chamber located on the outlet side of the fuel gas generator. Part of the entrained solids is deposited by the flow of fuel gas and removed via an aperture located at the bottom of the spherical chamber. Using a waste heat boiler and indirect heat exchange with water as a coolant, the flow of fuel gas is cooled to a temperature of approx. 427 ° C while steam at a temperature of approx. 427 ° C is formed in the waste heat boiler. If desired, a portion of the steam may be used to drive compressors in a conventional air separation plant to produce substantially pure oxygen and nitrogen. If desired, the oxygen thus formed may be introduced into the gas generator and the nitrogen may be introduced into a gas purification zone later in the process for use in separating gaseous impurities.

Praktisk taget alt det partikelformige carbon og andre resterende faststoffer fjernes fra brændstofgasstrømmen i en konventionel gas-væske-skrubningskolonne. En opslæmning af partikelformigt carbon og råolie dannes og indføres i gasgeneratoren som fødemateriale som tidligere beskrevet. CO2, H2S, COS, og om ønsket H20, fjernes fra brændstofgasstrømmen i en gasrensningszone og en strøm af forbedret ren brændstofgas med i alt væsentligt følgende sammensætning (på tør basis) i mol-%: H2=ll,37, CO=17,34, N2=70,39 og Ar=0,90. Strømmen af ca. 381.200 st.m^ ren brændstofgas indføres i forbrændingskammeret i en gasturbine ved en temperatur på ca. 427°C og et tryk på ca. 20 ata. Samtidig ledes ca. 11.481 kg af en gasformig oxiderende strøm omfattende en blanding bestående af 57,79 vol.-% luft og 42,21 vol.-% udstødningsrøggas fra en ekspansionsturbine, der beskrives nedenfor, ved praktisk taget samme temperatur og tryk som den rene brændstofgas, og om ønsket H20, i forbrændingskammeret, hvor brændstofgassen forbrændes. 1.262.300 st.m3 ren røggas ved en temperatur på ca. 1093°C og et tryk på ca. 15 ata og bestående af (mol-%) N2=79,17, C02=7,79, H20=4,99, Ar=1015 og C>2=6784 dannes. Den rene røggas ledes igennem en ekspansionsturbine, der udvikler ca. 338.900 HK. En elektrisk generator er koblet til turbineakslen og drives deraf og også mindst én kompressor til komprimering af den gasformige oxiderende strøm og aflevering af mindst en del deraf til gasturbinens forbrændingskammer.Practically all of the particulate carbon and other residual solids are removed from the fuel gas stream in a conventional gas-liquid scrubbing column. A slurry of particulate carbon and crude oil is formed and introduced into the gas generator as feed material as previously described. CO2, H2S, COS, and, if desired, H2O, are removed from the fuel gas stream in a gas purification zone and a stream of improved pure fuel gas of substantially the following composition (on a dry basis) in mole%: H2 = II, 37, CO = 17, 34, N 2 = 70.39 and Ar = 0.90. The flow of approx. 381,200 pcs of pure fuel gas are introduced into the combustion chamber in a gas turbine at a temperature of approx. 427 ° C and a pressure of approx. 20 ata. At the same time, approx. 11,481 kg of a gaseous oxidizing stream comprising a mixture of 57.79 vol.% Air and 42.21 vol.% Exhaust flue gas from an expansion turbine described below at practically the same temperature and pressure as the pure fuel gas, and if desired H 2 O, in the combustion chamber where the fuel gas is combusted. 1,262,300 st.m3 of pure flue gas at a temperature of approx. 1093 ° C and a pressure of approx. 15 ata and consisting of (mol%) N 2 = 79.17, CO 2 = 7.79, H 2 O = 4.99, Ar = 1015 and C> 2 = 6784 are formed. The clean flue gas is passed through an expansion turbine that develops approx. 338,900 HP. An electrical generator is coupled to the turbine shaft and driven therefrom and also at least one compressor for compressing the gaseous oxidizing stream and delivering at least a portion thereof to the combustion chamber of the gas turbine.

Udstødningsrøggassen, der udledes fra ekspansionsturbinen ved en temperatur på ca. 507°C og ved et tryk på ca. 1,5 ata, opdeles 3 fordelagtigt i to strømme. 732.500 st.m af røggassen ledes igennem 144485 23 en varmeveksler 150 til indirekte varmeudveksling med den rene brændstofgas på vej til forbrændingskammeret. Efter denne varmeveksling ledes udstødningsrøggassen ved en temperatur på 316°C igennem en turbine og ud i atmosfæren uden at bevirke forurening. Denne turbine vil udvikle ca. 15.600 HK.The exhaust flue gas emitted from the expansion turbine at a temperature of approx. 507 ° C and at a pressure of approx. 1.5 ata, 3 is advantageously divided into two streams. 732,500 ppm of the flue gas is passed through a heat exchanger 150 for indirect heat exchange with the pure fuel gas en route to the combustion chamber. After this heat exchange, the exhaust flue gas is passed through a turbine at a temperature of 316 ° C into the atmosphere without causing pollution. This turbine will develop approx. 15,600 HP.

Resten af strømmen af udstødningsrøggas fra hovedekspansionsturbinen ledes igennem en varmeveksler 166 til indirekte varmeveks- 3 ling med den gasformige oxiderende strøm omfattende 740.000 st.m 3 luft og 548.000 st.m af udstødningsrøggassen. Før denne varmeveksling komprimeres den gasformige oxiderende strøm ved hjælp af mindst én kompressor, som fortrinsvis drives af hovedekspansionsturbinen, til et tryk, der ligger en smule over trykket i brændstof gasgeneratoren. Som nævnt ovenfor indføres mindst en del af den gasformige oxiderende strøm forvarmet til en temperatur på ca.The remainder of the exhaust flue gas flow from the main expansion turbine is passed through a heat exchanger 166 for indirect heat exchange with the gaseous oxidizing stream comprising 740,000 p.m 3 of air and 548,000 p.m of the exhaust flue gas. Prior to this heat exchange, the gaseous oxidizing stream is compressed by means of at least one compressor, preferably driven by the main expansion turbine, to a pressure slightly above the pressure of the fuel gas generator. As mentioned above, at least a portion of the gaseous oxidizing stream is preheated to a temperature of approx.

427°C i gasturbinens forbrændingskammer.427 ° C in the gas turbine combustion chamber.

Ved en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvor en del af den i gasrensningszonen udvundne CO2 udnyttes til forbedring af brændstofgassens sammensætning ved forøgelse af dens 3 molekylvægt og forbrændingsvarme, komprimeres ca. 53.700 st.m CC^-rig gas indeholdende mere end 95 mol-% CO2 fra gasrensningszonen ved hjælp af en turbokompressor drevet af hovedgasturbinen til et tryk, der ligger en smule over trykket i brændstofgasgeneratoren. Ved en temperatur på ca. 427°C indføres den komprimerede CC^-strøm i en med ildfast foring forsynet fristrømsbeholder, såsom den sfæriske behold-er 12 på tegningen, og blandes deri med ca. 426.100 st.m afgangsgas fra gasgeneratoren ved en temperatur på ca. 1193°C. Ved en temperatur på over 816°C finder ikke-katalytisk, adiabatisk, termisk omvendt vand-gas-konvertering sted imellem CC>2 og H2 i det med ildfast foring forsynede fristrømskammer 12 og rør 15 til forøgelse af molforholdet (C0/H2) i brændstofgasgasstrømmen. Der fremstilles en forbedret brændstofgas med følgende sammensætning i mol-%: CO=16,61, ^=6,23, CC>2= 13,25, H2O=7,05, N2=56,00, CH4=0,00, Ar=0,72, H2S=0,13 og COS=0,01.In one embodiment of the process according to the invention, in which a portion of the CO2 recovered in the gas purification zone is utilized to improve the composition of the fuel gas by increasing its 3 molecular weight and combustion heat, approx. 53,700 cc CC-rich gas containing more than 95 mole% CO2 from the gas purification zone by means of a turbocharger driven by the main gas turbine to a pressure slightly above the pressure in the fuel gas generator. At a temperature of approx. At 427 ° C, the compressed CC2 stream is introduced into a refractory lined free-flow container, such as the spherical container 12 of the drawing, and mixed therein with approx. 426,100 ppm of exhaust gas from the gas generator at a temperature of approx. 1193 ° C. At a temperature above 816 ° C, non-catalytic, adiabatic, thermal reverse water-gas conversion takes place between CC> 2 and H2 in the refractory liner 12 and tube 15 to increase the mole ratio (CO / H2) in brændstofgasgasstrømmen. An improved fuel gas of the following composition is produced in mole%: CO = 16.61, 2 = 6.23, CC> 2 = 13.25, H 2 O = 7.05, N 2 = 56.00, CH 4 = 0.00 , Ar = 0.72, H2 S = 0.13 and COS = 0.01.

Molekylvægten af den termisk konverterede tørre brændstofgas efter fjernelse af CO2 og forøges til 26,09, og nettoforbrændings- varmen eller den nedre forbrændingsvarme pr. mol forøges til 786 3 kcal/m . Når denne brændstofgas forbrændes i forbrændingskammeret, forøges ekspansionen sammenlignet med den ekspansion, som opnås,når den ved den førnævnte udførelsesform dannede brændstofgas forbrændes. Til effektiv forbrænding kræves ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen ydermere mindre end 1/10 - h af den mængde overskudsluft, somThe molecular weight of the thermally converted dry fuel gas after removal of CO2 is increased to 26.09, and the net combustion heat or lower combustion heat per mole increases to 786 3 kcal / m. When this fuel gas is combusted in the combustion chamber, the expansion is increased compared to the expansion obtained when the fuel gas formed in the aforementioned embodiment is combusted. For efficient combustion, the process according to the invention requires further less than 1/10 - h of the amount of excess air which

Claims (9)

24 1U485 kræves ved en åben cyklus proces, hvor al udstødningsrøggas fra ekspansionsturbinen udledes direkte i atmosfæren. De i forbindelse med den generelle og eksemplificerede beskrivelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen omhandlede særlige sammensætninger for carbonhydridfødematerialer og skrubningsfluida tjener kun til tydeliggørelse og belysning af opfindelsen.24 1U485 is required by an open cycle process in which all exhaust flue gas from the expansion turbine is discharged directly into the atmosphere. The particular compositions of hydrocarbon feed materials and scrubbing fluids disclosed in the general and exemplified description of the process according to the invention serve only to clarify and illustrate the invention. 1. Fremgangsmåde til frembringelse af energi ved hjælp af en gasturbine med et forbrændingskammer og en ekspansionsturbine, kendetegnet ved, at man (1) omsætter et carbonhydridbrændsel med en frit oxygenholdig gas ved partiel oxidation i nærværelse af en temperaturmoderator i reaktionszonen af en ikke-katalytisk fristrøms-gasgenerator ved en autogen temperatur i intervallet fra ca. 816 til ca. 1927°C °9 ved et tryk i intervallet fra ca. 10 til ca. 180 ata til dannelse af en afgangsgasstrøm, der omfatter en blanding af H^» CO, CO2 og H2O samt en eller flere bestanddele i form af CH4, COS, ^S og Ar samt partikelformigt carbon, idet molforholdet (CO/H2) i afgangsgassen fra generatoren er mindst 0,30 på tør basis, (2) afkøler afgangsgassen fra (1) og indfører den afkølede gas i en gasrensningszone og derfra særskilt opnår følgende strømme: (A) en strøm af ren brændstofgas omfattende en blanding af og CO, som også indeholder en eller flere bestanddele i form af Nj, CH^, CO2 og HjO; (B) en C02~rig gasstrøm? (C) en opslæmningsstrøm omfattende partikelformigt carbon i et flydende bæremiddel; samt (D) en på I^S og COS rig gasstrøm, (3) indfører og forbrænder den rene brændstofgasstrøm fra (2) i en gasturbines forbrændingskammer med en gasformig oxiderende strøm, der er dannet på et senere trin i processen, til dannelse af en strøm af ren røggas, og (4) anvender strømmen af ren røggas fra (3) som arbejdsmedium, der ledes igennem en ekspansionsturbine til frembringelse af energi under udvikling af ren udstødningsrøggas, hvoraf i det mindste en del blandes med en frit oxygenholdig gas til dannelse af den gas-formige oxiderende strøm under (3).A process for generating energy by means of a gas turbine with a combustion chamber and an expansion turbine, characterized in that (1) react a hydrocarbon fuel with a free oxygen-containing gas by partial oxidation in the presence of a temperature moderator in the reaction zone of a non-catalytic free-flow gas generator at an autogenous temperature in the range of approx. 816 to approx. 1927 ° C ° 9 at a pressure in the range of approx. 10 to approx. 180 ata to form a waste gas stream comprising a mixture of H 2 CO, CO 2 and H 2 O as well as one or more constituents in the form of CH4, COS, S and Ar as well as particulate carbon, the molar ratio (CO / H2) of the exhaust gas from the generator is at least 0.30 on a dry basis, (2) the exhaust gas is cooled from (1) and introduces the cooled gas into a gas purification zone and therefrom separately the following streams are obtained: (A) a pure fuel gas stream comprising a mixture of and CO, which also contains one or more constituents in the form of N₂, CH₂, CO₂ and H₂O; (B) a CO 2 ~ rich gas flow? (C) a slurry stream comprising particulate carbon in a liquid carrier; and (D) a gas stream rich in I3 and COS, (3) introduces and combines the pure fuel gas stream from (2) into a gas turbine combustion chamber with a gaseous oxidizing stream formed at a later stage in the process to form a stream of pure flue gas, and (4) uses the stream of pure flue gas from (3) as a working medium passed through an expansion turbine to generate energy during the development of clean exhaust flue gas, at least part of which is mixed with a free oxygen-containing gas for forming the gaseous oxidizing stream under (3). 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at temperaturmoderatoren består af mindst en del af den CC^-rige strøm fra trin (2), mindst en del af udstødningsgassen fra trin (4), vand eller blandinger deraf. 144485 25Process according to claim 1, characterized in that the temperature moderator consists of at least part of the CC1-rich stream from step (2), at least part of the exhaust gas from step (4), water or mixtures thereof. 144485 25 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den gasformige oxiderende strøm forvarmes ved indirekte varmeveksling med mindst en del af udstødningsrøggassen, der forlader ekspansionsturbinen i trin (4), før i det mindste en del af den gasformige oxiderende strøm indføres i forbrændingskammeret i trin (3).Process according to claim 1 or 2, characterized in that the gaseous oxidizing stream is preheated by indirect heat exchange with at least part of the exhaust flue gas leaving the expansion turbine in step (4) before introducing at least part of the gaseous oxidizing stream into the combustion chamber in step (3). 4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den rene brændstofgas forvarmes før forbrænding under trin (3) ved indirekte varmeveksling med en del af den fra trin (4) stammende rene røggas, som samtidig afkø les.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pure fuel gas is preheated before combustion during step (3) by indirect heat exchange with a portion of the pure flue gas emanating from step (4) which is simultaneously cooled. 5. Fremgangsmåde ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at den efter varmevekslingstrinnene afkølede rene udstødningsrøggas udledes i atmosfæren via en energifrembringende ekspansionsturbine .Process according to claim 3 or 4, characterized in that the clean exhaust flue gas cooled after the heat exchange steps is discharged into the atmosphere via an energy-generating expansion turbine. 6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at afgangsgasstrømmen fra trin (1) efter afkøling ved et tryk, som i alt væsentligt svarer til gasgeneratortrykket, bortset fra sædvanligt ledningstrykfald, ledes igennem en ekspansionsturbine, der befinder sig på tilgangssiden af gasturbinens forbrændingskammer .Process according to claim 1, characterized in that the exhaust gas stream from step (1) after cooling at a pressure substantially corresponding to the gas generator pressure, except for usual conduction pressure drop, is passed through an expansion turbine located on the inlet side of the gas turbine combustion chamber. 7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en del af den CC^-rige gasstrøm fra trin (2) blandes med afgangsgasstrømmen fra trin (1), og at blandingen underkastes en ikke-katalytisk omvendt termisk vand-gas-konvertering til forøgelse af molforholdet (CO/H2) i brændstofgasstrømmen til en værdi, som ligger over 0,3.Process according to claim 1, characterized in that part of the CC1-rich gas stream from step (2) is mixed with the exhaust gas stream from step (1) and the mixture is subjected to a non-catalytic reverse thermal water-gas conversion to increasing the mole ratio (CO / H2) in the fuel gas stream to a value greater than 0.3. 8. Fremgangsmåde ifølge krav 7,kendetegnet ved, at den CC^-rige gasstrøm fra trin (2) komprimeres til et tryk, der ligger over trykket i gasgeneratoren i trin (1), ved hjælp af en kompressor, der drives af ekspansionsturbinen i trin (4), og at temperaturen ved vand-gas-konverteringen holdes på mindst 816°C, samt at CO/H2-molforholdet forøges til en værdi (tør basis) i intervallet fra over 0,3 til 6,0.Process according to claim 7, characterized in that the CC1-rich gas stream from step (2) is compressed to a pressure which is above the pressure in the gas generator in step (1) by means of a compressor driven by the expansion turbine in step (4), keeping the temperature of the water-gas conversion at least 816 ° C, and increasing the CO / H2 molar ratio to a value (dry basis) in the range of above 0.3 to 6.0. 9. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at afkølingen af afgangsgassen fra trin (1) sker ved indirekte varmeveksling med vand under dannelse af damp, og at en del af dampen overhedes ved indirekte varmeveksling med udstødnings-Process according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling of the exhaust gas from step (1) is effected by indirect heat exchange with water to produce steam, and that part of the steam is heated by indirect heat exchange with exhaust.
DK680274A 1973-12-27 1974-12-23 PROCEDURE FOR GENERATING ENERGY USING A GAS TURBINE DK144485C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US428981A US3868817A (en) 1973-12-27 1973-12-27 Gas turbine process utilizing purified fuel gas
US42898173 1973-12-27
US42898073 1973-12-27
US428980A US3866411A (en) 1973-12-27 1973-12-27 Gas turbine process utilizing purified fuel and recirculated flue gases

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK680274A DK680274A (en) 1975-09-08
DK144485B true DK144485B (en) 1982-03-15
DK144485C DK144485C (en) 1982-08-30

Family

ID=27027987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK680274A DK144485C (en) 1973-12-27 1974-12-23 PROCEDURE FOR GENERATING ENERGY USING A GAS TURBINE

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPS5848739B2 (en)
DK (1) DK144485C (en)
ES (1) ES433341A1 (en)
FR (1) FR2256314B1 (en)
GB (1) GB1470867A (en)
IT (1) IT1030950B (en)
NL (1) NL7416760A (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA766776B (en) * 1975-11-13 1977-10-26 Bbc Brown Boveri & Cie Thermal power plant with oxygen-fed compressed-gas generator
FR2442216A1 (en) * 1978-11-24 1980-06-20 Texaco Development Corp Prodn. of clean fuel gas and/or power from hydrocarbon fuels - by partial oxidation in free-flow, non-catalytic gas generator
GB2064006B (en) * 1979-11-24 1983-09-14 Rolls Royce Dual fuel system for a gas turbine engine
GB8412278D0 (en) * 1984-05-14 1984-06-20 English Electric Co Ltd Gasifier plant
JPS62199677A (en) * 1986-02-27 1987-09-03 Nippon Kako Seishi Kk Partial release paper and its production
JPS62209183A (en) * 1986-03-10 1987-09-14 Nippon Kako Seishi Kk Partial pressure-sensitive adhesive sheet
GB8613348D0 (en) * 1986-06-03 1986-07-09 Humphreys & Glasgow Ltd Power from coal
GB2196016B (en) * 1986-08-29 1991-05-15 Humphreys & Glasgow Ltd Clean electric power generation process
GB2199842A (en) * 1986-12-30 1988-07-20 Us Energy Power generating system and method utilizing hydropyrolysis
JP4633330B2 (en) * 2001-01-10 2011-02-16 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ Production of heat-converted light products and power generation method
CH706152A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-30 Alstom Technology Ltd Gas turbine plant with a waste heat boiler arrangement with exhaust gas recirculation.
CN109759424B (en) * 2019-02-26 2022-08-05 刘西成 Organic waste treatment method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3446014A (en) * 1968-01-17 1969-05-27 Struthers Energy Systems Inc Pulverizer
US3620700A (en) * 1969-08-15 1971-11-16 Warren G Schlinger Recovery of entrained carbon in synthesis gas
US3759036A (en) * 1970-03-01 1973-09-18 Chevron Res Power generation
US3709669A (en) * 1970-12-28 1973-01-09 Texaco Development Corp Methane production
DE2246407C2 (en) * 1972-09-21 1982-02-18 Krupp-Koppers Gmbh, 4300 Essen Method for generating electrical energy

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5096711A (en) 1975-08-01
ES433341A1 (en) 1977-02-16
FR2256314A1 (en) 1975-07-25
IT1030950B (en) 1979-04-10
GB1470867A (en) 1977-04-21
FR2256314B1 (en) 1982-04-09
NL7416760A (en) 1975-07-01
DK144485C (en) 1982-08-30
DK680274A (en) 1975-09-08
JPS5848739B2 (en) 1983-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4132065A (en) Production of H2 and co-containing gas stream and power
US3868817A (en) Gas turbine process utilizing purified fuel gas
US3866411A (en) Gas turbine process utilizing purified fuel and recirculated flue gases
US4184322A (en) Partial oxidation process
US4121912A (en) Partial oxidation process with production of power
EP0603997B1 (en) Power generation process
US4099383A (en) Partial oxidation process
US5319924A (en) Partial oxidation power system
US5345756A (en) Partial oxidation process with production of power
US5295350A (en) Combined power cycle with liquefied natural gas (LNG) and synthesis or fuel gas
US4074981A (en) Partial oxidation process
US4075831A (en) Process for production of purified and humidified fuel gas
US4099382A (en) By-product superheated steam from the partial oxidation process
US4178758A (en) Partial oxidation process
NO792061L (en) MANUFACTURE OF PURE HCH-FREE SYNTHESIS GAS
DK144485B (en) PROCEDURE FOR GENERATING ENERGY USING A GAS TURBINE
US4173254A (en) Partial oxidation process
EP0009524B1 (en) Process for the production of gas mixtures containing co and h2 by the partial oxidation of hydrocarbonaceous fuel with generation of power by expansion in a turbine
JPS608077B2 (en) Method for producing synthesis gas consisting of H↓2 and CO along with power
CA1109269A (en) Partial oxidation process
GB2034349A (en) Production of H2 and Co-containing gas stream
GB1590706A (en) Partial oxidation process
CA1107966A (en) Production of h.sub.2 and co-containing gas stream and power
SE418282B (en) Production of a gas stream that contains hydrogen and carbon monoxide for use in a power-generating gas turbine
CA1107965A (en) Partial oxidation process with production of power