JP2024513806A - 統合された水素生成及びバイオ再生可能な変換プロセス - Google Patents

統合された水素生成及びバイオ再生可能な変換プロセス Download PDF

Info

Publication number
JP2024513806A
JP2024513806A JP2023559847A JP2023559847A JP2024513806A JP 2024513806 A JP2024513806 A JP 2024513806A JP 2023559847 A JP2023559847 A JP 2023559847A JP 2023559847 A JP2023559847 A JP 2023559847A JP 2024513806 A JP2024513806 A JP 2024513806A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stream
hydrogen
unit
psa
process unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2023559847A
Other languages
English (en)
Inventor
キャディ、ウィリアム
カーター、エリザベス
ラッセル、ブラッドリー
ティ． ウェクスラー、ジェームズ
クルス、アディソン
ジェイ．ザ サード ベネット、エリック
クラウス、カート
クエラー、カイル
カヨーデ、オルワセイ
ムルティ コンダ ナガ ベンカタ、スリヤナラヤナ
ビエット、ステファノ
Original Assignee
ユーオーピー エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユーオーピー エルエルシー filed Critical ユーオーピー エルエルシー
Publication of JP2024513806A publication Critical patent/JP2024513806A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42—Catalytic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/508—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by selective and reversible uptake by an appropriate medium, i.e. the uptake being based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids in the presence of hydrogen, hydrogen donors or hydrogen generating compounds
    • C10G3/52—Hydrogen in a special composition or from a special source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0211—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step
    • C01B2203/0216—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step containing a non-catalytic steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/063—Refinery processes
    • C01B2203/065—Refinery processes using hydrotreating, e.g. hydrogenation, hydrodesulfurisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0822—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel the fuel containing hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0827—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel at least part of the fuel being a recycle stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/86—Carbon dioxide sequestration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4043—Limiting CO2 emissions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/42—Hydrogen of special source or of special composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04—Diesel oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/08—Jet fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/66—Closed external refrigeration cycle with multi component refrigerant [MCR], e.g. mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/80—Quasi-closed internal or closed external carbon dioxide refrigeration cycle

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

バイオ再生可能な供給原料から燃料を製造するためのバイオ再生可能な変換プロセスは、ＣＯ２の回収を含む水素生成プロセスと組み合わされる。統合されたプロセスは、水素生成プロセスにおいて、バイオ再生可能な炭化水素生成プロセスからの水素を含むパージガス流を使用する。

Description

（関連出願）
本出願は、２０２１年７月１２日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ａｎｄ ＣＯ２ ｉｎ ａ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ」と題する米国仮出願第６３／２２０，８４８号、２０２１年３月２９日に出願された「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｉｏ－Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ」と題する米国仮出願第６３／１６７，３４３号、及び２０２１年３月２９日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ａｎｄ ＣＯ２ ｉｎ ａ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ」と題する米国仮出願第６３／１６７，３４１号の利益を主張し、これらの各々は、その全体が本明細書に組み込まれる。
水素は、クリーンな燃焼燃料であるので、大きな成長ポテンシャルを有すると予想される。しかしながら、水素生成は、伝統的に、ＣＯ２の主な放出源であり、政府の規制及び社会的圧力は、ＣＯ２排出にますます負担をかけたり、ペナルティを課したり、又はＣＯ２捕捉を奨励している。その結果、水素生成のコストを下げる一方で、副生成物ＣＯ２を回収して地中に隔離し、成長する市場を捕らえるための大きな競争が予想される。ＣＯ２は、共通のパイプラインに供給される蒸気として分離することができるが、世界の特定の地域ではＣＯ２パイプラインのインフラストラクチャが現在不足しているため、トラック又は船舶による容易な輸送のために液化形態で生成される必要がある可能性が高い。
ＣＯ２排出を低減する所望のレベルは地域の経済状況に依存し、一部の水素生成者はＣＯ２捕捉で水素生成の最大化を優先し、他の水素生成者は水素生成でＣＯ２排出の最小化を優先し、一部はその中間にある。別の重要な要因は、所与の水素生成ユニットのために選択される改質器技術である。水蒸気改質プラントでは、５０％～６０％のＣＯ２捕捉で十分であり得るが、自己熱改質器（ＡＴＲ）、ガス化器、又は部分酸化（ＰＯＸ）改質器では、９０％超又は９５％超が予想され得る。
ほとんどの既存の水素生成プロセスは、シフトした合成ガスから高純度の生成水素を回収するために圧力スイング吸着（ＰＳＡ）を利用する。ＰＳＡユニットからの低圧テールガス流は、典型的には燃焼されて、プロセスのための熱又は蒸気を発生させる。流れが燃焼器に送られない場合、プロセス中の不純物の蓄積を防止するためにパージが必要である。
米国特許第８，０２１，４６４号は、合成ガスに変換される炭化水素の混合物から水素及びＣＯ２を組み合わせて生成するプロセスを記載している。合成ガスは、ＰＳＡユニットで水素富化流とＰＳＡオフガス流とに分離される。ＰＳＡオフガス圧縮して乾燥させた後、ＣＯ２富化凝縮物を凝縮及び分離するいくつかの連続ステップを行い、各ステップで温度を下げ、温度は周囲温度から－５６℃の範囲である。しかしながら、このプロセスは、プロセスから除去しなければならないかなりの量のＣＯ２を含有するパージ流をもたらす。透過液モジュールを使用して分離を改善することができるが、電力要件の増加という犠牲を払う。
米国特許第８，２４１，４００号は、改質器ユニット、任意の水性ガスシフト反応器、ＰＳＡユニット、及び極低温精製ユニット又は触媒酸化装置を含むシステムを利用して、炭化水素の混合物から水素及びＣＯ２を回収するためのプロセスを記載している。ＰＳＡユニットは、高圧水素流、低圧ＣＯ２流、及びＣＯ２共パージステップ中に取り出されるＣＨ４富化流の３つの流れを生成する。プロセスにおけるＣＯ２精製ユニットからの精製ＣＯ２は、ＰＳＡユニットにおける共パージとして使用される。吸着ステップは、約２５０ｐｓｉｇ～約７００ｐｓｉｇの圧力で行われる。共パージステップ中の圧力は、約３００ｐｓｉｇ～約８００ｐｓｉｇの範囲であり、ＣＯ２共パージ流は、好ましくは吸着ステップ中の圧力より高い圧力で導入される。
第２の高圧供給流（ＣＯ２共パージ流）の使用は、米国特許第８，２４１，４００号におけるプロセスのコスト及び複雑さを増大させる。セグメント化された吸着器（又は２つの別個の容器）を有し、その２つの容器と中間のサイドドローとの間に隔離弁を有する必要性は、プロセスのコスト及び複雑さを更に増大させる。
航空燃料などの燃料に対する需要が世界的に増加するにつれて、燃料を生産するために石油原油以外の供給源を利用することへの関心も高まっている。１つの供給源は、いわゆるバイオ再生可能な供給原料である。これらのバイオ再生可能な供給原料としては、トウモロコシ、ヤトロファ、カメリナ、ナタネ、キャノーラ、ダイズ及び藻類油などの植物油、獣脂、魚油などの動物性脂肪、並びに黄色及び褐色のグリース及び下水汚泥などの様々な廃棄物流が挙げられるが、これらに限定されない。これらの供給原料に共通する特徴は、それらが、モノ－ジ－及びトリ－グリセリド、遊離脂肪酸（ＦＦＡ）から構成されることである。これらのプロセスに適した別のクラスの化合物は、脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）又は脂肪酸エチルエステル（ＦＡＥＥ）などの脂肪酸アルキルエステル（ＦＡＡＥ）である。これらのタイプの化合物は、一般に約８～約２４個の炭素原子を有する脂肪族炭素鎖を含有する。グリセリド、ＦＦＡ又はＦＡＡＥ中の脂肪族炭素鎖は、飽和、又は一価、二価、若しくは多価不飽和であり得る。バイオ再生可能な供給原料中のグリセリドの大部分はトリグリセリドであるが、バイオ再生可能な原料中のグリセリドの一部はモノグリセリド又はジグリセリドであり得る。モノグリセリド及びジグリセリドは、トリグリセリドと共に処理することができる。
バイオベース油からの炭化水素の生成を開示する報告がある。例えば、米国特許第４，３００，００９号は、トウモロコシ油などの植物油をガソリンなどの炭化水素及びパラキシレンなどの化学物質に変換するための結晶性アルミノケイ酸塩ゼオライトの使用を開示している。米国特許第４，９９２，６０５号は、キャノーラ油又はヒマワリ油などの植物油を水素化処理することによるディーゼル沸点範囲の炭化水素生成物の生成を開示している。最後に、米国特許第２００４／０２３００８５（Ａ１）号は、水素化脱酸素とそれに続く異性化によって生物起源の炭化水素成分を処理するプロセスを開示している。
したがって、水素生成及びＣＯ２回収が増加した改善された水素生成プロセスが必要とされている。
バイオ再生可能燃料を製造するためのプロセスの一実施形態の一般的なフロースキームである。 本発明の少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを使用して、水素生成プロセスユニットの流出物流から水素流及びＣＯ２流を生成する方法の一実施形態の図である。 本発明の少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムで使用するための３生成物ＰＳＡユニットの一実施形態の図である。 本発明の少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを使用して、水素生成プロセスユニットの流出物流から水素流及びＣＯ２流を生成する方法の別の実施形態の図である。 本発明の少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを使用して、水素生成プロセスユニットの流出物流から水素流及びＣＯ２流を生成する方法の別の実施形態の図である。 本発明の少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを使用して、水素生成プロセスユニットの流出物流から水素流及びＣＯ２流を生成する方法の別の実施形態の図である。 本発明の少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを使用して、水素生成プロセスユニットの流出物流から水素流及びＣＯ２流を生成する方法の別の実施形態の図である。 二重冷媒ＣＯ２分留プロセスを使用するＣＯ２回収システムの一実施形態の図である。 混合冷媒ＣＯ２分留プロセスを使用するＣＯ２回収システムの別の実施形態の図である。
バイオ再生可能な供給原料から燃料を製造するためのバイオ再生可能な変換プロセスは、水素生成を増加させ、ＣＯ２の回収を可能にする、水素を生成するための水素生成プロセスと組み合わされる。
バイオ再生可能な変換プロセスは、バイオ再生可能な供給原料から、ディーゼル、航空燃料、及びナフサなどの炭化水素生成物を生成する。それはまた、水素生成プロセスで処理される水素を含むパージガス流を生成する。統合されたプロセスは、経済的利益を提供し、正味のＣＯ２排出量を低減し、場合によっては、炭化水素によるＣＯ２液体生成物の汚染を回避する。
現在燃焼されているバイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、水素、ＣＯ２、任意選択的に水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む。水素を含むパージガス流の全部又は一部は、水素生成プロセスにおける１つ以上のプロセスユニットに送られる。水素を含むパージガス流は、プロセスユニットに直接又は間接的に送ることができる。間接プロセスでは、プロセスユニットに送られる前に、膜分離ユニットを含むがこれに限定されない別のプロセスユニットに最初に送ることができる。
パージガス流は、典型的には、少なくとも５０ｍｏｌ％の水素、又は少なくとも５５ｍｏｌ％、又は少なくとも６０ｍｏｌ％の水素、又は少なくとも６５ｍｏｌ％、又は少なくとも７０ｍｏｌ％、又は少なくとも７５ｍｏｌ％、又は少なくとも８０ｍｏｌ％、又は少なくとも８５ｍｏｌ％、又は少なくとも９０ｍｏｌ％の水素を含む。
パージガス流は、バイオ再生可能な変換プロセスにおける反応ゾーンの下流の分離器からのオーバーヘッドからのスリップ流であり得る。
１つの選択肢は、水蒸気改質プロセスユニットの炉内で水素を含むパージガス流を燃焼させることである。
別の選択肢は、以下でより詳細に説明するように、２つのＰＳＡユニットを含む少なくとも２つの生成物流を生成する圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システムの使用を含む。水素を含むパージガス流は、水素を含むパージガス流中の水素を回収するために第２のＰＳＡユニットに導入される。これにより、統合されたプロセスにおける全体的な水素回収が増加する。
更に別の選択肢は、膜分離ユニットにおいて、水素を含むパージガス流を、水素及び二酸化炭素を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することである。透過流は、水素及び二酸化炭素の回収のために圧縮機及びＣＯ２回収システムに送ることができる。膜供給流中の水素の約９０％が透過流中に回収され、膜供給流中のＣＯ２の約５０％が透過流中に回収される。特定の水素生成プロセスユニットに応じて、残留物流にはいくつかの可能な処理がある。水素生成プロセスが水蒸気改質プロセスである場合、残留物流は、水蒸気改質プロセスユニット内の炉又は加熱炉内で燃焼させることができる。あるいは、残留物流は、炭化水素を含む供給流と混合し、供給流の一部として水蒸気改質プロセスユニットに送ることができる。プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニットを含む場合、残留物流は、炭化水素を含む供給流と混合することができ、混合流は、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニット内で部分的に酸化することができる。別の可能性は、残留物流をバイオ再生可能な変換プロセスに送り、残留物流からプロパン及びＣ４＋炭化水素のうちの少なくとも１つを回収することである。あるいは、残留物流は、炭化水素を含む供給流と混合し、水素生成プロセスユニットに送ることができ、透過流を炉又は加熱炉で燃焼させることができる。
更に別の選択肢は、水素を含むパージガス流をＣＯ２回収システムに送ることである。この選択肢は水素生成を増加させるが、水素富化パージ流中に存在する炭化水素がＣＯ２生成物流を汚染する。ＣＯ２生成物流の炭化水素汚染は多くの場合に望ましくないが、許容可能であり得る状況が存在し得る。統合されたプロセスの一部として、水素生成プロセスのための炭化水素を含む供給流の少なくとも一部は、バイオ再生可能な変換プロセスに由来し得る。
本発明の一態様は、統合された水素生成プロセス及びバイオ再生可能な変換プロセスにおいて、水素富化生成物を生成し、ＣＯ２を回収する方法である。一実施形態では、統合されたプロセスは、水素生成プロセスユニットにおいて炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流を処理して、水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含む合成ガス混合物を生成することと、少なくとも２つの生成物流を生成する第１の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システムにおいて、水蒸気改質プロセスユニットからの流出物流を、少なくとも水素が富化された第１の高圧水素流と水素枯渇テールガス流とに分離することと、水素枯渇テールガス流を圧縮機内で圧縮して、圧縮テールガス流を形成することと、圧縮テールガス流をＣＯ２回収システムにおいて分離して、ＣＯ２生成物と水素を含む第２のガス流とを生成することと、水素化、脱酸素化、異性化、及び選択的水素化分解機能を有する多機能触媒又は触媒のセットと、バイオ再生可能な供給原料を接触させることによって、反応条件下で水素の存在下、反応ゾーン内でバイオ再生可能な供給原料を水素化、脱酸素化、異性化、及び選択的水素化分解して、パラフィン系炭化水素、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む反応流出物を提供することと、反応流出物を、分離器内で、少なくとも、パラフィン系炭化水素を含む１つの炭化水素流と、水素、ＣＯ２、任意選択的に水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含むオーバーヘッド流とに分離することと、分留ゾーンにおいて炭化水素流を分離して炭化水素生成物流を生成することであって、炭化水素生成物流が、ディーゼル沸点範囲の沸点を有する炭化水素を含むディーゼル流、航空燃料沸点範囲の沸点を有する炭化水素を有する航空燃料流、及びナフサ沸点範囲の炭化水素を有するナフサ流のうちの少なくとも１つを含むことと、炭化水素生成物流を回収することと、分離器からのオーバーヘッド流を、少なくとも、水素を含む水素富化流に分離することと、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素富化流からの水素を含むパージガス流の少なくとも一部を、水素生成プロセスのプロセスユニットに導入することと、を含む。
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステムは、２つの生成物流を有する第１のＰＳＡユニットを含み、第１のＰＳＡユニットは、流出物流を、水素が富化された第１の高圧水素流と、水素枯渇テールガス流とに分離し、圧縮テールガス流を分離することは、ＣＯ２回収システム内の圧縮テールガス流を、精製された液体ＣＯ２生成物を含む塔底流と、水素の一部、二酸化炭素の一部、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含むオーバーヘッド流とに分離することと、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムにおいて、ＣＯ２回収システムからのオーバーヘッド流を、少なくとも、水素が富化された第２の高圧水素流と二酸化炭素が富化された低圧ＣＯ２流とに分離することと、第２の高圧水素流を回収することと、低圧ＣＯ２流を圧縮機に再循環させることと、を含む。
航空燃料及びディーゼル燃料、反応条件、並びに触媒の製造に適したバイオ再生可能な変換プロセスは、当該技術分野において既知であり、米国特許第７，９９９，１４２号、同第８，０３９，６８２号、同第８，１９８，４９２号、同第８，７４２，１８３号、及び同第８，８６５，９５３号が挙げられるが、これらに限定されず、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
一般に、バイオ再生可能な変換プロセスは、航空燃料範囲の沸点を有するパラフィンを有する炭化水素生成物を生成するために、バイオ再生可能な供給原料を水素化、脱酸素化、異性化及び選択的水素化分解するための反応ゾーンを含む。反応ゾーンは、１つ以上の反応容器を含むことができ、各反応容器は、様々な反応のための１つ以上の触媒床を含むことができる。ディーゼル燃料及び／又はナフサも製造することができる。炭化水素生成物は、航空燃料又は航空燃料混合成分として有用である。水素化処理触媒の存在下で水素環境中でバイオ再生可能な供給原料を単に脱酸素化すると、供給原料の脂肪酸組成と同様の、又はそれよりわずかに短い鎖長を有する直鎖パラフィンが得られる。多くの供給原料では、このアプローチにより、ディーゼル燃料に適した炭素鎖長を有する生成物が得られるが、航空燃料の規格を満たす生成物は得られない。選択的水素化分解反応は、炭素鎖長を減少させて、より低分子量の生成物を最小に抑えながら、航空燃料範囲のパラフィンに対する選択性を最大にする。異性化は、凝固点などの航空燃料規格を満たすことを可能にする。
反応流出物は、パラフィン系炭化水素、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む。反応流出物は、パラフィン系炭化水素を含む炭化水素流と、水素、ＣＯ２、任意選択的に水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含むオーバーヘッド流とに分離される。他の流れを形成することもできる。
次いで、炭化水素流を分離して、ディーゼル沸点範囲の沸点を有する炭化水素を含むディーゼル流、航空燃料沸点範囲の沸点を有する炭化水素を有する航空燃料流、及びナフサ沸点範囲の炭化水素を有するナフサ流などの様々な炭化水素生成物流を形成する。ナフサ流はまた、液化石油ガス（ＬＰＧ）及び／又はオフガスを含有してもよい。あるいは、ＬＰＧ及び／又はオフガスは別々の流れであってもよい。ナフサ流及び／又はＬＰＧ流及び／又はオフガス流の少なくとも一部は、水素生成プロセスに送られ、水素生成プロセスへの炭化水素原料の一部として、又は水素生成プロセスユニット内の炉の燃料として使用することができる。
水素生成プロセスは、水素を生成し、水素生成プロセスユニットの流出物流からＣＯ２の回収を可能にする。これは、水素生成プロセスにおいて水素分離ユニットからのテールガス流から純粋な水素を回収するために、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを使用する。このプロセスは、少なくとも２つの生成物流を生成して追加の水素及び高純度液体ＣＯ２を回収する、ＰＳＡシステムと統合されたＣＯ２回収システムを利用する。
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを用いてＣＯ２回収システムのオーバーヘッド流から純粋な水素を直接抽出することは、再循環構成を使用するシステムを上回る経済的利点を提供する。追加の水素生成は、プロセスの経済性を実質的に改善する。ＣＯ２回収システムのオーバーヘッド流で少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを使用することにより、膜分離プロセスの使用で生じるＣＯ２の非透過損失も回避される。少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを利用することにより、革新及び柔軟性が提供され、下流の装置サイズ及び有用性が低減し、捕捉されるＣＯ２を増加させる（不純物に富むパージ流が有意なＣＯ２を含有しないため）。
水素生成プロセスユニットは、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質ユニット、任意のガス加熱改質器を有する自己熱改質ユニット、ガス化ユニット、又は部分酸化（ＰＯＸ）ユニットを含むことができる。水素生成プロセスは、水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含むガスの混合物を含む流出物を生成する。
水素生成プロセスに適した炭化水素を含む供給流としては、水蒸気改質、ＡＴＲ／ＧＨＲ、及びＰＯＸプロセスのための天然ガス、ナフサ、液化石油ガス（ＬＰＧ）が挙げられるが、これらに限定されない。ＰＯＸ及びガス化プロセスは、石炭及び石油コークスを含むがこれらに限定されない固体供給原料を使用することができる。水熱液化（ＨＴＬ）（炭化水素、水、及び酸素含有分子を含む）、バイオオイル及びバイオ原油（ＨＴＬに由来するものを含む）、並びにバイオガスなどの水素を含む他の供給流も使用することができる。
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの流れを生成する第１のＰＳＡシステムは、水素圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットである。流出物流は、最初に水素ＰＳＡユニットに送られて、水素が富化された高圧水素流と、残りの水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素枯渇テールガス流とに分離される。高圧水素流は、流出物中に約９０％の水素を含有し、これは回収される。
水素枯渇テールガス流は圧縮され、ＣＯ２回収システムに送られ、そこで液体ＣＯ２生成物と、水素、いくらかの二酸化炭素、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つのいくらかを含むオーバーヘッド流とに分離される。
オーバーヘッド流は、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムに送られる。少なくとも２つの生成物流を有する第２のＰＳＡシステムは、オーバーヘッド流を少なくとも２つの流れ、すなわち高圧水素流と低圧ＣＯ２流とに分離する。いくつかの実施形態では、高圧水素流は、水素が富化され、二酸化炭素、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンを実質的に含まない。低圧ＣＯ２流は二酸化炭素が富化され、オーバーヘッド流中の実質的に全ての二酸化炭素を含む。第２の高圧水素流は回収され、低圧ＣＯ２流は圧縮機に再循環される。いくつかの実施形態では、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む第２のガス流も形成される。
他の実施形態では、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステムは、３生成物ＰＳＡユニット、２つの生成物流を有するＰＳＡユニット、又はそれぞれ２つの生成物流を有する２つのＰＳＡユニットである。少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステムは、流出物流を少なくとも２つの流れ、すなわち高圧水素富化流と低圧ＣＯ２富化流とに分離する。いくつかの実施形態では、高圧水素流は、水素が富化され、二酸化炭素を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、低圧ＣＯ２流は、二酸化炭素が富化され、流出物流中の実質的に全ての二酸化炭素を含む。高圧水素流は回収され、低圧ＣＯ２流は圧縮機に送られる。圧縮ＣＯ２流は、ＣＯ２回収システムにおいて、液体ＣＯ２生成物と、水素、いくらかの二酸化炭素、メタン、並びに一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つのいくらかを含むオーバーヘッド流とに分離される。オーバーヘッド流は第１のＰＳＡシステムに再循環される。いくつかの実施形態では、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む第２のガス流も形成される。
このプロセスは、水素ＰＳＡユニットからのテールガス流中の水素の約８０～約９０％の回収、並びにＣＯ２の実質的に全て（例えば、約９５％～約１００％）の捕捉を可能にする。
いくつかの実施形態では、水素ＰＳＡシステムに供給される水素生成プロセスユニットからの流出物は、典型的には、約２０℃～約６０℃、又は約３０℃～約５０℃、又は約４０℃の範囲（又は温度範囲の任意の組合せ）である。圧力は、典型的には、約２，０００～約５，０００ｋＰａの範囲である。
流出物は、水素ＰＳＡユニット内で高圧水素流とテールガス流とに分離される。高圧水素流は、流出物中に水素の約８０％～約９０％を含有する。高圧水素流は、典型的には約２，０００～約５，０００ｋＰａの範囲の圧力である。高圧水素流は、高純度流（例えば、９９％超、又は９９．９％超、又は９９．９９％超、又は９９．９９９％超）である。
流出物流中の水素の約１０％～約２０％、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素ＰＳＡユニットからのテールガス流は、約１００～約２００ｋＰａの範囲の圧力である。
テールガス流は、約３，０００～約６，０００ｋＰａの範囲の圧力に圧縮され、ＣＯ２回収システムに送られる。圧縮テールガス流を乾燥させ、約－２０℃～約－５０℃の温度まで冷却する。これは、ＣＯ２富化流と、水素、二酸化炭素の一部、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの一部を含むオーバーヘッド流とに分離される。いくつかの実施形態では、ＣＯ２富化流は、水素ＰＳＡユニットからのテールガス流中のＣＯ２の実質的に全て（例えば、約９５％～約１００％）を含み、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、塔底流は、約９５．０ｍｏｌ％以上のＣＯ２、約９８．０ｍｏｌ％以上のＣＯ２、又は約９８．５ｍｏｌ％以上のＣＯ２、又は約９９．０ｍｏｌ％以上のＣＯ２、又は約９９．５ｍｏｌ％以上のＣＯ２、又は約９９．９ｍｏｌ％以上のＣＯ２を含む。
ＣＯ２回収システムは蒸留カラムを含むことができ、ＣＯ２富化生成物流はカラムの底部から回収され、より軽質の成分（水素、メタン、窒素など）はカラムの頂部から回収される。ＣＯ２回収システムは、代わりに又は同様に、単一又は複数の連続フラッシュ気液分離容器を含むことができ、各分離器は、物質移動の追加の理論段を提供し、ＣＯ２富化生成物は液体流中に回収され、より軽質の成分（水素、メタン、窒素など）はオーバーヘッド蒸気流中に回収される。
ＣＯ２富化流を回収する。ＣＯ２富化流は、液体流であってもよい。場合によっては、必要に応じて、液体流を気化させて使用してもよい。
オーバーヘッド流は、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムに送られる。少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、３生成物ＰＳＡユニット、２つの生成物流を有するＰＳＡユニット、又はそれぞれ２つの生成物流を有し、第１のＰＳＡユニットからの生成物が第２のＰＳＡユニットに供給される２つのＰＳＡユニットであってもよい。
３生成物ＰＳＡユニットは、４つ以上のＰＳＡ吸着容器を含む。一般に、少なくとも６個の容器があり、典型的には８～１４個の容器がある。容器は、１つ以上の吸着剤層、一般に１～５つ、典型的には２～３つの吸着剤層を含む。吸着層の床の割合は、典型的には１０％～１００％である。吸着剤の異なる層は、当業者に知られているように、オーバーヘッド流中の成分に対して異なる選択性を有する。いくつかの層は、メタン、一酸化炭素、窒素、アルゴン、及び水素に対してＣＯ２を選択的に吸着するための吸着剤を含み、吸着剤としては、活性アルミナ、シリカゲル、及びナトリウムＹゼオライトの層が挙げられるが、これらに限定されない。他の層は、水素に対してＣＯ２、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンを選択的に吸着するための吸着剤を含み、吸着剤としては、活性炭、シリカゲル、及びモレキュラーシーブゼオライト（例えば、５Ａ又はナトリウムＸゼオライト）の層が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、他のゼオライトが使用することができ、適切な吸着剤を選択する方法を知っていることを理解するであろう。
容器の一端に第１の開口部があり、反対端に第２の開口部がある。便宜上、これらの端部を容器の頂部及び底部と呼ぶ。底部の第１の開口部は、高圧供給ガス入口ライン及び低圧テールガス出口ラインに選択的に接続される。容器の頂部の第２の開口部は、高圧生成物出口ライン、中圧ベントガス出口ライン、及び低圧パージガス入口ラインに選択的に接続される。
供給ガスは、容器の底部の第１の開口部を通って高圧で入り、高圧の並流吸着及び生成物除去ステップが行われ、生成物は、容器の頂部の第２の開口部を通って高圧で容器から出る。少なくとも１回の並流減圧ステップ、次いで中圧の並流減圧及びベントガス除去ステップがある。第２の流れは、第２の圧力で容器の頂部の開口部を通して取り出される。向流ブローダウンステップ及び向流パージステップがある。パージガスは、低圧で容器の頂部の開口部を通って入る。ＣＯ２は、向流ブローダウンステップ及び向流パージステップのいずれか又は両方の間に、容器の底部の開口部を通して低圧で除去することができる。向流パージ及びテールガス除去ステップに続いて、少なくとも１回の向流再加圧ステップがある。
少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、直列の２つのＰＳＡユニットを含むことができる。ＣＯ２回収システムからのオーバーヘッド流は、第１のＰＳＡユニットに導入され、そこで、ＣＯ２が富化された低圧テールガス流と、オーバーヘッド流中の実質的に全ての水素（例えば、約８５％～約９５％）、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの一部を含む高圧流とに分離される。高圧流は第２のＰＳＡユニットに供給され、そこで水素が富化された高圧水素流と、メタン、一酸化炭素、窒素及びアルゴンの実質的に全て（例えば、約９５％～約１００％）を含む低圧流とに分離される。
本発明の少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、いくつかの利点を提供する。第２の流れは高圧では除去されない。３生成物ＰＳＡユニットでは、第２の流れは、水素が除去される高圧とＣＯ２が除去される低圧との間の中圧で除去されるが、高圧よりも低圧に非常に近い圧力で除去される。中圧は典型的には約４５０ｋＰａ未満である。少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムが２つのＰＳＡユニットを含む場合、第２の流れは低圧、典型的には２５０ｋＰａ未満で除去される。
加えて、高圧共パージ流は使用されない。更に、容器はセグメント化されず、第２の流れは、容器の頂部の開口部を通して取り出される。したがって、２つの吸着剤床の間に隔離弁及びサイドドロー出口を必要としない。これらの要因により、３生成物ＰＳＡユニットは、米国特許第８，２４１，４００号のＰＳＡ及びプロセスよりも、はるかに複雑でなくなり、構築及び運用が安価になる。
少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムに入るオーバーヘッド流の温度（冷却回収及び熱交換後）は、典型的には、約２０℃～約６０℃、又は約３０℃～約５０℃、又は約４０℃の範囲（又は温度範囲の任意の組合せ）である。
少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムに供給されるオーバーヘッド流中の水素濃度は、一般に、約２０ｍｏｌ％～約６０ｍｏｌ％の範囲である。例えば、水蒸気メタン改質プラントテールガスのＣＯ２回収システム内のＣＯ２蒸留カラムのオーバーヘッドガス中の水素濃度は、約３０ｍｏｌ％～約５０ｍｏｌ％である。
オーバーヘッド流中の水素の約８０％～９０％は、典型的には高圧水素流中に回収され、高圧水素流は、ＣＯ２、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンを実質的に含まない。高圧水素流は、典型的には、オーバーヘッド流に対して約１％未満、又は約０．１％未満、又は約０．０１％未満のＣＯ２を含有する。高圧水素流は、典型的には、オーバーヘッド流に対して約１０％未満、又は約５％未満、又は約２％未満、又は約１％未満、又は約０．１％未満のメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンを含有する。高圧水素流は、典型的には、約１，０００～約６，０００ｋＰａ、又は約２，０００ｋＰａ～約５，０００ｋＰａ、又は約２，５００ｋＰａ～約４，５００ｋＰａの範囲の高圧で取り出される。
低圧テールガス流は、典型的には、約５０ｋＰａ～約２５０ｋＰａ、又は約１００ｋＰａ～約２００ｋＰａの範囲の低圧で取り出される。
低圧ＣＯ２流は、典型的には、オーバーヘッド流中の実質的に全てのＣＯ２（例えば、約９５％～１００％）を含有する。これは、典型的には、オーバーヘッド流に対して約１０％の水素（例えば、約５％～約１５％）、及びオーバーヘッド流に対して約４０％のメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴン（例えば、約２０％～約６０％）を含有する。
少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムが３生成物ＰＳＡユニットを含む場合、第２のガス流は高圧と低圧との間の中圧で取り出され、中圧は高圧よりも低圧にはるかに近く、典型的には低圧の約４００ｋＰａ、又は３００ｋＰａ、又は２００ｋＰａ以内である。典型的には、中圧生成物流は、約１５０ｋＰａ～約４５０ｋＰａ、又は約２５０ｋＰａ～約３５０ｋＰａの範囲の圧力で取り出される。中圧範囲と低圧範囲との間にはいくらかの重なりがあるが、特定の場合には、低圧が中圧よりも低くなることが理解される。
第２の流れは、典型的には、オーバーヘッド流中のメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンの約４０％～８０％を含有する。第２の流れは、典型的には、オーバーヘッド流に対して約１０％の水素（例えば、約５％～約２５％）、及びオーバーヘッド流に対して約５％未満、又は約１％未満、又は約０．１％未満のＣＯ２を含有する。
第２の流れの全部又は一部は、水素生成プロセスユニット、水性ガスシフトプロセスユニット、及び／又は燃焼ユニットに再循環することができる。
少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムが直列の２つのＰＳＡユニットを含む場合、オーバーヘッド流は第１のＰＳＡユニットに導入され、そこで実質的に全て（約９５％～１００％）のＣＯ２を含む低圧ＣＯ２流と、オーバーヘッド流中の実質的に全て（例えば、７５％超、又は約８５％～約９５％）の水素、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの一部（約５０％～約９０％）を含む高圧流とに分離される。低圧ＣＯ２流は、約５０ｋＰａ～約２５０ｋＰａ、又は約１００ｋＰａ～約２００ｋＰａの低圧を有する。高圧流は、約１，０００～約６，０００ｋＰａ、又は約２，０００ｋＰａ～約５，０００ｋＰａ、又は約２，５００ｋＰａ～約４，５００ｋＰａの範囲の高圧を有する。
第１のＰＳＡユニットは、メタン、一酸化炭素、窒素、アルゴン、及び水素に対してＣＯ２を選択的に吸着するための吸着剤を含み、吸着剤としては、活性アルミナ、シリカゲル、及びナトリウムＹゼオライトの層が挙げられるが、これらに限定されない。第２のＰＳＡユニットは、水素に対してＣＯ２、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンを選択的に吸着するための吸着剤を含み、吸着剤としては、活性炭、シリカゲル、及びモレキュラーシーブゼオライト（例えば、５Ａ又はナトリウムＸゼオライト）の層が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、他のゼオライトが使用することができ、第１及び第２のＰＳＡユニットに適切な吸着剤を選択する方法を知っていることを理解するであろう。
高圧流は第２のＰＳＡユニットに供給され、そこで実質的に全て（例えば、約８０％～約９０％）の水素を含有する高圧水素流と、第２のガス流とに分離される。第２のガス流は、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の実質的に全て（例えば、約９５％～約１００％）を含む。高圧水素流は、典型的には、約１，０００～約６，０００ｋＰａ、又は約２，０００ｋＰａ～約５，０００ｋＰａ、又は約２，５００ｋＰａ～約４，５００ｋＰａの範囲の高圧を有する。この構成では、第２の流れは、約５０ｋＰａ～約２５０ｋＰａ、又は約１００ｋＰａ～約２００ｋＰａの範囲の圧力を有する。
少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムが、３生成物ＰＳＡサイクルを有する３生成物ＰＳＡユニットを含む場合、高圧水素流は、３生成物ＰＳＡサイクルの高圧並流吸着ステップ中に取り出されてもよく、第２のガス流は、３生成物ＰＳＡサイクルの並流減圧ステップ中に取り出されてもよく、低圧ＣＯ２流は、３生成物ＰＳＡサイクルの向流減圧ステップ及び向流パージステップ中に取り出されてもよい。
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムが、３生成物ＰＳＡサイクルを有する３生成物ＰＳＡユニットである場合、３生成物ＰＳＡサイクルは、
高圧並流吸着及び水素除去ステップと、
高圧並流吸着ステップ及び水素除去ステップに続く少なくとも１つの並流減圧ステップと、
少なくとも１つの並流減圧ステップに続く並流減圧及び第２のガス除去ステップと、
中圧並流減圧及び第２のガス除去ステップに続く向流ブローダウンステップ及びＣＯ２除去ステップと、
向流ブローダウンステップに続く向流パージ及びＣＯ２除去ステップと、
向流パージ及びＣＯ２除去ステップに続く少なくとも１つの向流再加圧ステップと、
任意選択的に、少なくとも１つの向流再加圧ステップに続く並流供給物再加圧ステップ、又は少なくとも１つの向流再加圧ステップに続く向流生成物再加圧ステップと、を含む。
いくつかの実施形態では、ＣＯ２回収システムは、冷凍回路の１つが蒸留カラムから回収された液体ＣＯ２生成物の一部を利用する冷凍回路、又は以下でより完全に説明されるような単一の閉ループ多成分混合冷凍回路の少なくとも２つの冷凍回路によって冷凍冷却が提供される冷凍ＣＯ２分留プロセスを含む。
いくつかの実施形態では、プロセスは、水素生成プロセスからの未変換一酸化炭素及びメタン、並びに未回収水素から高圧蒸気の形態で熱を回収するために、第２の流れに触媒酸化（ＣＡＴＯＸ）反応器を含むことができる。第２の流れが炉に送られるときとほぼ同じ量の熱又は蒸気が生成される。しかしながら、それをＣＡＴＯＸ反応器ユニットに送ることは、炉内でこれらの成分を燃焼させることから生成されるＣＯ２放出を回避し、プロセスから捕捉されるＣＯ２の割合を増加させる。ＣＡＴＯＸ反応器ユニットは、熱交換器の一方の側に触媒を有し、他方の側に沸騰水を有する、ほぼ等温であり得る。例えば、ＣＡＴＯＸ反応器ユニットは、約２５０℃の水／蒸気（反応器）温度を有することができる。反応器の規模は比較的小さくすることができ、例えば、１００，０００Ｎｍ３／ｈｒの水素生成プラント容量に対して、総ガス供給速度（燃料ガス＋酸素）を６，０００Ｎｍ３／ｈｒとすることができる。
いくつかの実施形態では、圧縮機、ＣＯ２回収システム、及び／又は少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムに問題がある場合にシステムが動作することを可能にする選択的バイパス構成が存在する。いくつかの実施形態では、圧縮機及びＣＯ２回収システムはバイパスされ、水素ＰＳＡユニットからの水素枯渇テールガス流は、水蒸気改質プロセスユニット又は他の場所の炉に送られる。他の実施形態では、圧縮機、ＣＯ２回収システム、及び／又は少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムがバイパスされ、水素ＰＳＡユニットからのテールガス流が水素生成プロセスユニット又は他の場所内の炉に送られる。適切な炉バーナーとしては、テールガス流のための入口を含むように改変された米国特許第６，８７５，００８号に記載されているバーナー、及び本出願と同日に出願された「Ａｃｔｉｖｅ Ａｎｄ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ｂｕｒｎｅｒｓ Ｆｏｒ Ｈｉｇｈｌｙ ａｎｄ Ｒａｐｉｄｌｙ Ｖａｒｙｉｎｇ Ｆｕｅｌ Ｇａｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ」と題する米国特許出願第６３／１６７，３４３号に記載されているバーナーが挙げられるが、これらに限定されず、これらの各々は、その全体が本明細書に組み込まれる。
追加のエネルギー回収は、本プロセス中のＷＧＳユニットの流出物から得ることができる。ＷＧＳユニットからの流出物流は、プロセス流と熱交換されて、冷却された流出流蒸気及び予熱されたプロセス流を形成することができる。リン酸の可逆的オリゴマー化反応を伴うプロセスを使用して、冷却された流出物流から廃熱を回収して、蒸気を発生させることができる。廃熱とリン酸との接触により、二リン酸へのオリゴマー化がもたらされる。オリゴマー化の結果として、水分子が分離して凝縮し、廃熱が冷却される。二リン酸流の圧力を上昇させる。廃熱は、次いで、二リン酸によって吸収される水を蒸発させる。これにより、脱オリゴマー化及び加水分解が起こり、リン酸への変換及びより高い価値のプロセス熱の生成がもたらされる。次いで、リン酸流の圧力を下げ、サイクルを繰り返す。リン酸の可逆的オリゴマー化を使用する廃熱回収プロセスは、ベルギー、アントワープのＱｐｉｎｃｈから入手可能である。
いくつかの実施形態では、本方法は、ナフサ流の少なくとも一部を水素生成プロセスに通すことを更に含み、水素生成プロセスのための炭化水素を含む供給流の少なくとも一部が、ナフサ流の少なくとも一部を含む。
いくつかの実施形態では、プロセスユニットは、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、水素を含むパージガス流は、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉又は加熱炉内で燃焼される。
いくつかの実施形態では、プロセスユニットは、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを含み、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、各々が２つの生成物流を有する２つのＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、オーバーヘッド流を第１のＰＳＡユニットに導入し、オーバーヘッド流を、低圧ＣＯ２流と、７５％超の水素並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部の第１の部分とを含む高圧の第３の流れとに分離することと、高圧の第３の流れを第２のＰＳＡユニットに供給することとを含み、第２の高圧水素流及び第２のガス流は、第２のＰＳＡユニットから除去され、バイオ再生可能なプロセスからの水素を含むパージガス流は、第２のＰＳＡユニットに導入される。
いくつかの実施形態では、本方法は、膜分離ユニットにおいて、水素を含むパージガス流を、水素及びＣＯ２を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することを更に含み、プロセスユニットは圧縮機を含み、透過流は圧縮機内で圧縮される。
いくつかの実施形態では、本方法は、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉又は加熱炉内で残留物流を燃焼させることを更に含むことと、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットで、残留物流を、炭化水素を含む供給流と混合することを更に含むことと、プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニットを含み、残留物流を、炭化水素を含む供給流と混合することと、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニット内で、混合流を部分酸化することを更に含むことと、残留物流をバイオ再生可能な炭化水素生成プロセスに送り、残留物流からプロパン及びＣ４＋炭化水素のうちの少なくとも１つを回収することと、のうち少なくとも１つを更に含む。
いくつかの実施形態では、プロセスユニットは、ＣＯ２回収システムを含み、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、ＣＯ２回収システムに導入される。
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、３生成物ＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、ＰＳＡサイクルを有する３生成物ＰＳＡユニットにオーバーヘッド流を導入することと、ＰＳＡサイクルにおける高圧並流吸着ステップ中に第２の高圧水素流を取り出すことと、ＰＳＡサイクルにおける並流減圧ステップ中に第２のガス流を取り出すことと、ＰＳＡサイクルにおける向流減圧ステップ及び向流パージステップのうちの少なくとも１つの間に低圧ＣＯ２流を取り出すことと、を含む。
いくつかの実施形態では、ＣＯ２回収システムは、冷凍回路の１つがＣＯ２回収システム内の蒸留カラムから回収された液体ＣＯ２生成物の一部を利用する冷凍回路、又は単一の閉ループ多成分混合冷凍システムの少なくとも２つの冷凍回路によって冷凍冷却が提供される冷凍ＣＯ２分留プロセスを含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、圧縮機、ＣＯ２回収システム、及び少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを選択的にバイパスすることと、水素ＰＳＡユニットからの水素枯渇テールガス流を水蒸気改質プロセスユニット内の炉に送ることとを更に含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、膜分離ユニットにおいて、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流を、水素及びＣＯ２を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することを更に含み、プロセスユニットは、水素生成プロセスユニットを含み、残留物流は、供給流の一部として水素生成プロセスユニットに導入され、プロセスユニットは、水素生成プロセスユニットを含み、透過流は、炉に導入される。
本発明の別の態様は、水素富化流を生成し、水素生成プロセスユニットからＣＯ２を回収する方法である。一実施形態では、本方法は、水素生成プロセスユニットにおいて炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流を処理して、水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含む合成ガス混合物を生成することと、水素圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットにおいて、水素生成プロセスユニットからの流出物流を、水素が富化された第１の高圧水素流と、水素の一部、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素枯渇テールガス流とに分離することと、水素枯渇テールガス流を圧縮機内で圧縮して、圧縮テールガス流を形成することと、圧縮テールガス流をＣＯ２回収システム内で分離して、ＣＯ２富化生成物流と、メタン、一酸化炭素、窒素ガス、及びアルゴンガスのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む第２のガス流とを生成することと、バイオ再生可能な供給原料から炭化水素生成物を作成するためのバイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流の少なくとも一部を、水素を生成し、ＣＯ２を回収する方法におけるプロセスユニットのうちの１つに導入することと、を含む。
いくつかの実施形態では、圧縮テールガス流を分離することは、ＣＯ２回収システム内の圧縮テールガス流を、ＣＯ２富化生成物流と、水素の一部、二酸化炭素の一部、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含むオーバーヘッド流とに分離することと、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム内のＣＯ２回収システムからのオーバーヘッド流を、少なくとも、水素が富化された第２の高圧水素流と、二酸化炭素が富化された低圧ＣＯ２流とに分離することと、第２の高圧水素流を回収することと、低圧ＣＯ２流を圧縮機に再循環させることと、を含む。
いくつかの実施形態では、プロセスユニットは、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉又は加熱炉内で燃焼される。
いくつかの実施形態では、プロセスユニットは、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムを含み、第２のＰＳＡシステムは、２つの生成物流を有する２つのＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、オーバーヘッド流を第１のＰＳＡユニットに導入し、オーバーヘッド流を低圧ＣＯ２流と水素が富化された第３の高圧流とに分離することと、第３の高圧流を第２のＰＳＡユニットに供給することとを含み、第２の高圧水素流及び第２のガス流は、第２のＰＳＡユニットから除去され、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、第２のＰＳＡユニットに導入される。
いくつかの実施形態では、本方法は、膜分離ユニットにおいて、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流を、水素及びＣＯ２を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することを更に含み、プロセスユニットは圧縮機を含み、残留物流は圧縮機で圧縮される。
いくつかの実施形態では、本方法は、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉又は加熱炉内で残留物流を燃焼させることを更に含むことと、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットで、残留物流を、炭化水素を含む供給流と混合することを更に含むことと、プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニットを含み、残留物流を、炭化水素を含む供給流と混合することと、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニット内で、混合流を部分酸化することを更に含むことと、残留物流をバイオ再生可能な変換プロセスに送り、残留物流からプロパン及びＣ４＋炭化水素のうちの少なくとも１つを回収することと、のうち少なくとも１つを更に含む。
いくつかの実施形態では、プロセスユニットは、ＣＯ２回収システムを含み、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、ＣＯ２回収システムに導入される。
いくつかの実施形態では、水素生成プロセスのための炭化水素を含む供給流の少なくとも一部は、バイオ再生可能な変換プロセスにおける生成物分留ゾーンからのオーバーヘッド流を含む。
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、３生成物ＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、ＰＳＡサイクルを有する３生成物ＰＳＡユニットにオーバーヘッド流を導入することと、ＰＳＡサイクルにおける高圧並流吸着ステップ中に第２の高圧水素流を取り出すことと、ＰＳＡサイクルにおける並流減圧ステップ中に第２のガス流を取り出すことと、ＰＳＡサイクルにおける向流減圧ステップ及び向流パージステップのうちの少なくとも１つの間に低圧ＣＯ２流を取り出すことと、を含む。
いくつかの実施形態では、ＣＯ２回収システムは、冷凍回路の１つがＣＯ２回収システムから回収された液体ＣＯ２生成物の一部を利用する冷凍回路、又は単一の閉ループ多成分混合冷凍システムの少なくとも２つの冷凍回路によって冷凍冷却が提供される冷凍ＣＯ２分留プロセスを含む。
いくつかの実施形態では、本方法は、圧縮機、ＣＯ２回収システム、及び少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムを選択的にバイパスすることと、水素ＰＳＡユニットからの水素枯渇テールガス流を水蒸気改質プロセスユニット内の炉に送ることとを更に含む。
本発明の別の態様は、水素富化生成物を生成し、水素生成プロセスユニットからＣＯ２を回収する方法である。一実施形態では、本方法は、水素生成プロセスユニットにおいて炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流を処理して、水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含む合成ガス混合物を生成することと、水素生成プロセスユニットからの合成ガスを含む流出物流を、高純度水素流、二酸化炭素が富化されたＣＯ２流、並びに任意選択的に、メタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む第２のガス流に分離することと、高純度水素流を回収することと、バイオ再生可能な供給原料から炭化水素生成物を作成するためのバイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流の少なくとも一部を、水素を生成し、ＣＯ２を回収する方法におけるプロセスユニットのうちの１つに導入することと、を含む。
図１は、バイオ再生可能な変換プロセスの一実施形態を示す。バイオ再生可能な供給原料１０は、補給水素流４２及び任意の炭化水素リサイクル４６と共に反応ゾーン１２に入る。
バイオ再生可能な供給原料１０は、植物又は動物に由来し、石油原油から直接得られるもの以外の原料を含む。このクラスの供給原料を説明するために使用されている別の用語は、再生可能な脂肪及び油である。本発明において使用することができる再生可能な供給原料は、グリセリド及び遊離脂肪酸（ＦＦＡ）を含むもののいずれかを含む。これらの供給原料の例としては、キャノーラ油、トウモロコシ油、ダイズ油、菜種油、トール油、ヒマワリ油、麻実油、オリーブ油、アマニ油、ココナッツ油、ヒマシ油、ピーナッツ油、パーム油、カラシ油、綿実油、獣脂、黄色及び褐色グリース、ラード、鯨油、乳中の脂肪、魚油、藻類油、下水汚泥、クフェア油、カメリナ油、ヤトロファ油、クルカス油、ババス油、パーム核油、クランベ油などが挙げられるが、これらに限定されない。バイオ再生可能は、これらの供給原料を説明するために使用される別の用語である。典型的な植物油又は動物性脂肪のグリセリド、ＦＦＡ及び脂肪酸アルキルエステルは、それらの構造中に約８～約２４個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素鎖を含み、油の大部分は、１６個及び１８個の炭素原子を有する高濃度の脂肪酸を含む。再生可能な供給原料と化石燃料由来炭化水素との混合物又は共供給物も、供給原料として使用することができる。特に上記の供給原料と組み合わせて共供給成分として使用することができる他の供給原料成分としては、使用済みモーターオイル及び工業用潤滑剤、使用済みパラフィンワックス、石炭、バイオマス、又は天然ガスのガス化に続くフィッシャー－トロプシュ技術などの下流液化ステップから誘導される液体、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、及び低密度ポリエチレンなどの廃プラスチックの熱又は化学的解重合に由来する液体、並びに石油化学及び化学プロセスからの副生成物として生成される他の合成油が挙げられる。上記供給原料の混合物も、共供給成分として使用することができる。共供給成分を使用する１つの利点は、化石燃料ベースのプロセス又は他のプロセスからの廃棄物であると考えられてきたものが、現在のプロセスへの貴重な共供給成分に変換されることである。
非石油供給原料を多機能触媒又は触媒のセットと接触させることにより、水素化、脱酸素化、選択的分解、及び異性化された反応ゾーン流出物１４が生成される。反応ゾーン流出物１４は、分離器１６に導入される。分離器１６は、低温分離器と、任意選択的に高温分離器とを含む。低温分離器のみでは、水はライン１８内の液体として除去される（低温分離器モード）。高温分離器が存在する場合、水はライン２２で蒸気として除去されてもよい（高温分離器モード）。水素、ＣＯ２、任意選択的に水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つは、ライン２２で分離及び除去される。
ライン２２内のオーバーヘッドは、バイオ再生可能な供給原料１０と組み合わされる水素富化ガスである。水素４４を含む少量のパージガス流を除去して、再循環ガスの水素純度を制御する。
ジェット燃料及びディーゼル燃料範囲のパラフィン及びいくらかのより軽質の炭化水素を含有する液体流は、ライン２０で分離器１６から取り出され、生成物分留ゾーン３０に送られる。生成物分留ゾーン３０は、生成物留分３４が所望の航空燃料規格を満たすのに最も有益な沸点範囲の炭化水素を含有するように操作される。生成物留分３４は、航空燃料として、又は航空燃料の混合成分として使用するために収集される。
ナフサ及びＬＰＧなどのより軽質物質は、分留ゾーンオーバーヘッド流３６で除去される。分留ゾーンオーバーヘッド流３６の一部は、以下に説明するように、ライン３８で水素生成プロセスに送ることができる。所望であれば、ナフサ及びＬＰＧは、ＬＰＧ流及びナフサ流に更に分離されてもよい（図示せず）。
航空燃料の規格に許容されるよりも高い沸点を有する炭化水素は、塔底流３２で除去される。塔底流３２の一部を回収して、例えば低硫黄加熱油燃料、エチレンプラント供給原料、潤滑油プラントへの供給物、パラフィン系溶媒又は誘電油などの燃料として使用することができる。塔底流３２は、ディーゼル又はディーゼル混合成分として使用するのに許容できる可能性がある。塔底流３２の一部４６は、反応ゾーンに再循環される。
炭化水素流の一部を必要に応じて冷却し、反応ゾーンの床の間で冷却クエンチ液として使用して、反応熱を更に制御し、緊急時のためのクエンチ液を提供することもできる。再循環流は、反応ゾーンの入口及び／又は任意の後続の床若しくは反応器に導入することができる。炭化水素再循環の１つの利点は、個々の床全体の温度上昇を制御することである。しかしながら、上述したように、炭化水素再循環の量は、反応ゾーンにおける所望の水素溶解度に基づいて決定することができ、１回の通過当たりの分解率を最小にして、航空範囲のパラフィンへの高い選択性をもたらすことができる。反応混合物中の水素溶解度を増加させることにより、より低い圧力での良好な操作が可能になり、したがってコストが削減される。高再循環で操作し、液相中に高レベルの水素を維持することは、触媒表面でのホットスポットを消散させるのに役立ち、コーキング及び触媒失活をもたらす望ましくない重質成分の形成を低減する。
本発明で生成される航空燃料生成物留分３４は、航空燃料などの用途に適しているか、又はそのための混合成分として適している。用途に応じて、様々な特定の燃料に要求される規格を満たすために、様々な添加剤を、生成される燃料組成物と組み合わせることができる。特に、本明細書で生成される炭化水素生成物流は、航空タービン燃料Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｓｔａｎ９１－９１タービン燃料（航空ケロシンタイプ、Ｊｅｔ Ａ－１ ＮＡＴＯコードＦ－３５、Ｆ－３４、Ｆ－３７）に対するＡＳＴＭ Ｄ１６５５規格、ジュイントリー・オペレーテッド・システムズに対する航空燃料品質要件（ジョイントチェックリスト）、ＡＳＴＭとＤｅｆ Ｓｔａｎ要件との組み合わせ（ＧＯＳＴ１０２２７）、ジェット燃料規格（ロシア）、カナダＣＡＮ／ＣＧＳＢ－３．２２航空タービン燃料、ワイドカットタイプのカナダＣＡＮ／ＣＧＳＢ－３．２３航空タービン燃料、ケロシンタイプのＭＩＬ－ＤＴＬ－８３１３３、ＪＰ－８、ＭＷ－ＤＴＬ－５６２４、ＪＰ－４、ＪＰ－５、ＱＡＶ－１（ブラジル）、ＧＢ６５３７ ＤＣＳＥＡ １３４Ａ（フランス）Ｃａｒｂｕｒｅａｃｔｅｕｒ Ｐｏｕｒ Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｓ Ｄ’ＡｖｉａｔｉｏｎによるＥｓｐｅｃｉｆｃａｃａｏ ｄｅ Ｑｕｅｒｏｓｅｎｅ ｄｅ Ａｖｉａｃａｏ Ｎｏ．３ Ｊｅｔ Ｆｕｅｌ（中国）、他の国のケロシンタイプの航空タービン燃料（航空タービン燃料規格に対するＩＡＴＡガイダンスマテリアルに記載の、ＪｅｔＡ、ＪｅｔＡ－１、ＪｅｔＢ、及びＴＳ－１燃料に対する一般グレード要件に適合している）の少なくとも１つを満たし、少なくとも１つのためのブレンド用成分であり、又は、少なくとも１つを満たすために１つ以上の添加剤と組み合わせることができる。航空燃料は、本明細書では一般に「ジェット燃料」と呼ばれ、「ジェット燃料」という用語は、上記の規格を満たす航空燃料を包含すること、並びに上記の規格を満たす航空燃料の混合成分として使用される航空燃料を包含することを意味する。特定の規格を満たすために添加剤をジェット燃料に添加してもよい。ジェット燃料の１つの特定のタイプは、軍用規格ＭＬ－ＤＴＬ－８３１３３によって定義されたＪＰ－８であり、これは、米国政府によって規定された高度に精製されたケロシンベースのジェット推進剤の軍用グレードタイプである。本明細書に記載のグリセリド又はＦＡＡから生成される燃料は、合成パラフィン系ケロシン（ＳＰＫ）又は合成ジェット燃料としても知られるイソパラフィン系ケロシンすなわちｉＰＫに非常に類似している。
図２は、本発明の３生成物ＰＳＡユニットを組み込んだ水素生成プロセス１００の一実施形態を示す。天然ガス供給物１０５及び水１１０は、水蒸気改質プロセスユニット１２０の反応部１１２に送られ、補助燃料ガス１１４及び空気１１５は、水蒸気改質プロセスユニット１２０に送られる。天然ガスの代わりに、ナフサ及び液化石油ガス（ＬＰＧ）を含むがこれらに限定されない炭化水素を含む他の供給流を使用することができる。補助燃料ガスは、ＰＳＡテールガス又はベントガスがプロセスを駆動するのに十分な熱を提供しないので、改質反応のための安定性及び十分な熱を提供するための追加の燃料源である。適切な補助燃料ガスとしては、天然ガス、及び他の主に炭化水素を含有する燃料、例えば、精油所燃料ガス、石油化学複合合成燃料ガス、気化ナフサ若しくは気化液化石油ガス（ＬＰＧ）、又は最大で粗水素若しくは精製水素までの炭化水素含有燃料と水素とのブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。水蒸気改質、ＡＴＲ／ＧＨＲ、及びＰＯＸプロセスのために天然ガスの代わりに使用することができる炭化水素を含む他の供給流としては、ナフサ及び液化石油ガス（ＬＰＧ）が挙げられるが、これらに限定されない。ＰＯＸ及びガス化プロセスは、石炭及び石油コークスを含むがこれらに限定されない固体供給原料を使用することができる。
水蒸気改質及び水性ガスシフト反応は、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つを含む流出物流１２５を生成する。煙道ガス流１３０及び水蒸気流１３５も水蒸気改質プロセスユニット１２０から出る。
流出物流１２５は、約３０℃～約５０℃の温度（水蒸気改質プロセスにおける熱回収及び冷却後）、及び約２，０００～約３，０００ｋＰａの圧力を有する。流出物流１２５は水素ＰＳＡユニット１４０に送られ、そこで水素が富化された高純度水素流１４５と、水素の一部、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素枯渇テールガス流１５０とに分離される。
テールガス流１５０は圧縮機１５５に送られ、そこで約１１０ｋＰａ～約２００ｋＰａの範囲の圧力から約３，０００ｋＰａ～約６，０００ｋＰａの範囲の圧力に圧縮される。
圧縮テールガス流１６０は、ＣＯ２回収ユニット１６５に送られ、そこで乾燥されて水流１６７が除去され、約－２０℃～約－５０℃の温度に冷却され、塔底流１７０とオーバーヘッド流１７５とに分離される。液体ＣＯ２を含む塔底流１７０が回収される。
オーバーヘッド流１７５は、３生成物ＰＳＡユニット１８５を含む少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に送られ、そこで３つの流れに分離される。高圧水素流１９０が回収される。高圧水素流１９０の全部又は一部を、バイオ再生可能な変換プロセスに送り、補給水素流４２と組み合わせることができる。低圧ＣＯ２流１９５は、圧縮機１５５に再循環される。
メタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部と少量の水素（例えば、約２０％未満、又は約１０％～約２０％）とを含む中圧ベントガス流２００は、燃料として水蒸気改質プロセスユニット１２０に送られる。バイオ再生可能な変換プロセスからの水素４４を含むパージガス流は、中圧ベントガス流２００と混合され、水蒸気改質プロセスユニット１２０の炉１１８に送られる。
バイパスライン２０２は、テールガス流１５０を燃焼のために水蒸気改質プロセスユニット内の炉に送る。これにより、水蒸気改質プロセスユニットは、圧縮機１５５、ＣＯ２回収ユニット１６５、又は少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に問題が生じた場合に、ＣＯ２を回収することなく動作し続けることができる。
図３は、ＰＳＡ吸着容器３１０を含むＰＳＡユニット３００を示す。ＰＳＡ吸着容器３１０は、３つの吸着層３１５、３２０、３２５を含む。ＰＳＡ吸着容器３１０は、第１の端部３３５に第１の開口部３３０を含み、第２の端部３４５に第２の開口部３４０を含む。第１の開口部３３０は、弁３５５を介して高圧供給ガス入口ライン３５０と選択的に流体連通しており、弁３６５を介して低圧テールガス出口ライン３６０と選択的に流体連通している。第２の開口部３４０は、弁３７５を介して高圧生成物出口ライン３７０と選択的に流体連通しており、弁３８５を介して中圧ベントガス出口ライン３８０と選択的に流体連通しており、弁３９５を介して低圧パージガス入口ライン３９０と選択的に流体連通している。
ＰＳＡサイクルの高圧並流吸着及び生成物除去ステップの間、弁３５５及び３７５を開き、弁３６５、３８５、及び３９５を閉じて、高圧供給ガスをＰＳＡ吸着容器３１０に入れ、高圧水素流を出すことができる。
少なくとも１つの並流減圧ステップの間、弁３５５、３６５、３７５、３８５、及び３９５は閉じられる。
中圧並流減圧及びベント除去ステップの間、弁３８５は開かれ、弁３５５、３６５、３７５、及び３９５は閉じられる。
向流ブローダウンステップ及びテールガス除去ステップの間、弁３６５は開かれ、弁３５５、３７５、３８５、及び３９５は閉じられる。床は弁３６５を介して減圧され、ＣＯ２の一部が脱着される。
向流パージ及びテールガス除去ステップの間、弁３６５及び３９５は開かれ、弁３５５、３７５及び３８５は閉じられる。パージガスが導入され、ＣＯ２が除去される。
少なくとも１つの向流再加圧ステップの間、弁３５５、３６５、３７５、３８５、及び３９５は閉じられる。
図４は、本発明の３生成物ＰＳＡユニットを組み込んだ水素生成プロセス４００の一実施形態を示す。天然ガス供給物１０５及び水１１０は、水蒸気改質プロセスユニット１２０の反応部１１２に送られ、補助燃料ガス１１４及び空気１１５は、水蒸気改質プロセスユニット１２０内の炉１１８に送られる。上述したように、天然ガスの代わりに炭化水素を含む他の供給流を使用することができる。補助燃料ガスについては上述した。
水蒸気改質及び水性ガスシフト反応は、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つを含む流出物流１２５を生成する。煙道ガス流１３０及び水蒸気流１３５も水蒸気改質プロセスユニット１２０から出る。
流出物流１２５は、約３０℃～約５０℃の温度（水蒸気改質プロセスにおける熱回収及び冷却後）、及び約２，０００～約３，０００ｋＰａの圧力を有する。流出物流１２５は水素ＰＳＡユニット１４０に送られ、そこで水素が富化された高純度水素流１４５と、水素の一部、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素枯渇テールガス流１５０とに分離される。
テールガス流１５０は圧縮機１５５に送られ、そこで約１１０ｋＰａ～約２００ｋＰａの範囲の圧力から約３，０００ｋＰａ～約６，０００ｋＰａの範囲の圧力に圧縮される。
圧縮テールガス流１６０は、ＣＯ２回収ユニット１６５に送られ、そこで乾燥されて水流１６７が除去され、約－２０℃～約－５０℃の温度に冷却され、塔底流１７０とオーバーヘッド流１７５とに分離される。液体ＣＯ２を含む塔底流１７０が回収される。
オーバーヘッド流１７５は、３生成物ＰＳＡユニット１８５を含む少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に送られ、そこで３つの流れに分離される。高圧水素流１９０が回収される。高圧水素流１９０の全部又は一部を、バイオ再生可能な変換プロセスに送り、補給水素流４２と組み合わせることができる。低圧ＣＯ２流１９５は、圧縮機１５５に再循環される。
メタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部と少量の水素（例えば、約２０％未満、又は約１０％～約２０％）とを含む中圧ベントガス流２００は、燃料として水蒸気改質プロセスユニット１２０に送られる。
バイオ再生可能な変換プロセスからの水素４４を含むパージガス流は、膜分離ユニット４０５に送られ、そこで水素及びＣＯ２を含む透過流４１０と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流４１５とに分離される。透過流４１０は、圧縮機１５５に送られ、ＣＯ２回収システム１６５及び少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に送られて、透過流４１０中の水素及びＣＯ２が回収される。一実施形態では、残留物流４１５の全部又は一部を中圧ベントガス流２００と混合し、水蒸気改質プロセスユニット１２０の炉１１８に送る。別の実施形態では、残留物流４１５の全部又は一部を天然ガス供給物１０５と混合し、水蒸気改質プロセスユニット１２０に送ることができる。水素プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニットである場合、残留物流４１５の全部又は一部を、炭化水素を含む供給流と混合し、自己熱改質ユニット、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットにおいて部分的に酸化することができる。更に別の実施形態では、残留物流４１５の全部又は一部を、プロパン及び／又はＣ４＋炭化水素を回収するためのバイオ再生可能な炭化水素生成プロセスに戻すことができる。
バイパスライン２０２は、テールガス流１５０を燃焼のために水蒸気改質プロセスユニット内の炉に送る。これにより、水蒸気改質プロセスユニットは、圧縮機１５５、ＣＯ２回収ユニット１６５、又は少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に問題が生じた場合に、ＣＯ２を回収することなく動作し続けることができる。
図５は、本発明の３生成物ＰＳＡユニットを組み込んだ水素生成プロセス４５０の一実施形態を示す。天然ガス供給物１０５及び水１１０は、水蒸気改質プロセスユニット１２０の反応部１１２に送られ、補助燃料ガス１１４及び空気１１５は、水蒸気改質プロセスユニット１２０内の炉１１８に送られる。上述したように、天然ガスの代わりに炭化水素を含む他の供給流を使用することができる。補助燃料ガスについては上述した。
水蒸気改質及び水性ガスシフト反応は、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つを含む流出物流１２５を生成する。煙道ガス流１３０及び水蒸気流１３５も水蒸気改質プロセスユニット１２０から出る。
流出物流１２５は、約３０℃～約５０℃の温度（水蒸気改質プロセスにおける熱回収及び冷却後）、及び約２，０００～約３，０００ｋＰａの圧力を有する。流出物流１２５は水素ＰＳＡユニット１４０に送られ、そこで水素が富化された高純度水素流１４５と、水素の一部、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素枯渇テールガス流１５０とに分離される。
テールガス流１５０は圧縮機１５５に送られ、そこで約１１０ｋＰａ～約２００ｋＰａの範囲の圧力から約３，０００ｋＰａ～約６，０００ｋＰａの範囲の圧力に圧縮される。
バイオ再生可能な変換プロセスからの水素４４を含むパージガス流は、圧縮テールガス流１６０と組み合わされる。
圧縮テールガス流１６０は、ＣＯ２回収ユニット１６５に送られ、そこで乾燥されて水流１６７が除去され、約－２０℃～約－５０℃の温度に冷却され、塔底流１７０とオーバーヘッド流１７５とに分離される。液体ＣＯ２を含む塔底流１７０が回収される。
オーバーヘッド流１７５は、３生成物ＰＳＡユニット１８５を含む少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に送られ、そこで３つの流れに分離される。高圧水素流１９０が回収される。高圧水素流１９０の全部又は一部を、バイオ再生可能な変換プロセスに送り、補給水素流４２と組み合わせることができる。低圧ＣＯ２流１９５は、圧縮機１５５に再循環される。
メタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部と少量の水素（例えば、約２０％未満、又は約１０％～約２０％）とを含む中圧ベントガス流２００は、燃料として水蒸気改質プロセスユニット１２０に送られる。
バイパスライン２０２は、テールガス流１５０を燃焼のために水蒸気改質プロセスユニット内の炉に送る。これにより、水蒸気改質プロセスユニットは、圧縮機１５５、ＣＯ２回収ユニット１６５、又は少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に問題が生じた場合に、ＣＯ２を回収することなく動作し続けることができる。
図６は、本発明の水素生成プロセス４７５の別の実施形態を示す。天然ガス供給物１０５及び水１１０は、水蒸気改質プロセスユニット１２０の反応部１１２に送られ、補助燃料ガス１１４及び空気１１５は、水蒸気改質プロセスユニット１２０内の炉１１８に送られる。上述したように、天然ガスの代わりに炭化水素を含む他の供給流を使用することができる。補助燃料ガスについては上述した。
改質反応は、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つを含む流出物流１２５を生成する。煙道ガス流１３０及び水蒸気流１３５も水蒸気改質プロセスユニット１２０から出る。
流出物流１２５は水素ＰＳＡユニット１４０に送られ、そこで水素が富化された高純度水素流１４５と、水素の一部、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素枯渇テールガス流１５０とに分離される。
テールガス流１５０は圧縮機１５５に送られる。圧縮テールガス流１６０は、ＣＯ２回収システム１６５に送られ、塔底流１７０とオーバーヘッド流１７５とに分離される。液体ＣＯ２を含む塔底流１７０が回収される。
オーバーヘッド流１７５は、直列の２つのＰＳＡユニット２０５、２１０を含む少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム１８０に送られる。オーバーヘッド流１７５は、低圧ＣＯ２流１９５と、水素並びにメタン、一酸化炭素及び窒素のうちの少なくとも１つを含む高圧流２１５とに分離される。高圧水素流１９０の全部又は一部を、バイオ再生可能な変換プロセスに送り、補給水素流４２と組み合わせることができる。低圧ＣＯ２流１９５は圧縮機１５５に再循環される。
バイオ再生可能な変換プロセスからの水素４４を含むパージガス流は、高圧流２１５と組み合わされる。
高圧流２１５は第２のＰＳＡユニット２１０に送られ、そこで高圧水素流１９０と低圧テールガス流２００とに分離される。高圧水素流１９０が回収される。メタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つを含む低圧テールガス流２００は、燃料として水蒸気改質プロセスユニット１２０に送られる。
バイパスライン２０２は、テールガス流１５０を燃焼のために水蒸気改質プロセスユニット１２０内の炉１１８に送る。
図７は、本発明の３生成物ＰＳＡユニットを組み込んだ水素生成プロセス５００の一実施形態を示す。天然ガス供給物５０５及び水５１０は、水蒸気改質プロセスユニット５２０の反応部５１２に送られ、補助燃料ガス５１４及び空気５１５は、水蒸気改質プロセスユニット５２０内の炉５１８に送られる。上述したように、天然ガスの代わりに炭化水素を含む他の供給流を使用することができる。補助燃料ガスについては上述した。
ナフサ及びＬＰＧを含む分留ゾーンオーバーヘッド流３６の一部は、水蒸気改質プロセスユニット５２０への供給物の一部としてライン３８に送られてもよい。
水蒸気改質及び水性ガスシフト反応は、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つを含む流出物流５２５を生成する。煙道ガス流５３０及び水蒸気流５３５も水蒸気改質プロセスユニット５２０から出る。
流出物流５２５は、約３０℃～約５０℃の温度（水蒸気改質プロセスにおける熱回収及び冷却後）、及び約２，０００～約３，０００ｋＰａの圧力を有する。流出物流５２５は、３生成物ＰＳＡユニット５４５を含む少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム５４０に送られ、そこで、水素が富化された高純度水素流１９０と、水素の一部、ＣＯ２、水、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む水素枯渇テールガス流５５０とに分離される。あるいは、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム５４０は、上述したように、２つの生成物流を有する１つのＰＳＡユニット又は２つの生成物流を有する２つのＰＳＡユニットであってもよい。
高純度流１９０は、バイオ再生可能な変換プロセスに送られて、反応ゾーン１２において水素の一部又は全部として使用することができる。
テールガス流５５０は圧縮機５５５に送られ、そこで約１１０ｋＰａ～約２００ｋＰａの範囲の圧力から約３，０００ｋＰａ～約６，０００ｋＰａの範囲の圧力に圧縮される。
圧縮テールガス流５６５は、ＣＯ２回収ユニット５７０に送られ、そこで乾燥されて水流５６７が除去され、約－２０℃～約－５０℃の温度に冷却され、塔底流５７５とオーバーヘッド流５８０とに分離される。液体ＣＯ２を含む塔底流５７５が回収される。
オーバーヘッド流５８０は、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステム５４０に送られる。
メタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部と、水素（例えば、いくつかの実施形態では、水素は約２０ｍｏｌ％未満、又は約１０ｍｏｌ％～約２０ｍｏｌ％であるが、他の実施形態では、水素は９０ｍｏｌ％超であり得る）とを含む中圧ベントガス流５６０は、燃料として水蒸気改質プロセスユニット５２０に送られる。
バイオ再生可能な変換プロセスからの水素４４を含むパージガス流は、膜分離ユニット５９０に送られ、そこで水素及びＣＯ２を含む透過流５９５と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流６００とに分離される。透過流５９５は炉５１８に送られる。残留物流６００は、水蒸気改質プロセスユニット５２０に送られる。
図８は、合成ガス流からの水素及びより軽質の成分から二酸化炭素を除去するためのＣＯ２回収システムの設計を示すプロセスフロー図である。このプロセスは、二重冷媒ＣＯ２分留プロセスの使用を含む。
このプロセスでは、入口ガスが供給流９３１としてプラントに入る。供給流９３１は通常、極低温条件下での水和物（氷）形成を防止するために脱水される。固体乾燥剤及び液体乾燥剤の両方が、この目的のために使用されてきた。
供給流９３１は、２つの流れ（流れ９３９及び９４０）に分割される。流れ９３９は、熱交換器９１１において、低温二酸化炭素蒸気（流れ９３８ｃ）及び低温残留ガス流９３３ａとの熱交換によって冷却される。流れ９４０は、熱交換器９１０において、カラムリボイラー液（流れ９３６）及びカラムサイドリボイラー液（流れ９３５）との熱交換によって冷却される。熱交換器９１０及び９１１からの冷却された流れは、流れ９３１ａに再統合される。流れ９３１ａは、市販の冷媒９５０（例えば、プロパン又はＲ－１３４Ａ）で更に冷却され、得られた流れ（冷却された流れ９３１ｂ）は、膨張弁９１２によって分留塔９１３の動作圧力まで膨張され、流れ９３１ｃを冷却した後、分留塔９１３に頂部カラム供給点で供給される。
オーバーヘッド蒸気流９３２は分留塔９１３を出て、熱交換器９１４で冷却され、部分的に凝縮される。部分的に凝縮された流れ９３２ａは分離器９１５に入り、そこで蒸気（低温残留ガス流９３３）が、凝縮された液体流９３４から分離される。凝縮された液体流９３４は、液体流９３４ａが熱交換器９１６に入る前に、ポンプ９１９によって分留塔９１３の運転圧力よりわずかに高い圧力まで圧送され、分留カラムの底部からの二酸化炭素冷媒との熱交換によって加熱され、部分的に気化される（後述）。部分的に気化された流れ９３４ｂは、その後、中間カラム供給点で分留塔９１３への供給物として供給される。ＰＳＡシステムへの供給物中により高い圧力及び／又はより低い二酸化炭素含有量が望ましい場合、低温圧縮器（図示せず）をオーバーヘッド蒸気流９３２に適用することができる。圧縮機がこの流れに使用される場合、ポンプ９１９を取り除くことができ、分離器９１５からの液体は、液体レベル制御弁を介して分留塔９１３に送られる。
分留塔９１３は、垂直方向に間隔を置いて配置された複数のトレイ、１つ以上の充填床、又はトレイと充填物の何らかの組合せを含む従来の蒸留カラムである。それはまた、カラムを流下する液体の一部を加熱及び蒸発させてストリッピング蒸気を提供するリボイラー（例えば、前述のリボイラー及びサイドリボイラー）を含み、ストリッピング蒸気は、カラムを上昇して、水素及びより軽質の成分のカラム底部液体生成物流９３７をストリッピングする。トレイ及び／又は充填物は、上方に上昇するストリッピング蒸気と下方に降下する低温液体との間に必要な接触を提供し、その結果、カラム底部液体生成物流９３７は、底部生成物中の水素及びより軽質の成分の濃度を減少させて非常に純粋な二酸化炭素生成物を作製することに基づいて、塔の底部を出る。
カラム底部液体生成物流９３７は、主に液体二酸化炭素である。小部分（流れ９３８）は、前述のように分離器９１５からの液体流９３４ａによって熱交換器９１６内で過冷却される。過冷却された液体（流れ９３８ａ）は、膨張弁９２０によってより低い圧力に膨張され、部分的に気化され、流れ９３８ｂを更に冷却した後、熱交換器９１４に入る。流れ９３８ｂは、熱交換器９１４において冷媒として機能して、前述のように部分的に凝縮された流れ９３２ａを冷却し、得られた二酸化炭素蒸気は流れ９３８ｃとして出る。
熱交換器９１４からの冷たい二酸化炭素蒸気（流れ９３８ｃ）は、前述のように供給ガスとの熱交換によって熱交換器９１１内で加熱される。次いで、温かい二酸化炭素蒸気（流れ９３８ｄ）は、圧縮機９２１、９２３、及び９２５によって３段階で分留塔９１３の圧力より高い圧力に圧縮され、圧縮の各段階後に排出冷却器９２２、９２４、及び９２６によって冷却される。次いで、圧縮二酸化炭素流（流れ９３８ｊ）は、弁９４２を通してフラッシュ膨張され、分留塔９１３内の底部供給位置に戻される。再循環された二酸化炭素（流れ９３８ｋ）は、分留塔９１３において更なる熱負荷及びストリッピングガスを提供する。カラム底部液体生成物流９３７の残りの部分（流れ９４１）は、ポンプ９２９によって高圧に圧送され、その結果、流れ９４１ａが高圧二酸化炭素流を形成し、次いでパイプライン又は再注入に流れる。場合によっては、二酸化炭素流は、断熱輸送容器で輸送することができるより低圧の過冷却液体として送達される必要がある。これらの場合、二酸化炭素生成物（流れ９４１）は、熱交換器９１７において冷媒９５０で過冷却された後、貯蔵タンク条件に放出される。したがって、ポンプ９２９は取り除かれる。
低温残留ガス流９３３は、分離器９１５を出て、熱交換器９１４で追加の冷却を行う。加温された残留ガス流９３３ａは、前述のように熱交換器９１１において供給ガスと熱交換した後に更に加熱される。次いで、温かい残留ガス流９３３ｂは、更なる処理のためにＰＳＡシステムに送られる。
図９は、合成ガス流からの水素及びより軽質の成分から二酸化炭素を除去するためのプロセスユニットの設計を示すプロセスフロー図である。このプロセスでは、入口ガスが供給流９３１としてプラントに入る。このプロセスは、混合冷媒ＣＯ２分留プロセスの使用を含む。
供給流９３１は通常、極低温条件下での水和物（氷）形成を防止するために脱水される。固体乾燥剤及び液体乾燥剤の両方が、この目的のために使用されてきた。
供給流９３１は、熱交換器９１０において、カラムリボイラー液（流れ９３６）及びカラムサイドリボイラー液（流れ９３５）との熱交換によって冷却される。流れ９３１ａは、熱交換器９１１において、低温残留ガス流９３３と、炭化水素成分及び非炭化水素成分の両方を含むフラッシュ膨張多成分混合冷媒流との熱交換によって更に冷却される。混合冷媒流中の成分混合物は、入口ガス供給条件に基づいて熱交換器９１１内で最も効率的な冷却曲線を提供するように設計される。更に冷却された流れ９３１ｂは、膨張弁９１２によって分留塔９１３の動作圧力まで膨張され、中間カラム供給点で分留塔９１３に送られる。
オーバーヘッド蒸気流９３２は分留塔９１３を出て、熱交換器９１１で混合冷媒流と共に冷却され、部分的に凝縮される。部分的に凝縮された流れ９３２ａは分離器９１５に入り、そこで蒸気（低温残留ガス流９３３）が、凝縮された液体流９３４から分離される。凝縮された液体流９３４は、ポンプ９１９によって分留塔９１３の動作圧力よりもわずかに高い圧力まで圧送され、液体流９３４ａが頂部供給点で分留塔９１３に送られる。ＰＳＡシステムへの供給物中により高い圧力及び／又はより低い二酸化炭素含有量が望ましい場合、低温圧縮器（図示せず）をオーバーヘッド蒸気流９３２に適用することができる。圧縮機がこの流れに使用される場合、ポンプ９１９を取り除くことができ、分離器９１５からの液体は、液体レベル制御弁を介して分留塔９１３に送られる。
分留塔９１３は、垂直方向に間隔を置いて配置された複数のトレイ、１つ以上の充填床、又はトレイと充填物の何らかの組合せを含む従来の蒸留カラムである。それはまた、カラムを流下する液体の一部を加熱及び蒸発させてストリッピング蒸気を提供するリボイラー（例えば、前述のリボイラー及びサイドリボイラー）を含み、ストリッピング蒸気は、カラムを上昇して、水素及びより軽質の成分のカラム底部液体生成物流９３７をストリッピングする。トレイ及び／又は充填物は、上方に上昇するストリッピング蒸気と下方に降下する低温液体との間に必要な接触を提供し、その結果、カラム底部液体生成物流９３７は、底部生成物中の水素及びより軽質の成分の濃度を減少させて非常に純粋な二酸化炭素生成物を作製することに基づいて、塔の底部を出る。
カラム底部液体生成物流９３７は、主に液体二酸化炭素である。カラム底部液体生成物流９３７は、ポンプ９２９によって高圧に圧送され、その結果、流れ９３７ａが高圧二酸化炭素流を形成し、次いでパイプライン又は再注入に流れる。場合によっては、二酸化炭素流は、断熱輸送容器で輸送することができるより低圧の過冷却液体として送達される必要がある。これらの場合、カラム底部液体生成物流９３７中の二酸化炭素生成物は、熱交換器９１１において混合冷媒９５０で過冷却された後、貯蔵タンク条件に放出される。したがって、ポンプ９２９は取り除かれる。
温かい残留ガス流９３３ａは、前述のように供給ガスと熱交換した後に熱交換器９１１を出る。次いで、温かい残留ガス流９３３ａは、更なる処理のためにＰＳＡシステムに送られる。
以下の実施例は、統合されたプロセスを更に例解することを意図する。これらの実施例は、本発明の特許請求の範囲を実施例の特定の詳細に限定するものではない。実施例は、以下に説明するように、プロセスの２つの実施形態のコンピュータシミュレーションである。
上記の結果は、水素パージガス流４４中の水素の約９０％及びＣＯ２の５０％超が透過流４１０中に回収されることを示している。この水素はオーバーヘッドＰＳＡシステムにおいて高圧水素流１９０として回収され、このＣＯ２はＣＯ２回収システム１６５において塔底流１７０として回収される。ほぼ１００％のプロパン及びｎ－ブタンが残留物流４１５中に回収され、回収のためにバイオ再生可能なプロセスに送られる。
上記の流れを第２のＰＳＡユニット２１０に供給した。パージ流４４中の水素の約９０％が高圧水素流１９０中に回収された。パージ流４４中の他の成分のほぼ１００％が低圧テールガス流２００中に回収された。これらの成分は燃料ガスとして炉１１８に送られた。
本明細書で使用するとき、「流れ」という用語は、様々な炭化水素分子及び他の物質を含むことができる。
本明細書で使用するとき、「流れ」、「供給物」、「生成物」、「部」又は「部分」は、直鎖及び分岐鎖アルカン、ナフタレン、アルケン、アルカジエン、及びアルキンなどの様々な炭化水素分子、並びに、任意選択的に、他の物質、例えば、気体、例えば、水素、又は不純物、例えば、重金属、並びに、硫黄及び窒素化合物を含むことができる。上記の各々は、芳香族及び非芳香族炭化水素も含み得る。
本明細書で使用するとき、「オーバーヘッド流」という用語は、カラムなどの容器の頂部又はその付近で回収された流れを意味することができる。
本明細書で使用するとき、「塔底流」という用語は、カラムなどの容器の底部又はその付近で回収された流れを意味することができる。
本明細書で使用するとき、「ユニット」という用語は、１つ以上の設備機器及び／又は１つ以上のサブゾーンを含む領域を指すことができる。設備機器としては、１つ以上の反応器又は反応容器、分離容器、蒸留塔、加熱器、交換器、パイプ、ポンプ、圧縮機、及びコントローラを挙げることができるが、これらに限定されない。加えて、反応器、乾燥機、又は容器などの設備機器は、１つ以上のゾーン又はサブゾーンを更に含むことができる。
用語「カラム」は、異なる揮発性の１つ以上の成分を分離するための１つ又は複数の蒸留カラムを意味する。別途記載のない限り、各カラムは、カラムの頂部に戻るオーバーヘッド流の一部を凝縮かつ還流させるためにカラムの塔頂に凝縮器と、底部流の一部を、気化させ、カラムの底部へと返送するためにカラムの底部にリボイラーと、を含む。カラムへの供給物は、予熱され得る。頂部又はオーバーヘッドの圧力は、カラムの蒸気出口におけるオーバーヘッド蒸気の圧力である。底部温度は、液体底部出口温度である。正味のオーバーヘッドライン及び正味の底部ラインは、特に示されない限り、カラムへの任意の還流又は再沸騰の下流にあるカラムからの正味のラインを指す。ストリッピングカラムは、カラムの底部にあるリボイラーを省略し、代わりに、水蒸気などの流動化不活性媒体から所要熱量及び分離の推進力を提供し得る。再沸騰吸収カラムは、カラム頂部の凝縮器を省略してもよい。
図示されているように、図中のプロセスフローラインは、例えば、ライン、パイプ、供給物、ガス、製品、排出物、部品、部分、又は流れと称することができる。
「通過する」という用語は、材料が導管又は容器から対象物へと通過することを意味している。
「水素富化」及び「水素が富化された流れ」という用語は、生成物流の水素含有量／濃度が入口ガス流よりも高いことを意味する。例えば、いくつかの実施形態では、生成物流は、４０ｍｏｌ％超、又は５０ｍｏｌ％超、又は６０ｍｏｌ％超、又は７０ｍｏｌ％超、又は８０ｍｏｌ％超、又は９０ｍｏｌ％超、又は９５ｍｏｌ％超、又は９８ｍｏｌ％超、又は９９ｍｏｌ％超、又は９９．９ｍｏｌ％超の水素を含有し得る。
「ＣＯ２富化」「ＣＯ２が富化された流れ」という用語は、生成物流のＣＯ２含有量／濃度が入口ガス流よりも高いことを意味する。例えば、いくつかの実施形態では、生成物流は、４０ｍｏｌ％超、又は５０ｍｏｌ％超、又は６０ｍｏｌ％超、又は７０ｍｏｌ％超、又は８０ｍｏｌ％超、又は９０ｍｏｌ％超、又は９５ｍｏｌ％超、又は９８ｍｏｌ％超、又は９９ｍｏｌ％超、又は９９．９ｍｏｌ％超のＣＯ２を含有し得る。
本明細書で使用するとき、「約」という用語は、値の１０％以内、又は５％以内、又は１％以内を意味する。
特定の実施形態
以下を特定の実施形態と併せて説明するが、本明細書は、前述の説明及び添付の特許請求の範囲の範囲を例解するものであり、限定することを意図するものではないことが理解されよう。
本発明の第１の実施形態は、水素富化生成物を生成し、水素生成プロセスユニットからＣＯ２を回収する方法であって、水素生成プロセスユニットにおいて炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流を処理して、水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含む合成ガス混合物を生成することと、少なくとも２つの生成物流を生成する第１の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システムにおいて、水素生成プロセスユニットからの流出物流を、少なくとも、水素が富化された第１の高圧水素流と水素枯渇テールガス流とに分離することと、水素枯渇テールガス流を圧縮機内で圧縮して、圧縮テールガス流を形成することと、圧縮テールガス流をＣＯ２回収システム内で分離して、ＣＯ２生成物と、水素を含む第２のガス流とを生成することと、バイオ再生可能な供給原料から炭化水素生成物を作成するためのバイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流の少なくとも一部を、水素を生成し、ＣＯ２を回収する方法において使用されるプロセスユニットに導入することと、を含む、方法である。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、プロセスユニットは、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉内で燃焼される。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステムは、２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡユニットを含み、第１のＰＳＡユニットは、流出物流を、水素が富化された第１の高圧水素流と、水素枯渇テールガス流とに分離し、圧縮テールガス流を分離することは、ＣＯ２回収システム内の圧縮テールガス流を、ＣＯ２富化生成物流と、水素の一部、二酸化炭素の一部、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含むオーバーヘッド流とに分離することと、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムにおいて、ＣＯ２回収システムからのオーバーヘッド流を、少なくとも、水素が富化された第２の高圧水素流と二酸化炭素が富化された低圧ＣＯ２流とに分離することと、第２の高圧水素流を回収することと、任意選択的に、低圧ＣＯ２流を圧縮機に再循環させることと、を含む。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、プロセスユニットは、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムを含み、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムは、各々が２つの生成物流を生成する２つのＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、オーバーヘッド流を第１のＰＳＡユニットに導入し、オーバーヘッド流を低圧ＣＯ２流と水素が富化された第３の高圧水素流とに分離することと、第３の高圧水素流を第２のＰＳＡユニットに供給することとを含み、第２の高圧水素流及び第２のガス流は、第２のＰＳＡユニットから除去され、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、第２のＰＳＡユニットに導入される。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、膜分離ユニットにおいて、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流を、水素及びＣＯ２を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することを更に含み、プロセスユニットは圧縮機を含み、残留物流は圧縮機で圧縮される。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉又は加熱炉内で残留物流を燃焼させることを更に含むことと、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットで、残留物流を、炭化水素を含む供給流と混合することを更に含むことと、プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニットを含み、残留物流を、炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流と混合することと、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニット内で、混合流を部分酸化することを更に含むことと、残留物流をバイオ再生可能な変換プロセスに送り、残留物流からプロパン及びＣ４＋炭化水素のうちの少なくとも１つを回収することと、のうち少なくとも１つを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、プロセスユニットは、ＣＯ２回収システムを含み、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、ＣＯ２回収システムに導入される。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、水素生成プロセスのための炭化水素を含む供給流の少なくとも一部は、バイオ再生可能な変換プロセスの生成物分留ゾーンからのナフサ流、液化石油ガス流、若しくはオフガス流の少なくとも一部を含むか、又は水素生成プロセスの炉のための燃料流の少なくとも一部は、バイオ再生可能な変換プロセスの生成物分留ゾーンからのナフサ流、液化石油ガス流、若しくはオフガス流の少なくとも一部を含む。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、３生成物ＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、３生成物ＰＳＡサイクルを有する３生成物ＰＳＡユニットにオーバーヘッド流を導入することと、３生成物ＰＳＡサイクルにおける高圧並流吸着ステップ中に第２の高圧水素流を取り出すことと、３生成物ＰＳＡサイクルにおける並流減圧ステップ中に第２のガス流を取り出すことと、３生成物ＰＳＡサイクルにおける向流減圧ステップ及び向流パージステップのうちの少なくとも１つの間に低圧ＣＯ２流を取り出すことと、を含む。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステムにおいて、水素生成プロセスユニットからの流出物流を、少なくとも、水素が富化された第１の高圧水素流と水素枯渇テールガス流とに分離することは、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステム内の水素生成プロセスユニットからの流出物流を、水素が富化された第１の高圧水素流と、水素枯渇テールガス流と、水素の一部、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む第２のガス流とに分離することを含み、水素が富化された第１の高圧水素流の少なくとも一部をバイオ再生可能な変換プロセスに導入することと、水素生成プロセスユニット内で第２のガス流の少なくとも一部を燃焼させることと、のうち少なくとも１つを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の第１の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、膜分離ユニットにおいて、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流を、水素及びＣＯ２を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することを更に含み、プロセスユニットは、水素生成プロセスユニットを含み、透過流は、炉に導入されるか、又は残留物流は、供給流の少なくとも一部を含むか、又はその両方である。
本発明の第２の実施形態は、統合された水素生成プロセス及びバイオ再生可能な変換プロセスにおいて水素富化生成物を生成し、ＣＯ２を回収する方法であって、統合されたプロセスが、水素生成プロセスユニットにおいて炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流を処理して、水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含む合成ガス混合物を生成することと、少なくとも２つの生成物流を生成する第１の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システムにおいて、水素生成プロセスユニットからの流出物流を、少なくとも、水素が富化された第１の高圧水素流と水素枯渇テールガス流とに分離し、水素枯渇テールガス流を圧縮機において圧縮して、圧縮テールガス流を形成することと、圧縮テールガス流をＣＯ２回収システムにおいて分離して、ＣＯ２生成物と水素を含む第２のガス流とを生成することと、水素化、脱酸素化、異性化、及び選択的水素化分解機能を有する多機能触媒又は触媒のセットと、バイオ再生可能な供給原料を接触させることによって、反応条件下で水素の存在下、反応ゾーン内でバイオ再生可能な供給原料を水素化、脱酸素化、異性化、及び選択的水素化分解して、パラフィン系炭化水素、水素、ＣＯ２、水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む反応流出物を提供することと、反応流出物を、分離器内で、少なくとも、パラフィン系炭化水素を含む１つの炭化水素流と、水素、ＣＯ２、任意選択的に水、並びにメタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含むオーバーヘッド流とに分離することと、分留ゾーンにおいて炭化水素流を分離して炭化水素生成物流を生成することであって、炭化水素生成物流が、ディーゼル沸点範囲の沸点を有する炭化水素を含むディーゼル流、航空燃料沸点範囲の沸点を有する炭化水素を有する航空燃料流、及びナフサ沸点範囲の炭化水素を有するナフサ流のうちの少なくとも１つを含むことと、炭化水素生成物流を回収することと、分離器からのオーバーヘッド流を、少なくとも、水素を含む水素流に分離することと、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素流からの水素を含むパージガス流の少なくとも一部を、水素生成プロセスのプロセスユニットに導入することと、を含む、方法である。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、水素生成プロセスユニットのための炭化水素を含む供給流の少なくとも一部は、バイオ再生可能な変換プロセスの生成物分留ゾーンからのナフサ流、液化石油ガス流、若しくはオフガス流の少なくとも一部を含むこと、又は水素生成プロセスの炉のための燃料流の少なくとも一部は、バイオ再生可能な変換プロセスの生成物分留ゾーンからのナフサ流、液化石油ガス流、若しくはオフガス流の少なくとも一部を含むことを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、プロセスユニットは、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、水素を含むパージガス流は、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉内で燃焼される。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステムは、２つの生成物流を有する第１のＰＳＡユニットを含み、第１のＰＳＡユニットは、流出物流を、水素が富化された第１の高圧水素流と、水素枯渇テールガス流とに分離し、圧縮テールガス流を分離することは、ＣＯ２回収システム内の圧縮テールガス流を、ＣＯ２富化生成物流と、水素の一部、二酸化炭素の一部、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含むオーバーヘッド流とに分離することと、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムにおいて、ＣＯ２回収システムからのオーバーヘッド流を、少なくとも、水素が富化された第２の高圧水素流と二酸化炭素が富化された低圧ＣＯ２流とに分離することと、第２の高圧水素流を回収することと、任意選択的に、低圧ＣＯ２流を圧縮機に再循環させることと、を含む。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、プロセスユニットは、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムを含み、少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステムは、各々が２つの生成物流を有する２つのＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、オーバーヘッド流を第１のＰＳＡユニットに導入し、オーバーヘッド流を低圧ＣＯ２流と第３の高圧水素流とに分離することと、第３の高圧の第３の流れを第２のＰＳＡユニットに供給することとを含み、第２の高圧水素流及び第２のガス流は、第２のＰＳＡユニットから除去され、バイオ再生可能なプロセスからの水素を含むパージガス流は、第２のＰＳＡユニットに導入される。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、膜分離ユニットにおいて、水素を含むパージガス流を、水素及びＣＯ２を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することを更に含み、プロセスユニットは圧縮機を含み、透過流は圧縮機内で圧縮される。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット内の炉又は加熱炉内で残留物流を燃焼させることを更に含むことと、第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットを含み、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニットで、残留物流を、炭化水素を含む供給流と混合することを更に含むことと、プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニットを含み、残留物流を、炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流と混合することと、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニット内で、混合流を部分酸化することを更に含むことと、残留物流をバイオ再生可能な炭化水素生成プロセスに送り、残留物流からプロパン及びＣ４＋炭化水素のうちの少なくとも１つを回収することと、のうち少なくとも１つを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、プロセスユニットは、ＣＯ２回収システムを含み、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流は、ＣＯ２回収システムに導入される。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、少なくとも２つの生成物流を生成するＰＳＡシステムは、３生成物ＰＳＡユニットを含み、ＣＯ２回収システムからオーバーヘッド流を分離することは、３生成物ＰＳＡサイクルを有する３生成物ＰＳＡユニットにオーバーヘッド流を導入することと、３生成物ＰＳＡサイクルにおける高圧並流吸着ステップ中に第２の高圧水素流を取り出すことと、３生成物ＰＳＡサイクルにおける並流減圧ステップ中に第２のガス流を取り出すことと、３生成物ＰＳＡサイクルにおける向流減圧ステップ及び向流パージステップのうちの少なくとも１つの間に低圧ＣＯ２流を取り出すことと、を含む。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステムにおいて、水素生成プロセスユニットからの流出物流を、少なくとも、水素が富化された第１の高圧水素流と水素枯渇テールガス流とに分離することは、少なくとも２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡシステム内の水素生成プロセスユニットからの流出物流を、水素が富化された第１の高圧水素流と、水素枯渇テールガス流と、水素の一部、並びにメタン、一酸化炭素、及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含む第２のガス流とに分離することを含み、水素が富化された第１の高圧水素流の少なくとも一部をバイオ再生可能な変換プロセスに導入することと、水素生成プロセスユニット内で第２のガス流の少なくとも一部を燃焼させることと、のうち少なくとも１つを更に含む。本発明の一実施形態は、本段落の第２の実施形態までを含む本段落のこれまでの実施形態のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、膜分離ユニットにおいて、バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流を、水素及びＣＯ２を含む透過流と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流とに分離することを更に含み、プロセスユニットは、水素生成プロセスユニットを含み、透過流は、水素生成プロセスユニット内の炉に導入されるか、又は残留物流は、供給流の少なくとも一部を含むか、又はその両方である。
更に詳述することなく、前述の説明を使用して、当業者が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明を最大限まで利用し、かつ本発明の本質的な特性を容易に確認することができ、本発明の様々な変更及び修正を行い、様々な使用及び条件に適合させることができると考えられる。したがって、先行する好ましい特定の実施形態は、単なる例示として解釈されるべきであり、いかなるようにも本開示の残りを限定するものではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれる様々な修正及び同等の構成を網羅することを意図するものである。
上記では、全ての温度は摂氏度で記載され、全ての部及び百分率は、別途記載のない限り、重量基準である。

Claims (10)

  1. 水素富化生成物を生成し、水素生成プロセスユニットからＣＯ２を回収する方法であって、
    水素生成プロセスユニット（１２０）において炭化水素又は炭素質供給原料を含む供給流（１０５）を処理して、水素、二酸化炭素、水、並びにメタン、一酸化炭素、窒素、及びアルゴンのうちの少なくとも１つを含む合成ガス混合物を生成することと、
    少なくとも２つの生成物流を生成する第１の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システム（１４０）において、前記水素生成プロセスユニット（１２０）からの流出物流（１２５）を、少なくとも水素が富化された第１の高圧水素流（１４５）と水素枯渇テールガス流（１５０）とに分離することと、
    前記水素枯渇テールガス流（１５０）を圧縮機（１５５）内で圧縮して、圧縮テールガス流（１６０）を形成することと、
    前記圧縮テールガス流（１６０）をＣＯ２回収システム（１６５）内で分離して、ＣＯ２富化生成物流（１７０）と水素を含む第２のガス流（１７５）とを生成することと、
    バイオ再生可能な供給原料から炭化水素生成物を作成するためのバイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含むパージガス流（４４）の少なくとも一部を、水素を生成し、ＣＯ２を回収する方法で使用されるプロセスユニットに導入することと、を含む、方法。
  2. 前記プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット（１２０）を含み、前記バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含む前記パージガス流（４４）が、前記任意のガス加熱改質器を有する前記水蒸気改質プロセスユニット（１２０）内の炉で燃焼される、請求項１に記載の方法。
  3. 少なくとも２つの生成物流を生成する前記第１のＰＳＡシステム（１４０）が、２つの生成物流を生成する第１のＰＳＡユニットを含み、前記第１のＰＳＡユニットが、前記流出物流（１２５）を、水素が富化された前記第１の高圧水素流（１４５）と前記水素枯渇テールガス流（１５０）とに分離し、及び
    前記圧縮テールガス流（１５０）を分離することが、
    前記ＣＯ２回収システム（１６５）内の前記圧縮テールガス流（１６０）を、ＣＯ２富化生成物流（１７０）と、前記水素の一部、前記二酸化炭素の一部、並びに前記メタン、前記一酸化炭素、前記窒素、及び前記アルゴンのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を含むオーバーヘッド流（１７５）とに分離することと、
    少なくとも２つの生成物流を生成する第２のＰＳＡシステム（１８０）において、前記ＣＯ２回収システムからの前記オーバーヘッド流（１７５）を、少なくとも、水素が富化された第２の高圧水素流（１９０）と二酸化炭素が富化された低圧ＣＯ２流（１９５）とに分離することと、
    前記第２の高圧水素流（１９０）を回収することと、及び
    任意選択的に、前記低圧ＣＯ２流（１９５）を前記圧縮機（１５５）に再循環させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記プロセスユニットが、少なくとも２つの生成物流を生成する前記第２のＰＳＡシステム（１８０）を含み、少なくとも２つの生成物流を生成する前記第２のＰＳＡシステム（１８０）が、各々が２つの生成物流を生成する２つのＰＳＡユニット（１０５、２１０）を含み、前記ＣＯ２回収システム（１６５）から前記オーバーヘッド流（１７５）を分離することが、
    前記オーバーヘッド流（１７５）を前記第１のＰＳＡユニット（２０５）に導入し、前記オーバーヘッド流（１７５）を、前記低圧ＣＯ２流（１９５）と、水素が富化された第３の高圧水素流（２１５）とに分離することと、
    前記第３の高圧水素流（２１５）を前記第２のＰＳＡユニット（２１０）に供給することと、を含み、前記第２の高圧水素流（１９０）及び第２のガス流（２００）が、前記第２のＰＳＡユニット（２１０）から除去され、及び
    前記バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含む前記パージガス流（４４）が、前記第２のＰＳＡユニット（２１０）に導入される、請求項３に記載の方法。
  5. 膜分離ユニット（４０５）において、前記バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含む前記パージガス流（４４）を、水素及びＣＯ２を含む透過流（４１０）と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流（４１５）とに分離することを更に含み、前記プロセスユニットが前記圧縮機（１５５）を含み、前記透過流（４１０）が前記圧縮機（１５５）で圧縮される、請求項３に記載の方法。
  6. 第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット（１２０）を含み、前記任意のガス加熱改質器を有する前記水蒸気改質プロセスユニット（１２０）内の炉又は加熱炉内で前記残留物流（４１５）を燃焼させることを更に含むことと、
    第２のプロセスユニットが、任意のガス加熱改質器を有する水蒸気改質プロセスユニット（１２０）を含み、前記任意のガス加熱改質器を有する前記水蒸気改質プロセスユニット（１２０）で、前記残留物流（４１５）を、炭化水素を含む前記供給流（１０５）と混合することを更に含むことと、
    前記プロセスユニットが、任意のガス加熱改質器、ガス化ユニット、又は部分酸化ユニットを有する自己熱改質ユニットを含み、前記残留物流（４１５）を、炭化水素又は炭素質供給原料を含む前記供給流（１０５）と混合することと、前記任意のガス加熱改質器、前記ガス化ユニット、又は前記部分酸化ユニットを有する前記自己熱改質ユニット内で、前記混合流を部分酸化することを更に含むことと、
    及び
    前記残留物流（４１５）を前記バイオ再生可能な変換プロセスに送り、前記残留物流（４１５）から前記プロパン及び前記Ｃ４＋炭化水素のうちの少なくとも１つを回収することと、のうち少なくとも１つを更に含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記プロセスユニットが、前記ＣＯ２回収システム（１６５）を含み、前記バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含む前記パージガス流（４４）が、前記ＣＯ２回収システム（１６５）に導入される、請求項３に記載の方法。
  8. 前記水素生成プロセスのための炭化水素を含む前記供給流（１０５）の少なくとも一部が、前記バイオ再生可能な変換プロセスの生成物分留ゾーン（３０）からのナフサ流、液化石油ガス流、若しくはオフガス流（３８）の少なくとも一部を含むか、又は前記水素生成プロセスの炉のための燃料流（１１４）の少なくとも一部が、前記バイオ再生可能な変換プロセスの生成物分留ゾーン（３０）からのナフサ流、液化石油ガス流、若しくはオフガス流（３８）の少なくとも一部を含む、請求項１に記載の方法。
  9. 少なくとも２つの生成物流を生成する前記第１のＰＳＡシステム（５４０）において、前記水素生成プロセスユニット（５２０）からの前記流出物流（５２５）を、少なくとも、水素が富化された前記第１の高圧水素流（１９０）と前記水素枯渇テールガス流（５５０）とに分離することが、少なくとも２つの生成物流を生成する前記第１のＰＳＡシステム（５４０）内の前記水素生成プロセスユニット（５２０）からの前記流出物流（５２５）を、水素が富化された前記第１の高圧水素流（１９０）と、前記水素枯渇テールガス流（５５０）と、前記水素の一部と前記メタン、一酸化炭素及び窒素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部とを含む第２のガス流（５６０）とに分離することを含み、
    水素が富化された前記第１の高圧水素流（１９０）を前記バイオ再生可能な変換プロセスに導入することと、
    前記水素生成プロセスユニット（５２０）内で前記第２のガス流（５６０）を燃焼させることと、のうち少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載の方法。
  10. 膜分離ユニット（４０５）において、前記バイオ再生可能な変換プロセスからの水素を含む前記パージガス流（４４）を、水素及びＣＯ２を含む透過流（４１０）と、メタン、エタン、プロパン、Ｃ４＋炭化水素、及び一酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む残留物流（４１５）とに分離することを更に含み、
    前記プロセスユニットが前記水素生成プロセスユニット（１２０）を含み、前記透過流（４１５）が炉に導入される、請求項１に記載の方法。
JP2023559847A 2021-03-29 2022-03-28 統合された水素生成及びバイオ再生可能な変換プロセス Pending JP2024513806A (ja)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163167343P 2021-03-29 2021-03-29
US202163167341P 2021-03-29 2021-03-29
US63/167,341 2021-03-29
US63/167,343 2021-03-29
US202163220848P 2021-07-12 2021-07-12
US63/220,848 2021-07-12
US17/508,349 2021-10-22
US17/508,349 US11772966B2 (en) 2021-03-29 2021-10-22 Integrated hydrogen production and bio-renewable conversion process
PCT/US2022/071386 WO2022213054A1 (en) 2021-03-29 2022-03-28 Integrated hydrogen production and bio-renewable conversion process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024513806A true JP2024513806A (ja) 2024-03-27

Family

ID=83363133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023559847A Pending JP2024513806A (ja) 2021-03-29 2022-03-28 統合された水素生成及びバイオ再生可能な変換プロセス

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11772966B2 (ja)
EP (2) EP4313852A1 (ja)
JP (1) JP2024513806A (ja)
KR (1) KR20230159891A (ja)
AU (1) AU2022252487A1 (ja)
CA (1) CA3213355A1 (ja)
WO (1) WO2022213054A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY193298A (en) 2016-11-09 2022-10-03 8 Rivers Capital Llc Systems and methods for power production with integrated production of hydrogen
WO2020250194A1 (en) 2019-06-13 2020-12-17 8 Rivers Capital, Llc Power production with cogeneration of further products
CA3238616A1 (en) 2021-11-18 2023-05-25 Rodney John Allam Method for hydrogen production

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4300009A (en) 1978-12-28 1981-11-10 Mobil Oil Corporation Conversion of biological material to liquid fuels
EP0183358B1 (en) 1984-10-18 1988-12-21 Imperial Chemical Industries Plc Production of ammonia synthesis gas
US4992605A (en) 1988-02-16 1991-02-12 Craig Wayne K Production of hydrocarbons with a relatively high cetane rating
US4963339A (en) 1988-05-04 1990-10-16 The Boc Group, Inc. Hydrogen and carbon dioxide coproduction
US7232935B2 (en) 2002-09-06 2007-06-19 Fortum Oyj Process for producing a hydrocarbon component of biological origin
US6875008B1 (en) 2003-01-29 2005-04-05 Callidus Technologies, L.L.C. Lean pre-mix low NOx burner
US7776208B2 (en) 2004-01-12 2010-08-17 L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integration of gasification, hydrocarbon synthesis unit, and refining processes
FR2877939B1 (fr) 2004-11-16 2007-02-02 Air Liquide Procede et installation pour la production combinee d'hydrogene et de dioxyde de carbone
US7871457B2 (en) 2006-04-03 2011-01-18 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide production method
FR2910017B1 (fr) 2006-12-18 2010-08-13 Total France Procede d'hydrotraitement d'une charge gazole, reacteur d'hydrotraitement pour la mise en oeuvre dudit procede, et unite d'hydroraffinage correspondante
US8394861B2 (en) * 2007-06-27 2013-03-12 Hrd Corporation Gasification of carbonaceous materials and gas to liquid processes
US7982078B2 (en) 2007-09-20 2011-07-19 Uop Llc Production of diesel fuel from biorenewable feedstocks with selective separation of converted oxygen
US7999142B2 (en) 2007-09-20 2011-08-16 Uop Llc Production of diesel fuel from biorenewable feedstocks
US8742183B2 (en) 2007-12-21 2014-06-03 Uop Llc Production of aviation fuel from biorenewable feedstocks
US8039682B2 (en) 2008-03-17 2011-10-18 Uop Llc Production of aviation fuel from renewable feedstocks
US8198492B2 (en) 2008-03-17 2012-06-12 Uop Llc Production of transportation fuel from renewable feedstocks
US8394174B2 (en) 2009-05-18 2013-03-12 American Air Liquide, Inc. Processes for the recovery of high purity hydrogen and high purity carbon dioxide
US8241400B2 (en) 2009-07-15 2012-08-14 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for the production of carbon dioxide utilizing a co-purge pressure swing adsorption unit
FR2961802A1 (fr) 2010-06-29 2011-12-30 Air Liquide Procede de production d'hydrogene combinee a une capture de dioxyde de carbone
US8431755B2 (en) 2010-07-21 2013-04-30 Air Liquide Large Industries U.S. Lp Combined first and second generation biofuels process
US8535638B2 (en) 2010-11-11 2013-09-17 Air Liquide Large Industries U.S. Process for recovering hydrogen and carbon dioxide
WO2014127913A2 (en) 2013-02-21 2014-08-28 Faramarz Bairamijamal High pressure process for co2 capture, utilization for heat recovery, power cycle, super-efficient hydrogen based fossil power generation and conversion of liquid co2 with water to syngas and oxygen
FR3011481B1 (fr) 2013-10-04 2017-01-20 Air Liquide Procede d'adsorption a modulation de pression avec regulation
US10392566B2 (en) * 2015-04-27 2019-08-27 Gas Technology Institute Co-processing for control of hydropyrolysis processes and products thereof
US20180216010A1 (en) * 2017-02-01 2018-08-02 Jianhui Hong Process for producing diesel fuel and jet fuel from biorenewable feedstocks
CA3082075A1 (en) 2017-11-09 2019-05-16 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for production and separation of hydrogen and carbon dioxide
US10773956B2 (en) 2017-12-27 2020-09-15 Uop Llc Method for using natural gas fuel to improve performance of pressure swing adsorption hydrogen unit in an integrated facility
CN108715436B (zh) 2018-05-29 2019-11-08 四川天采科技有限责任公司 半导体制程常压废氢气全温程变压吸附提纯再利用的方法
WO2021180805A1 (en) 2020-03-13 2021-09-16 Haldor Topsøe A/S Process and plant for producing hydrocarbons with reduced co2-footprint and improved hydrogen integration

Also Published As

Publication number Publication date
AU2022252487A1 (en) 2023-10-12
US20230202841A1 (en) 2023-06-29
US11772966B2 (en) 2023-10-03
EP4313852A1 (en) 2024-02-07
US20220306468A1 (en) 2022-09-29
WO2022213054A1 (en) 2022-10-06
EP4321480A2 (en) 2024-02-14
KR20230159891A (ko) 2023-11-22
CA3213355A1 (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2024513806A (ja) 統合された水素生成及びバイオ再生可能な変換プロセス
US6225358B1 (en) System and method for converting light hydrocarbons to heavier hydrocarbons with improved water disposal
JP2018532032A (ja) 再生可能な有機原料に由来する高い生物起源含量を有する燃料及び燃料添加剤
US20180216010A1 (en) Process for producing diesel fuel and jet fuel from biorenewable feedstocks
ES2372926T3 (es) Proceso para producir olefinas ligeras a partir de una alimentación que contiene triglicéridos.
JP5301574B2 (ja) Ｆｔ合成油の精製方法及び混合原油
JP2024515490A (ja) 水素製造プロセスユニットにおける水素富化生成物の製造及びｃｏ２の回収方法
EP2944606A1 (en) Process for generating hydrogen from a fischer-tropsch off-gas
CN101432402A (zh) 液体燃料合成系统
US8764855B2 (en) Process for producing a biofuel while minimizing fossil fuel derived carbon dioxide emissions
EP2831200A1 (en) Methods and apparatuses for processing renewable feedstocks
AU2011376695A1 (en) Enhancement of fischer-tropsch process for hydrocarbon fuel formulation in a GTL environment
WO2014182395A1 (en) Recycle gas scrubbing using ionic liquids
CN104508091B (zh) 在gtl环境中用于烃燃料配制的费希尔-特罗普希工艺的增强
JP2024515486A (ja) 水素生成ユニットにおいて水素富化生成物及びｃｏ２を回収する方法
BR102021013284A2 (pt) Processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas
EA023881B1 (ru) Устройство для осуществления реакции синтеза углеводородов, способ его запуска и система для осуществления реакции синтеза углеводородов
UA115304C2 (uk) Конверсія природного газу
US11578278B2 (en) Renewable transportation fuel process with thermal oxidation system
US20160289070A1 (en) Processes for producing hydrogen gas stream from an offgas stream
US20230399227A1 (en) Method of recovering a hydrogen-enriched product and co2 in a hydrogen production unit
US20230159835A1 (en) Integrated Process for the Manufacture of Renewable Diesel
NL2016236B1 (en) Process and system for the production of olefins.
JP2023532938A (ja) 非メタン炭化水素を変換して、そこから水素ガス及び／又はメタンガスを回収するための方法及びシステム
WO2015084518A1 (en) Method and system for producing liquid hydrocarbons

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231122

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231122

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20231204

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20240129