JP6913822B2 - 酸性ガスの処理および発電のプロセス - Google Patents
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Description
以下の実施例は、本開示の実施形態を実証するために含まれる。以下の実施例において開示される技術および組成物は、本開示の実施において十分に機能することが発見された技術および組成物を表し、したがって、その実施のための様式を構成すると考えられ得ることが、当業者によって理解されるべきである。しかしながら、当業者は本開示に照らして、開示された特定の実施形態において多くの変更を行うことができ、それでも、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、同様のまたは類似の結果を得ることができることを理解すべきである。
Claims (42)
- 硫化水素を含む酸性ガス流を処理するように動作可能な酸性ガス処理ユニットであって、前記酸性ガス処理ユニットが、
前記酸性ガス流および酸化カルシウムを受け取るように動作可能な燃料反応器であって、硫化水素を酸化カルシウムと反応させて、硫化カルシウムと、水蒸気および二酸化炭素を含む第1のガス流とを生成するようにさらに動作可能である、燃料反応器と、
前記硫化カルシウムおよび第1の空気流を受け取るように動作可能な酸化剤反応器であって、硫酸カルシウムおよび酸素希薄の第2の空気流を生成するようにさらに動作可能であり、前記酸素希薄の第2の空気流が15重量%以下の酸素を含む、酸化剤反応器と、
前記酸素希薄の第2の空気流および炭酸カルシウムを受け取るように動作可能なか焼反応器であって、前記か焼反応器が酸化カルシウムおよび第2のガス流を生成するようにさらに動作可能であり、前記第2のガス流が二酸化炭素を含む、か焼反応器と、
を含む、酸性ガス処理ユニットを含む、システム。 - 前記第1のガス流、前記第2のガス流、および前記酸素希薄の第2の空気流のうちの少なくとも1つを受け取るように動作可能な1つまたは複数の熱交換器を含み、前記1つまたは複数の熱交換器は、前記第1のガス流、前記第2のガス流、前記酸素希薄の第2の空気流、またはそれらの任意の組合せからの熱を使用して蒸気を生成するようにさらに動作可能である、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の熱交換器は、前記第1のガス流、前記第2のガス流、またはそれらの組合せからの熱を使用して前記第1の空気流を加熱するようにさらに動作可能である、請求項2に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の熱交換器は、前記燃料反応器が前記酸性ガス流を受け取る前に、前記酸性ガス流を加熱するようにさらに動作可能である、請求項2に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の熱交換器から前記蒸気を受け取り、電力および減圧蒸気を生成するように動作可能な発電ユニットを備える、請求項2に記載のシステム。
- 前記減圧蒸気は、酸性ガス除去ユニットの再生塔に供給される、請求項5に記載のシステム。
- サワーガス流を受け取り、酸性ガス流を生成するように動作可能な酸性ガス除去ユニットを含み、前記酸性ガス除去ユニットが吸収塔および再生塔を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記酸化剤反応器から前記再生塔に熱を伝達するように動作可能な1つまたは複数の熱交換器を含む、請求項7に記載のシステム。
- 酸性ガス流を生成するように動作可能な酸性ガス除去ユニットとサワーガス流との間に配置された選択膜モジュールを含み、前記選択膜は、サワーガス流と比較して増加した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する透過流と、サワーガス流と比較して減少した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する保持流とを生成するように動作可能である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記透過流は前記燃料反応器によって受け取られる前に前記酸性ガス流と混合され、前記酸性ガス除去ユニットは前記保持流を受け取るように動作可能である、請求項9に記載のシステム。
- 前記酸化剤反応器が高速上昇反応器を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記か焼反応器が流動床反応器を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載のシステム。
- 酸性ガス処理ユニットの燃料反応器で酸性ガス流および酸化カルシウムを受け取るステップであって、前記酸性ガス流が硫化水素を含む、ステップと、
前記硫化水素を酸化カルシウムと反応させて、硫化カルシウムと、水蒸気および二酸化炭素を含む第1のガス流とを生成するように燃料反応器を動作させるステップと、
前記硫化カルシウムおよび第1の空気流を受け取り、硫酸カルシウムおよび酸素希薄の第2の空気流を生成するように、酸性ガス処理ユニットの酸化剤反応器を動作させるステップであって、前記酸素希薄の第2の空気流が15重量%以下の酸素を含む、ステップと、
前記酸素希薄の第2の空気流および炭酸カルシウムを受け取って、酸化カルシウムおよび第2のガス流を生成するように、か焼反応器を動作させるステップであって、前記第2のガス流が二酸化炭素を含む、ステップと、
を含む、方法。 - 前記第1のガス流、前記第2のガス流、および前記酸素希薄の第2の空気流のうちの少なくとも1つを受け取って、前記第1のガス流、前記第2のガス流、前記酸素希薄の第2の空気流、またはそれらの任意の組合せからの熱を使用して蒸気を生成するように、1つまたは複数の熱交換器を動作させることを含む、請求項13に記載の方法。
- 酸性ガス処理ユニットの燃料反応器で酸性ガス流および酸化カルシウムを受け取る前に、酸性ガス流を加熱するように、1つまたは複数の熱交換器を動作させることを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の熱交換器から前記蒸気を受け取り、電力および減圧蒸気を生成するように発電ユニットを動作させることを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記減圧蒸気を酸性ガス除去ユニットの再生塔に供給することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記酸性ガス流が酸性ガス除去ユニットから受け取られる、請求項13、14、15、16または17に記載の方法。
- サワーガス流と酸性ガス除去ユニットとの間に配置された選択膜モジュールを操作して、サワーガス流と比較して増加した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する透過流と、サワーガス流と比較して減少した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する保持流とを生成することを含む、請求項13、14、15、16、17、または18に記載の方法。
- 前記透過流を、前記燃料反応器によって受け取られる前に前記酸性ガス流と混合することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記酸性ガス流が炭化水素を含まない場合、前記第1のガス流から水蒸気を除去してCO2流を生成することを含む、請求項13、14、15、16、17、18、19または20に記載の方法。
- 前記第1のガス流が第1の閾値量未満の一酸化炭素量および第2の閾値量未満の水素量を含む場合に、前記第1のガス流を受け取るように、酸性ガス処理ユニットの酸化剤反応器を動作させることを含む、請求項13、14、15、16、17、18、19、20または21に記載の方法。
- 前記燃料反応器を動作させることが、前記燃料反応器を600℃〜900℃の範囲の温度で動作させることを含む、請求項13、14、15、16、17、18、19、20、21、または22に記載の方法。
- 前記酸化剤反応器を動作させることが、前記酸化剤反応器を800℃〜1100℃の範囲の温度で動作させることを含む、請求項13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、または23に記載の方法。
- 前記か焼反応器を動作させることが、前記酸化剤反応器を800℃〜1000℃の範囲の温度で動作させることを含む、請求項13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23または24に記載の方法。
- 硫化水素を含む酸性ガス流を処理するように動作可能な酸性ガス処理ユニットであって、前記酸性ガス処理ユニットが、
前記酸性ガス流および炭酸カルシウムを受け取るように動作可能な燃料反応器であって、前記燃料反応器がさらに、
炭酸カルシウムから二酸化炭素および酸化カルシウムを生成し、硫化水素を酸化カルシウムと反応させて、硫化カルシウムと、水蒸気および二酸化炭素を含む第1のガス流とを生成するように動作可能である、燃料反応器と、
硫化カルシウムと第1の空気流とを受け取るように動作可能な酸化剤反応器であって、前記酸化剤反応器は、硫酸カルシウムおよび酸素希薄の第2の空気流を生成するようにさらに動作可能であり、前記酸素希薄の第2の空気流が15重量%以下の酸素を含む、酸化剤反応器と、
を含む、酸性ガス処理ユニットを含む、システムであり、
前記第1のガス流および前記酸素希薄の第2の空気流を受け取るように動作可能な1つまたは複数の熱交換器を含み、前記1つまたは複数の熱交換器は、前記第1のガス流、前記酸素希薄の第2の空気流、またはそれらの組み合わせからの熱を使用して蒸気を生成するようにさらに動作可能であり、
前記1つまたは複数の熱交換器は、前記燃料反応器が前記酸性ガス流を受け取る前に、前記酸性ガス流を加熱するようにさらに動作可能である、システム。 - 前記1つまたは複数の熱交換器は、前記第1のガス流、前記酸素希薄の第2の空気流、またはそれらの組合せからの熱を使用して、前記第1の空気流を加熱するようにさらに動作可能である、請求項26に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の熱交換器から前記蒸気を受け取り、電力および減圧蒸気を生成するように動作可能な発電ユニットを備える、請求項26に記載のシステム。
- 前記減圧蒸気は、酸性ガス除去ユニットの再生塔に供給される、請求項28に記載のシステム。
- サワーガス流を受け取り、酸性ガス流を生成するように動作可能な酸性ガス除去ユニットを含み、前記酸性ガス除去ユニットが吸収塔および再生塔を含む、請求項26、27、28、または29に記載のシステム。
- 酸性ガス流を生成するように動作可能な酸性ガス除去ユニットとサワーガス流との間に配置された選択膜モジュールを含み、選択膜は、サワーガス流と比較して増加した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する透過流と、サワーガス流と比較して減少した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する保持流とを生成するように動作可能である、請求項26、27、28、29、または30に記載のシステム。
- 前記透過流は前記燃料反応器によって受け取られる前に前記酸性ガス流と混合され、前記酸性ガス除去ユニットは前記保持流を受け取るように動作可能である、請求項31に記載のシステム。
- 前記酸化剤反応器が高速上昇反応器を含む、請求項26、27、28、29、30、31、または32に記載のシステム。
- 酸性ガス処理ユニットの燃料反応器において酸性ガス流および炭酸カルシウムを受け取るステップであって、前記酸性ガス流は硫化水素を含む、ステップと、
炭酸カルシウムから二酸化炭素および酸化カルシウムを生成し、硫化水素を前記酸化カルシウムと反応させて、硫化カルシウムと、水蒸気および二酸化炭素を含む第1のガス流を生成するように、燃料反応器を動作させるステップと、
前記硫化カルシウムおよび第1の空気流を受け取って、硫酸カルシウムおよび酸素希薄の第2の空気流を生成するように酸性ガス処理ユニットの酸化剤反応器を動作させるステップであって、前記酸素希薄の第2の空気流が15重量%以下の酸素を含む、ステップと、
を含む、方法であり、
第1のガス流、酸素希薄の第2の空気流、またはそれらの組合せからの熱を使用して蒸気を生成するために、第1のガス流および酸素希薄の第2の空気流のうちの少なくとも1つを受け取るように、1つまたは複数の熱交換器を動作させることを含み、
酸性ガス処理ユニットの燃料反応器で酸性ガス流を受け取る前に、酸性ガス流を加熱するために、1つまたは複数の熱交換器を動作させることを含む、方法。 - 前記1つまたは複数の熱交換器から前記蒸気を受け取り、電力および減圧蒸気を生成するように、発電ユニットを動作させることを含む、請求項34に記載の方法。
- 前記減圧蒸気を酸性ガス除去ユニットの再生塔に供給することを含む、請求項35に記載の方法。
- サワーガス流と酸性ガス除去ユニットとの間に配置された選択膜モジュールを操作して、サワーガス流と比較して増加した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する透過流と、サワーガス流と比較して減少した濃度の二酸化炭素および硫化水素を有する保持流とを生成することを含む、請求項34、35、または36に記載の方法。
- 前記燃料反応器によって受け取られる前に、前記透過流を前記酸性ガス流と混合することを含む、請求項37に記載の方法。
- 前記酸性ガス流が炭化水素を含まない場合、前記第1のガス流から水蒸気を除去してCO2流を生成することを含む、請求項34、35、36、37、または38に記載の方法。
- 前記第1のガス流が第1の閾値量未満の一酸化炭素量および第2の閾値量未満の水素量を含む場合に、前記第1のガス流を受け取るように酸性ガス処理ユニットの酸化剤反応器を動作させることを含む、請求項34、35、36、37、38、または39に記載の方法。
- 前記燃料反応器を動作させることは、前記燃料反応器を800℃〜900℃の範囲の温度で動作させることを含む、請求項34、35、36、37、38、39、または40に記載の方法。
- 前記酸化剤反応器を動作させることが、前記酸化剤反応器を850℃〜1100℃の範囲の温度で動作させることを含む、請求項34、35、36、37、38、39、40、または41に記載の方法。
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