KR20160110976A - 동일계 내 산소 생산 및 화학적 순환식 연소를 사용한 사워 가스 연소 - Google Patents

동일계 내 산소 생산 및 화학적 순환식 연소를 사용한 사워 가스 연소 Download PDF

Info

Publication number
KR20160110976A
KR20160110976A KR1020167022400A KR20167022400A KR20160110976A KR 20160110976 A KR20160110976 A KR 20160110976A KR 1020167022400 A KR1020167022400 A KR 1020167022400A KR 20167022400 A KR20167022400 A KR 20167022400A KR 20160110976 A KR20160110976 A KR 20160110976A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
riser
metal oxide
oxygen carrier
sour gas
caso
Prior art date
Application number
KR1020167022400A
Other languages
English (en)
Inventor
알리 호테잇
Original Assignee
사우디 아라비안 오일 컴퍼니
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 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 filed Critical 사우디 아라비안 오일 컴퍼니
Publication of KR20160110976A publication Critical patent/KR20160110976A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1481—Removing sulfur dioxide or sulfur trioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0203—Preparation of oxygen from inorganic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/42—Sulfides or polysulfides of magnesium, calcium, strontium, or barium
    • C01B17/44—Sulfides or polysulfides of magnesium, calcium, strontium, or barium by reduction of sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/48—Sulfur dioxide; Sulfurous acid
    • C01B17/50—Preparation of sulfur dioxide
    • C01B17/508—Preparation of sulfur dioxide by oxidation of sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46—Sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46—Sulfates
    • C01F11/464—Sulfates of Ca from gases containing sulfur oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/48—Sulfites
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99008—Unmixed combustion, i.e. without direct mixing of oxygen gas and fuel, but using the oxygen from a metal oxide, e.g. FeO
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y02E20/346—

Abstract

사워 가스 연소를 위한 화학적 순환식 연소(CLC) 방법은 여러 반응 구역을 포함하며 SO2를 하나의 반응 구역 내 위치의 칼슘-기반 흡수제와 반응시킴으로써 생성물 가스 스트림으로부터 SO2의 동일계 내 제거 및 동일계 내 산소 생산을 제공하도록 구성된다. CLC 방법은 또한 동일계 내 산소 생산이, 사워 가스에 직접적으로 접촉하지 않도록 의도적으로 놓여지고, 이로써 원하지 않은 황-기반 금속 산화물의 생성을 제거하는 금속 산화물 산소 담체의 사용에 기인하도록 구성된다.

Description

동일계 내 산소 생산 및 화학적 순환식 연소를 사용한 사워 가스 연소 {SOUR GAS COMBUSTION USING IN-SITU OXYGEN PRODUCTION AND CHEMICAL LOOPING COMBUSTION}
본 발명은 화학적 순환식 연소(chemical looping combustion, CLC) 방법을 사용한 사워 가스(sour gas) 또는 낮은 BTU 가스의 연소로부터 열 및 증기를 생산하는 방법과 관련된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 사워 가스의 화학적 순환식 연소 방법의 효율 개선 및 또한 오염 가스, 예컨대 SO2의 동일계 내(in-situ) 환원과 관련된다.
최근 수 십 년간 지구 온난화에 쏟아진 증가된 관심은 발전(power generation) 분야의 연구 증가를 가져왔다. 원하지 않은 지구 온난화 효과에 맞서기 위한 상이한 조치들이 제안되어왔다. 이러한 한 가지 조치는 CO2의 방출에 대한 중장기 완화 조치로 널리 고려되어온 탄소 포집 및 저장(carbon capture and storage, CCS)이다. CCS는 가치 있고 환경적일 수 있는 잠재력을 가지며, 이것은 만일 CO2가, 포집된 다음 산업적 적용에 사용될 수 있다면 달성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 현재의 문제는 대부분의 알려진 CCS 방법이 비싸다는 것이다.
연소는 발전 분야에서 흔히 사용되는 반응이다. 후처리, O2/CO2 발화 (산소연료), 및 CO-시프트(shift)를 포함하는 여러 탄소 포집 기술이 연소 장치로부터 CO2를 포집하기 위해 존재한다. 화학적 순환식 연소(CLC)는 원래 1950 년대에 CO2를 생산하기 위해 만들어진 연소 반응의 특정 유형이지만, 최근에는 잠재적 CO2 포집 방법으로서 증가된 관심을 얻고 있다. CLC 방법에서, 산소 담체는 공기 및 연료 사이에서 산소의 중간 수송체로서 작용하며, 따라서 공기 및 연료가 서로 직접적으로 접촉하는 것이 방지된다. 전형적으로, 고체 금속 산화물 산소 담체는 연료 반응기의 연료 스트림을 산화시키는 데에 사용된다. 이것은 CO2 및 H2O의 생산을 가져온다. 산소 담체의 환원된 형태는 이후 공기 반응기로 운반되고, 여기서 이것이 공기와 접촉하고, 그 초기 상태로 재산화되고, 이후 추가적 연소 반응을 위해 연료 반응기로 다시 돌아간다.
일반적으로, CLC 방법의 전반적인 열은 종래의 연소 반응에 방출된 열과 동등한, 산화 동안의 발열 및 환원 동안의 흡열의 두 가지 열 상태의 합이 될 것이다. 따라서, CLC 방법의 한 가지 장점은 직접적 연소 방법과 유사한 연소 효율을 여전히 유지하면서 CO2를 포집하는 데에 최소한의 추가적인 에너지를 요구한다는 것이다. 보다 명확하게는, 고작 2 내지 3 % 효율 손실로 추산되는 CLC 방법에서의 CO2 포집에 대한 최소 에너지 패널티가 있다. 추가적으로, 공기 반응기에서 연료의 부재하에서 1200 ℃ (이 초과 온도에서 NOx 형성이 상당히 증가한다) 미만의 온도에서 산화 반응이 발생하므로 NOx 형성이 CLC 방법에서 직접적 연소 방법에 비해 감소된다. 따라서, NOx 형성의 결여는, CO2가 포집 전에 NOx 가스로부터 분리될 필요가 없으므로 CLC 방법에서의 CO2 포집이 다른 연소 방법에 비해 비용이 덜 들게 한다. 나아가, 다른 연소 방법과 반대로, CLC 방법에서의 CO2 생성물은 다른 가스로부터 분리될 수 있으며 추가적인 단계 또는 장비의 사용 없이 포집될 수 있다.
많은 유형의 연료가 연소 방법에 사용될 수 있다. 현저한 수준의 H2S―사워 가스로 알려짐―를 함유하는 천연 가스가 또한 연소 방법에서의 가스 연료로 사용될 수 있으나; 사워 가스는 발열량이 낮고 매우 부식성이며, 따라서 예전에, 특히 유용한 화석 연료로 고려되지 않았다. 그러나, 증가하는 세계적인 에너지 수요는 에너지원으로서 사워 가스의 사용을 강요하고 있다.
연소 방법에서 사워 가스를 사용하는 것의 가장 큰 문제 중 하나는 H2S가 가스 터빈 시스템 조건하의 높은 온도 및 압력에서 연소 시스템의 기계부에 손상을 입힐 수 있는 매우 부식성인 가스라는 것이다. 추가적으로, 공기에 노출될 경우, H2S는 즉시 산화되어 공기 오염물질인 SOx (즉, SO2)를 형성한다.
통상적으로, 사워 가스의 연소와 연관된 오염 및 부식적 효과를 피하기 위해, 가스 스트림으로부터 황 화합물을 실질적으로 제거하도록 사워 가스의 전처리가 요구된다―"스위트닝(sweetening)"으로 알려진 방법. 예를 들어, 아민 가스 처리 방법을, 사워 가스를 "스위트닝" (즉, H2S를 제거)하는 데에 사용할 수 있다. 사워 가스 스위트닝 방법의 단점은 이들이 매우 비싸다는 것이다. 그러나, 화학적 순환식 개념을 사용하는 사워 가스의 연소에서, H2S의 전처리는 필요하지 않다. 특히, 황 함유 화합물은 연소 반응 후에 제거될 수 있으며, 따라서 비싼 "스위트닝" 방법을 제거한다.
사워 가스 연료 스트림을 사용하는 CLC 방법이 당업계에 알려져 있다. 그러나, 이들 종래의 방법은 사워 가스가 연료 반응기의 금속 산화물 산소 담체와 직접적 접촉해 있도록 설계된다. 그러나, 이러한 배치는 금속 산화물 산소 담체 및 사워 가스에 함유된 H2S 간의 직접적 접촉이, 일부 경우에서 다시 그들의 산화된 금속 상태로 변형되기 어려운 황-기반 금속 산화물을 생성할 수 있으므로, 이상에 미치지 못한다. 결과적으로, 황-기반 금속 산화물의 생성은 산소 담체의 반응성 손실 및 사워 가스의 전환의 후속적 감소로 인해 CLC 방법의 총 용량의 감소를 가져올 수 있다. 나아가, 황-기반 금속 산화물이 연료 반응기에서 형성될 때, 일부 SO2가 산화 단계 동안 공기 반응기의 황 기반 금속 산화물의 산화로 인해 공기 반응기에서 생성될 것이다. 공기 반응기 중 SO2의 존재는 결과적으로 공기 반응기 출구에서의 SO2 처리 비용을 증가시킬 것이다.
현재까지, 금속 산화물이 사워 가스 연료와 직접적으로 상호작용하지 않는 사워 가스의 연소를 위한 CLC 방법은 없다. 따라서, 지구 온난화에 관해 증가하는 우려를 고려하여, 발전의 분야에서 효율적인 효율적인 CO2 포집의 필요가 있다. 나아가, 에너지 전환에 있어 높은 효율을 가지나, 비싼 H2S 전처리가 없는, 사워 가스의 연소를 위한 방법에 대한 필요가 있다. 최종적으로, 금속 산화물 산소 담체가 사워 가스 연료와 직접적으로 상호작용하지 않는, 사워 가스에 대한 CLC 방법에 대한 필요가 있다. 본 발명은 이들 필요성 등을 달성한다.
본 발명은 열 및 증기 생산을 위한 사워 가스 또는 낮은 BTU 가스의 화학적 순환식 연소(CLC)에 대한 개선된 설계와 관련된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 적어도 부분적으로 동일계 내 산소 생산 및 동일계 내 SO2 포집을 특징으로 하는, 사워 가스의 CLC 방법과 관련된다.
한 실시양태에서, 금속 산화물 산소 담체의 베드는 연료 반응기의 하부에 배치되며 및 CO2 및 증기의 스트림을 이후 베드를 유동화하는 데에 사용한다. 금속 산화물은 산소상을 방출하는 능력을 갖는 산소 담체로서 작용한다. 유동화되면, 금속 산화물의 베드는 산소를 CO2/증기 스트림으로 방출하며 이후 산소는 연료 가스 (사워 가스)가 주입된 상승기로 수송된다. 상승기에서, H2O, CO2, 및 SO2를 함유하는 생성물 가스 스트림을 생산하도록 산소-연소 조건하에서 연료 가스 (사워 가스)를 연소시킨다.
이후, SO2 방출의 결과로서 후속적 오염을 방지하기 위해 SO2를 동일계 내 생성물 스트림으로부터 칼슘-기반 흡수제를 사용하여 제거한다. 보다 구체적으로, 칼슘-기반 흡수제가 분해되고 이후 SO2와 반응해 CaSO4를 생산하여, 그중 일부가 이후 연료 반응기의 상승기로 다시 수송되어 비금속 산소 담체로 작용해 연소 반응을 촉진한다. 연료 반응기의 상승기 중의 비금속 산소 담체로서, CaSO4는 CO, H2, 및 CH4의 존재하에서 반응하고 CaS로 환원된다. 얻어진 CaS 생성물을 이후, 이것이 CaSO4로 산화되는 반응성 호퍼로 보낸다.
유사하게, 연료 반응기의 유동화 베드의 환원된 금속 산화물 물질을, 공기의 존재하에서 이것이 다시 그 원래 상태로 산화되는 공기 반응기로 수송한다. 재산화에 이어, 금속 산화물 물질을 금속-기반 산소 담체로서 추가적 사용을 위해 연료 반응기의 유동화 베드로 다시 수송한다.
본 발명은, 대부분의 CLC 사워 가스 방법이 생성물 스트림 중의 완전히 전환되지 않은 작은 분획의 가스 생성물을 가질 것인 반면, 이것은 사워 가스의 완전한 전환을 허용한다는 점에서, 사워 가스와 관련된 다른 CLC 방법보다 두드러진 장점을 제공한다. 추가적으로, 본 발명은, 산소 담체를 연료 반응기의 하부에 놓고 사워 가스를 연료 반응기의 하류인 상승기에 주사하여, 이 둘의 직접적 접촉을 피함으로써 산소 담체 (즉, 금속 산화물) 및 사워 가스 간의 직접적 접촉을 피한다.
본 발명의 보다 완전한 이해 및 이의 많은 특징 및 장점이 다음의 상세한 설명 및 수반된 도면을 참조하여 얻어질 것이다. 도면은 오직 본 발명의 한 실시양태를 도시하며 따라서 이의 범위를 제한하는 것으로 고려되어선 안 된다는 것에 주목하는 것이 중요하다.
도 1은 본 발명의 실시양태에 따른 CLC 방법의 개략도이다.
이전에 언급한 바와 같이, 화학적 순환식 연소(CLC)는 전형적으로 금속 산화물을 연료 반응기에서의 연소를 위한 산소를 제공하는 베드 물질로서 사용하는 이중 유동화 베드 시스템 (순환 유동화 베드 방법)을 사용한다. 이후, 환원된 금속 산화물을 제2 베드 (공기 반응기)로 운반하고 순환을 완결하는 연료 반응기로 다시 재도입되기 전에 재산화한다. 따라서 화학적 순환식 연소(CLC)는 탄화수소 기반 연료의 산화를 수행하도록 두 가지 이상의 반응을 사용한다. 이것의 가장 단순한 형태에서, 산소 운반종 (통상적으로 금속)은 공기 중에서 처음 산화되어 산화물을 형성한다. 이후 제2 반응의 환원자로서 탄화수소를 사용하여 이 산화물을 환원한다.
본 발명의 CLC 방법은 사워 가스의 연소와 관련된 종래의 CLC 방법과 연관된 결점을 극복하도록 설계되었다. 본원에서 언급한 바와 같이, 사워 가스가 산소 담체와 (예를 들어, 산소 담체 물질의 베드로 직접적으로 도입됨으로써) 직접 접촉해 있는 종래의 CLC 방법과 달리, 본 CLC 방법은 사워 가스가, 이것이 반응기에 도입되어 산소 담체와 직접적으로 접촉하지 않도록 설계되었다. 대신, 사워 가스를 산소 담체와 떨어진 위치 (예를 들어, 하류)에 도입한다. 이에 더해, 본 발명에 따른 CLC 방법은 연소 반응 동안 사워 가스의 완전한 전환을 달성한다.
본 발명에 따른 CLC 방법은 사워 가스 연료 스트림이 열 및 증기를 생산하도록 반응기 등에서 산소-연소 조건하에서 연소시키는 것이다. 본원에서 기술된 바와 같이, 화학적 순환식 방법은 산소의 동일계 내 생산 및 오염물질일 수 있는 연소 반응 부산물인 SO2의 제거를 허용한다. 본 발명의 다른 장점이 다음의 설명의 관점에서 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 사워 가스 또는 낮은 BTU 가스의 화학적 순환식 연소를 수행하기 위한 한 가지 예시적인 CLC 시스템(100)을 도시한다. 도 1은 마찬가지로 본 발명에 따른 한 가지 CLC 방법을 설명하는 예시적인 흐름도를 보여준다. CLC 시스템(100)은 세 가지 두드러진 반응 구역으로 정의되며, 이를 갖는 것으로 생각될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 반응 구역은 연료 반응기(110)로 정의되고, 제2 반응 구역은 연료 반응기(110)에 작동적으로(operatively) 연결된 상승기(120)로 정의되고, 제3 반응 구역은 공기 반응기(140)로 정의된다.
연료 반응기(110)는 많은 수의 적절한 형태를 취할 수 있으며 그 안의 연료 등의 연소를 허용하도록 설계되었다. 따라서 연료 반응기(110)는 연료 연소가 발생하는 중공(hollow) 내부를 나타내는 구조(하우징)로 정의된다. 연료 반응기(110)에서의 연소를 위한 산소를 제공하는 베드 물질(유동화 베드)을 연료 반응기(110)의 부분(112)(예를 들어, 도시된 바와 같이 하부)에 배치한다.
베드 물질을 하부(112) 내에 배치된 지지 구조 또는 기판에 위치시키는 것을 포함하나 이에 제한되지 않는 많은 수의 상이한 기술을 베드 물질을 연료 반응기(110) 내의 위치에 함유하고 유지하는 데에 사용할 수 있다. 예를 들어, 천공된 수평 플레이트를 하부(112)에 제공할 수 있으며 베드 물질은 이러한 천공된 플레이트를 따라 놓여있다. 수평 플레이트의 천공은 플레이트를 통과하는 유체 유동을 허용하며 따라서, 유체, 예컨대 가스가 플레이트뿐만 아니라 그에 놓여진 베드 물질을 통과해 유동하도록 허용한다. 이것은 베드 물질이 유동화 베드로 작용하도록 허용한다. 베드 물질은 연료 반응기(110)에서의 연소를 위한 산소를 제공하는 산소 담체 연료로서 기능하고 따라서, 적절한 금속 산화물 물질을 포함하나 이제 제한되지 않는 임의의 수의 적절한 산소 담체의 형태일 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 금속 산화물은 구리-기반, 망간-기반, 코발트-기반, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 대안적으로, CLC에서의 사용에 적절한 임의의 다른 금속 산화물 등을 사용할 수 있다. 금속 산화물을 별도로 사용하거나 알루미늄 또는 규소 물질 상에 지지시킬 수 있다. 지지 물질 중 어느 하나의 사용은, 응집 및 마쇄를 포함하는, CLC 시스템에서 발생할 수 있는 상이한 현상에 대한 산소 담체의 기계적 저항을 증가시킬 수 있다. 금속 산화물의 최대 산소 운반 능력은 전형적으로 약 0.1 내지 12 %이지만, 바람직하게는 약 0.3 내지 5 %이다. 산소 담체의 입자 크기 분획은 약 30 내지 400 마이크로미터로 다양할 수 있으며, 산소 담체의 밀도는 약 1400 내지 4800 kg/m3일 수 있다. 그의 환원된 형태인 산소 담체는 약 0.01 내지 0.5의 환원도를 가질 수 있으나, 환원도는 바람직하게는 약 0.01 내지 0.1이다.
산소 담체 베드는 적절한 유체, 예컨대 CO2의 스트림에 의하거나 또 다른 적절한 유체 스트림(가스 스트림)에 의해 유동화될 수 있다. 한 실시양태에서, CO2 및 증기 둘 다로 구성된 스트림을 산소 담체 베드를 유동화하는 데에 사용한다. 도 1을 참조하면, CO2 및 증기의 스트림을 라인(114)을 통해 수송하며 베드 물질(금속 산화물)을 통해 자유롭게 유동함으로써 연료 반응기(110)의 하부(112) 내의 금속 산화물(산소 담체)을 유동화하는 데에 사용한다.
연료 반응기(110)의 직경을 가스 공탑 속도(superficial velocity)에 기반해 설계하였음이 이해될 것이다. 좋은 유동화 가스 분포 및 연료 반응기(110)의 하면 부분(112)에서의 좋은 금속 산화물 혼합에 필요한 가스 속도는 적어도 한 예시적인 실시양태에 따르면, 약 0.15 내지 0.8 m/s, 및 바람직하게는 약 0.25 내지 0.5 m/s이다. 유동화 가스 속도는 금속 산화물 입자의 종단 속도를 초과하지 않을 것이다. 연료 반응기(110)의 예시적인 작동 온도는 약 500 내지 700 ℃로 변화한다. 이들 예시적인 작동 온도에서, 연료 반응기(110)의 하면 (하부(112))의 산소 담체 베드(예를 들어, 금속 산화물)가 환원되고 산소상을 방출하며 (즉, 동일계 내 산소 생산), 이후, CO2/증기 스트림으로 유동적으로 연료 반응기(110)와 결합된 상승기(120)로 수송된다. 산소가 방출되는 연료 반응기(110)에서의 이 유체 스트림의 체류 시간은 약 1 내지 400 초이며, 바람직하게는 약 1 내지 180 초이다.
금속 산화물 산소 담체(베드 물질)는, CO2/증기 스트림으로 시스템(100)의 제2 반응 구역을 나타내는 상승기(120)로 수송되는 산소상을 생산(방출)한다. 따라서 가스 스트림은 산소상의 방출을 위한 담체로서 작용한다. 이것은 사워 가스가 도입되는 이 제2 반응 구역 내이며 따라서, 사워 가스가 산소 담체 베드 물질(금속 산화물)의 하류 위치 (및 따라서 또한 연료 반응기(110)의 하류)에 도입된다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 사워 가스는 산소 담체 베드 물질로부터 떨어진 위치에 도입되며 따라서, 사워 가스는 베드 물질과 직접적으로 접촉하지 않는다 (즉, 사워 가스는 베드 물질을 통과해 유동하거나 그에 직접적 접촉하지 않는다). 도 1에서 보여진 개략도에서, 라인(122)을 통해 상승기(120)에 형성된 유입구로 유동함으로써 사워 가스를 상승기(120)에 도입한다.
상승기(120)에서, CO2, H2O, 및 SO2, 뿐만 아니라 소량의 미연소 생성물, H2 및 CO을 함유하는 가스 스트림(생성물 스트림)을 생산하도록 산소-연소 조건하에서 사워 가스를 연소한다.
사워 가스 스트림은 약 0.1 내지 75 %, 바람직하게는 약 0.1 내지 50 %의 H2S 농도를 가질 수 있다. 상승기(120)에서, 생성된 산소 (CO2/증기 스트림에 수송됨)의 존재하에서 사워 가스의 연소가 발생하고 생성물 가스 스트림이 형성된다. 상승기에서의 생성물 가스의 체류 시간은 약 1 내지 15 초, 바람직하게는 약 2 내지 10 초이다. 상승기(120)에서의 반응은 발열 반응이며, 따라서 상승기(120) 내의 증가된 온도를 가져온다. 보다 구체적으로, 상승기(120)의 작동 온도는 약 750 내지 1000 ℃이다. 그러나, 종래의 CLC 방법에 비해, 연료 반응기(110)에서의 반응은 방법에 사용된 금속 산화물의 속성에 따라 흡열인 것으로 여겨진다.
산소-연소 환경에서의 사워 가스의 연소는 전형적으로 상기-기술된 생성물 스트림(즉, CO2, H2O, 및 SO2, 뿐만 아니라 소량의 미연소 생성물 예컨대 CO 및 H2로 구성되는 생성물 스트림)의 형성을 일으키는 신속한 반응이다.
상승기(120)의 출구에서의 SO2 처리를 피하기 위해, 본 발명에 따른 CLC 방법은 상승기(120) 내에 배치된 적절한 흡수제 물질과의 반응을 통한 SO2의 제거를 허용한다. 본 발명에 따라서, 적절한 흡수제 물질은 칼슘 기반 흡수제를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에서의 사용에 적절한 예시적인 칼슘 기반 흡수제는 석회석이다. 석회석은 상승기(120)로 주입될 수 있는 형태이며 유형이다. 석회석의 입자 크기 분획은 약 10 내지 100 마이크로미터, 바람직하게는 약 50 내지 80 마이크로미터일 수 있다. 도 1의 개략도에서, 칼슘 기반 흡수제(예를 들어, 석회석)를 라인(124)을 통해 상승기(120)로 주입하였다.
상승기(120)로 칼슘-기반 흡수제의 주입은 SO2의 잠재적 오염 효과를 방지한다. 나아가, 연료 반응기의 출구에서의 생성물 가스의 부피 유동이 전용 장비 부품, 예컨대 보일러에서 사워 가스의 직접적 연소로 보여진 것보다 현저히 적기 때문에, 칼슘-기반 흡수제의 주입은 전처리 방법보다 더 비용-효과적인 황 화합물 제거 방법이다.
상승기(120)로 주입되면, 칼슘-기반 흡수제가 분해되고 이후 SO2와 반응해 CaSO4를 생산한다. 칼슘-기반 흡수제가 황 화합물을 함유하는 연료(들)의 상승기(120) 내의 연소에 의해 생성된 황을 흡수하는 한, 주입 이외의 방식으로 상승기에 칼슘-기반 흡수제를 또한 도입할 수 있음이 당업계의 통상의 기술자에 의해 이해된다.
SO2 및 칼슘-기반 흡수제의 반응으로부터 얻은 CaSO4 생성물을 이후 바람직하게는 생성물 가스 스트림으로부터 분리한다. 도 1에서 도시된 개략도에서, 상승기(120)에서 생산된 CaSO4를 가스-고체 분리 기구(126), 예컨대 사이클론 또는 다른 적절한 기구를 통해 생성물 스트림으로부터 분리하고, 라인(128)을 통해 반응성 호퍼(130)로 수송하여 아래에 기술된 바와 같이 CaSO4를 더 처리하도록 허용한다.
생성물 가스 스트림으로부터 분리하면, 호퍼(130)에 존재하는 CaSO4의 일부는 이것이 상승기(120)에서 발생하는 연소 반응을 위한 산소 담체로서 작용하는, 연료 반응기(110)의 상승기(120)로 다시 재순환할 수 있다. 보다 구체적으로, 반응성 호퍼(130)로부터, 일부 CaSO4가 라인(132)을 통해 연료 반응기(110)의 상승기(120)로 다시 순환하며, 이후 CaSO4는 상승기(120) 내에서 산소 담체로서 작용한다. 산소 담체로서 상승기(120)로 재순환하는 CaSO4의 능력은 사워 가스의 상기에 언급한 생성물 가스로의 완전한 전환을 허용한다.
사워 가스 연료에 대한 이들 종래의 방법은 항상 연료 반응기로부터의 생성물 스트림에 완전히 전환되지 않은 가스 생성물의 분획을 가지므로, 사워 가스의 완전한 전환은 본 발명의 방법을 종래의 CLC 방법보다 더 효율적이게 되도록 한다. 구체적으로, 연료 반응기(110)의 상승기(120)에서, CaSO4는, 이후 상승기(120) 내에서 유동하는 CO2 및 증기 (H2O)를 생산하도록 연료 반응기(110)의 상승기(120)에 존재하는 미연소 화합물, CO 및 H2와 반응하는 산소 담체 첨가제(즉, 비금속 산소 담체)로서 작용한다. 따라서, 산소 담체로서 CaSO4의 첨가는 상승기 중의 미연소 화합물을 제거함으로써 방법의 전반적인 효율을 증가시킬 것이다.
CaSO4가 산소 담체로서 작용하고 가스가 CaSO4와 접촉하고 이를 통해 유동함에 따라 상승기(120)에서 가스와 반응하는 물질의 베드를 형성할 수 있음이 이해될 것이다. 이 반응의 결과로서, CaSO4는 CaS로 환원된다. 이후 이 CaS 생성물은 산화를 야기하도록 공기를 호퍼(130)로 주입함으로써 CaSO4로 다시 재산화되도록 반응성 호퍼(130)로 재순환할 수 있다.
보다 구체적으로 및 한 유동 경로에 따르면, CaS 생성물은 상승기(120) 내에서 가스-고체 분리 기구(126)로 유동하며 이후 라인(128)을 통해 반응성 호퍼(130)로 수송된다. 호퍼(130)로 주입된 공기는 CaS의 (베드 물질로서 작용할 수 있는) CaSO4로의 재산화를 보장할 뿐만 아니라 다시 상승기(120)로의 CaSO4의 유동화를 유지한다. 구성요소(133)는 상승기(120) 및 호퍼(130) 간의 가스 기밀성을 보장하는 루프 밀봉(loop seal)을 나타낸다.
화학적 순환식 장치의 압력 균형을 유지하기 위해, 일부 CaSO4를 저장 반응기(136)와 결합된 수집 라인(134)을 통해 시스템으로부터 제거한다. 이후 CaSO4는 폐기를 위해 저장 반응기(136)로부터 수송될 수 있거나, 그렇지 않으면 처리 등이 될 수 있다.
산소의 방출에 이어, 연료 반응기(110) 중의 유동화 베드의 환원된 산소 담체(예를 들어, 환원된 금속 산화물)는 공기 반응기(140)로 순환하여 재산화된다. 보다 구체적으로, 연료 반응기(110)의 금속 산화물 물질(산소 담체)은 라인(138)을 통해 공기 반응기(140)로 수송된다. 라인(138)은 연료 반응기(110) 및 공기 반응기(140) 간의 가스 기밀성을 보장하는 루프 밀봉(142)을 함유한다. 공기 반응기(140)에서, 환원된 금속 산화물 물질을 라인(144)을 통해 공기 반응기(140)로 주입한 공기의 존재하에서 이후 재산화한다. 이후, 재산화된 금속 산화물 물질을 다시 연료 반응기(110)로 수송한다. 예를 들어, 재산화된 산소 담체(금속 산화물)의 다시 연료 반응기(110)로의 재순환은 수송 라인(148) 및 루프 밀봉(150)과 함께 가스 고체 분리 기구(146), 예컨대 사이클론을 통해 이루어진다. 기구(126)와 유사하게, 기구(146)는 고체 금속 산화물 산소 담체를 폐가스 등(즉, CLC 방법의 어떤 반응에도 필요하지 않은 가스)인 가스로부터 분리한다.
CaSO4를 상승기(120)에서 발생하는 연소 반응에서 산소 담체로서 사용할 경우, 따라서 CaSO4는 연료 반응기(110)의 금속 산화물 산소 담체와 함께 사용되는 비금속 산소 담체인 것으로 생각할 수 있다. 다시 말해서, 두 가지 유형의 산소 담체를 본 발명에 따라 사용할 수 있으며 두 가지 상이한 반응 구역에 위치한다.
한 실시양태에서, 공기 반응기(140)의 작동 온도는 약 800 내지 1100 ℃이다.
본 발명의 장점 중 하나는 대부분의 화학적 순환식 연소 방법이 생성물 스트림 중의 완전히 전환되지 않은 작은 분획의 가스 생성물을 가질 것인 반면, 이것은 사워 가스 연료 스트림의 완전한 전환을 허용한다는 점이다. 상기에 설명된 바와 같이, 재순환된 CaSO4는 연소 반응으로부터 온 미연소 화합물(CO 및 H2)과 반응하는 산소 담체 첨가제로서 작용한다. CO 및 H2는 CaSO4와 반응하여 CO2 및 증기를 생산한다. CO 및 H2의 CaSO4와의 반응은 사워 가스의 완전한 전환을 허용하며, 이로써 본 방법의 효율을 증가시킨다.
본 발명의 추가적인 장점은 이것이 사워 가스 및 금속 산화물 기반 산소 담체 간의 직접적 접촉을 피한다는 점이다. 이전에 설명된 바와 같이, 사워 가스 및 금속 산화물 기반 산소 담체 간의 직접적 접촉이 있는 CLC 방법에서, 다시 그들의 산화된 금속 상태로 변형되기 어려울 수 있는 황-기반 금속 산화물이 연료 반응기에서 형성된다. 따라서, 황-기반 금속 산화물의 생성은 산소 담체의 반응성 손실로 인해 이 방법의 총 용량의 감소를 가져온다. 나아가, 연료 반응기에서의 황-기반 금속 산화물의 생성은 (황-기반 금속이 재산화됨에 따라) 공기 반응기에서의 SO2의 생성을 가져온다. 공기 반응기의 가스 유동 중 SO2의 존재는 공기 반응기 출구에서의 SO2 처리 비용을 증가시킬 것이다. 반대로, 본 발명은 사워 가스가 산소 담체로부터 기체 상태로 제공된 O2와 반응하는 방법과 관련된다. 사워 가스 및 O2 간의 반응은 연료 반응기에서 SO2를 생산할 것이다. 황 및 금속 산화물 간의 상호작용이 없으므로, 황 기반 금속 산화물이 형성되거나 금속 산화물의 환원된 형태와 함께 공기 반응기로 재순환되지 않는다. 본 발명에서 황 및 금속 산화물 간의 상호작용의 결여는 이 방법의 더 큰 총 용량 및 감소된 SO2 처리 비용을 가져온다.
본 발명은 또한 종래 기술보다 더 경제적인 장점을 갖는다. 본 발명은 종래 기술에 비해, 칼슘 기반 흡수제를 연료 반응기에 첨가함으로써 연료 반응기에서의 SO2 처리 비용을 감소시킨다. 구체적으로, 칼슘 기반 흡수제(저-비용 물질)는, 이후 재순환될 수 있고 산소 담체 첨가제로서 사용될 수 있는 CaSO4를 생산하도록 상승기에서 SO2와 반응할 수 있다. 나아가, 본 발명은 공기 반응기에서의 SO2 처리 비용을 제거하는 점에서 종래 기술의 것보다 더 경제적이다.
실시예
본 발명의 실시양태를 더 잘 설명하기 위해 다음의 실시예가 제공되나, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어선 안 된다.
이 실시예에서, 연료 반응기(110)의 하부(112)에 배치된 산소 담체는 4750 kg/m3의 밀도를 갖는 망간-기반 금속 산화물이다 (금속 산화물은 Mn-철 금속 산화물일 수 있다). 액체 사워 가스 공급물은 다음의 조성을 갖는다 (중량%): CH4 (45.1 %), H2S (40.9 %), N2 (0.7 %), 및 CO2 (13.3 %). 14055 Nm3/h의 사워 가스의 완전한 연소를 보장하는 데에 요구되는 산소는 41 K/s와 동등하다. 금속 산화물의 동등한 유동은 1.41 ton/s이었다.
(예를 들어, 연료 반응기(110) 내의) 산소 생산 매체의 온도 수준은 약 400 내지 900 ℃, 바람직하게는 약 500 내지 750 ℃였다. 상승기(120)의 유출구 온도는 약 1100 ℃도로 증가하였다. 사워 가스의 연소로부터 생성된 유출구 가스의 일부는 재순환 되며, 이후 이것은 상기에 기술된 바와 같이 베드의 유동화를 유지하는 데에 사용되게 된다. 유출구 가스는 SO2 (3.3 부피%), CO2 (58 부피%), 및 H2O (32.6 부피%), 뿐만 아니라 미연소 생성물 예컨대 CO (0.1 부피%) 및 H2 (6 부피%)를 함유한다. 가스 유출구 재순환 비율은 약 20 내지 90 %일 수 있으나, 바람직하게는 약 50 내지 80 %일 수 있다. 유출구 가스를 약 1100 ℃에서 650 ℃로 냉각할 수 있다. 사워 가스가 고농도의 황을 함유하므로, Ca/S의 비는 약 2 내지 3, 바람직하게는 약 2 내지 2.5이다.
생성된 산소 및 사워 가스 간의 상승기(120)에서의 반응이 매우 발열성이므로, 본 발명에 따른 방법은 전체 CLC 방법의 증가된 효율을 허용한다. 따라서, 장치의 총 출력 에너지는 열 손실의 고려 없이 약 100 MW이다. 본 발명에 따른 방법은 동일한 양의 산소를 생산하는 극저온(cryogenic) 공기 분리 장치(air separation unit, ASU)로 관찰되는 14.5 % 패널티에 비해 오직 8.3 % 패널티를 갖는다. O2 생산을 위한 극저온 ASU는 생산된 전기의 일부를 소모하며, 따라서 본 발명보다 더 낮은 열 효율을 갖는다. 이 실시예는 본 발명이 종래 기술의 것보다 더 효율적이고 경제적인 방법을 통해 사워 가스의 완전한 전환을 허용한다는 것을 보여준다.
상기에 설명된 바와 같이, 본 발명은 동일계 내 산소 생산 및 SO2 제거를 둘 다 포함하는 사워 가스의 CLC와 관련된다. 본 발명에 따른 방법은 이전의 CLC 방법과는 반대로 사워 가스 및 낮은 BTU 가스의 완전한 전환을 허용한다. 본 발명에 따른 방법은 연료 반응기의 크기 및 화학적 순환식 장치의 전반적인 비용의 감소를 허용하는, 연료 반응기의 반응 시간을 감소시킨다. 추가적으로, 본 발명에 따른 방법은, 화학적 순환식 장치의 총 효율을 증가시키는, 가스 및 방출된 산소 간의 연료 반응기에서의 발열 반응을 허용한다.
본 발명이 구체적인 실시양태 및 실시예를 사용하여 상기에 기술되었으나, 당업자에게 명백할 것인 많은 변형 및 변경이 존재한다. 따라서, 기술된 실시양태는 모든 측면에서 제한적이지 않은, 예시적인 것으로서 고려된다. 따라서, 본 발명의 범위는 앞선 설명이 아닌 첨부된 청구항에 의해 나타난다. 청구항의 의미 및 균등 범위에 속하는 모든 변화가 이들의 범위에 속한다.

Claims (21)

  1. 연료 반응기와 유체 소통하는 상승기로 유동하는 기체상 산소를 제공하도록 연료 반응기 내에 배치된 금속 산화물 산소 담체를 환원시키는 단계;
    사워 가스가 금속 산화물 산소 담체와 직접적인 접촉이 없도록 사워 가스를 금속 산화물 산소 담체의 하류 위치의 상승기로 전달하는 단계;
    SO2를 포함하는 생성물 스트림을 생산하도록 상승기 내에서 산소-연소 조건하에서 사워 가스를 연소시키는 단계;
    SO2를 생성물 스트림으로부터 제거하는 단계;
    금속 산화물 산소 담체를 생산하도록 환원된 금속 산화물을 공기 반응기에서 공기로 산화시키는 단계; 및
    산화된 금속 산화물 산소 담체를 다시 연료 반응기로 전달하는 단계
    를 포함하는, 생성물 스트림을 생산하면서 화학적 순환식 연소를 사용하는 동일계 내 산소 생산 및 사워 가스 연소 방법.
  2. 제1항에 있어서, 금속 산화물 산소 담체가 연료 반응기의 하부에 배치된 천공된 기판에 배치된 베드를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 베드가 CO2, 증기, 또는 이들의 조합의 스트림에 의해 유동화되는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 금속 산화물 산소 담체가 구리-기반, 코발트-기반, 망간-기반, 또는 이들의 혼합물인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 금속 산화물 산소 담체가 망간-기반 산소 담체인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 사워 가스가 연료 반응기의 하류 위치의 상승기에서 형성된 유입구로 유동하는 액체 공급물인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 생성물 스트림이 CO2 및 H2O를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 생성물 스트림이 미연소 CO 및 H2의 양을 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, SO2가 CaSO4를 형성하도록 상승기로 도입된 칼슘-기반 흡수제와 SO2를 반응시킴으로써 생성물 스트림으로부터 제거되는 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 가스-고체 분리 기구를 사용하여 생성물 스트림으로부터 CaSO4를 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 가스-고체 분리 기구가 사이클론인 방법.
  12. 제9항에 있어서, CaSO4의 적어도 일부가 상승기 내에서 사워 가스 및 다른 가스와의 반응의 결과로서 추가적인 산소를 제공하는 비금속 산소 담체로서 작용하도록 상승기로 다시 전달되는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, CaSO4를 상승기에서 CO 및 H2와 반응시켜 CO2 및 증기를 생산하는 것인 방법.
  14. 제12항에 있어서, CaSO4 비금속 산소 담체를 CaS로 환원시키는 단계 및 생성물 스트림으로부터 CaS를 분리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 이후 다시 상승기로 전달되는 CaSO4 비금속 산소 담체를 형성하도록, 분리된 CaS를 산화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 분리된 CaS를 산화시키는 단계가 분리된 CaS를 호퍼로 전달하고 상승기로 전달되는 CaSO4 비금속 산소 담체를 형성하도록 CaS를 산화시키기 위해 호퍼에 공기를 주입하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제9항에 있어서, 칼슘-기반 흡수제가 석회석인 방법.
  18. 제9항에 있어서, Ca/S의 비가 약 2 내지 2.5인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 열 및 증기가 부산물로서 생성되는 것인 방법.
  20. 연료 반응기와 유체 소통하는 상승기로 유동하는 기체상 산소를 제공하도록 연료 반응기 내에 배치된 금속 산화물 산소 담체를 환원시키는 단계;
    사워 가스가 금속 산화물 산소 담체와 직접적인 접촉이 없도록 사워 가스를 금속 산화물 산소 담체의 하류 위치의 상승기로 전달하는 단계;
    SO2를 포함하는 생성물 스트림을 생산하도록 상승기 내에서 산소-연소 조건하에서 사워 가스를 연소시키는 단계;
    생성물 스트림으로부터 분리된 CaSO4를 형성하도록 상승기로 도입되어 SO2와 반응하는 칼슘-기반 흡수제와 SO2를 반응시킴으로써 상승기 내에서 동일계 내 생성물 스트림으로부터 SO2를 제거하는 단계;
    금속 산화물 산소 담체를 생산하도록 환원된 금속 산화물을 공기 반응기에서 공기로 산화시키는 단계; 및
    산화된 금속 산화물 산소 담체를 다시 연료 반응기로 전달하는 단계
    를 포함하는, 생성물 스트림을 생산하면서 화학적 순환식 연소를 사용한 사워 가스 연소 도중 생산된 황 화합물 방출의 동일계 내 감소 및 동일계 내 산소 생산 방법.
  21. 제20항에 있어서, CO2 및 증기를 생산하도록 상승기에서 CO 및 H2의 CaSO4와의 반응의 결과로서 사워 가스 전환을 증가시키기 위해 상승기의 비금속 산소 담체로서 생성물 스트림으로부터 분리된 CaSO4를 사용하는 단계를 더 포함하는 방법.
KR1020167022400A 2014-01-21 2015-01-16 동일계 내 산소 생산 및 화학적 순환식 연소를 사용한 사워 가스 연소 KR20160110976A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/159,599 US9566546B2 (en) 2014-01-21 2014-01-21 Sour gas combustion using in-situ oxygen production and chemical looping combustion
US14/159,599 2014-01-21
PCT/US2015/011749 WO2015112443A1 (en) 2014-01-21 2015-01-16 Sour gas combustion using in-situ oxygen production and chemical looping combustion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160110976A true KR20160110976A (ko) 2016-09-23

Family

ID=52469299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167022400A KR20160110976A (ko) 2014-01-21 2015-01-16 동일계 내 산소 생산 및 화학적 순환식 연소를 사용한 사워 가스 연소

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9566546B2 (ko)
EP (1) EP3097051B1 (ko)
JP (1) JP6453349B2 (ko)
KR (1) KR20160110976A (ko)
CN (1) CN106029559B (ko)
SA (1) SA516371464B1 (ko)
SG (1) SG11201605429WA (ko)
WO (1) WO2015112443A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2553642T3 (es) * 2012-03-30 2015-12-10 Alstom Technology Ltd Métodos y aparatos para la oxidación de residuos no quemados
US9566546B2 (en) * 2014-01-21 2017-02-14 Saudi Arabian Oil Company Sour gas combustion using in-situ oxygen production and chemical looping combustion
FR3029979B1 (fr) * 2014-12-12 2019-04-05 IFP Energies Nouvelles Procede et installation de combustion par oxydo-reduction en boucle chimique d'une charge hydrocarbonee gazeuse avec reformage catalytique in situ de la charge
EP3153776A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-12 Improbed AB Bed management cycle for a fluidized bed boiler and corresponding arrangement
CN105435599B (zh) * 2015-12-16 2018-12-25 北京科技大学 一种污染气体的处理系统及处理方法
US10343112B2 (en) 2016-12-27 2019-07-09 General Electric Company System and method for sulfur recapture in a chemical looping system
US20180201852A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-19 General Electric Technology Gmbh System and method for chemical looping
US10239763B1 (en) 2017-12-05 2019-03-26 Saudi Arabian Oil Company System for tail gas treatment of sulfur recovery units
US11549432B2 (en) 2018-09-21 2023-01-10 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Integrated chemical looping combustion system and method for power generation and carbon dioxide capture
CN109707356B (zh) * 2019-02-02 2023-04-25 吉林大学 一种油页岩原位开采井下点火加热装置及加热方法
WO2022029883A1 (ja) * 2020-08-04 2022-02-10 積水化学工業株式会社 ガス製造装置、ガス製造システムおよびガス製造方法
CN113739172A (zh) * 2021-08-12 2021-12-03 中国矿业大学 一种低碳协同利用高低浓度抽采瓦斯的装置及方法

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3551100A (en) * 1967-09-11 1970-12-29 Dorr Oliver Inc Reduction of sulphates
US3574530A (en) * 1967-10-02 1971-04-13 Pullman Inc Method of removing sulfur dioxide from waste gases
US3717700A (en) * 1970-08-25 1973-02-20 Us Interior Process and apparatus for burning sulfur-containing fuels
US3969089A (en) 1971-11-12 1976-07-13 Exxon Research And Engineering Company Manufacture of combustible gases
US4012487A (en) * 1973-04-02 1977-03-15 Merkl George Process for the removal of SO2 from a stack gas
US3890111A (en) * 1974-02-21 1975-06-17 Exxon Research Engineering Co Transfer line burner system using low oxygen content gas
US4285917A (en) 1980-07-31 1981-08-25 Bayside Holding Corp. Method for removal of hydrogen sulfide from sour gas streams
US5447702A (en) * 1993-07-12 1995-09-05 The M. W. Kellogg Company Fluid bed desulfurization
US6464955B2 (en) * 1999-05-13 2002-10-15 The Boc Group, Inc. Production of hydrogen and carbon monoxide
JP3711488B2 (ja) * 2000-10-10 2005-11-02 独立行政法人科学技術振興機構 新規脱硫剤による副生物分離可能な脱硫方法および脱硫装置
JP3790431B2 (ja) * 2001-02-14 2006-06-28 三菱重工業株式会社 循環流動層炉を用いた廃棄物焼却方法とその装置
US6572832B2 (en) * 2001-03-27 2003-06-03 Carmeuse North America Services, Inc. Method of removing sulfur dioxide from a gaseous stream in a wet scrubbing unit
US6797253B2 (en) 2001-11-26 2004-09-28 General Electric Co. Conversion of static sour natural gas to fuels and chemicals
EP1639252A4 (en) * 2003-06-05 2008-06-04 Solar Reactor Tech PROCESS FOR TREATING BURNED GAS EMISSIONS
JP2006010227A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 石炭ガス化複合発電設備
JP5550237B2 (ja) * 2006-03-16 2014-07-16 アルストム テクノロジー リミテッド 電気を発生させる設備および電気を発生させる方法
US20090020405A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Foster Wheeler Energy Corporation Method of and a plant for combusting carbonaceous fuel by using a solid oxygen carrier
US20090123354A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-14 Deng-Yang Jan Selective Oxidation Agent of Hydrocarbons to Synthesis Gas Based on Separate Particles of O-Carrier and Hydrocarbon Activator
US8160730B2 (en) * 2008-03-03 2012-04-17 Xinsheng Lou Fuzzy logic control and optimization system
FR2936301B1 (fr) 2008-09-23 2010-09-10 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif optimises de combustion par boucle chimique sur des charges hydrocarbonees liquides
ES2339733B1 (es) * 2008-11-21 2011-03-15 Union Fenosa Generacion, S.A. Procedimiento y dispositivo para la combustion de biomasa sin emisionde dioxido de carbono.
US8356992B2 (en) 2009-11-30 2013-01-22 Chevron U.S.A. Inc. Method and system for capturing carbon dioxide in an oxyfiring process where oxygen is supplied by regenerable metal oxide sorbents
US8404909B2 (en) * 2009-12-09 2013-03-26 Chevron U.S.A. Inc. Method for capturing carbon dioxide from biomass pyrolysis process
US8486361B2 (en) * 2010-03-11 2013-07-16 Alstom Technology Ltd System and method for generating a carbon dioxide stream
US8512445B2 (en) * 2010-06-23 2013-08-20 Shiaoguo Chen Carbonate absorption system and process for carbon dioxide separation
US20120214106A1 (en) 2010-10-13 2012-08-23 Song Sit Chemical looping combustion
US9175850B1 (en) * 2010-11-14 2015-11-03 George Linton Touchton Reactor system and method
FI123843B (fi) * 2011-02-24 2013-11-15 Foster Wheeler Energia Oy Kiertoleijupetireaktori
US8689709B2 (en) * 2011-05-04 2014-04-08 Southern Company Oxycombustion in transport oxy-combustor
WO2013098329A1 (en) 2011-12-27 2013-07-04 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method for producing sulphuric acid
EP2610216A1 (en) 2011-12-27 2013-07-03 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Chemical-looping combustion of sour gas
US20130255272A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 Alstom Technology Ltd. Method for carbon capture in a gas turbine based power plant using chemical looping reactor system
US8807988B2 (en) * 2012-05-22 2014-08-19 U.S. Department Of Energy Regenerable MgO promoted metal oxide oxygen carriers for chemical looping combustion
JP6195923B2 (ja) * 2012-07-17 2017-09-13 パイロニア エー／エス ガス化のための装置及び方法
CN102829474B (zh) * 2012-09-25 2016-04-06 中国东方电气集团有限公司 一种防止锅炉受热面沾污的双床系统
CN102937290B (zh) * 2012-11-21 2015-08-26 中国东方电气集团有限公司 一种外置床式双流化床防止锅炉沾污的系统
WO2014085243A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Saudi Arabian Oil Company Staged chemical looping process with integrated oxygen generation
US9987587B2 (en) * 2013-02-19 2018-06-05 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for the treatment of a gas stream, in particular for the treatment of a natural gas stream
EP2961516A4 (en) * 2013-02-27 2016-09-21 Fuel Tech Inc METHODS, APPARATUS, COMPOSITIONS AND SYSTEMS FOR REDUCING HCL AND / OR SULFUR OXIDE EMISSIONS
WO2014159956A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 Ohio State Innovation Foundation Distributing secondary solids in packed moving bed reactors
CN103239985B (zh) * 2013-05-14 2016-04-20 中国环境科学研究院 高效燃煤烟气脱硫脱汞方法及其装置
FR3007104B1 (fr) * 2013-06-13 2019-01-25 IFP Energies Nouvelles Procede et installation de combustion par oxydo-reduction en boucle chimique d'une charge hydrocarbonee solide
US9750200B2 (en) * 2013-07-11 2017-09-05 Royal Institution For The Advancement Of Learning/Mcgill University Apparatus for carbon dioxide enrichment
WO2015006873A1 (en) * 2013-07-18 2015-01-22 Cansolv Technology Inc. Processes for producing sulfuric acid from sour tail gas field
US9566546B2 (en) * 2014-01-21 2017-02-14 Saudi Arabian Oil Company Sour gas combustion using in-situ oxygen production and chemical looping combustion
US9790437B2 (en) * 2014-10-09 2017-10-17 Saudi Arabian Oil Company Integrated heavy liquid fuel coking with chemical looping concept
EP3212574B1 (en) * 2014-10-17 2023-06-21 SABIC Global Technologies B.V. Carbon monoxide production from carbon dioxide reduction by elemental sulfur

Also Published As

Publication number Publication date
US20150204539A1 (en) 2015-07-23
CN106029559B (zh) 2018-03-27
EP3097051B1 (en) 2019-10-16
CN106029559A (zh) 2016-10-12
EP3097051A1 (en) 2016-11-30
SA516371464B1 (ar) 2018-11-20
WO2015112443A1 (en) 2015-07-30
JP2017511869A (ja) 2017-04-27
US9566546B2 (en) 2017-02-14
JP6453349B2 (ja) 2019-01-16
SG11201605429WA (en) 2016-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160110976A (ko) 동일계 내 산소 생산 및 화학적 순환식 연소를 사용한 사워 가스 연소
JP6977112B2 (ja) 酸性ガスをガス流から除去する統合システム及び方法
Bayham et al. Iron-based coal direct chemical looping combustion process: 200-h continuous operation of a 25-kWth subpilot unit
Li et al. Syngas chemical looping gasification process: Bench‐scale studies and reactor simulations
EP3169756B1 (en) Calcium sulfate looping cycles for sour gas combustion and electricity production
JP6021371B2 (ja) ケミカルルーピング燃焼システム
CA2737663A1 (fr) Procede de production d'energie et capture du co2
US20070283812A1 (en) System and method for removing sulfur from fuel gas streams
EP2834328B1 (en) Method for reduction of tar in gasification of carbonaceous materials
AU2012365485A1 (en) Integrated method for the chemical-looping gasification and indirect combustion of solid hydrocarbon feedstocks
CN102159887A (zh) 含碳固体燃料的环流式燃烧设备和方法
US10782016B2 (en) System and method for reducing emissions in a chemical looping combustion system
CN110462003B (zh) 用于化学回路的系统和方法
Obras-Loscertales et al. Findings on the use of a Ca-based sorbent as an oxygen carrier precursor in a Chemical Looping Combustion unit
JP2016038186A (ja) ケミカルループ燃焼装置、発電装置、及びケミカルループ燃焼方法
Bayham Iron-Based Coal Direct Chemical Looping Process for Power Generation: Experimental Aspects, Process Development, and Considerations for Commercial Scale

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application