PT724687E

PT724687E - Processo de oxidacao parcial com producao de energia

Info

Publication number: PT724687E
Application number: PT94931910T
Authority: PT
Inventors: Frederick Ch Jahnke; Paul Steven Wallace; Pradeep Stanley Thacher
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 2000-05-31
Also published as: BG100522A; AU4992296A; SK44696A3; CA2174245A1; DE69422190T2; UA26415C2; EP0724687A4; ZA948237B; FI961365A; PL174137B1; NO311190B1; CO4410232A1; US5345756A; BR9408178A; NZ300008A; JP3136540B2; WO1995011379A3; EP0724687A1; FI961365A0; CZ110396A3

Description

DESCRIÇÃO

Eoíarafe: “PROCESSO DE OXIDAÇÃO PARCIAL COM PRODUÇÃO DE ENERGIA”

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da invenção

Esta invenção relaciona-se com a produção de gás combustível através da oxidação parcial de combustíveis de hidrocarbonetos e da queima do dito gás combustível numa turbina de gás, para a produção de energia. A Patente também propriedade da requerente U.S. N° 3 868 817 revela a produção de gás combustível através da oxidação parcial de combustível de hidrocarboneto líquido; o controlo da razão molar (CO/H2) do gás combustível através da comutação reversa água-gás; a limpeza e purificação do gás combustível; e a queima do vapor aperfeiçoado do gás combustível, numa turbina de gás de produção de energia. Na Patente U.S. N° 5 117 623 o aquecimento de água para utilização na saturação de gás combustível foi realizado por permuta de calor indirecto sem contacto. Contudo, nenhum destes processos explica o processo de gaseificação integrado altamente eficiente dos requerentes, o qual inclui os passos de (1) arrefecimento do caudal saturado temperado de gás combustível em bruto, a um ponto abaixo do ponto de orvalho, para condensar a água para utilização no tempero e purificação de gás combustível em bruto, e maximização da temperatura da água de purificação por contacto directo da água de purificação com o caudal de gás combustível em bruto temperado mesmo a jusante de um permutador de calor para a produção de vapor de pressão intermédia, o qual é superaquecido e introduzido numa turbina de expansão 1 como pelo menos uma parte do fluido de trabalho; e (2) colocação dos dispositivos de redução de pressão de linha antes do aquecimento da água para saturação do gás combustível e do gás de nitrogénio e antes do arrefecimento completo do caudal em bruto de gás combustível não purificado, de forma a beneficiar da quantidade substancial de água remanescente no gás combustível em bruto, neste ponto do processo o qual fornece o aquecimento do condensado para purificação do gás combustível em bruto.

SUMÁRIO

Uma modalidade preferida do processo de oxidação parcial em análise diz respeito a um processo integrado de ciclo combinado de gaseificação altamente eficaz (IGCC) que inclui o arrefecimento de gás em etapas e que opera a alta pressão para permitir um aquecimento máximo do gás combustível arrefecido para ser usado na produção de energia. O ciclo de vapor de produção de energia é optimizado para auxiliar na maximização do vapor do processo que pode ser usado mais eficientemente no ciclo. O nitrogénio derivado de uma unidade de separação de ar e gaseificação e o gás combustível são saturados e usados para aumentar a eficiência e para auxiliar na minimização da produção de NOx. O processo consiste essencialmente nos passos seguintes: (1) Fazer reagir um combustível de hidrocarboneto por oxidação parcial para produzir um caudal de gás combustível, arrefecer o dito gás combustível por tempera em água para produzir um caudal de gás combustível saturado temperado tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 177°C a 316°C, como cerca de 232°C a 288°C, e uma pressão na ordem dos cerca de 3.5 a 17 kPa, como cerca de 5 a 10 kPa, arrefecer o dito gás combustível saturado temperado por troca indirecta de calor com água de alimentação da caldeira reduzindo deste modo a temperatura do dito gás combustível temperado a uma temperatura na ordem dos cerca de 210°C a 288°C, tal como de cerca de 216°C a 243°C, enquanto converte 2 simultaneamente a dita água de alimentação da caldeira em vapor com uma pressão intermédia de cerca de 1.9 a 4kPa, como por exemplo de cerca de 2 a 2.8kPa, e limpar o dito gás combustível saturado temperado com água de purificação pré-aquecida de (2); (2) pré-aquecer a água de purificação compreendendo o condensado do processo e água de composição a uma temperatura na ordem dos cerca de 191°C a 288°C, como cerca de 204°C a 232°C, por troca directa de calor num dispositivo de contacto directo gás-água com gás combustível saturado temperado arrefecido deixando (1), reduzindo deste modo a temperatura do dito gás combustível saturado temperado arrefecido a uma temperatura na ordem dos cerca de 149°C a 282°C, como cerca de 204°C a 232°C, e separar água condensada a partir do referido gás combustível arrefecido; (3) reduzir a pressão do dito gás combustível arrefecido de (2) na quantidade de cerca de 0.7 a 16 kPa, tal como cerca de 1.4 a 8.3 kPa, arrefecendo ainda o dito gás combustível a uma temperatura na ordem de cerca de 4°C a 60°C, tal como cerca de 38°C a 49°C, por troca indirecta de calor com água fria, condensando deste modo a água a partir do dito caudal de gás combustível arrefecido enquanto aquece a dita água arrefecida para produzir água aquecida tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 107°C a 204°C, tal como cerca de 135°C a 188°C, e introduzir a água condensada em (2) e (3) nos ditos dispositivos de contacto directo gás-água em (2) quando é aquecida para utilização como água de purificação de gás; (4) purificar o caudal de gás combustível arrefecido de (3); (5) saturar um caudal de gás de nitrogénio e o caudal de gás de combustível purificado de (4) com a dita água aquecida de (3); (6) superaquecimento dos caudais saturados de gás combustível e gás de nitrogénio de (5) a uma temperatura na ordem dos cerca de 177°C a 538°C, tal como cerca de 260°C a 316°C; e introduzir os ditos caudais 3 superaquecidos de gás combustível e gás de nitrogénio para dentro do combustor de uma turbina de gás; (7) queimar o dito gás combustível saturado no dito combustor a uma temperatura na ordem dos cerca de 1204°C a 1427°C e a uma pressão na ordem dos cerca de 0.7 a 7 kPa, tal como cerca de 1 a 3.5 kPa, numa turbina de gás para produzir um gás de exaustão com uma quantidade reduzida de NOx; e (8) fazer passar o dito gás de exaustão através de uma turbina de expansão para a produção de energia com um rendimento crescente.

Numa modalidade, a energia térmica no gás de exaustão da turbina é utilizada para fazer vapor. O vapor é então utilizado como um fluído de trabalho numa turbina de vapor, aumentando deste modo a eficiência térmica do processo.

BREVE DESCRIÇÃO DO ESQUEMA

Uma compreensão mais completa da invenção pode ser tida por referência ao esquema acompanhante que ilustra uma modalidade preferida da invenção. Não se pretende limitar o âmbito da invenção ao processo particular ou materiais descritos.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

No processo em análise, um caudal de gás combustível em bruto, compreendendo substancialmente H2, CO, C02, H20, contendo em suspensão matéria particulada compreendendo carbono particulado e cinza; e pelo menos um material do grupo N2, Ar, COS, CH4, NH3, HCN, HCOOH, e escória é produzido por oxidação parcial de um combustível hidrocarboneto líquido e/ou gasoso incluindo uma emulsão aquosa de combustível de carboneto sólido com um gás que contém oxigénio livre, tipicamente na presença de um moderador de temperatura, na zona de reacção de um gerador de gás de oxidação parcial não-catalítico de fluxo livre, vertical, e desempacotado. A razão do peso H20-combustível na zona de reacção é da ordem dos 4

0.1 para 5, e preferivelmente cerca de 0.2 a 0.7. A razão atómica do oxigénio livre para o carbono no combustível (razão O/C), é da ordem dos cerca de 0.6 a 1.6, e preferivelmente cerca de 0.8 a 1.4. O tempo de reacção é da ordem dos cerca de 0.1 a 50 segundos, tal como cerca de 2 a 6 segundos. O gerador de gás combustível em bruto compreende um recipiente de pressão de aço com forma cilíndrica, vertical, alinhado com refractário, tal como revelado na Patente também propriedade da requerente U.S. N° 2 809 104, que é aqui incorporada por referência. Um tambor de têmpera típico também é apresentado na dita patente. Um combustor, como é apresentado na Patente coassinada U.S. N° 2 928 460 que é aqui incorporada por referência, pode ser usado para introduzir os caudais de alimentação na zona de reacção.

Uma ampla gama de combustíveis de hidrocarbonetos líquidos e/ou gasosos ou emulsões aquosas de combustível de carboneto sólido podem ser colocados a reagir no gerador de gás com um gás contendo oxigénio livre, na presença de um gás moderador de temperatura, para produzir o gás de síntese. O termo combustível de hidrocarboneto líquido, como aqui usado para descrever várias matérias de alimentação adequadas, designa materiais de hidrocarbonetos líquidos bombeados e emulsões líquidas bombeadas de materiais de carbonetos sólidos, e misturas dos mesmos. Por exemplo, emulsões aquosas bombeadas de combustíveis de carbonetos sólidos são matérias de alimentação adequadas. De facto, substancialmente qualquer material combustível orgânico líquido contendo carbono, ou emulsões dos mesmos, podem ser incluídos na definição do termo “hidrocarbonetos líquidos”. Por exemplo, existem: (1) emulsões bombeáveis de combustíveis sólidos, tais como carvão, carbono particulado, coque de petróleo, emulsão de esgoto concentrado, e misturas destes, num transportador líquido vaporizável, tal como água, CO2 líquido, combustível de hidrocarboneto líquido, e misturas destes; (2) matérias de alimentação de combustível de hidrocarboneto líquido, adequadas para o gaseificador, destinam-se a incluir vários materiais, tais como gás de petróleo liquefeito, destilados de petróleo e resíduos, gasolina, 5

nafta, querosene, petróleo bruto, asfalto, gasóleo, óleo residual, óleo de areia alcatroada e óleo de xisto, óleo derivado do carvão, hidrocarbonetos aromáticos (tais como o benzeno, tolueno, fracções de xileno), alcatrão de hulha, gasóleo de ciclo derivado de operações de craqueamento de fluido catalítico, extracto de furfural de gasóleo de coque, e misturas do mesmo; (3) também incluídos na definição do termo hidrocarbonetos líquidos estão os materiais orgânicos hidrocarbonetos oxigenados incluindo carbohidratos, materiais celulósicos, aldeídos, ácidos orgânicos, álcoois, cetonas, óleo combustível oxigenado, líquidos de desperdício e subproductos de processos químicos contendo materiais orgânicos de hidrocarbonetos oxigenados, e misturas dos mesmos.

Combustíveis de hidrocarbonetos gasosos que podem ser queimados no gaseificador de oxidação parcial ísoladamente ou em conjunto com combustível de hidrocarboneto líquido incluem gás natural líquido vaporizado, gases secundários de refinaria, gases de hidrocarbonetos C1-C4, e gases de desperdício contendo carbono derivados de processos químicos.

A alimentação de hidrocarbonetos líquida pode estar à temperatura ambiente, ou pode ser pré-aquecida a uma temperatura tão elevada como de 316°C a 649°C mas preferivelmente abaixo da sua temperatura de craqueamento. A alimentação de hidrocarbonetos líquida pode ser introduzida no combustor gerador de gás na fase líquida ou numa mistura vaporizada com o moderador de temperatura. A necessidade de um moderador de temperatura para controlar a temperatura na zona de reacção do gerador de gás depende em geral das razões carbono-hidrogénio da matéria de alimentação e o conteúdo de oxigénio do caudal oxidante. Um moderador de temperatura é utilizado com combustíveis de hidrocarbonetos líquido com oxigénio substancialmente puro. Água ou vapor são os moderadores de temperatura preferidos. O vapor pode ser introduzido como um moderador de temperatura na admistão com um ou ambos os caudais reagentes. Alternativamente, o moderador de temperatura pode ser introduzido na zona de reacção do gerador de gás, por via de uma conduta 6 separada no combustor. Outros moderadores de temperatura incluem gás rico em C02, nitrogénio, e gás de síntese reciclado. O termo gás contendo oxigénio livre como aqui utilizado significa ar, ar enriquecido em oxigénio, i.e., superior a 21% mol 02, e oxigénio substancialmente puro, i.e., superior a 95% moles de oxigénio (o restante compreendendo habitualmente N2 e gases raros). Gás contendo oxigénio livre pode ser introduzido por via do combustor de oxidação parcial numa temperatura na ordem da temperatura ambiente a 482°C. O caudal de gás combustível em bruto sai da zona de reacção a uma temperatura na ordem dos 927°C a 1927°C e preferivelmente de 1093°C a 1538°C e a uma pressão na ordem dos 3.5 a 17 kPa, e preferivelmente de 5 a 10.3 kPa. A composição do caudal de gás efluente em bruto quente é aproximadamente como se segue, em percentagem de moles:H2 10 a 70, CO 15 a 57, C02 0.1 a 25, H20 0.1 a 20, CH4 zero a 60, NH3 zero a 5, H2S zero a 5, COS zero a 0.1, N2 zero a 60, Ar zero a 2.0, HCN e HCOOH zero a 100 partes por milhão (com base no peso). Carbono particulado está presente na ordem dos zero a 20% em peso (conteúdo base de carbono na alimentação inicial). Cinza e/ou escória moldada pode estar presente respectivamente nas quantidades de cerca de zero a 5.0 e zero a 60% peso do hidrocarboneto líquido inicial ou alimentação de combustível de hidrocarboneto sólido.

Numa modalidade preferida do processo em análise, todos os caudais de gás combustível efluente em bruto quente que deixam a zona de reacção de linha refractária do gerador de gás de oxidação parcial, substancialmente à mesma temperatura e pressão do que na zona de reacção, caiem menos frequentemente nas linhas e são directamente introduzidos numa piscina de água contida no fundo de um tambor de arrefecimento rápido ou tanque tal como o descrito na patente também propriedade da requerente N° 2 896 927 que é aqui incorporada por referência. O processo em análise é único na medida em que uma configuração de gaseificação de têmpera de alta pressão é usada para minimizar os custos de investimento e manutenção e para maximizar a temperatura do gás temperado. Se o calor for removido do gás de exaustão do gaseificador antes da têmpera ou se o gaseificador for operado a baixa pressão, o gás temperado estaria a uma temperatura baixa demais para 7

produzir o vapor de pressão intermédia requerida para uma integração eficiente no ciclo de vapor. O tambor de têmpera localiza-se abaixo da zona de reacção do gerador de gás, e o caudal de gás de combustível em bruto que este recebe transporta com ele substancialmente toda a cinza e/ou escória e a fuligem de carbono particulado que deixa a zona de reacção do gerador de gás. A condição turbulenta no tambor de têmpera, causada pelos grandes volumes de gases que borbulham para a superfície da água, ajudam a água a lavar a maior parte dos sólidos do gás efluente. Quantidades grandes de vapor são gerados dentro do recipiente de têmpera e saturam o caudal de gás. O caudal de gás em bruto é arrefecido no tambor de têmpera e sai a uma temperatura na ordem dos 177°C a 316°C, tal como cerca de 232°C a 288°C e uma pressão na ordem dos cerca de 3.5 kPa a 17 kPa, tal como cerca de 5 a 10.3 kPa. Vantajosamente, a água doce de arrefecimento usada na invenção em análise é uma mistura de água de composição e condensado produzido subsequentemente no processo. A expressão “e/ou” é aqui utilizada no seu modo habitual. Por exemplo, A e/ou B significa quer A ou B ou A+B.

De forma a evitar a ligação de leitos catalisadores a jusante e/ou a contaminação de absorventes de solvente líquido que podem ser usados nos passos de purificação do gás subsequentes, o caudal de gás combustível arrefecido e parcialmente limpo que deixa o tambor de têmpera é adicionalmente limpo por contacto com água de purificação quente noutra zona de limpeza de gás. Esta zona de limpeza de gás pode incluir um orifício convencional tal como apresentado e descrito na patente também propriedade da requerente U.S. N° 3 524 630, que é aqui incorporada por referência, e purificadores Venturi e sprays convencionais, em conjunto com uma câmara de purificação de gás tal como apresentado e descrito na patente também propriedade da requerente U.S. N° 3 232 727, que é aqui incorporada por referência. Na câmara de lavagem do gás, o caudal de gás combustível em bruto é purificado com água de purificação compreendendo condensado de retorno quente e água de composição, como aqui descrito. Por exemplo, numa modalidade, o caudal de gás que deixa o tanque de têmpera, associado com o gaseificador, é purificado e posto a contactar 8 intimamente com água de purificação, e.g., num purificador Venturi. Contudo, o uso de um purificador Venturi na zona de limpeza de gás é opcional. O gás combustível passa para dentro e através de uma piscina de água de purificação de gás contida no fundo de uma câmara de purificação de gás. O gás purificado é então feito passar através de uma secção compactada ou tabuleiros na parte superior da câmara de purificação onde entra em contacto com o condensado, i.e., a água de purificação que flui em direcção ao fundo. A água de purificação no fundo da câmara de purificação de gás pode ser reciclada para um purificador Venturi, caso exista um, e/ou para o tanque de têmpera associado com o gaseificador.

Através do procedimento de limpeza do gás usado no processo em análise, a quantidade de partículas sólidas no caudal de gás combustível purificado é reduzida para um nível muito baixo como, por exemplo, inferior a três partes por milhão (ppm), e preferivelmente menos do que cerca de 1 ppm. O processo em análise é único por maximizar a temperatura da água de purificação a um valor na ordem dos cerca de 190°C a 288°C, tal como cerca de 204°C a 232°C, através da utilização do contacto directo da água de purificação com o gás combustível do processo mesmo a jusante da produção nominal de vapor, tendo uma pressão intermédia na ordem dos cerca de 1.9 a 4 kPa, tal como cerca de 2.1 a 2.8 kPa e a uma temperatura na ordem dos cerca de 210°C a 252°C, tal como cerca de 214°C a 229°C. No aquecedor de água de purificação, o gás combustível saturado temperado é reduzido a uma temperatura na ordem dos 210°C a 288°C, como cerca de 216°C a 243°C. Qualquer câmara convencional de contacto directo gás-líquido pode ser usada como o aquecedor da água de purificação, incluindo colunas convencionais com tabuleiros e de empacotamento. O contacto directo minimiza a aproximação da temperatura entre a água e o gás, maximizando deste modo o aquecimento. A entrada de calor na água de purificação irá aumentar o calor no gás suspenso purificado aumentando deste modo a produção de vapor de pressão intermédio. O vapor de pressão intermédio. (IPS) é produzido no permutador de calor convencional por troca indirecta de calor entre a água de alimentação da caldeira (BFW) e o gás combustível saturado quente temperado. O permutador de calor IPS pode ser localizado para além da piscina de têmpera e antes 9

da zona de purificação do gás combustível em bruto. Alternativamente, o permutador de calor IPS pode ser localizado para além da zona de purificação, como apresentado no desenho.

Numa modalidade, o gás combustível que deixa o aquecedor de água de purificação é passado através de um permutador de calor onde pela troca indirecta de calor com a água de alimentação da caldeira, o vapor tendo uma pressão média na ordem dos cerca de 0.7 a 1.9 kPa, tal como cerca de 1 a 1.7 kPa, e uma temperatura na ordem dos cerca de 163°C a 210°C, como cerca de 181°C a 205°C. O gás combustível deixa o permutador de calor de média pressão a uma temperatura na ordem dos cerca de 149°C a 260°C, tal como cerca de 182°C a 221°C e entra um recipiente de retiragem por pancada para separar o condensado do gás combustível.

No passo seguinte do processo, a pressão do gás combustível é reduzida numa zona de redução da pressão na quantidade de cerca de 0.7 a 15.9 kPa, tal como cerca de 1.4 a 8.3 kPa. A pressão é reduzida de forma a se ajustar com a pressão operativa da turbina de combustão localizada a jusante. Além disso, o vapor é desta forma gerado a pressões mais baixas antes da remoção do gás ácido. O processo em análise é único na medida em que o rendimento do dispositivo de redução da pressão é aumentado pela colocação no caudal do processo, antes do arrefecimento completo do gás combustível. Nesta localização, permanece água substancial no gás combustível o que adiciona massa e produção de energia ao ciclo de expansão. A localização do dispositivo de redução da pressão é optimizada por uma questão de eficiência. Numa modalidade, o dispositivo de redução da pressão compreende uma válvula de redução da pressão que pode ou não estar em série com um orifício. Noutra modalidade, a zona de redução da pressão compreende um permutador de calor indirecto (aquecedor de gás combustível) e uma turbina de expansão para reduzir a pressão de linha do gás combustível enquanto produz energia. Água quente, produzida num gerador de vapor de recuperação de calor (HRSG), a jusante, por troca de calor entre o gás de exaustão derivado de uma turbina de combustão e a água, é usada para aquecer o caudal de gás combustível do processo, a uma temperatura, para obter uma temperatura acima dos 5.6°C a 56°C acima do ponto de orvalho, após a expansão do gás combustível na 10 turbina de expansão. A temperatura do caudal de gás combustível do processo expandido situa-se na ordem dos 121°C a 427°C, tal como cerca de 149°C a 232°C, e deve ser reduzido a uma temperatura na ordem dos cerca de 4°C a 60°C, como cerca de 38°C a 49°C, antes de ser introduzido numa zona de recuperação de gás ácido para remover qualquer H2S e COS. No processo em análise, múltiplos permutadores de calor são usados para reduzir a temperatura do caudal de gás combustível do processo e para recuperação de calor de baixa intensidade, quanto à saturação de combustível e nitrogénio. Uma vez que o nitrogénio, bem como a água, é usado para reduzir 0 BTU/SCF do combustível para a turbina de combustão, localizada a jusante, o nível de saturação do combustível para controlar NOx, e para intensificar o rendimento da turbina de gás é grandemente reduzido. Isto permite que a temperatura inferior dos saturadores seja suficientemente baixa para ser aquecida usando calor de baixa intensidade (i.e. temperatura baixa). A secção de recuperação de calor de baixa intensidade compreende cerca de 2 a 7, como por exemplo, 5 permutadores de calor indirecto, em séries, através das quais o caudal de gás do processo flui e é deste modo arrefecido. Um recipiente de retiragem por pancada, para separar água condensada, localiza-se depois de cada permutador de calor ou pelo menos depois do permutador de calor final. A água condensada, que é recolhida nestes recipientes de retiragem por pancada, é bombeada no anteriormente descrito aquecedor de água de purificação. O refrigerante para, pelo menos, um dos permutadores de calor é a água que circula a uma temperatura na ordem dos cerca de 27°C a 149°C, tal como cerca de 38°C a 93°C. A água circulante é aquecida por troca indirecta de calor com o gás combustível num permutador de calor. A água quente resultante, a uma temperatura na ordem dos cerca de 107°C a 204°C, tal como cerca de 135°C a 188°C, é então introduzida no saturador de nitrogénio e também no saturador de gás combustível. Ambos os saturadores estão a uma pressão na ordem dos cerca de 0.7 a 7 kPa, tal como cerca de 1 a 3.5 kPa. A água de alimentação da caldeira, a uma temperatura na ordem dos 24°G a 121°C é o refrigerante para, pelo menos, um dos permutadores de calor indirecto. Por este meio, vapor do processo de pressão baixa, tendo uma pressão na ordem dos 0.04 a 1 kPa, tal 11

como cerca de 0.2 a 0.3 kPa, pode ser produzido num permutador de calor indirecto. Numa modalidade, o condensado de vapor proveniente da turbina de vapor localizada a jusante pode ser reaquecido uma temperatura na ordem dos 32°C a 177°C, tal como cerca de 38°C a 121°C, num permutador de calor indirecto, reciclado para o HRSG, para aquecimento adicional, a uma temperatura na ordem dos cerca de 371°C a 982°C, tal como cerca de 427°C a 649°C, e uma pressão na ordem dos 4 a 20.7 kPa, tal como cerca de 9 a 11.7 kPa, e introduzido numa turbina de expansão multifásica, como o fluído de trabalho em uma das fases. Através dos permutadores de calor múltiplos acima mencionados, a temperatura do caudal de gás combustível do processo, após a expansão, pode ser reduzida pelos passos seguintes: (1) 93°C a 204°C, (2) 93°C a 160°C, (3) 38°C a 149°C, (4) 38°C a 93°C, (5) 27°C a 49°C. Assim, no processo em análise, calor de baixa intensidade do arrefecimento do processo é utilizado eficientemente numa multiplicidade de permutadores de calor que fornecem calor para (1) saturar o gás combustível e N2, (2) gerar vapor de baixa pressão requerido nas áreas do processo tais como a Recuperação de Gás Ácido (AGR) e a Unidade de Recuperação de Enxofre (SRU), e (3) para voltar a aquecer o condensado de vapor frio. O caudal de gás combustível do processo, por ser purificado através de qualquer sistema convencional adequado, por exemplo, numa zona de recuperação de gás ácido que empregue a absorção física ou química com um solvente líquido e.g. metanol frio, N-metilo-pirrolidona , eter dimetílico de polietilenoglicol, e amina inibida ou não inibida. Gases ácidos, e.g., C02, H2S e COS são altamente solúveis em metanol a pressões elevadas e baixa temperatura. Quando a pressão é reduzida e a temperatura do solvente rico é aumentada, estes gases podem ser prontamente retirados do solvente. O H2S e o COS podem ser concentrados numa fracção adequada para alimentar uma unidade Claus convencional, i.e., Unidade de Recuperação de Enxofre (SRU) na qual o enxofre elementar é produzido. Ver Enciclopédia de Tecnologia Química de Kirk-Othmer, Segunda Edição, Vol.19, John Wiley, 1969, Pág. 353. Faz-se referência à patente co-propriedade da requerente U.S. N° 4 052 176. Estas referências são aqui incorporadas por referência.

Uma unidade de separação do ar convencional (ASU) é usada para separar o ar 12 em caudais separados de gás de oxigénio substancialmente puro e gás de nitrogénio. Uma porção ou todo o gás de nitrogénio é saturado com água, superaquecido a uma temperatura na ordem dos cerca de 177°C a 538°C, tal como cerca de 260°C a 316°C, usando energia da água de alimentação da caldeira e introduzido no combustor de uma turbina de gás, juntamente com o caudal de gás combustível que foi saturado e então superaquecido a uma temperatura similar. O gás combustível saturado e o gás de nitrogénio saturado são superaquecidos antes da combustão, para reduzir qualquer possibilidade de erosão da lâmina da turbina pela propagação do líquido. Cada caudal de gás de nitrogénio e gás combustível que entra no combustor contém cerca de 1 a 50% em volume, tal como cerca de 5 a 30% volume de H2O. Através da saturação do gás de nitrogénio, a quantidade de gás de nitrogénio necessário à redução de NOx é reduzida e a eficiência é aumentada por usar calor de baixa intensidade. O caudal de gás de oxigénio derivado da ASU a uma temperatura na ordem da temperatura ambiente até cerca de 482°C é introduzido na zona de reacção do gerador de gás de oxidação parcial, por via de uma passagem num combustor de tipo circular. Numa modalidade, 0 caudal de gás de oxigénio é primeiro saturado com água para produzir um caudal de gás de oxigénio tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 49°C a 260°C, tal como cerca de 66°C a 177°C, e contendo cerca de 1 a 50% de H20, tal como cerca de 5 a 35% em volume de H20. Vantajosamente, no processo em análise, quando a saturação do oxigénio usando calor de baixa intensidade é utilizada, isso irá aumentar a eficiência do processo aumentando a quantidade vapor de pressão intermédio produzido. Em casos em que a gaseificação requer moderação da temperatura do vapor, o vapor no oxigénio derivado da saturação irá deslocar este vapor de pressão mais elevada aumentando assim, ainda mais a eficiência, permitindo que o dito vapor de pressão mais elevada deslocado gere energia na secção de pressão elevada do ciclo de energia de vapor. O ar é comprimido por meio de um turbocompressor que é conduzido por uma turbina de expansão coaxial que juntamente com o combustor são as partes principais da turbina de gás. O ar comprimido entra no combustor a uma temperatura na ordem dos cerca de 204°C a 454°C, e substancialmente à mesma pressão do que o gás 13 combustível saturado e o gás de nitrogénio saturado. O gás de exaustão deixa o combustor a uma temperatura na ordem dos cerca de 760°C a 1649°C, tal como cerca n de 1260°C a 1316°C, e a uma pressão na ordem dos 0.7 a 7 kPa ou superior, e preferivelmente de 1 a 3.5 kPa ou superior. O gás de exaustão tem a seguinte análise típica em percentagem por mole: CO2 4-20, H2O 4-20, N2 75-80 e 02 0-20. Devido à introdução de N2 saturado e gás combustível saturado, a concentração de óxidos de nitrogénio (NOx), no gás de exaustão, é substancialmente zero, abaixo de 50 ppm (vol) numa base de 2% de 02 seco. A electricidade é produzida por um accionamento do gerador eléctrico coaxial pela dita turbina de expansão. O gás de exaustão quente, que deixa a porção de turbina de expansão da turbina de gás, a uma temperatura na ordem dos cerca de 427°C a 816°C, e uma pressão na ordem dos 0.07 a 0.14 kPa, é passado através de um gerador de vapor de recuperação de calor convencional (HRSG), antes de ser libertado para a atmosfera, por via de uma chaminé, a uma temperatura na ordem dos cerca de 66°C a 232°C. O vapor para operar uma turbina de vapor convencional, compreendendo uma turbina de expansão de alta pressão, em tandem com uma turbina de expansão intermédia coaxial,,e vapor para necessidades de processo, é produzido no HRSG. Por exemplo, o vapor de pressão elevada superaquecido, oriundo do HRSG, tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 371°C a 982°C, tal como cerca de 427°C a 649°C, e uma pressão na ordem dos 4 a 20.7 kPa, tal como cerca de 9 a 11.7 kPa, é introduzido numa turbina de expansão de elevada pressão (HPT). Vapor de exaustão de pressão intermédia, tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 204°C a 649°C a, tal como cerca de 260°C a 482°C, e uma pressão na ordem dos 1.4 a 5.5 kPa, tal como cerca de 2 a 3.5 kPa deixa a HPT e combina-se com vapor de pressão intermédia, oriundo do sistema de arrefecimento de gás combustível. A mistura é superaquecida no HRSG, e introduzida na turbina de expansão de pressão intermédia (IPT) a uma temperatura na ordem dos cerca de 371°C a 982°C, tal como cerca de 427°C a 649°C, e uma pressão na ordem dos 1.4 a 4.1 kPa, tal como cerca de 2 a 2.7 kPa. Caso seja produzido, um caudal de vapor de pressão média do sistema de arrefecimento de gás combustível pode ser superaquecido no HRSG a uma temperatura na ordem dos cerca de 316°C a 14 816°C, tal como cerca de 371°C a 538°C, e uma pressão na ordem dos 0.7 a 1.9 kPa, tal como cerca de 0.97 a 1.4 kPa, e feito passar através de uma fase da turbina de expansão de pressão intermédia. O vapor de exaustão da turbina de expansão intermédia é arrefecido, condensado, reaquecido a uma temperatura na ordem dos cerca de 32°C a 177°C, tal como cerca de 38°C a 121 °C, num permutador de calor no sistema de arrefecimento de gás combustível, e bombeado a uma pressão na ordem dos 0.03 a 1 kPa, tal como cerca de 0.08 a 0.5 kPa, e reciclado para o HRSG para conversão em vapor de pressão elevada superaquecido, vapor de pressão intermédia, e vapor de baixa pressão por troca de calor indirecto com o gás de exaustão da turbina de expansão que por aí passa. A pressão elevada coaxial e as turbinas de expansão de pressão intermédia accionam um gerador eléctrico para a produção de electricidade.

Vantajosamente, pelo processo em análise o ciclo do vapor é optimizado de um modo que reduz a pressão de entrada da turbina, na segunda fase, a um nível que permite a utilização da quantidade mais elevada de vapor gerado pelo processo, i.e. vapor de pressão intermédia na ordem dos 1.9 a 4 kPa, directamente no ciclo de reaquecimento. De facto, esta pressão é reduzida tanto quanto possível, sem reduzir significativamente a eficiência do ciclo de vapor, de modo a que a quantidade de vapor do processo gerado para o uso no ciclo de reaquecimento seja maximizada.

DESCRIÇÃO DO DESENHO

Pode ser alcançada uma compreensão mais completa da invenção, recorrendo ao desenho esquemático anexo, que apresenta o processo previamente descrito em detalhe. Embora o desenho ilustre uma modalidade preferida do processo desta invenção, não se pretende limitar o processo contínuo ilustrado ao dispositivo particular ou materiais descritos.

Referindo o desenho, um gerador de gás combustível, alinhado refractoriamente, não-catalítico, de livre fluxo 1, como previamente descrito, está equipado com um orifício de entrada, com abas reviradas para cima, a montante, 2, e um orifício da saída com abas reviradas para baixo, a jusante 3, alinhados axialmente. O combustor de tipo 15 circular 4, como previamente descrito, com passagem de centro 5, em alinhamento com o eixo de gerador de gás 1, é montado no orifício de entrada 2. Uma passagem circular coaxial concêntrica 6 também é fornecida. A emulsão aquosa de carvão bombeável na linha 7 é introduzida por via de uma passagem anelar 6, do combustor 4. Um caudal de gás contendo oxigénio livre, na linha 8, é introduzido por via de uma passagem central 5. Os dois caudais de alimentação colidem, atomizam, e reagem por oxidação parcial, na zona de reacção 9 do gerador de gás 1. O caudal quente de gás combustível em bruto compreendendo H2, CO, CO2, H20, N2i Ar, H2S, e COS passa para baixo através de um tubo mergulhado 10, e é arrefecido por têmpera numa piscina de água contida no tanque de têmpera 15, localizado no fundo do gerador de gás 1. Escória e matéria particulada são periodicamente removidas por meio do orifício de saída 3, linha 16, válvula 17, linha 18, tremonha de bloqueio 19, linha 20, válvula 21, e linha 22. O gás combustível em bruto temperado é passado através da linha 23 na coluna de purificação de gás 24, na qual é retirada a fuligem e matéria particulada, por água de purificação quente proveniente da linha 25. Por meio da bomba 26, a água do fundo da coluna de purificação 24 é bombeada através das linhas 27 e 28 e para dentro do tanque de têmpera 15. O gás combustível em bruto limpo que deixa a coluna de purificação de gás 24, através da linha 29, é arrefecido no permutador de calor 30, por troca indirecta de calor, i.e., calor sem contacto com a água de alimentação da caldeira (BFW). A BFW entra através da linha 31 e sai através da linha 32, como vapor tendo uma pressão intermédia na ordem dos cerca de 275 a 600 psia, tal como cerca de 300 a 400 psia. O caudal de gás combustível em bruto quente, na linha 33, entra no aquecedor de água de purificação 37, onde entra em contacto directo e troca directa de calor com uma mistura de condensado e água de composição da linha 39, bomba 54, linha 58, e tanque de armazenamento de água circulante 41. É introduzida água de composição no sistema, através da linha 40, e tanque de armazenamento 41. A água de purga, para prevenir a acumulação de impurezas no sistema, é removida periodicamente através da linha 36. O condensado do fundo dos recipientes de retiragem por pancada, localizados na secção de aquecimento de baixa pressão do 16

processo, passa para o tanque de armazenamento do condensado 41. Água de purificação quente é deste modo produzida no aquecedor 37, enquanto simultaneamente o caudal de gás combustível é arrefecido e lhe é dado uma limpeza final. Por meio da bomba 43, a água de purificação quente no fundo do aquecedor 37, é bombeada através das linhas 44, 48, e 25, para a coluna de purificação do gás 24.

Com a válvula 45 na linha 46 fechada, e a válvula 47 na linha 50 aberta, o gás combustível em bruto limpo que deixa o aquecedor de água de purificação 37 é passado através das linhas 49, 50, e 51, para dentro do recipiente de retiragem por pancada 53. O condensado do fundo do vasilhame de retiragem por pancada 53 é bombeado por meio de uma bomba 43, através das linhas 55, 48 e 25, na coluna de purificação do gás 24.

Numa modalidade, com a válvula 47 fechada e a válvula 45 aberta, o gás combustível limpo na linha 46 passa através da linha 57 e o permutador de calor 60. A BFW entra no permutador de calor 60, através da linha 61, e sai através da linha 62 como vapor tendo uma pressão média na ordem dos cerca de 0.7 a 1.9 kPa, tal como cerca de 1 a 1.4 kPa. O gás combustível arrefecido sai através da linha 52 e entra no vasilhame de retiragem por pancada 53.

Com a válvula 64 na linha 65 fechada e a válvula de redução da pressão 66 na linha 67 aberta, o gás combustível na linha 68 passa através das linhas 67, 69, opcionalmente pelo orifício 70, as linhas 71 e 72 e pelo permutador de calor 73. Por este meio, a pressão do gás combustível, a jusante da válvula 66 e/ou do orifício 70, pode ser reduzida a um nível adequado para queimar subsquentemente o gás combustível saturado purificado no combustor 75, de uma turbina de gás localizada a jusante e compreendendo o combustor 75 e a turbina de expansão 76. O compressor de ar 77, para comprimir ar da linha 78, localiza-se no mesmo eixo 79 que a turbina de expansão 76. O gerador eléctrico 80 é activado pelo eixo 81 que se estende a partir do eixo 79.

Alternativamente, a pressão a jusante do gás combustível pode ser reduzida por via de um turbina de expansão 88. Nesse caso, com a válvula 66 fechada e a válvula 64 aberta, o gás combustível na linha 65 é passado através da linha 85, aquecedor 86, 17

linha 87, e turbina de expansão 88.

Calor adicional de baixa intensidade é removido do caudal de gás combustível, na linha 72, fazendo passar o gás combustível através de uma pluralidade, i.e., de 2 a 7, tal como 5, permutadores de calor indirecto em séries. A temperatura do gás combustível é, desta forma, reduzida de um modo gradual. Um recipiente de retiragem por pancada segue-se a cada um ou, pelo menos ao último permutador de calor, de forma a separar o condensado que se forma no gás combustível à medida que estè é arrefecido abaixo do ponto de orvalho. O gás combustível pode conter progressivamente cada vez menos água, à medida que passa sucessivamente através de cada um dos refrigeradores de gás, reduzindo, deste modo, progressivamente, a sua temperatura. A BFW ou um caudal de água circulante podem ser o refrigerante. Por exemplo, o gás combustível na linha 72 passa em série através do permutador de calor 73, linha 92, recipiente de retiragem por pancada 93, linha 94 permutador de calor 95, linha 96, recipiente de retiragem por pancada 97, linha 98, permutador de calor 99, linha 100, recipiente de retiragem por pancada 101, linha 102, aquecedor de condensado do vapor 103, linha 104, recipiente de retiragem por pancada 105, linha 106, permutador de calor 107, linha 108, recipiente de retiragem por pancada 109, e linha 110. A temperatura do gás combustível na linha 110 é adequada para o gás combustível ser processado no passo de remoção de gás ácido convencional (AGR), que tem lugar em 111. Os gases secundários, i.e., H2S e COS, passam através da linha 112 para dentro da unidade de recuperação de enxofre 113. O enxofre é recuperado e exportado através da linha 114. Gás combustível purificado, na linha 115, é passado para dentro do saturador 116. O condensado do fundo dos recipientes de retiragem por pancada 93, 97, 101, 105, e 109 passam respectivamente pelas linhas 122, 123, 124, 125, e 126 e também através das linhas 127, 128, 129, 130, 131, e para o tanque de armazenamento de condensado 41. O gás combustível que passa através do permutadores 73 e 99 é arrefecido por um circuito de água circulante. Iniciando-se com a bomba 135, a água fria é bombeada através das linhas 136, 137 permutador de calor 99, linha 138, permutador de calor 73, linhas 139, 140, saturador 116, e linhas 142 e 143. Um caudal de gás combustível, 18

saturado com água, é passado através da linha 144, permutador de calor 145, onde é superaquecido, e linha 146, para dentro do combustor 75, da turbina de gás. A água fria aquecida na linha 139 é separada e uma porção passa através das linhas 131 para 132 e saturador de gás de nitrogénio 133. Por meio de bomba 149, a água fria no fundo do saturador 133 é passada através das linhas 150, 151, 152, e 137, para dentro do permutador de calor 99. A água de composição é introduzida no sistema de circulação de água, através da linha 153. O ar na linha 155 é separado por uma unidade de separação de ar convencional (ASU) 156, para dentro de um caudal de ventilação de nitrogénio na linha 154, um caudal de gás de nitrogénio na linha 157, e um caudal de gás de oxigénio na linha 160. O caudal de gás de nitrogénio, na linha 157, é saturado com água no saturador 133. O caudal de nitrogénio saturado é passado através da linha 158, superaquecido no permutador de calor indirecto 159, e introduzido no combustor 75, da turbina de gás, por via da linha 174. O caudal de gás de oxigénio substancialmente puro deixa a ASU 156 através da linha 160. Com a válvula 161 na linha 162 fechada e a válvula 163 na linha 164 aberta, o caudal de oxigénio é passado através da linha 165 e 8, para a passagem central 5 do combustor 4. Alternativamente, o caudal de oxigénio na linha 160 pode ser saturado com água antes de ser introduzido no gerador de gás 1. Nesse caso, a válvula 163 é fechada e a válvula 161 é aberta. O caudal de gás de oxigénio é passado através das linhas 162 e 166, para dentro do saturador de gás de oxigénio 167. O caudal de gás de oxigénio, saturado com água, é então passado através das linhas 168 e 8 para a passagem central 5 do combustor 4. A água de alimentação da caldeira na linha 169 é passada através da linha 170, aquecida contra a água de circulação 139 no permutador de calor indirecto 171, e passada pelo saturador de gás de oxigénio 167, por via da linha 172. Através da bomba 173, a BFW é reciclada para o saturador 167, através das linhas 174, 170, e 172.

Vantajosamente, uma modalidade do processo em análise inclui um ciclo de vapor para a produção de energia. A energia é deste modo extraída do gás de exaustão quente, que deixa a turbina de expansão 76, por via da linha 180 e passa através do gerador de vapor de recuperação de calor (HRSG) 181. Por exemplo, o vapor que sai 19

do permutador de calor 30, por meio da linha 32, tendo uma pressão intermédia (IP) na ordem dos cerca de 1.9 a 4 kPa, tal como cerca de 2 a 2.8 kPa, é misturado com vapor de exaustão IP, proveniente da turbina de alta pressão 211. A mistura de vapor IP é passada através da linha 182 para HRSG 181 e superaquecida a uma temperatura na ordem dos cerca de 371°C a 982°C, tal como cerca de 427C a 649°C, ao ser passada no permutador de calor indirecto com o gás de exaustão quente da linha 180. O vapor IP superaquecido é passado, através da linha 189, para dentro de uma turbina de expansão IP, bem como, pelo menos uma porção do fluido de trabalho. O gás de exaustão arrefecido, que deixa o HRSG 181, pode passar através da chaminé 183. Vapor de alta pressão que é produzido no HRSG, do condensado de vapor pré-aquecido, é passado através da linha 184 para a turbina de expansão de alta pressão 185, como o fluido de trabalho.

Numa modalidade, vapor de pressão média adicional na linha 62 do permutador de calor indirecto 60, e tendo uma pressão média na ordem dos cerca de 0.7 a 1.9 kPa, tal como cerca de 1 a 1.4 kPa, é passado através da linha 186 para o HRSG 181 e superaquecido a uma temperatura na ordem dos cerca de 316°C a 816°C, tal como cerca de 371 °C a 538°C, ao ser passado em troca de calor indirecta com o gás de exaustão quente da linha 180. O vapor de pressão intermédia é passado através da linha 187 para outra fase na turbina de expansão 185, como o fluido de trabalho.

Turbinas de expansão coaxiais 211 e 185 accionam o gerador eléctrico 195, por via do eixo 196. Vapor de exaustão na linha 197 é arrefecido e condensado no refrigerador 198, por troca de calor com água fria que entra pela linha 199, e sai pela linha 200. A água condensada de alimentação da caldeira na linha 201 é pré-aquecida no permutador de calor 103, por troca indirecta de calor com o gás combustível em bruto da linha 102. Numa modalidade, a água de alimentação da caldeira pré-aquecida, na linha 202, é aquecida por passagens sucessivas através do HRSG 181 com vapor de pressão baixa, separado em passos intervenientes de desidratação, para produzir vapor de alta pressão tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 371 °C a 982°C, tal como cerca de 427°C a 649°C, e uma pressão na ordem dos cerca de 4 a 20.7 kPa, tal como cerca de 9 a 11.7 kPa. Nesse caso, o vapor de alta pressão é superaquecido 20 em HRSG 181 e passado através da linha 184 para dentro da turbina de expansão 211, como o fluido de trabalho. A turbina de expansão HP 211 está acoplada à turbina de expansão IP 185, pelo eixo comum 213.

Embora possam ser feitas modificações e variações da invenção sem sair do espirito e âmbito da invenção, apenas devem ser impostas limitações conforme indicado nas reivindicações anexas.

Lisboa, (FFW 200®

FRANCISCO DE N Ο V Λ í S ACCMTE OriCIAL DA PROPRIEDADE INOUSIKIAL Av. Duque D' Ávila, 32, í 1000 USBOA TEL: 547763 / 3155038 21

Claims

REIVINDICAÇÕES 1- Um processo de oxidação parcial, caracterizado pelo facto de compreender: (1) fazer reagir um combustível hidrocarboneto com um gás contendo oxigénio livre, numa zona de reacção de oxidação parcial, para produzir um caudal de gás combustível, arrefecer o dito gás combustível temperando-o em água, para produzir um caudal de gás combustível saturado temperado tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 177°C a 316°C e uma pressão na ordem dos 3.5 a 17 kPa, arrefecer o dito gás combustível saturado temperado, por troca indirecta de calor com de água de alimentação da caldeira, reduzindo deste modo a temperatura do dito gás combustível temperado a uma temperatura na ordem dos cerca de 210°C a 288°C, enquanto simultaneamente converte a dita água de alimentação da caldeira em vapor, tendo uma pressão intermédia na ordem dos 1.9 a 4 kPa, e limpar o dito gás combustível saturado temperado com água de purificação pré-aquecida de (2); (2) pré-aquecer a água de purificação, compreendendo condensado de processo e água de composição, a uma temperatura na ordem dos cerca de 191°C a 288°C, por troca directa de calor, num dispositivo de contacto directo gás-água com gás combustível saturado temperado arrefecido que sai de (1), reduzindo deste modo a temperatura do dito gás combustível saturado temperado, arrefecido a uma temperatura na ordem dos cerca de 149°C a 282°C, e separar a água condensada do dito gás combustível arrefecido; (3) reduzir a pressão do dito gás combustível arrefecido de (2), na quantidade de cerca de 0.7 a 16 kPa, arrefecendo ainda o dito gás combustível para a uma temperatura na ordem dos cerca de 4°C a 60°C, por troca indirecta de calor com água

3- arrefecida, condensando deste modo a água do dito caudal de gás combustível arrefecido, enquanto aquece a dita água fria para produzir água aquecida tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 107°C a 204°C, e introduzir a água condensada em (2) e (3) para dentro do dito dispositivo de contacto directo gás-água em (2), onde é aquecida para utilização como água de purificação de gás; (4) purificar o caudal de gás combustível arrefecido de (3); (5) saturar um caudal de gás de nitrogénio e um caudal de gás combustível purificado de (4) com a dita água aquecida de (3); (6) superaquecer os caudais saturados de gás combustível e de gás de nitrogénio de (5), a uma temperatura na ordem dos cerca de 177°C a 538°C; e introduzir os ditos caudais de gás combustível e de gás de nitrogénio superaquecidos, no combustor de uma turbina de gás; (7) queimar o dito gás combustível saturado com um gás contendo oxigénio livre, no dito combustor, a uma temperatura na ordem dos cerca de 1204°C a 1427°C, e uma pressão na ordem dos 0.7 a 6.9 kPa, na turbina de gás, para produzir um gás de exaustão com uma quantidade reduzida de NOx; e (8) fazer passar o dito gás de exaustão, através de uma turbina de expansão, para a produção de energia com um rendimento crescente. Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, pelo menos uma parte, da água de purificação da dita zona de purificação de gás, ser introduzida na dita zona de tempera de gás. Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de em (3), a pressão do dito gás combustível arrefecido ser reduzida por um dispositivo de redução da pressão. Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 3, caracterizado pelo 2 4- 1 facto de o dito dispositivo de redução da pressão ser seleccionado do grupo composto por válvula, orifício e turbina de expansão.
5- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de em (3), o dito gás combustível ser arrefecido, de modo gradual, numa pluralidade de permutadores de calor indirecto.
6- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 5, caracterizado pelo facto de o refrigerante para os ditos permutadores de calor serem a água circulante e/ou água de alimentação da caldeira.
7- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, acrescido do passo de saturar o dito gás que contém oxigénio livre, com água, antes de introduzir o dito gás que contém oxigénio livre na dita zona de reacção de oxidação parcial.
8- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de ser acrescido do passo de separar o ar numa unidade de separação de ar convencional, num caudal de gás de oxigénio e um caudal de gás de nitrogénio, introduzir o dito caudal de gás de oxigénio, na dita zona de reacção de oxidação parcial, como o dito gás que contém oxigénio livre, e saturar o dito caudal de gás de nitrogénio para uso em (5).
9- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de ser acrescido do passo de fazer passar o dito gás de exaustão de (8), através de um gerador de vapor de recuperação de calor, em troca indirecta de calor com o dito vapor de pressão intermédia de (1), superaquecendo, deste modo, o dito vapor de pressão intermédia, e fazendo passar o dito vapor de pressão intermédia superaquecido, através de uma turbina de expansão, como pelo menos uma parte do fluido de trabalho.
10- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o dito combustível de hidrocarboneto ser seleccionado do grupo composto por combustíveis de hidrocarbonetos líquidos, e/ou gasosos, e uma emulsão bombeável de combustível de carboneto sólido.
11- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 10, caracterizado pelo 3 facto de a dita emulsão bombeável de combustível de carboneto sólido ser seleccionada do grupo composto por carvão, carbono particulado, coque de petróleo, sedimento de esgoto concentrado, e misturas dos mesmos, num transportador líquido vaporizável, seleccionado a partir do grupo composto por água, CO2 líquido, combustível de hidrocarboneto líquido e misturas dos mesmos.
12- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 10, caracterizado pelo facto de o dito combustível de hidrocarboneto líquido ser seleccionado do grupo composto por gás de petróleo liquefeito, destilados de petróleo e resíduos, gasolina, nafta, querosene, petróleo bruto, asfalto, gasóleo, óleo residual, óleo de areia alcatroada e óleo de xisto, óleo derivado do carvão, hidrocarbonetos aromáticos (tais como benzeno, tolueno, fracções de xileno), alcatrão de hulha, gasóleo de ciclo derivado de operações de craqueamento de fluido catalítico, extracto de furfural de gasóleo de coque, e misturas do mesmo.
13- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 10, caracterizado pelo facto de 0 dito combustível de hidrocarboneto gasoso ser seleccionado do grupo composto por gás natural líquido vaporizado, gases secundários de refinaria, gases de hidrocarbonetos C1-C4, e gases de desperdício contendo carbono derivados de processos químicos.
14- Um processo, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de ser acrescido do passo de limpar 0 caudal de gás combustível saturado temperado, ao mesmo tempo que pré-aquece a dita água de purificação em (2).
15- Um processo de oxidação parcial para a produção de energia, caracterizado pelo facto de compreender: (1) fazer reagir um combustível de hidrocarboneto com um gás contendo oxigénio livre, por oxidação parcial, para produzir um caudal de gás combustível, arrefecer o dito gás combustível temperando-o em água para produzir um caudal de gás 4

combustível saturado temperado, tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 177°C a 316°C, e uma pressão na ordem dos 3,5 a 17 kPa, arrefecer o dito gás combustível saturado temperado, por troca indirecta de calor com água de alimentação da caldeira, reduzindo deste modo a temperatura do dito gás combustível temperado a uma temperatura na ordem dos cerca de 210°C a 288°C, enquanto simultaneamente converte a dita água de alimentação da caldeira a vapor, tendo uma pressão intermédia na ordem dos 1.9 a 4 kPa, e limpar o dito gás combustível saturado temperado com água de purificação pré-aquecida de (2), quer antes quer depois do dito arrefecimento; (2) pré-aquecer a água de purificação compreendendo condensado de processo e água de composição, a uma temperatura na ordem dos cerca de 190°C a 288°C, por troca directa de calor, num dispositivo de contacto directo gás-água, com gás combustível saturado temperado arrefecido que sai de (1), reduzindo deste modo a temperatura do dito gás combustível saturado temperado arrefecido, a uma temperatura na ordem dos cerca de 149°C a 282°C, e separar a água condensada do dito gás combustível arrefecido; (3) reduzir a temperatura do gás combustível saturado de (2) a uma temperatura na ordem dos cerca de 149°C a 260°C, por troca indirecta de calor com água de alimentação da caldeira, produzindo deste modo vapor tendo uma pressão média na ordem dos cerca de 0.7 a 1.9 kPa, e separar a água condensada do dito caudal de gás combustível arrefecido; (4) aquecer o caudal de gás combustível arrefecido de (3) a uma temperatura de forma a obter uma temperatura acima de 5.6°C a 56°C, acima do ponto de orvalho após o passo de expansão (5); 5 (5) reduzir a pressão do caudal de gás combustível de (4), na quantidade de cerca de 0.7 a 16 kPa, por meio de uma turbina de expansão; (6) arrefecer o caudal de gás combustível de (5) a uma temperatura na ordem dos cerca de 4°C a 60°C por troca indirecta de calor com água fria, condensando deste modo a água do caudal de gás arrefecido, à medida que aquece a dita água fria para produzir água aquecida tendo uma temperatura na ordem dos cerca de 107°C a 204°C, e introduzir a dita água condensada e a água condensada em (2) e (3) no dito dispositivo de contacto directo gás-água em (2) em que é aquecida para uso como água de purificação de gás; (7) purificar o caudal de gás combustível arrefecido de (6); (8) saturar um caudal de gás de nitrogénio e um caudal de gás combustível purificado de (7) com a dita água aquecida de (6); (9) superaquecer os caudais saturados de gás combustível e de gás de nitrogénio de (8) a uma temperatura na ordem dos cerca de 177°C a 538°C e introduzir os ditos caudais de gás combustível e de gás de nitrogénio no combustor de uma turbina de gás; (10) queimar o dito gás combustível saturado com um gás contendo oxigénio livre no dito combustor a uma temperatura na ordem dos cerca de 1204°C a 1427°C, e uma pressão na ordem dos 0.7 a 6.9 kPa, na turbina de gás para produzir um gás de exaustão com uma quantidade reduzida de NOx; e (11) fazer passar o dito gás de exaustão através de uma turbina de expansão para a produção de energia com um rendimento crescente. í3FEV.me

\ 11: orici ·\ι. da propriomdl indusi uial Av. Duque Γ) Ávila, 32, T - 1000 USBOA TEL: 547763 / 3155038 Lisboa, 6