RO115552B1

RO115552B1 - Procedeu de oxidare partiala, cu producere de energie

Info

Publication number: RO115552B1
Application number: RO96-00839A
Authority: RO
Inventors: Frederick Charles Jahnke; Paul Steven Wallace; Pradeep Stanley Thacker
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 2000-03-30
Also published as: BG100522A; AU4992296A; SK44696A3; CA2174245A1; DE69422190T2; UA26415C2; EP0724687A4; ZA948237B; FI961365A; PL174137B1; NO311190B1; CO4410232A1; US5345756A; BR9408178A; NZ300008A; JP3136540B2; WO1995011379A3; EP0724687A1; FI961365A0; CZ110396A3

Description

Invenția se referă la un procedeu de oxidare parțială a unor combustibili care conțin carbon, utilizat pentru a obține un gaz combustibil care, prin ardere, degajă gaze de ardere ce sunt trecute printr-o turbină cu gaz pentru a produce energie.

Pentru producerea de gaz combustibil prin oxidarea parțială a unui combustibil care conține carbon, controlul raportului molar (C0/H₂) a gazului combustibil prin transfer invers apă-gaz, curățirea și purificarea gazului combustibil, precum și trecerea unui flux îmbunătățit de gaze de ardere, rezultate din arderea respectivului gaz combustibil, printr-o turbină cu gaz, este cunoscut procedeul de oxidare parțială a unui combustibil care conține carbon, cu producere de gaz combustibil, descris în brevetul de invenție US 3868817.

De asemenea, se poate menționa procedeul de încălzire a apei, care este folosită la saturarea unui gaz combustibil, descris în brevetul de invenție US 5117623 și care este bazat pe schimbul de căldură indirect, fără contact.

Aceste procedee prezintă dezavantajul că nu cuprind și faza de gazeificare integrată, de înaltă eficiență, care este extrem de importantă pentru desfășurarea în condiții de înaltă eficiență a procedeului de oxidare parțială cu producere de energie.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în integrarea procedeului de gazeificare cu sistemul generator de energie și folosirea acestora la presiune înaltă, pentru a permite ca maximum de căldură să fie folosit la generarea de energie.

Procedeul de oxidare parțială cu producere de energie, conform invenției, înlătură dezavantajele mai sus, menționate prin aceea că, într-o primă variantă de realizare, în prima fază, se efectuează o reacție dintre un combustibil cu hidrocarburi și un gaz care conține oxigen liber, într-o zonă de reacție cu oxidare parțială pentru a produce un flux de gaz combustibil, răcirea acestui gaz combustibil prin stingere în apă, pentru a se obține un gaz combustibil, saturat, stins, având o temperatură cuprinsă între 176,67 și 315,56°C și o presiune cuprinsă între 0,35155 și1,7578 bari, răcirea acestui gaz combustibil, saturat, stins, prin schimb indirect de căldură cu apa de alimentare a unui boiler, reducând astfel temperatura respectivului gaz combustibil, stins, până la o temperatură cuprinsă între 210 și 287,78°C, timp în care, simultan,se transformă apa de alimentare a boilerului în abur având o presiune intermediară, cuprinsă între 0,19335 și 0,42186 bari și curățirea respectivului gaz combustibil, saturat, stins, cu apă preîncălzită de spălare a gazelor, de la faza a doua, fie înainte, fie după răcirea menționată; într-o a doua fază, se procedează la preîncălzirea apei de spălare a gazelor, care cuprinde condens de proces și apă de adaos la o temperatură cuprinsă între 190,56 și 287,78°C prin schimb direct de căldură într-un mijloc de punere în contact direct gaz apă, cu gaz combustibil, stins, răcit, care se evacuează la prima fază, reducând astfel temperatura gazului combustibil, saturat, stins până la o valoare cuprinsă între 148,89 și 282,225°C și separarea apei condensate din gazul combustibil, răcit, în cea de-a treia fază, se reduce presiunea gazului combustibil răcit; la faza anterioară la o valoare de 0,07031...1,6171 bari, folosind o turbină cu destindere și se răcește în continuare gazul combustibil menționat până la o temperatură cuprinsă între 4,44 și 60°C prin schimb indirect de căldură cu apă rece, condensându-se apă din fluxul menționat de gaz combustibil, răcit, în timp ce se încălzește apă rece pentru a se obține apă încălzită, având o temperatură cuprinsă între 107,22 și 204,44°C și se introduce apa condensată la faze în mijlocul menționat de contact direct gaz-apă de la faza unde este încălzită pentru a fi folosită ca apă de spălare a gazelor; în cea de - a patra fază, se purifică fluxul de gaz combustibil răcit de la faza; în faza a cincea, se saturează un flux de gaz de azot și fluxul de gaz combustibil purificat de la faza cu apă încălzită de la faza a treia; în faza a sasea, se supraîncălzesc fluxurile saturate de gaz combustibil și gaz de azot de la fazai

RO 115552 Bl a cincea până la o temperatură cuprinsă între 176,67 și 537,78°C, fiind introduse într- 50 un arzător al unei turbine cu gaze; în cea de-a șaptea fază, se arde gazul combustibil saturat menționat cu un gaz care conține oxigen liber, în arzătorul menționat anterior, la o temperatură cuprinsă între 1204,44 și 1426,67°C și o presiune cuprinsă între 0,07031 și 0,7031 bari din turbina de gaz, pentru a se produce un gaz de evacuare cu o cantitate redusă de NQ_X, iar în ultima fază, se trece gazul de evacuare printr-o turbină 55 de destindere pentru a se produce energie. O parte din apa de spălare, provenită din zona de spălare a gazelor, este introdusă în zona de stingere a gazelor. La faza a treia, presiunea gazului combustibil, răcit, se reduce prin intermediul unui mijloc de reducere a presiunii, ales dintr-un grup care constă dintr-o supapă, un orificiu și o turbină de destindere, iar gazul combustibil este răcit treptat într-o mulțime de schimbătoare 60 indirecte de căldură al căror agent de răcire este apa de circulație și/sau apa de alimentare a unui boiler. De asemenea, este prevăzută o fază de saturare cu apă a gazului care conține oxigen liber, înainte de introducerea respectivului gaz în zona de reacție cu oxidare parțială și o fază de separare a aerului cu un agregat clasic de separare, obținându-se un flux de gaz cu oxigen și un flux de gaz cu azot, apoi se 65 introduceTluxul de gaz cu oxigen în zona de reacție cu oxidare parțială cu funcție de gaz care conține oxigen liber și se saturează fluxul de gaz cu azot pentru a fi folosit în fază. Procedeul prevede o fază de trecere a gazului de evacuare de la faza a opta, printr-un generator de abur cu recuperare de căldură, la un schimb indirect de căldură cu aburul menționat, având presiune intermediară, de la faza primă, prin acest schimb de căldură 70 obținându-se preîncălzirea fluxului de abur cu presiune intermediară și trecerea aburului cu presiune intermediară, supraîncălzit, printr-o turbină de destindere ca cel puțin o parte a unui fluid de lucru. Combustibilul care conține hidrocarburi este ales dintr-un grup care constă din combustibili lichizi și/sau gazoși, care conțin hidrocarburi, și o pastă pompabilă de combustibil solid care conține carbon. Pasta pompabilă de combustibil solid 75 care conține carbon se alege dintr-un grup care constă din cărbune, carbon în macroparticule, cocs din petrol, nămol concentrat de canalizare și amestecuri ale acestora, aflate într-un purtător lichid, vaporizabil, ales dintr-un grup care constă din apă, C0₂lichid, o hidrocarbură lichidă și amestecuri ale acestora. Combustibilul lichid care conține hidrocarburi se alege dintr-un grup care constă din gaz de sondă lichefiat, distilate și 80 reziduri petroliere, benzină, țiței, petrol lampant, țiței brut, asfalt, motorină, ulei rezidual, ulei de șisturi nisipoase și ulei de șisturi argiloase obținut din cărbune, hidrocarburi aromatice (de exemplu, benzen, toluen, fracțiuni de xilen),gudron de cărbune, motorină ciclică din operații de cracare catalitică în pat ferbinte, extract furfurolic din gaz de cocserie și amestecuri ale acestora. Combustibilul gazos care conține hidrocarburi se 85 alege dintr-un grup care constă din gaz natural lichid, vaporizat, gaz inferior de rafinărie, hidrocarburi gazoase de rafinare 0.,-0₄, respectiv gaze reziduale provenite din procese chimice și care conțin carbon. Este prevăzută o fază de curățire a fluxului de gaz combustibil, saturat, stins, desfășurată simultan cu operația de preîncălzire a apei de spălare de la fază. într-o altă variantă de realizare, se păstrează fazele prezentate în 90 prima variantă de realizare, adăugându-se între fazele inițiale doi și trei, două noi faze trei prim și patru prim, iar faza inițială trei este despărțită în două noi faze, cinci prim și șase prim, procedeul având în noua variantă de realizare un număr de 11 faze. în noua fază trei prim, se reduce temperatura gazului saturat de la faza a doua a la o valoare cuprinsă între 148,89 și 26D°C, prin schimb indirect de căldură cu apa de alimentare 95 a unui boiler, producând astfel abur care are o presiune medie cuprinsă între 0,0703 și 0,1930 bari și apă condensată separată din fluxul de gaz, iar în noua fază patru prim, se încălzește fluxul de gaz combustibil răcit de la faza anterioară până la o temperatură

RO 115552 Bl cu 1,2...37,78°C peste temperatura punctului de rouă de după etapa de destindere de la faza a cincea. Sunt prevăzute fazele de reîncălzire a condensului de abur dintr-o turbină de expansiune cu presiune intermediară, prin schimb indirect de căldură cu fluxul de gaz combustibil de la faza a șasea; încălzirea, deshidratarea și supraîncălzirea condensului de abur reîncălzit, pentru a produce abur cu presiune înaltă; destinderea aburului cu presiune înaltă într-o turbină, pentru a produce energie mecanică și abur cu presiune intermediară; supraîncălzirea aburului cu presiune intermediară menționat anterior; destinderea aburului cu presiune intermediară, într-o turbină intermediară, pentru a produce energie mecanică, și condensarea aburului de evacuare din turbina intermediară menționată anterior.

Procedeul de oxidare parțială cu producere de energie are o serie de avantaje, care se referă la un ciclu combinat de gazeificare cu randament înalt, care cuprinde o răcire a gazului în trepte și funcționează pentru a permite o încălzire maximă de la gazul combustibil stins pentru a fi folosit la generarea de energie. Ciclul de abur pentru generarea de energie este optimizat pentru a contribui la maximizarea aburului de proces, care este folosit în modul cel mai eficient în ciclu. Azotul de la un agregat de separare a aerului de gazeificare și gazul combustibil sunt saturate și folosite pentru a spori substanțial randamentul procesului tehnologic și a ajuta la minimizarea producerii de No_x%.

Procedeul de oxidare parțială cu producere de energie, conform invenției, este preferat în utilizare datorită avantajelor sale, care constau în folosirea unei configurații de gazeificare cu stingere sub presiune înaltă pentru minimizarea cheltuielilor de investiții și întreținere și maximizarea temperaturii gazului stins. Dacă s-ar scoate căldura gazului evacuat din gazeificator, înainte de stingere, sau dacă gazeificatorul ar fi exploatat la presiune joasă, atunci gazul stins s-ar afla la o temperatură prea joasă pentru a se obține abur cu presiune intermediară, care este cerut pentru o integrare eficientă în ciclul de abur și implicit în procesul tehnologic aferent procedeului de oxidare parțială cu producere de energie.

în cadrul procedeului, se produce un flux de gaz combustibil, brut, cuprinzând, în principal, H₂, CO, C0₂, H₂0, macroparticule de material antrenat care conține carbon sub formă de macroparticule și cenușă; cel puțin un material din grupul N₂, Ar, COS, CH₄, NH₃, HCN, HCOOH și zgură, prin oxidare parțială a unui combustibil lichid și/sau gazos care conține hidrocarburi, inclusiv o pastă apoasă de combustibil solid care conține carbon, cu gaz care conține oxigen liber, în mod caracteristic în prezența unui moderator de temperatură, în zona de reacție a unui generator de gaz de oxidare parțială necatalitică, cu curgere liberă. Raportul atomic dintre oxigen liber și carbon din combustibil (raportul 0/C) ia valori de 0,6...1,6 și, preferabil, de 0,8...1,4. Timpul de reacție este cuprins între circa 0,1 și 50 s, de exemplu, 2...6 s. Generatorul de gaz combustibil, brut, dispune de un recipient de presiune, vertical, de formă cilindrică, căptușit cu material refractar.

O gamă largă de combustibili lichizi și/sau gazoși care conțin hidrocarburi sau paste apoase de combustibili solizi care conțin hidrocarburi poate fi pusă să reacționeze în generatorul de gaz cu un gaz moderator de temperatură pentru a se obține gazul de sinteză.

Termenul de combustibil lichid care conține hidrocarburi este destinat să includă hidrocarburi lichide materiale pompabile, și paste lichide pompabile, din materiale solide care conțin carbon, și amestecuri ale acestora. Un exemplu, niște paste apoase pompabile, din combustibili solizi, care conțin carbon, sunt materiale convenabile la alimentare. De fapt, orice material organic lichid, combustibil, care conține carbon, sau

RO 115552 Bl paste din aceste materiale, poate fi inclus efectiv în definiția termenului “lichid care conține hidrocarburi”.

Există 3 variante pentru “lichidul care conține hidrocarburi”: 150

Prima variantă: paste pompabile de combustibili solizi care conțin carbon, de exemplu cărbune, carbon în macroparticule, cocs din petrol, nămol concentrat de canalizare și amestecuri ale acestora, într-un suport lichid vaporizabil, de exemplu apă, C0₂lichid, o hidrocarbură lichidă combustibilă și amestecuri ale acestora.

A doua variantă: materiale combustibile lichide care conțin hidrocarburi, con- 155 venabile pentru alimentarea gazeificatorului, destinate să includă diferite materiale, de exemplu, gaz de sondă, lichefiat, distilate și reziduuri petroliere, benzină, țiței, petrol lampant, țiței brut, astfalt, motorină, ulei rezidual, ulei de șisturi nisipoase și ulei de șisturi argiloase, ulei obținut din cărbune, hidrocarburi aromatice (de exemplu: benzen, toluen, fracțiuni de xilen), gudron de cărbune, motorină ciclică din operații de cracare 160 catalitică, în pat fluidizat, extract furfurolic din gaz de cocserie, și amestecuri ale acestora.

A treia variantă: în definiția termenului de “lichid care conține hidrocarburi” sunt incluse,-de asemenea, materiale organice, oxigenate, care conțin hidrocarburi, inclusiv hidrați de carbon, materiale celulozice, aldehide, acizi organici, alcooli, cetone, păcură 165 oxigenată, deșeuri lichide și produse secundare din procese chimice care conțin materiale organice, oxigenate, cu hidrocarburi în ele și amestecuri ale acestora.

Combustibilii gazoși care conțin hidrocarburi și care pot fi arși într-un gazeificator cu oxidare parțială, singuri sau împreună cu combustibilul lichid care conține hidrocarburi, includ gaz natural lichid, gaz de rafinărie de calitate inferioară, gaze C_rC₄ care 170 conțin hidrocarburi și gaze de ardere, care conțin carbon din procese chimice.

Materialul lichid de alimentare care conține hidrocarburi se poate afla la temperatura camerei sau poate fi preîncălzit până la o temperatură de 315,56...648,89°C însă, preferabil, sub temperatura de cracare a acestuia. Materialul lichid de alimentare care conține hidrocarburi poate fi introdus în arzătorul generatorului de gaz, în fază 175 lichidă sau într-un amestec vaporizat cu moderatorul de temperatură.

Necesitatea unui moderator de temperatură pentru reglarea temperaturii în zona de reacție a generatorului de gaz depinde, în general, de raporturile carbon-hidrogen din materialul de alimentare și de conținutul de oxigen din fluxul oxidant. Un moderator de temperatură se folosește cu hidrocarburi lichide, combustibile, cu oxigen efectiv pur. Apa 180 sau aburul reprezintă un moderator de temperatură preferat. Aburul poate fi introdus ca moderator de temperatură fie în amestec, fie în fluxuri reactante. Ca alternativă, moderatorul de temperatură poate fi introdus în zona de reacție a generatorului de gaz printr-o conductă separată din arzător. Alți moderatori de temperatură includ gaz bogat în C0₂, azot, și gaz de sinteză reciclat. 185

Termenul de gaz care conține oxigen liber semnifică aer, aer îmbogățit cu oxigen, adică cu peste 21 moli 0₂ % și oxigen efectiv pur, adică cu peste 95 moli 0₂% (restul cuprinzând de obicei N₂ și gaze rare). Gazul care conține oxigen liber poate fi introdus printr-un arzător cu oxidare parțială la o temperatură cuprinsă între aproximativ temperatura mediului ambiant și 482,22°C. 190

Fluxul de gaz combustibil brut iese din zona de reacție la o temperatură cuprinsă între 926,67 și 926,67°C, preferabil între 1093,3 și 1537,8°C, și la o presiune cuprinsă între 0,3515 și 1,7578 bari, preferabil între 0,4921 și1,0540 bari. Compoziția gazului efluent brut, fierbinte, exprimată în procente molare, se prezintă după cum urmează: 195

-H₂ 10...70,

RO 115552 Bl

-CO	15...57,
-co₂	0,1...25,
-h₂	0,1...20,
-ch₄	0...60,
-nh₃	□...5;
-h₂s	□...5;
-cos	□...0,01;
-n₂	0...60,
- Ar	0...2;
-HCN	0...100 părți per milion (bază în greutate)
-HCOOH	0...100 părți per milion (bază în greutate)

Carbonul în macroparticule este prezent între limite cuprinse de la 0...20% în greutate (bază conținut de carbon) din materialul de alimentare original. Cenușa și/sau zgura topită pot fi prezente în cantități de O...5%, respectiv O...60%, în greutate, din materialul combustibil original de alimentare, lichid, sau solid, care conține carbon.

întregul flux de gaz de combustibil brut, fierbinte, care părăsește zona de reacție, căptușită cu material refractar a generatorului de gaz de oxidare parțială, efectiv la aceleași valori ale temperaturii și presiunii, ca în zona de reacție, mai puțin pierderea obișnuită din conducte, este introdus direct într-o baie de apă conținută la baza unui rezervor sau tambur de stingere care este amplasat sub zona de reacție a generatorului de gaz, iar fluxul de gaz combustibil, brut, pe care acesta îl primește, poartă cu el efectiv toată cenușa și/sau zgura și funinginea cu carbon în macroparticule care părăsește zona de reacție a generatorului de gaz. Starea de turbulență din tamburul de stingere, determinată de volumele mari de gaze barbotate prin apă, ajută apa să spele o mare parte a elementelor solide din gazul afluent. Cantități mari de abur sunt generate în recipientul de stingere și saturează fluxurile de gaz. Fluxul de gaz brut se răcește în tamburul de stingere și iese la o temperatură cuprinsă între 176,67 și 315,56°C, de exemplu 232,22...287,78°C, și la o presiune cuprinsă între 0,3515 și 1,7578 bari, de exemplu 0,49217...1,0547 bari. Apa proaspătă, de stingere, folosită conform invenției, este un amestec de apă de adaos și condens produs succesiv în proces. Pentru a preveni colmatarea paturilor de catalizator în aval și/sau contaminarea absorbanților care pot fi folosiți în fazele de purificare ulterioară a gazului, fluxul de gaz combustibil, curățat și răcit, care părăsește tamburul de stingere, este curățat în continuare prin contact cu apă fierbinte de spălare într-o altă zonă de curățire a gazului. Această zonă de curățire a gazului poate include un orificiu obișnuit și epuratoare clasice de gaz cu difuzor de aer (scrubere). în camera de epurare a gazelor, fluxul de gaz combustibil, brut, este epurat cu apă de spălare care cuprinde condens fierbinte de retur și apă de adaos.

Fluxul de gaz care părăsește rezervorul de stingere asociat cu gazeificatorul este epurat și pus în contact intim cu apă de spălare, într-un epurator Venturi cu difuzor de aer. Gazul combustibil trece înăuntru și în sus printr-o baie de apă pentru spălarea gazului, conținută în partea inferioară a camerei de purificare a gazului. Gazul purificat este trecut apoi în sus printr-o secție compactă de țevi din partea superioară a camerei de purificare,unde acesta vine în contact cu condensul, adică apa de spălare care curge pe direcția descendentă. Apa de spălare de la partea inferioară a camerei de purificare poate fi reciclată la un epurator cu difuzor de aer și/sau la rezervorul de stingere asociat cu gazeificatorul.

RO 115552 Bl

Prin procedeul de curățire a gazului, conform invenției, cantitatea de particule din 245 fluxul de combustibil purificat se reduce la un nivel foarte scăzut, de exemplu sub circa 1 ppm.

Procedeul, conform invenției, este unic prin faptul că maximizează temperatura apei de spălare la o valoare cuprinsă între 190,56 și 287,78°C, de exemplu

204,44...232,22°C, folosind contactul direct dintre apa de spălare și gazul combustibil 250 de proces chiar în aval de producția nominală de abur, având o presiune intermediară cuprinsă între 0,19335 și 0,4218 bari, de exemplu 0,2109...0,28124 bari, și o temperatură cuprinsă între 210 și 52°C, de exemplu 214,44...229,44°C. în încălzitorul de apă de spălare, gazul combustibil, saturat, stins, se aduce la o temperatură redusă, cuprinsă între 210 și 287,78°C, de exemplu 215,56...243,33°C. Orice cameră clasică 255 de punere în contact direct gaz-lichid poate fi folosită ca încălzitor de apă de spălare, inclusiv coloane clasice cu țevi și umplutură. Contactul direct minimizează apropierea de temperatură dintre apă și gaz, maximizând prin aceasta încălzirea. Aportul de căldură în apa de spălare va crește căldura din gazul superior de purificare, sporind prin aceasta producția de abur la presiune intermediară. Aburul cu presiune intermediară se produce 260 într-un schimbător de căldură, clasic, prin schimb indirect de temperatură între apa de alimentare a boilerului și gazul combustibil, saturat, fierbinte și stins. Schimbătorul de căldură pentru abur cu presiune intermediară poate fi amplasat după baia de stingere și înainte de zona de spălare a gazului de combustibil, brut.

într-un exemplu de realizare, gazul combustibil care părăsește încălzitorul de apă 265 de spălare este trecut printr-un schimbător de căldură unde, prin schimb indirect de căldură cu apa de alimentare a boilerului, aburul are o presiune medie cuprinsă între 0,07031 și 0,1930 bari, de exemplu 0,10547...0,17578, bari și o temperautră cuprinsă între 162,78 și 210°C, de exemplu 181,1 ...204,99°C. Gazul combustibil părăsește schimbătorul de căldură, cu presiune medie, la o temperatură cuprinsă între 270 148,89 și 260,00°C, de exemplu 182,22...221,11°C, și intră într-un vas recipient de expulzare pentru separarea condensului de gazul combustibil.

La faza următoare a procedeului, presiunea gazului combustibil se reduce la o valoare de 0,07031 ...1,6171 bari, de exemplu 0,14062...0,8437 bari. Presiunea se reduce pentru a corespunde cu presiunea de regim a turbinei cu combustie amplasată 275 în aval. în continuare, se generează abur la o presiune mai scăzută, înainte de a se evacua gaz acid.

Procedeul, conform invenției, este unic prin aceea că debitul mijlocului de reducere a presiunii este sporit prin amplasarea acestuia, în fluxul de proces, înainte de răcirea completă a gazului combustibil. în această poziționare rămâne o cantitate 280 substanțială de apă în gazul combustibil, care adaugă masă și putere de ieșire cursei de destindere. Amplasarea mijlocului de reducere a presiunii este optimizată în privința randamentului. Zona de reducere a presiunii cuprinde un schimbător indirect de căldură (încălzitor de gaz combustibil) și o turbină de destindere, pentru a reduce presiunea în conductă a gazului combustibil pe timpul producerii de putere. Apa fierbinte produsă într- 285 un generator de abur cu recuperare de căldură, în aval, prin scimb de căldură între gazul de evacuare dintr-o turbină de combustie și apă, se folosește pentru a încălzi fluxul gazului combustibil de proces până la o temperatură dată, pentru a se obține o temperatură cuprinsă într-un interval mai mare de -12,22...37,78°C peste punctul de rouă, după destinderea gazului combustibil din turbina de destindere. 290

Temperatura fluxului expandat de gaz combustibil din proces este cuprinsă între circa 121,11 și 426,67°C, de exemplu 148,89...232,22°C, și trebuie să fie redusă între 4,44 și 60,00°C, de exemplu 37,78...48,89°C, înainte de a fi introdus într-o zonă

RO 115552 Bl

295

3Q0

305

310

315

320

325

330

335 de recuperare a gazelor acide, pentru a se elimina orice urmă de H₂S și COS. Se folosesc schimbătoare de căldură, multiple, pentru a reduce temperatura fluxului de gaz combustibil de proces și a recupera căldura de nivel scăzut pentru saturare cu azot și combustibil. Deoarece azotul,ca și apa,se folosesc pentru a reduce BTU/SCF al combustibilului până la turbina de combustie, amplasată în aval, nivelul de saturare a combustibilului pentru comanda No_x și mărimea debitului de gaz al turbinei se reduce în mare măsură. Aceasta permite ca temperatura de bază a saturatorilor să fie suficient de scăzută pentru a fi încălziți folosind un nivel termic scăzut (adică o temperatură joasă]. Secția de recuperare a căldurii de nivel scăzut cuprinde de la 2...7 recuperatoare indirecte de căldură, montate în serie, prin care circulă fluxul gazului de proces și este astfel răcit. Câte un recipient de expulzare pentru separarea apei de condens se află amplasat după fiecare schimbător de căldură sau cel puțin după schimbătorul final de căldură. Apa de condensare care se colectează în acești recipienți de expluzare este pompată în încălzitorul de apă de purificare descris anterior. Agentul de răcire pentru cel puțin unul din schimbătoarele de căldură este apa care circulă la o temperatură cuprinsă între 26,67 și 148,89°C, 37,78...93,33°C. Apa de circulație se încălzește prin schimb-indirect de căldură, cu gaz combustibil într-un schimbător de căldură. Apa fierbinte care rezultă la o temperatură cuprinsă între 107,22 și 204,44°C, de exemplu

135...187,78°C, este introdusă apoi în saturatorul de azot, precum și în saturatorul de gaz combustibil. Ambii saturatori se află la o presiune cuprinsă între 0,070310 și 0,70310 bari, de exemplu 0,10547...0,35155 bari. Apa de alimentare a boilerului, la o temperatură între 23,89 și 121,11°C, constituie agentul de răcire pentru cel puțin unul din schimbătoarele de căldură. într-un singur schimbător de căldură se poate produce abur de proces cu presiune joasă, având o presiune cuprinsă între 0,003516 și 0,10547 bari, de exemplu 0,02109...0,03515 bari. Condensul de vapori, din turbina cu abur amplasată în aval, poate fi reîncălzit la o temperatură cuprinsă între 32,22 și 176,67°C, de exemplu 37,78...121,11°C, într-un singur schimbător indirect de căldură, reciclat la generatorul de abur cu recuperare de căldură, pentru încălzire suplimentară la o temperatură cuprinsă între 371,11 și 982,22°C, de exemplu 426,67...648,89°C, și o presiune cuprinsă între 0,42186 și 2,1093 bari, de exemplu 0,9140...1,1953, bari și este introdus într-o turbină multietajată, cu destindere, ca fluid de lucru în unul din etaje. Prin intermediul schimbătoarelor multiple de căldură, menționate mai înainte, temperatura fluxului de gaz combustibil de proces, după destindere, poate fi redusă în următoarele etape:

- 93,33...204,44°C;

- 93,33... 160°C;

- 37,78...148,89°C;

- 37,78...93,33°C;

- 26,67...48,89°C.

în acest fel, în procedeul de oxidare parțială cu producere de energie, conform invenției, căldura de nivel scăzut din procesul de răcire este folosită în mod eficient într-o multitudine de schimbătoare de căldură care asigură căldura pentru:

- saturarea gazului combustibil și N₂;

- generarea de abur cu presiune joasă necesar în zonele de proces, de exemplu la recuperarea gazelor solide și la recuperarea sulfului și

- pentru reîncălzirea condensului din abur rece.

Fluxul de gaz combustibil de proces poate fi purificat prin orice metodă clasică, convenabilă, de exemplu într-o zonă de recuperare a gazelor acide care folosește o absorbție chimică sau fizică cu un solvent lichid, cum ar fi metanol rece, N-metil340

RO 115552 Bl pirolidonă, eter dimetilic de polietilenglicol și o amină inhibată sau neinhibată. Gazele acide, de exemplu C0₂, H₂S și COS, sunt înalt solubile în metanol la presiuni ridicate și temperatură scăzută. Când presiunea este scăzută și temperatura solventului concentrat 345 este ridicată, aceste gaze pot fi îndepărtate ușor din solvent. Hidrogenul sulfurat (H_aS) și COS pot fi concentrate într-o fracțiune convenabilă pentru alimentarea unui agregat Claus, clasic, adică un agregat de recuperare a sulfului în care se produce sulf elementar.

Un agregat clasic de separare a aerului se folosește pentru a separa aerul în 350 fluxuri distincte de gaz cu oxigen pur și gaz cu azot. □ parte din gazul cu azot, sau tot acest gaz, este saturată cu apă, supraîncălzită la o temperatură cuprinsă între 176,67 și 537,78°C, de exemplu 260...315,56°C, folosind energia din apa de alimentare a unui boiler și introdusă într-un arzător al unei turbine, împreună cu fluxul de gaz combustibil care a fost saturat și apoi supraîncălzit la o temperatură similară. Gazul combustibil 355 saturat și gazul saturat cu azot sunt supraîncălzite înainte de ardere pentru a reduce orice posibilitate de erodare a paletelor turbinei de către transferul de lichid. Fiecare din fluxurile de gaz cu azot sau de gaz combustibil care intră în arzător conține circa

1.. .50%-în volume, de exemplu 5...30% în volume, H₂0. Prin saturarea gazului de azot, cantitatea de gaz cu azot necesară pentru reducerea No, se reduce și randamentul 360 crește la folosirea unei călduri de nivel scăzut.

Fluxul de gaz cu oxigen din agregatul de separare a aerului, la o temperatură cuprinsă între temperatura mediului ambiant și 482,22°C, este introdus în zona de reacție a generatorului de gaz cu oxidare parțială printr-un canal dintr-un arzător de tip inelar. Fluxul de gaz cu oxigen este primul saturat cu apă pentru a produce un flux de gaz 365 cu oxigen având o temperatură cuprinsă între 48,89 și 260°C, de exemplu

65.56.. .176.67°C, și conținând 1...50% H₂0, de exemplu 5...35% H₂0 în volume. în procedeul în care se folosește saturarea cu oxigen, în condițiile unei călduri de nivel scăzut, se va obține o creștere a randamentului de proces prin creșterea capacității de abur produs având presiune intermediară. în acele cazuri, din oxigenul de la saturare se 370 va transfera acest abur cu presiune mai ridicată, sporind prin aceasta randamentul și permițând chiar, în continuare, ca respectivul abur transferat, aflat la presiune mai înaltă, să genereze energie în perioada de presiune înaltă, a cursei de forță a aburului.

Aerul este comprimat cu ajutorul unui compresor care este antrenat de către o turbină cu destindere, această turbină și arzătorul fiind componentele principale ale 375 turbinei cu gaze. Aerul comprimat pătrunde în arzător la o temperatură cuprinsă între 204,44 și 454,44°C și la o presiune efectiv aceeași ca și cea a gazului combustibil saturat și a gazului saturat cu azot. Gazele de evacuare părăsesc arzătorul la o temperatură cuprinsă între 760 și 1648,89°C și, de regulă, între 1260 și 1315,56°C și la o presiune cuprinsă între 0,0703 și 0,7031 bari sau peste această valoare, preferabil 380 între 0,10547 și 0,35155 bari sau mai mare. Gazul de evacuare prezintă următoarele valori caracteristice, rezultate din analiză și exprimate procentual, în moli: C0₂4-20, H₂0 4-20, N₂ 75-80 și 0₂ 0-20. Datorită introducerii de N₂ saturat și de gaz combustibil saturat, concentrația de oxizi de azot (NoJ în gazele de evacuare este, efectiv, zero, sub 50 ppm (în volume la o bază uscată cu 2% 0₂). Cu ajutorul turbinei de destindere 385 menționate se obține curent electric folosind un generator electric acționat de aceasta.

Gazele de evacuare, fierbinți, care părăsesc zona de evacuare a turbinei cu gaze la o temperatură cuprinsă între 426,67 și 815,56°C și o presiune cuprinsă între 0,00703 și 0,0140 bari sunt trecute printr-un generator de abur cu recuperare de căldură înainte de a fi descărcate în atmosferă printr-un coș de fum, la o temperatură 390 cuprinsă între 65,65 și 232,22°C. Aburul necesar pentru funcționarea unei turbine

RO 115552 Bl clasice cu abur care cuprinde o turbină cu destindere, la înaltă presiune, în tandem cu o turbină coaxială, intermediară, cu destindere, și aburul cerut de proces se obțin dintrun generator de abur cu recuperare de căldură. Aburul, la presiune înaltă, supraîncălzit, din generatorul de abur, cu recuperare de căldură, având o temperatură cuprinsă între

371,11 și 982,22°C, de exemplu 426,67...648,89°C, și o presiune cuprinsă între 0,42186 și 2,1093 bari, de exemplu 0,9140...1,1953 bari, este introdusîntr-o turbină cu destindere la înaltă presiune. Aburul de evacuare cu presiune intermediară, având o temperatură cuprinsă între 226,67 și 648,89°C, de exemplu 26O...482,22°C, și o presiune cuprinsă între 0,1406 și 0,56248 bari, de exemplu 0,21093...0,35155 bari. Aburul de evacuare cu presiune intermediară, având o temperatură cuprinsă între 226,67 și 648,89°C, de exemplu 26O...482,22°C, și o presiune cuprinsă între 0,1406 și 0,56248 bari, de exemplu 0,21093...0,35155 bari, părăsește turbina de înaltă presiune și se combină cu aburul de presiune intermediară din sistemul de răcire a gazului combustibil. Amestecul este supraîncălzit în generatorul de abur cu recuperare de căldură și introdus în turbina de expansiune cu presiune intermediară, la o temperatură cuprinsă între 371,11 și 982,22°C, de exemplu 426,67...648,89°C, și o presiune cuprinsă între circa 0,1406...0,42186 bari, de exemplu 0,20390...0,2742 bari. Dacă se produce atunci un flux de abur cu presiune medie din sistemul de răcire a gazului combustibil, acesta poate fi supraîncălzit în generatorul de abur cu recuperare de căldură până la o temperatură cuprinsă între 315,56 și 815,56°C, de exemplu

371,11 ...537,78°C, și o presiune cuprinsă între 0,07031 și 0,19484 bari, de exemplu 0,09843...0,1406 bari, și trecut printr-un etaj al turbinei de expansiune, cu presiune intermediară.

Aburul de evacuare din turbina de expansiune intermediară este răcit, condensat, reîncălzit până la o temperatură cuprinsă între 32,22 și 176,67°C, de exemplu

37,78...121,11°C, într-un schimbător de căldură din sistemul de răcire a gazului combustibil și pompat la o presiune cuprinsă între 0,003516 și 0,10547 bari, de exemplu 0,008437...0,052733 bari, și reciclat la generatorul de abur cu recuperare de căldură pentru a fi transferat în abur supraîncălzit, cu înaltă presiune, abur cu presiune intermediară și abur cu presiune joasă, prin schimb indirect de căldură cu gazul de evacuare din turbină care trece pe acolo. Turbinele de expansiune coaxiale cu presiune intermediară și presiune înaltă acționează un generator de curent electric destinat producerii de energie electrică.

Procedeul de oxidare parțială cu producere de energie, conform invenției, optimizează în mod avantajos ciclul aburului într-un mod care reduce presiunea de intrare a turbinei din etajul al doilea până la un nivel care permite folosirea unei cantități maxime din aburul de proces, generat, adică un abur cu presiune intermediară cuprinsă între 0,1930 și 0,42186 direct în ciclul de reîncălzire. De fapt, această presiune se reduce cât mai mult cu putință, fără o reducere semnificativă a randamentului ciclului aburului, astfel încât cantitatea de abur de proces pentru utilizare în ciclul de reîncălzire se maximizează.

Se dau, în continuare, mai multe exemple de realizare a invenției, în legătură și cu figura, care prezintă schematic procedeul de oxidare parțială,cu producere de energie.

Un generator de gaz combustibil 1 căptușit cu material refractar, necatalitic și cu curgere liberă, este prevăzut cu un orificiu de intrare 2, în amonte, aliniat axial și având o flanșă, și cu un orificiu de ieșire 3, în aval, de asemenea, cu flanșă. Un arzător inelar 4, prevăzut cu un canal central aliniat cu axa generatorului de gaz 1, este montat în orificiul de intrare 2. El este, de asemenea, prevăzut cu un canal inelar, coaxial.

RO 115552 Bl pastă apoasă, pompabilă, din cărbune, aflată într-o conductă 7, este introdusă printr-un canal inelar 6 al arzătorului 4. Un flux de gaz, care conține oxigen liber, dintr-o conductă 8, este introdus printr-un canal central 5. Cele două fluxuri de alimentare se întâlnesc, se lovesc și se pulverizează intrând în reacție, prin oxidare parțială, în zona de reacție 9 a generatorului de gaz 1. Fluxul fierbine de gaz de combustibil, brut, care 445 cuprinde H_a, CO, CO_a, H_aO, Ng, A, fȚS și COS trece în jos printr-o țeavă imersată 10 și este răcit pentru stingere într-o baie de apă conținută într-un bazin de stingere 15, amplasat la baza generatorului de gaz 1. Zgura și materialul în macroparticule sunt evacuate, periodic, prin orificiul de evacuare 3, o conductă 16, o supapă 17, o conductă 18, un buncăr de blocare 19, o conductă 20, o supapă 21 și o conductă 22. 450

Gazul combustibil brut, stins, este trecut printr-o conductă 23 într-o coloană de spălare a gazelor 24, unde el este curățat prin spălare de funingine și material în macroparticule cu ajutorul apei fierbinți de spălare dintr-o conductă 25. Prin intermediul unei pompe 26, apa de la partea inferioară a coloanei de spălare a gazelor 24 este pompată prin niște conducte 27 și 28 în bazinul de stingere 15. Gazul combustibil, brut, 455 curat, care părăsește coloana de spălare a gazelor 24 printr-crconductă 29, este răcit într-un schimbător de căldură 30 prin schimb indirect de căldură, adică fără contact, cu apă de alimentare a boilerului. Apa de alimentare a boilerului intră printr-o conductă 31 și iese printr-o conductă 32 cu abur având o presiune intermediară cuprinsă între □,1930 și 4,1218 bari, de exemplu 0,2109...0,2812 bari. Fluxul de gaz combustibil, 460 brut, fierbinte, dintr-o conductă 33 intră într-un încălzitor de apă de spălare a gazelor 37, unde vine în contact direct și face schimb de căldură cu un amestec de condens și apă de adaos dintr-o conductă 39, o pompă 54, o conductă 58 și un bazin 41 de stocare a apei de circulație. Apa de adaos se introduce în sistem printr-o conductă 40 și un rezervor de depozitare. Pentru a se evita depunerea de impurități în sistem, periodic 465 se scoate apă de purjare printr-o conductă 36. Condensul de la fundul recipienților de expulzare, amplasați în secția de încălzire cu presiune joasă a procesului, trece într-un rezervor 141 de depozitare a condensului. Apa fierbinte de spălare a gazelor este deci produsă într-un încălzitor 37, timp în care, simultan, fluxul de gaz combustibil este răcit și supus unei curățiri finale. Prin intermediul unei pompe 43, apa de spălare, fierbinte, 470 de la baza încălzitorului 37 este pompată, prin niște conducte 44, 48 și 25 ,în coloana de spălare a gazelor 24.

Ținând o supapă 45 dintr-o conductă 46 în poziție închisă și o supapă 47 dintr-o conductă 50 în poziție deschisă, gazul combustibil brut, curat, este trecut prin niște conducte 49, 50 și 51 într-un recipient de expulzare 53. Condensul de la fundul 475 recipientului de expulzare 53 este pompat cu ajutorul unei pompe 43,prin niște conducte 55, 48 și 25, într-o coloană de spălare a gazului 24.

Având supapa 47 închisă și supapa 45 deschisă, gazul combustibil curat din conducta 46 este trecut, printr-o conductă 57, într-un schimbător de căldură 60 printro conductă 61 și iese printr-o conductă 62 cu abur având presiunea medie cuprinsă 480 între 0,07031 și 0,1903 bari, de exemplu 0,1054....0,14062 bari. Gazul combustibil, răcit, iese printr-o conductă 52 și intră în vasul de expulzare 53.

□ supapă 64 dintr-o conductă 65 fiind în poziție închisă și o supapă de reducere a presiunii 66 dintr-o conductă 67 fiind ținută deschisă, gazul combustibil dintr-o conductă 68 este trecut prin niște conducte 67, 69, opțional printr-un orificiu 70, niște 485 conducte 71 și 72 și un schimbător de căldură 73. Prin acest mijloc, presiunea gazului combustibil din aval de supapa 66 și/sau orificiul 70 poate fi redusă până la un nivel

RO 115552 Bl convenabil pentru arderea ulterioară a gazului combustibil, saturat, purificat într-un arzător 75 al unei turbine cu gaze amplasată în aval și cuprinzând arzătorul 75 și o turbină cu destindere 76. Un compresor de aer 77 folosit pentru comprimarea aerului dintr-o conductă 78 este amplasat pe o aceeași axă 79 ca și turbina cu destindere 76. Un generator de curent electric 80 este acționat printr-un ax 81 care se extinde din axa 79

Presiunea din aval a gazului combustibil poate fi redusă cu ajutorul unei turbine cu destindere 88 și având supapa 66 deschisă, gazul combustibil din conducta 65 este trecut printr-o conductă 85, un încălzitor 86, o conductă 87 și o turbină cu destindere 88

Căldura suplimentară, de nivel scăzut, este eliminată de la fluxul de gaz combustibil dintr-o conductă 72 prin trecerea acestui gaz combustibil prin mai multe schimbătoare indirecte de căldură, adică până la șapte schimbătoare de căldură, de exemplu, cinci, legate în serie. în acest fel, temperatura gazului combustibil se reduce în trepte. După fiecare schimbător de căldură, dar cel puțin după ultimul schimbător de căldură,, urmează câte un recipient de expulzare având rolul de a separa condensul ce se formează în gazul combustibil când acesta se răcește sub punctul de rouă. Gazul combustibil poate să rețină, treptat, mai puțină apă, deoarece el trece succesiv prin fiecare răcitor de gaze, reducându-și astfel temperatura, în mod progresiv. Apa de alimentare a boilerului, sau fluxul de apă circulantă, poate fi un flux de răcire. De exemplu, gazul combustibil din conducta 72 trece, în serie, prin schimbătorul de căldură 73, o conductă 92, un recipient de expulzare 93, o conductă 94, un schimbător de căldură 95, o conductă 96, un recipient de expulzare 97, o conductă 98, un schimbător de căldură 99, o conductă 100, un recipient de expulzare 101, o conductă 102, un încălzitor de condens din abur 103, o conductă 104, un recipient de expulzare 105, o conductă 106, un schimbător de căldură 107, o conductă 108, un recipient de expulzare 109 și o conductă 110. Temperatura gazului combustibil din conducta 110 este convenabilă pentru gazul combustibil ce se prelucrează în faza de eliminare a gazelor acide, clasice care are loc într-o poziție 111. Gazele reziduale, adică H₂S și COS, trec, printr-o conductă 112, într-un agregat de recuperare a sulfului 113. Sulful este recuperat și trimis printr-o conductă 114. Gazul combustibil purificat dintr-o conductă 115 este trecut într-un saturator 116. Condensul de la fundul recipienților de expulzare 93, 97, 101, 105 și 109 trece prin niște conducte 122, 123, 124, 125 și, respectiv, 126, precum și prin niște conducte 127, 128, 129, 130, 131, într-un rezervor 141 de depozitare a condensului.

Gazul combustibil care trece prin schimbătoarele 73 și 79 este răcit prin intermediul unei bucle cu apă de recirculație. începând de la o pompă 135, apa rece este pompată prin niște conducte 136, 137, un schimbător de căldură 99, o conductă 138, schimbătorul de căldură 73, niște conducte 139, 140, saturatorul 116 și niște conducte 142 și 143. Un flux de gaz combustibil, saturat cu apă, este trecut printr-o conductă 144, un schimbător de căldură 145, unde acesta este supraîncălzit ș,i printr-o conductă 146, în arzătorul 75 al turbinei de gaze. Apa rece, încălzită în conducta 139, se divizează și, o parte este trecută, printr-o conductă 131, într-o conductă 132 și în saturatorul de gaz de azot 133. Prin intermediul unei pompe 149, apa rece de la fundul saturatorului 133 este trecută prin niște conducte 150, 151, 152 și 137, într-un schimbător de căldură 99. Printr-o conductă 153 se introduce apa de adaos în sistemul apei de circulație. Apa de adaos este introdusă în sistemul apei de circulație, printr-o

RO 115552 Bl conductă 153. 535

Aerul dintr-o conductă 155 se separă, într-un agregat de separare a aerului 156, într-un flux de azot, dintr-o conductă 154, un flux de gaz cu azot dintr-o conductă 157 și un flux de gaz de oxigen dintr-o conductă 160. Fluxul de gaz cu azot din conducta 157 este saturat cu apă în saturatorul 133. Fluxul de azot saturat este trecut printr-o conductă 158, supraîncălzit într-un schimbător indirect de căldură 159 și introdus într- 540 un arzător 75 al turbinei cu gaze printr-o conductă 174. Fluxul de gaz cu oxigen, realmente pur, părăsește agregatul de separare a aerului 156 printr-o conductă 160. Dacă o supapă 161 dintr-o conductă 162 este închisă și o supapă 163 dintr-o conductă 164 este deschisă, fluxul de oxigen este trecut, printr-o conductă 165 și 8, într-un canal central 5 al unui arzător 4. Ca alternativă, fluxul de oxigen din conducta 160 poate fi 545 saturat cu apă înainte ca el să fie introdus în generatorul de gaz 1. într-un asemenea caz, supapa 163 este închisă, iar supapa 161 este deschisă. Fluxul de gaz cu oxigen este trecut prin conductele 162 și 166 într-un saturator de gaz cu oxigen 167. Fluxul de gaz cu oxigen, saturat cu apă, este trecut apoi prin niște conducte 168 și 8 în canalul-central 5 al arzătorului 4. Adaosul de apă de alimentare al boilerului dintr-o 550 conductă 169 este trecut printr-o conductă 170, încălzit cu apa de circulație 139 dintrun schimbător indirect de căldură 171 și trecut în saturatorul de gaz cu oxigen 167 printr-o conductă 172. Cu ajutorul unei pompe 173, apa de alimentare a boilerului este reciclată la saturatorul 167 prin niște conducte 174, 170 și 172.

Energia este extrasă din gazul de evacuare fierbinte, care părăsește turbina de 555 destindere 76 printr-o conductă 180 și care trece printr-un generator de abur cu recuperare de căldură 181. De exemplu, aburul care părăsește schimbătorul de căldură 30 prin conducta 32, având o presiune intermediară cuprinsă între 0,19484 și 0,42186 bari, de exemplu 0,21093...0,28124 bari, se amestecă cu abur de evacuare cu presiune intermediară dintr-o turbină de înaltă presiune 211. Amestecul de abur cu 560 presiune intermediară este trecut printr-o conductă 182 într-un generator de abur cu recuperare de căldură 181 și supraîncălzit la o temperatură cuprinsă între 371,11 și 982,22°C, de exemplu 426,67...648,89°C, fiind supus unui schimb indirect de căldură cu gaz de evacuare, fierbinte, dintr-o conductă 180. Aburul cu presiune intermediară, supraîncălzit, este trecut, printr-o conductă 189, într-o turbină de destindere cu 565 presiune intermediară cu cel puțin o parte a unui fluid de lucru. Gazul de evacuare răcit care părăsește generatorul de abur cu recuperare de căldură 181 poate trece printr-un coș de fum 183. Aburul cu presiune înaltă care este produs în generatorul de abur cu recuperare de căldură din conducta de abur preîncălzit este trecut, printr-o conductă 181, într-o turbină de expansiune cu presiune înaltă 185, ca fluid de lucru. 570 într-un exemplu de realizare, aburul cu presiune medie, suplimentar, din conducta 62, provenit de la schimbătorul indirect de căldură 60 și având o presiune medie cuprinsă între 0,07031 și 0,19484 bari, de exemplu 0,10547...0,14062 bari, este trecut, printr-o conductă 186, în generatorul de abur cu recuperarea de căldură 181 și supraîncălzit la o temperatură cuprinsă între 315,56 și 815,56°C, de exemplu 575

371,11 ...537,78°C, fiind supus unui schimb indirect de căldură cu abur de evacuare fierbinte din conducta 180. Aburul cu presiune medie este trecut printr-o conductă 187 într-un alt etaj dintr-o turbină de destindere 185, ca fluid de lucru.

Niște turbine de destindere 211 și 185 acționează un generator de curent electric 195 printr-un ax 196. Aburul de evacuare dintr-o conductă 197 este răcit și 580 condensat într-un răcitor (radiator) 198 prin schimb de căldură cu apă rece care intră

RO 115552 Bl într-o conductă 199 și iese printr-o conductă 200. Apa condensată de alimentare a unui boiler, dintr-o conductă 201, este preîncălzită într-un schimbător de căldură 203, printr-un schimb indirect de căldură cu gaz combustibil brut dintr-o conductă 202. Apa de alimentare a unui boiler, supraîncălzită, dintr-o conductă 202 este încălzită prin treceri succesive printr-un generator de abur cu recuperare de căldură 181, cu abur la presiune joasă, separat în faza de deshidratare, pentru a produce abur cu presiune înaltă având o temperatură cuprinsă între 371,11 și 982,22°C, de exemplu

426,67...648,89°C, și o presiune cuprinsă între 0,42186 și 2,1013 bari, de exemplu 0,9140...1,1953 bari. într-un asemenea caz, aburul cu presiune înaltă este supraîncălzit în generatorul de abur cu recuperare de căldură 181 și trecut, printr-o conductă 184, într-o turbină de destindere 211 ca fluid de lucru, iar turbina de destindere cu presiune înaltă 185 se conectează printr-un ax comun 213.

Claims

Revendicări

1. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, caracterizat prin aceea că, într-o primă variantă de realizare, în prima fază (1), se efectuează o reacție dintre un combustibil cu hidrocarburi și un gaz care conține oxigen liber, într-o zonă de reacție cu oxidare parțială, pentru a produce un flux de gaz combustibil, răcirea acestui gaz combustibil prin stingere în apă, pentru a se obține un gaz combustibil, saturat, stins, având o temperatură cuprinsă între 176,67 și 315,56°C și o presiune cuprinsă între 0,35155 și 1,7578 bari, răcirea acestui gaz combustibil, saturat, stins, prin schimb indirect de căldură cu apa de alimentare a unui boiler, reducând astfel temperatura respectivului gaz combustibil, stins, până la o temperatură cuprinsă între 210 și 287,78°C, timp în care, simultan.se transformă apa de alimentare a boilerului în abur, având o presiune intermediară cuprinsă între 0,19335 și 0,42186 bari, și curățirea respectivului gaz combustibil, saturat, stins, cu apă preîncălzită de spălare a gazelor, de la faza a doua, fie înainte, fie după răcirea menționată; într-o a doua fază (2), se procedează la preîncălzirea apei de spălare a gazelor, care cuprinde condens de proces și apă de adaos la o temperatură cuprinsă între 190,56 și 287,78°C, prin schimb direct de căldură într-un mijloc de punere în contact direct gaz - apă, cu gaz combustibil, stins, răcit care se evacuează la prima fază, reducând astfel temperatura gazului combustibil, saturat, stins, până la o valoare cuprinsă între 148,89 și 282,225°C și separarea apei condensate din gazul combustibil, răcit, în cea de-a treia fază (3), se reduce presiunea gazului combustibil răcit, la faza anterioară, la o valoare de 0,07031 ...1,6171 bari, folosind o turbină cu destindere și se răcește în continuare gazul combustibil menționat până la o temperatură cuprinsă între 4,44 și 60°C, prin schimb indirect de căldură cu apă rece, condensându-se apă din fluxul menționat de gaz combustibil, răcit, în timp ce se încălzește apă rece pentru a se obține apă încălzită, având o temperatură cuprinsă între 107,22 și 204,44°C și se introduce apa condensată la fazele (2 și 3] în mijlocul menționat de contact direct gaz-apă de la faza (2), unde este încălzită pentru a fi folosită ca apă de spălare a gazelor; în cea de - a patra (4) fază, se purifică fluxul de gaz combustibil răcit de la faza (3); în faza a cincea (5), se saturează un flux de gaz de azot și fluxul de gaz combustibil purificat de la faza (4) cu apă încălzită de la faza (3); în faza a șasea (6), se supraîncălzesc fluxurile saturate de gaz combustibil și gaz de azot de la faza (5] până la o temperatură cuprinsă între 176,67 și 537,78°C, fiind introduse într-un arzător al unei turbine cu gaze; în cea de-a șaptea fază (7), se arde gazul combustibil saturat menționat cu un gaz care conține oxigen liber, în arzătorul menționat anterior, la o temperatură cuprinsă între 1204,44 și 1426,67°C și o presiune cuprinsă

RO 115552 Bl între 0,07031 și 0,7031 bari din turbina de gaz, pentru a se produce un gaz de evacuare cu o cantitate redusă de ΝΟ_χ, iar în ultima fază (8), se trece gazul de evacuare printr-o turbină de destindere, pentru a se produce energie.
2. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării

1, caracterizat prin aceea că, o parte din apa de spălare, provenită din zona de 635 spălare a gazelor, este introdusă în zona de stingere a gazelor.
3. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării

1, caracterizat prin aceea că, la faza (3), presiunea gazului combustibil, răcit, se reduce prin intermediul unui mijloc de reducere a presiunii, ales dintr-un grup care constă dintr-o supapă, un orificiu și o turbină de destindere. 640
4. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării

1, caracterizat prin aceea că, la faza (3), gazul combustibil este răcit treptat într-o mulțime de schimbătoare indirecte de căldură al căror agent de răcire este apa de circulație și/sau apa de alimentare a unui boiler.
5. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării 645 1, caracterizat prin aceea că, este prevăzut cu o fază de saturare cu apă a gazului care conține oxigen liber, înainte de introducerea respectivului gaz în zona de reacție cu oxidare parțială.
6. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării

1, caracterizat prin aceea că, prevede o fază de separare a aerului cu un agregat 650 clasic de separare, obținându-se un flux de gaz cu oxigen și un flux de gaz cu azot, apoi se introduce fluxul de gaz cu oxigen în zona de reacție cu oxidare parțială cu funcție de gaz, care conține oxigen liber și se saturează fluxul de gaz cu azot, pentru a fi folosit în faza (5).
7. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării 655 1, caracterizat prin aceea că, prevede o fază de trecere a gazului de evacuare de la faza (8), printr-un generator de abur cu recuperare de căldură, la un schimb indirect de căldură cu aburul menționat, având presiune intermediară, de la faza (1), prin acest schimb de căldură obținându-se preîncălzirea fluxului de abur cu presiune intermediară și trecerea aburului cu presiune intermediară, supraîncălzit, printr-o turbină de 660 destindere ca cel puțin o parte a unui fluid de lucru.
8. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării

1, caracterizat prin aceea că, combustibilul care conține hidrocarburi este ales dintr-un grup care constă din combustibili lichizi și/sau gazoși, care conțin hidrocarburi, și o pastă pompabilă de combustibil solid, care conține carbon. 665
9. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării

8, caracterizat prin aceea că, pasta pompabilă de combustibil solid care conține carbon se alege dintr-un grup care constă din cărbune, carbon în macroparticule, cocs din petrol, nămol concentrat de canalizare și amestecuri ale acestora, aflate într-un purtător lichid, vaporizabil, ales dintr-un grup care constă din apă, C0₂ lichid, o 670 hidrocarbură lichidă și amestecuri ale acestora.
10. Procedeu de oxidare parțială cu producere de energie, conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că, combustibilul lichid care conține hidrocarburi se alege dintr-un grup care constă din gaz de sondă lichefiat, distilate și reziduri petroliere, benzină, țiței, petrol lampant, țiței brut, asfalt, motorină, ulei rezidual, ulei de șisturi nisi- 675 poase și ulei de șisturi argiloase obținut din cărbune, hidrocarburi aromatice de exemplu, benzen, toluen, fracțiuni de xilen,gudron de cărbune, motorină ciclică din operații de cracare catalitică în pat ferbinte, extract furfurolic din gaz de cocserie și amestecuri ale acestora.

RO 115552 Bl
11. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că, combustibilul gazos care conține hidrocarburi se alege dintr-un grup care constă din gaz natural lichid, vaporizat, gaz inferior de rafinărie, hidrocarburi gazoase de rafinare C., - C₄ respectiv gaze reziduale provenite din procese chimice și care conțin carbon.
12. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, este prevăzută o fază de curățire a fluxului de gaz combustibil, saturat, stins, desfășurată simultan cu operația de preîncălzire a apei de spălare de la faza 2.
13. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, într-o altă variantă de realizare, se păstrează fazele prezentate în prima variantă de realizare, adăugându-se între fazele inițiale (2 și 3] două noi faze, (3'și 4'), iar faza inițială (3) este despărțită în două noi faze (5' și 6'), procedeul având în noua variantă de realizare un număr de 11 faze.
14. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicărilor 1 și 13, caracterizat prin aceea că, în noua fază trei prim (3'J, se reduce temperatura gazului saturat de la faza a doua la o valoare cuprinsă între 148,89 și 260°C, prin schimb indirect de căldură cu apa de alimentare a unui boiler, producând astfel abur care are o presiune medie cuprinsă între 0,0703 și 0,1930 bari și apă condensată separată din fluxul de gaz, iar în noua fază patru prim (4'), se încălzește fluxul de gaz combustibil răcit de la faza anterioară (3'J până la o temperatură cu 1,2 până la 37,78°C peste temperatura punctului de rouă de după etapa de destindere de la faza a cincea.
15. Procedeu de oxidare parțială, cu producere de energie, conform revendicărilor 1 și 13, caracterizat prin aceea că, sunt prevăzute fazele de reîncălzire a condensului de abur dintr-o turbină de expansiune cu presiune intermediară, prin schimb indirect de căldură cu fluxul de gaz combustibil de la faza a șasea; încălzirea, deshidratarea și supraîncălzirea condensului de abur reîncălzit, pentru a produce abur cu presiune înaltă; destinderea aburului cu presiune înaltă într-o turbină, pentru a produce energie mecanică și abur cu presiune intermediară; supraîncălzirea aburului cu presiune intermediară menționat anterior; destinderea aburului cu presiune intermediară, într-o turbină intermediară, pentru a produce energie mecanică și condensarea aburului de evacuare din turbina intermediară menționată anterior.