RU2014152460A - Интеграция адсорбции при переменном давлении с энергоустановкой для улавливания/утилизации co2 и производства n2 - Google Patents

Интеграция адсорбции при переменном давлении с энергоустановкой для улавливания/утилизации co2 и производства n2 Download PDF

Info

Publication number
RU2014152460A
RU2014152460A RU2014152460A RU2014152460A RU2014152460A RU 2014152460 A RU2014152460 A RU 2014152460A RU 2014152460 A RU2014152460 A RU 2014152460A RU 2014152460 A RU2014152460 A RU 2014152460A RU 2014152460 A RU2014152460 A RU 2014152460A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
reactor
pressure
abs
exhaust gas
Prior art date
Application number
RU2014152460A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2658406C2 (ru
Inventor
Нарасимхан Сундарам
Рамеш Гупта
Ханс ТОМАНН
Хьюго С. КАРАМ
Лорен К. Старчер
Франклин Ф. Миттрикер
Саймон Кристофер УЭСТОН
Скотт Дж. ВЕЙГЕЛ
Original Assignee
ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани filed Critical ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани
Publication of RU2014152460A publication Critical patent/RU2014152460A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2658406C2 publication Critical patent/RU2658406C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0462—Temperature swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/04—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for specific purposes other than heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • B01D2253/1124—Metal oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/10—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043—Purging
    • B01D2259/4005—Nature of purge gas
    • B01D2259/40056—Gases other than recycled product or process gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/61—Removal of CO2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/50—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

1. Способ выработки энергии, включающий:сжатие рециркулируемого отработанного газа в основном компрессоре для выработки сжатого рециклового отработанного газа, причем сжатый рецикловый отработанный газ имеет температуру рецикла от примерно 400°C до примерно 500°C и давление рецикла от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс), при этом рециркулируемый отработанный газ содержит по меньшей мере примерно 70 об. % Nи по меньшей мере примерно 10 об. % СО;сжатие обогащенного воздуха во входном компрессоре для выработки сжатого окислителя;пропускание первой части сжатого рециклового отработанного газа в камеру сгорания;стехиометрическое сжигание сжатого окислителя и топлива в камере сгорания в присутствие первой части сжатого рециклового отработанного газа, с получением таким образом выгружаемого потока, где первая часть сжатого рециклового отработанного газа действует как разбавитель, предназначенный для уменьшения температуры выгружаемого потока;расширение выгружаемого потока в расширителе для по меньшей мере частичного приведения в движение основного компрессора и выработки рециркулируемого отработанного газа;пропускание второй части рециркулируемого отработанного газа в реактор короткоцикловой адсорбции, содержащий адсорбирующий материал;адсорбцию СОна адсорбирующем материале при температуре адсорбции, которая отличается от температуры рецикла менее чем на примерно 20°C, и при давлении адсорбции, которое отличается от давления рецикла менее чем на примерно 0,1 МПа (примерно 1 бар);извлечение потока Nс чистотой, составляющей примерно 95 об. %, из переднего конца реактора, причем извлеченный поток

Claims (15)

1. Способ выработки энергии, включающий:
сжатие рециркулируемого отработанного газа в основном компрессоре для выработки сжатого рециклового отработанного газа, причем сжатый рецикловый отработанный газ имеет температуру рецикла от примерно 400°C до примерно 500°C и давление рецикла от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс), при этом рециркулируемый отработанный газ содержит по меньшей мере примерно 70 об. % N2 и по меньшей мере примерно 10 об. % СО2;
сжатие обогащенного воздуха во входном компрессоре для выработки сжатого окислителя;
пропускание первой части сжатого рециклового отработанного газа в камеру сгорания;
стехиометрическое сжигание сжатого окислителя и топлива в камере сгорания в присутствие первой части сжатого рециклового отработанного газа, с получением таким образом выгружаемого потока, где первая часть сжатого рециклового отработанного газа действует как разбавитель, предназначенный для уменьшения температуры выгружаемого потока;
расширение выгружаемого потока в расширителе для по меньшей мере частичного приведения в движение основного компрессора и выработки рециркулируемого отработанного газа;
пропускание второй части рециркулируемого отработанного газа в реактор короткоцикловой адсорбции, содержащий адсорбирующий материал;
адсорбцию СО2 на адсорбирующем материале при температуре адсорбции, которая отличается от температуры рецикла менее чем на примерно 20°C, и при давлении адсорбции, которое отличается от давления рецикла менее чем на примерно 0,1 МПа (примерно 1 бар);
извлечение потока N2 с чистотой, составляющей примерно 95 об. %, из переднего конца реактора, причем извлеченный поток N2 имеет давление, которое отличается от давления отделения менее чем на примерно 50 кПа (примерно 0,5 бар);
уменьшение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции до давления, составляющего от примерно 0,1 МПа абс. (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,3 МПа абс. (примерно 3,0 бар абс.) путем выпускания потока выдувания из по меньшей мере одного конца реактора; и
продувку реактора короткоцикловой адсорбции продувочным паром при давлении от примерно 0,1 МПа абс. (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,3 МПа абс. (примерно 3,0 бар абс.) для выработки потока извлеченного СО2, причем поток извлеченного СО2 содержит по меньшей мере примерно 90% СО2, присутствующего во второй части рециркулируемого отработанного газа, при этом продувочный пар содержит менее примерно 1,5 молей (например, менее примерно 1,0 моля или менее примерно 0,8 моля) H2O на моль СО2 во второй части рециркулируемого отработанного газа.
2. Способ выработки энергии, включающий:
сжатие рециркулируемого отработанного газа в основном компрессоре для выработки сжатого рециклового отработанного газа, причем сжатый рецикловый отработанный газ имеет температуру рецикла от примерно 400°C до примерно 500°C и давление рецикла от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс), при этом рециркулируемый отработанный газ содержит по меньшей мере примерно 70 об. % N2 и по меньшей мере примерно 10 об. % СО2;
сжатие обогащенного воздуха во входном компрессоре для выработки сжатого окислителя;
пропускание первой части сжатого рециклового отработанного газа в камеру сгорания;
стехиометрическое сжигание сжатого окислителя и топлива в камере сгорания в присутствие первой части сжатого рециклового отработанного газа, с получением таким образом выгружаемого потока, где первая часть сжатого рециклового отработанного газа действует как разбавитель, предназначенный для уменьшения температуры выгружаемого потока;
расширение выгружаемого потока в расширителе для по меньшей мере частичного приведения в движение основного компрессора и выработки рециркулируемого отработанного газа;
пропускание второй части рециркулируемого отработанного газа в реактор короткоцикловой адсорбции, содержащий адсорбирующий материал;
адсорбцию СО2 на адсорбирующем материале при температуре адсорбции, которая отличается от температуры рецикла менее чем на примерно 20°C, и при давлении адсорбции, которое отличается от давления рецикла менее чем на примерно 0,1 МПа (примерно 1 бар);
извлечение потока N2 с чистотой, составляющей примерно 95 об. %, из переднего конца реактора, причем извлеченный поток N2 имеет давление, которое отличается от давления отделения менее чем на примерно 50 кПа (примерно 0,5 бар);
возможное уменьшение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции до давления, составляющего по меньшей мере 0,3 МПа абс. (3,0 бар абс.) путем выпускания потока выдувания из по меньшей мере одного конца реактора; и
продувку реактора короткоцикловой адсорбции продувочным потоком, не содержащим намеренно добавленной воды/пара при давлении от 0,3 МПа абс. (3,0 бар абс.) до примерно 2,0 МПа абс. (20,0 бар абс.) для выработки потока извлеченного СО2, причем поток извлеченного СО2 содержит по меньшей мере примерно 90% СО2, присутствующего во второй части рециркулируемого отработанного газа.
3. Способ по п. 1 или п. 2, в котором сжатый окислитель имеет концентрацию кислорода, составляющую от примерно 30 об. % до примерно 50 об. %, и в котором, возможно, также выработка сжатого окислителя дополнительно включает смешивание обогащенного воздуха с атмосферным воздухом.
4. Способ получения N2 и СО2 из отработанного потока из реактора, включающий:
пропускание отработанного потока из реактора, содержащего по меньшей мере примерно 70 об. % N2 и по меньшей мере примерно 10 об. % СО2 в реактор короткоцикловой адсорбции, содержащий адсорбирующий материал, причем отработанный поток из реактора имеет давление от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс);
адсорбцию СО2 на адсорбирующем материале при температуре адсорбции, составляющей по меньшей мере 400°C;
извлечение потока N2 с чистотой, составляющей по меньшей мере примерно 95 об. %, из переднего конца реактора, причем извлеченный поток N2 имеет давление, которое отличается от давления отработанного потока из реактора примерно на 50 кПа (примерно 0,5 бар) или менее;
уменьшение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции до давления, составляющего от примерно 0,1 МПа абс. (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,3 МПа абс. (примерно 3,0 бар абс.) путем выпускания потока выдувания из по меньшей мере одного конца реактора; и
продувку реактора короткоцикловой адсорбции продувочным паром при давлении от примерно 0,1 МПа абс. (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,3 МПа абс. (примерно 3,0 бар абс.) для выработки потока извлеченного СО2, причем поток извлеченного СО2 содержит по меньшей мере примерно 90% СО2, присутствующего в отработанном потоке из реактора, при этом продувочный пар содержит менее примерно 1,5 молей (например, менее примерно 1,0 моля или менее примерно 0,8 моля) H2O на моль CO2 в отработанном потоке из реактора.
5. Способ получения N2 и СО2 из отработанного потока из реактора, включающий:
пропускание отработанного потока из реактора, содержащего по меньшей мере примерно 70 об. % N2 и по меньшей мере примерно 10 об. % СО2 в реактор короткоцикловой адсорбции, содержащий адсорбирующий материал, причем отработанный поток из реактора имеет давление от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс);
адсорбцию СО2 на адсорбирующем материале при температуре адсорбции, составляющей по меньшей мере 400°C;
извлечение потока N2 с чистотой, составляющей по меньшей мере примерно 95 об. %, из переднего конца реактора, причем извлеченный поток N2 имеет давление, которое отличается от давления отработанного потока из реактора примерно на 50 кПа (примерно 0,5 бар) или менее;
возможное уменьшение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции до давления, составляющего по меньшей мере 0,3 МПа абс. (3,0 бар абс.) путем выпускания потока выдувания из по меньшей мере одного конца реактора; и
продувку реактора короткоцикловой адсорбции продувочным потоком, не содержащим намеренно добавленной воды/пара при давлении от 0,3 МПа абс. (3,0 бар абс.) до примерно 2,0 МПа абс. (20,0 бар абс.) для выработки потока извлеченного СО2, причем поток извлеченного СО2 содержит по меньшей мере примерно 90% СО2, присутствующего во второй части рециркулируемого отработанного газа.
6. Способ по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, дополнительно содержащий пропускание второго продувочного потока через реактор короткоцикловой адсорбции для выработки второго потока извлеченного СО2, причем второй продувочный поток имеет состав, отличный от продувочного пара.
7. Способ по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в котором пропускание, адсорбция, извлечение, понижение и продувка составляют цикл адсорбции при переменном давлении, причем вторая часть рециркулируемого отработанного газа, продувочный пар и второй продувочный поток, когда они присутствуют, содержат по меньшей мере примерно 95 об. % газов, введенных в реактор короткоцикловой адсорбции в течение цикла адсорбции при переменном давлении.
8. Способ по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, дополнительно включающий разделение потока извлеченного CO2 на поток продукта CO2 и воду, причем поток продукта CO2 содержит по меньшей мере 90 об. % CO2.
9. Способ получения N2 и СО2 из отработанного потока из реактора, включающий:
сжатие рециркулируемого отработанного газа для выработки сжатого рециклового отработанного газа, причем сжатый рецикловый отработанный газ имеет температуру рецикла от примерно 400°C до примерно 500°C и давление рецикла от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс), при этом рециркулируемый отработанный газ содержит по меньшей мере примерно 70 об. % N2 и по меньшей мере примерно 10 об. % СО2;
отделение CO2 от N2 по меньшей мере в части сжатого рециклового отработанного газа в процессе циклической адсорбции при переменном давлении, причем рабочий цикл процесса включает:
пропускание по меньшей мере части сжатого рециклового отработанного газа в реактор короткоцикловой адсорбции, содержащий адсорбирующий материал, при этом отработанный поток из реактора имеет давление от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс);
адсорбцию СО2 на адсорбирующем материале при температуре адсорбции, которая отличается от температуры рецикла менее чем на примерно 20°C, и давлении адсорбции, которое отличается от давления рецикла менее чем на примерно 0,1 МПа (примерно 1 бар);
извлечение потока N2 с чистотой, составляющей по меньшей мере примерно 95 об. %, из переднего конца реактора, причем извлеченный поток N2 имеет давление, которое отличается от давления отработанного потока из реактора примерно на 50 кПа (примерно 0,5 бар) или менее, и извлеченный поток N2 имеет температуру, которая отличается от температуры рецикла на 20°C или менее;
уменьшение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции до давления, составляющего от примерно 0,1 МПа абс. (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,3 МПа абс. (примерно 3,0 бар абс) путем выпускания потока выдувания из по меньшей мере одного конца реактора; и
продувку реактора короткоцикловой адсорбции продувочным паром при давлении от примерно 0,1 МПа абс. (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,3 МПа абс. (примерно 3,0 бар абс.) для выработки потока извлеченного CO2, причем поток извлеченного СО2 содержит по меньшей мере примерно 90% СО2, присутствующего в отработанном потоке из реактора, при этом продувочный пар содержит менее примерно 1,5 молей (например, менее примерно 1,0 моля или менее примерно 0,8 моля) Н2О на моль СО2 в отработанном потоке из реактора; и
разделение потока извлеченного СО2 на поток продукта CO2 и воду, причем поток продукта СО2 содержит по меньшей мере 90 об. % СО2, где по меньшей мере часть сжатого рециклового отработанного газа и продувочного пара содержат по меньшей мере примерно 95 об. % газов, введенных в реактор короткоцикловой адсорбции в течение рабочего цикла.
10. Способ получения N2 и СО2 из отработанного потока из реактора, включающий:
сжатие рециркулируемого отработанного газа для выработки сжатого рециклового отработанного газа, причем сжатый рецикловый отработанный газ имеет температуру рецикла от примерно 400°C до примерно 500°C и давление рецикла от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс), при этом рециркулируемый отработанный газ содержит по меньшей мере примерно 70 об. % N2 и по меньшей мере примерно 10 об. % СО2;
отделение СО2 от N2 по меньшей мере в части сжатого рециклового отработанного газа в процессе циклической способе адсорбции при переменном давлении, причем рабочий цикл процесса включает:
пропускание по меньшей мере части сжатого рециклового отработанного газа в реактор короткоцикловой адсорбции, содержащий адсорбирующий материал, при этом отработанный поток из реактора имеет давление от примерно 1,0 МПа абс. (примерно 10 бар абс.) до примерно 3,0 МПа абс. (примерно 30 бар абс);
адсорбцию CO2 на адсорбирующем материале при температуре адсорбции, которая отличается от температуры рецикла менее чем на примерно 20°C, и давлении адсорбции, которое отличается от давления рецикла менее чем на примерно 0,1 МПа (примерно 1 бар);
извлечение потока N2 с чистотой, составляющей по меньшей мере примерно 95 об. %, из переднего конца реактора, причем извлеченный поток N2 имеет давление, которое отличается от давления отработанного потока из реактора примерно на 50 кПа (примерно 0,5 бар) или менее, и извлеченный поток N2 имеет температуру, которая отличается от температуры рецикла на 20°C или менее;
уменьшение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции до давления, составляющего от примерно 0,1 МПа абс (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,5 МПа абс. (примерно 5,0 бар абс.) путем выпускания потока выдувания из по меньшей мере одного конца реактора; и
продувку реактора короткоцикловой адсорбции продувочным паром при давлении от примерно 0,1 МПа абс. (примерно 1,0 бар абс.) до примерно 0,5 МПа абс. (примерно 5,0 бар абс.) для выработки потока извлеченного CO2, причем поток извлеченного СО2 содержит по меньшей мере примерно 60% CO2, присутствующего в отработанном потоке из реактора, при этом продувочный пар содержит менее примерно 1,5 молей (например, менее примерно 1,0 моля или менее примерно 0,8 моля) H2O на моль CO2 в отработанном потоке из реактора; и
разделение потока извлеченного CO2 на поток продукта CO2 и воду, причем поток продукта CO2 содержит от примерно 60 об. % до примерно 99,5 об. % CO2,
где по меньшей мере часть сжатого рециклового отработанного газа и продувочного пара содержат по меньшей мере примерно 90 об. % газов, введенных в реактор короткоцикловой адсорбции в течение рабочего цикла.
11. Способ по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 9 или 10, в котором поток продукта CO2 дополнительно содержит N2 и температура потока извлеченного N2 по меньшей мере равна температуре адсорбции.
12. Способ по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 9 или 10, в котором рециркулируемый отработанный газ имеет концентрацию CO2, составляющую от примерно 5 об. % до примерно 20 об. % (например, от примерно 10 об. % до примерно 20 об. %) и/или концентрацию O2, составляющую примерно 1 об. % или менее.
13. Способ по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 9 или 10, в котором адсорбент содержит одно или более из следующих соединений: (а) карбонат щелочного металла (такой как карбонат калия, карбонат лития и/или карбонат натрия) и оксид щелочноземельного металла и/или переходного металла (такого, который образует оксид при степени окисления +2 и/или +3), например, содержит по меньшей мере одно соединение из карбоната лития или карбоната калия и по меньшей мере одно соединение из оксида лантана, оксида иттрия и оксида магния, (б) карбонат щелочноземельного металла (такой как карбонат магния и/или карбонат кальция) и оксид переходного металла (такого, который образует оксид при степени окисления +2 и/или +3), например, содержит по меньшей мере одно соединение из карбоната магния или карбоната кальция и по меньшей мере одно соединение из оксида лантана, оксида иттрия и оксида магния, и (в) гидроталькит.
14. Способ по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 9 или 10, дополнительно включающий повторное увеличение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции до давления, составляющего по меньшей мере примерно 1,0 МПа абс.(примерно 10 бар абс.) с помощью отработанного потока из реактора или сжатого рециклового отработанного газа.
15. Способ по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 9 или 10, в котором уменьшение давления в реакторе короткоцикловой адсорбции включает (i) выпускание первого потока выдувания из переднего конца реактора и/или (ii) выпускание второго потока выдувания из переднего конца реактора и третьего потока выдувания из заднего конца реактора после выпускания первого потока выдувания.
RU2014152460A 2012-06-14 2013-06-13 Интеграция адсорбции при переменном давлении с энергоустановкой для улавливания/утилизации co2 и производства n2 RU2658406C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261659541P 2012-06-14 2012-06-14
US61/659,541 2012-06-14
US201361810339P 2013-04-10 2013-04-10
US61/810,339 2013-04-10
PCT/US2013/045607 WO2013188641A2 (en) 2012-06-14 2013-06-13 Integration of pressure swing adsorption with a power plant for co2 capture/utilization and n2 production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014152460A true RU2014152460A (ru) 2016-08-10
RU2658406C2 RU2658406C2 (ru) 2018-06-21

Family

ID=48703904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014152460A RU2658406C2 (ru) 2012-06-14 2013-06-13 Интеграция адсорбции при переменном давлении с энергоустановкой для улавливания/утилизации co2 и производства n2

Country Status (16)

Country Link
US (2) US9476356B2 (ru)
EP (1) EP2861325B1 (ru)
JP (1) JP6209212B2 (ru)
KR (2) KR20150020693A (ru)
CN (1) CN104364000B (ru)
AR (1) AR092329A1 (ru)
AU (2) AU2013274159B2 (ru)
BR (1) BR112014027322A2 (ru)
CA (2) CA2876195C (ru)
ES (1) ES2714675T3 (ru)
MX (1) MX351541B (ru)
MY (1) MY181981A (ru)
RU (1) RU2658406C2 (ru)
SG (1) SG11201406915WA (ru)
TW (1) TWI630021B (ru)
WO (1) WO2013188641A2 (ru)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI564473B (zh) * 2010-07-02 2017-01-01 艾克頌美孚上游研究公司 低排放之三循環動力產生系統及方法
MY160833A (en) * 2010-07-02 2017-03-31 Exxonmobil Upstream Res Co Stoichiometric combustion of enriched air with exhaust gas recirculation
US8975464B2 (en) * 2010-12-17 2015-03-10 Research Triangle Institute Heat recovery from sorbent-based CO2 capture
US10174943B2 (en) 2012-12-31 2019-01-08 Inventys Thermal Technologies Inc. System and method for integrated carbon dioxide gas separation from combustion gases
US9903588B2 (en) * 2013-07-30 2018-02-27 General Electric Company System and method for barrier in passage of combustor of gas turbine engine with exhaust gas recirculation
TWI657195B (zh) * 2014-07-08 2019-04-21 美商八河資本有限公司 加熱再循環氣體流的方法、生成功率的方法及功率產出系統
WO2016115497A1 (en) * 2015-01-16 2016-07-21 Artesion, Inc. Switchable polar solvent-based forward osmosis water purification system incorporating waste exhaust and heat streams from co-located facilities with co2 sequestration
US11300022B2 (en) 2015-08-14 2022-04-12 Jayant Jatkar Method and system for processing exhaust gas
EP3344856B1 (en) * 2015-09-01 2020-05-06 8 Rivers Capital, LLC Systems and methods for power production using nested co2 cycles
US10125641B2 (en) 2015-11-17 2018-11-13 Exxonmobil Research And Engineering Company Dual integrated PSA for simultaneous power plant emission control and enhanced hydrocarbon recovery
US10143960B2 (en) 2015-11-17 2018-12-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Staged complementary PSA system for low energy fractionation of mixed fluid
US20170138236A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-18 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel combusting method with co2 capture
US10071337B2 (en) 2015-11-17 2018-09-11 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of staged complementary PSA system with a power plant for CO2 capture/utilization and N2 production
WO2017087165A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-26 Exxonmobil Research And Engineering Company Hybrid high-temperature swing adsorption and fuel cell
US10071338B2 (en) 2015-11-17 2018-09-11 Exxonmobil Research And Engineering Company Staged pressure swing adsorption for simultaneous power plant emission control and enhanced hydrocarbon recovery
CN105597488B (zh) * 2015-12-25 2019-01-15 杨皓 一种利用变压吸附工艺从烟道气制取氮气和富酸性气体的方法
CN105413394B (zh) * 2015-12-25 2019-01-15 杨皓 一种利用变压吸附工艺从烟道气联合制取酸性气体和纯氮的方法
CN105565285A (zh) * 2015-12-25 2016-05-11 杨皓 一种利用变压吸附工艺从烟道气脱酸尾气提取纯氮的方法
US10464815B2 (en) 2016-06-15 2019-11-05 Southern Research Institute High temperature thermochemical energy storage system
US10449479B2 (en) * 2016-08-04 2019-10-22 Exxonmobil Research And Engineering Company Increasing scales, capacities, and/or efficiencies in swing adsorption processes with hydrocarbon gas feeds
US10350538B2 (en) 2016-08-04 2019-07-16 Exxonmobil Research And Engineering Company High temperature pressure swing adsorption for advanced sorption enhanced water gas shift
US10350537B2 (en) 2016-08-04 2019-07-16 Exxonmobil Research And Engineering Company High purity nitrogen/hydrogen production from an exhaust stream
CN112188925B (zh) * 2018-03-09 2023-09-15 卡尔伯恩Ccs有限公司 包括气体涡轮机的碳捕获系统
US11478743B2 (en) 2018-09-21 2022-10-25 Southern Research Institute High temperature thermochemical energy storage system
CA3127777A1 (en) * 2019-01-28 2020-08-06 Robert George RICHARDSON Chemical sequestering of co2, nox and so2
KR102232149B1 (ko) * 2019-05-09 2021-03-24 한양대학교 산학협력단 저농도 이산화탄소 가스 혼합물로부터 이산화탄소를 분리하기 위한 분리막 기반 공정
US11035260B1 (en) 2020-03-31 2021-06-15 Veritask Energy Systems, Inc. System, apparatus, and method for energy conversion
FR3132033A1 (fr) * 2022-01-21 2023-07-28 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation pour récupérer du CO2 dans un flux gazeux d'alimentation
GB202201062D0 (en) * 2022-01-27 2022-03-16 Univ Sheffield Carbon dioxide refining
US11635255B1 (en) 2022-04-08 2023-04-25 Axip Energy Services, Lp Liquid or supercritical carbon dioxide capture from exhaust gas
WO2024015292A1 (en) 2022-07-12 2024-01-18 ExxonMobil Technology and Engineering Company Oxygen-enriched combustion for natural gas combined cycle operation
CN115364618A (zh) * 2022-08-16 2022-11-22 西南化工研究设计院有限公司 一种烟道气分离及综合利用的方法
CN115452596B (zh) * 2022-10-06 2023-09-22 中国矿业大学 一种液态co2冷浸致裂煤体模拟试验系统及方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100635A (en) 1990-07-31 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery
EP0723802A3 (en) * 1995-01-26 1997-01-02 Agency Ind Science Techn Method for the selective separation of carbon dioxide from a combustion gas
US6280503B1 (en) 1999-08-06 2001-08-28 Air Products And Chemicals, Inc. Carbon dioxide adsorbents containing magnesium oxide suitable for use at high temperatures
US6322612B1 (en) * 1999-12-23 2001-11-27 Air Products And Chemicals, Inc. PSA process for removal of bulk carbon dioxide from a wet high-temperature gas
WO2003076048A1 (en) 2002-03-14 2003-09-18 Questair Technologies Inc. Gas separation by combined pressure swing and displacement purge
US7657482B1 (en) 2002-07-15 2010-02-02 Paymentech, L.P. System and apparatus for transaction fraud processing
US7266940B2 (en) * 2005-07-08 2007-09-11 General Electric Company Systems and methods for power generation with carbon dioxide isolation
US7759288B2 (en) 2005-07-27 2010-07-20 Air Products And Chemicals, Inc. Co-formed base-treated aluminas for water and CO2 removal
US7824655B2 (en) 2006-01-25 2010-11-02 Air Products And Chemicals, Inc. Regeneration of complex metal oxides for the production of hydrogen
US7909898B2 (en) 2006-02-01 2011-03-22 Air Products And Chemicals, Inc. Method of treating a gaseous mixture comprising hydrogen and carbon dioxide
US7895822B2 (en) * 2006-11-07 2011-03-01 General Electric Company Systems and methods for power generation with carbon dioxide isolation
AT504863B1 (de) * 2007-01-15 2012-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur erzeugung von elektrischer energie in einem gas- und dampfturbinen (gud) - kraftwerk
EA022563B1 (ru) 2007-05-18 2016-01-29 Эксонмобил Рисерч Энд Инджиниринг Компани Способ удаления целевого газа из смеси газов
EP2058471A1 (en) 2007-11-06 2009-05-13 Bp Exploration Operating Company Limited Method of injecting carbon dioxide
US7896953B1 (en) * 2007-12-14 2011-03-01 University Of South Florida Practical method of CO2 sequestration
WO2009091437A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Powerspan Corp. Removal of carbon dioxide from a flue gas stream
EP2276559A4 (en) 2008-03-28 2017-10-18 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
AU2009228283B2 (en) 2008-03-28 2015-02-05 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
US8007681B2 (en) 2008-04-25 2011-08-30 Shell Oil Company Methods, compositions, and burner systems for reducing emissions of carbon dioxide gas into the atmosphere
WO2011109143A1 (en) 2010-03-05 2011-09-09 Exxonmobil Upstream Research Company Co2 storage in organic-rich rock formation with hydrocarbon recovery
MY156099A (en) 2010-07-02 2016-01-15 Exxonmobil Upstream Res Co Systems and methods for controlling combustion of a fuel
CN105863844B (zh) 2010-07-02 2017-11-14 埃克森美孚上游研究公司 低排放动力产生系统和方法
MY160833A (en) 2010-07-02 2017-03-31 Exxonmobil Upstream Res Co Stoichiometric combustion of enriched air with exhaust gas recirculation
EA026404B1 (ru) 2010-07-02 2017-04-28 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Интегрированная система и способ производства энергии
US8715394B2 (en) 2010-11-24 2014-05-06 Lehigh University Autothermal cycle for CO2 capture
US8205455B2 (en) 2011-08-25 2012-06-26 General Electric Company Power plant and method of operation

Also Published As

Publication number Publication date
US20130333391A1 (en) 2013-12-19
SG11201406915WA (en) 2014-11-27
CA2876195A1 (en) 2013-12-19
US9476356B2 (en) 2016-10-25
KR20150020693A (ko) 2015-02-26
ES2714675T3 (es) 2019-05-29
US10677160B2 (en) 2020-06-09
TWI630021B (zh) 2018-07-21
WO2013188641A4 (en) 2014-07-31
TW201412377A (zh) 2014-04-01
MX2014013445A (es) 2014-12-08
AU2016203120A1 (en) 2016-06-02
CN104364000A (zh) 2015-02-18
AU2013274159B2 (en) 2016-04-28
US20170009652A1 (en) 2017-01-12
RU2658406C2 (ru) 2018-06-21
EP2861325B1 (en) 2018-12-05
CN104364000B (zh) 2017-02-22
WO2013188641A2 (en) 2013-12-19
WO2013188641A3 (en) 2014-04-10
JP2015522744A (ja) 2015-08-06
AU2016203120B2 (en) 2017-09-07
CA3038102A1 (en) 2013-12-19
BR112014027322A2 (pt) 2017-06-27
AU2013274159A1 (en) 2014-12-18
MY181981A (en) 2021-01-18
EP2861325A2 (en) 2015-04-22
CA2876195C (en) 2019-06-11
AR092329A1 (es) 2015-04-15
KR20200043524A (ko) 2020-04-27
JP6209212B2 (ja) 2017-10-04
MX351541B (es) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2014152460A (ru) Интеграция адсорбции при переменном давлении с энергоустановкой для улавливания/утилизации co2 и производства n2
US11097221B2 (en) Direct gas capture systems and methods of use thereof
US9028794B2 (en) Method for producing hydrogen with reduced CO2 emissions
MXPA05009684A (es) Regeneracion de una solucion acuosa de un proceso de absorcion de gas acido mediante vaporizacion instantanea y separacion con vapor en cuerpos multiples.
US10439242B2 (en) Hybrid high-temperature swing adsorption and fuel cell
KR101773813B1 (ko) 이산화탄소를 이용한 탄산염의 선택적 제조방법
EA201390057A1 (ru) Системы и способы производства энергии с низким выходом загрязняющих веществ
CN102946974A (zh) 二氧化碳的分离装置及二氧化碳的分离方法
UA126346C2 (uk) Спосіб отримання газу для синтезу аміаку
CN107081045A (zh) 一种捕集烟气中二氧化碳的方法及其专用设备
EA036546B1 (ru) Способ получения диоксида углерода для синтеза мочевины
KR102005644B1 (ko) 사워 가스 적용을 위한 통합된 칼슘 루핑 조합 사이클
RU2016132971A (ru) Способ и система получения диоксида углерода и электроэнергии из газообразного углеводородного сырья
JP5936995B2 (ja) Ｃｏ２回収型ガス化ガス発電プラント
CN107057772B (zh) 一种钙载体循环h2-co-c2h2多联产协同co2捕集方法
CN111591957B (zh) 一种煤层气联合循环发电及co2捕集系统及方法
WO2011112069A1 (en) Method for capturing and fixing carbon dioxide and apparatus for carrying out said method
EA200701242A1 (ru) Способ увеличения производительности существующего способа получения мочевины
RU2015116313A (ru) Способ разделения газов с использованием мембран на основе продувки, объединённый с выработкой энергии на газовых электростанциях и извлечением co2
CN105967184B (zh) 一种变换气联合生产氨与纯碱的工艺
US10071338B2 (en) Staged pressure swing adsorption for simultaneous power plant emission control and enhanced hydrocarbon recovery
RU2008123387A (ru) Способ получения винилацетата с использованием выделяющейся при этом теплоты реакции
CN109266373B (zh) 一种基于钙基化合物的煤化工动力多联产系统
US8623240B2 (en) Method and apparatus for converting carbon monoxide and water into carbon dioxide and hydrogen, with removal of one or more products
JP2019158328A (ja) Ｃｏ２含有ガスの生成方法