SK392001A3 - PROCESS FOR GENERATING ELECTRIC ENERGY, STEAM AND CARBON DIOXIDEì (54) FROM HYDROCARBON FEEDSTOCK - Google Patents

PROCESS FOR GENERATING ELECTRIC ENERGY, STEAM AND CARBON DIOXIDEì (54) FROM HYDROCARBON FEEDSTOCK Download PDF

Info

Publication number
SK392001A3
SK392001A3 SK39-2001A SK392001A SK392001A3 SK 392001 A3 SK392001 A3 SK 392001A3 SK 392001 A SK392001 A SK 392001A SK 392001 A3 SK392001 A3 SK 392001A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
gas
unit
steam
turbine
atr
Prior art date
Application number
SK39-2001A
Other languages
English (en)
Other versions
SK286791B6 (sk
Inventor
Henrik O Fjellhaug
Henning Reier Nilsen
Werner Soyez
Michel Saigne
Original Assignee
Norsk Hydro As
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 Norsk Hydro As filed Critical Norsk Hydro As
Publication of SK392001A3 publication Critical patent/SK392001A3/sk
Publication of SK286791B6 publication Critical patent/SK286791B6/sk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/064—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
    • 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
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • 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
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C01B2203/0288—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step containing two CO-shift steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/0445—Selective methanation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • C01B2203/1294—Evaporation by heat exchange with hot process stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/141—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C01B2203/143—Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C01B2203/147—Three or more purification steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/148—Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/84—Energy production
    • 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]
    • 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]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

Spôsob výroby elektrickej energie, pary a oxidu uhličitého v koncentrovanej forme z uhľovodíkovej suroviny
Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu, zahrnujúceho výrobu elektrickej energie, pary a oxidu uhličitého v koncentrovanej forme z uhľovodíkovej suroviny. Vynález ďalej zahrnuje voliteľnú výrobu produktov na báze syntézneho plynu, kombinovanú s uvedeným spôsobom.
Doterajší stav techniky
Elektrická energia sa vyrába v elektrárni s kombinovaným cyklom, integrovanej s reformovacou jednotkou, kde sa do plynovej turbíny ako palivo dodáva plyn, ktorý obsahuje vodík. (Integrated Reforming Combined Cycle (integrovaný reformačný kombinovaný cyklus) (IRCC)). Hlavným problémom v takomto procese je prevádzkovanie plynovej turbíny pri podmienkach, zabezpečujúcich minimálnu emisiu oxidov dusíka, a súčasne dosiahnutie optimálnej výroby elektrickej energie a pary.
Spôsob výroby elektrickej energie, pary a koncentrovaného oxidu uhličitého je publikovaný na Internete, http:/www.hydro.com/konsern/news/eng/1998/ 980423e.html. V tejto publikácii je opísaný spôsob, zahrnujúci reakciu zemného plynu s parou, ktorej výsledkom je potom plyn, obsahujúci vodík, ktorý sa spaľuje v plynovej turbíne s kombinovaným cyklom, vyrábajúcej elektrickú energiu.
Z japonskej patentovej prihlášky JP 608041 je ďalej známe použitie turbíny, ktorá spaľuje vodík, na výrobu elektrickej energie. Podľa tejto prihlášky zemný plyn a kyslík vmólovom pomere 1:0,5 až 1:0,7 reagujú, čiastočne oxidujúc uvedené palivo, za vzniku vodíka a oxidu uhličitého. Vzduch sa privádza do absorpčného separátora kyslíka s kolísavým tlakom (PSA) a kyslík sa potom privedie do autotermálneho reaktora (ATR), kde sa zemný plyn premení na vodík a oxid uhoľnatý. Reformovaný plyn vstupuje do konverzného reaktora, v ktorom sa oxid uhoľnatý premení na oxid uhličitý. Zmes plynov sa potom zavedie do
-2·· ·· • · · · * · · • · · • · · ···· ·· ·· ···· • · · • · · • · · • · · · ·· ·· • · • · • · • · ·· · membránového separátora, v ktorom sa vodík oddelí od oxidu uhličitého. Oddelený CO2 sa vymyje a desorbuje neskôr. Vodík, ktorý v podstate neobsahuje zlúčeniny uhlíka, sa použije v plynovej turbíne na výrobu elektrickej energie. Tento spôsob vyžaduje kyslík, čo vyžaduje PSA jednotku so značnou spotrebou energie. Podľa schémy výrobného postupu podľa tejto prihlášky sa musí tlak zemného plynu znížiť na takmer okolitý tlak, aby sa umožnilo pridať kyslík. Po PSA separácii sa kyslík musí stlačiť druhý raz. Všetky tieto stlačenia naviac znižujú účinnosť spôsobu.
Hlavným cieľom tohto vynálezu je poskytnúť zlepšený spôsob výroby energie s použitím konverzie uhľovodíkovej suroviny parou, pri ktorom sa podstatná časť vyrobeného CO2 oddelí ako prúd vysokokoncentrovaného CO2-plynu a kde emisia oxidov dusíka je na úrovniach, ktoré sú prijateľné pre bežné plynové turbíny.
Ďalším cieľom tohto vynálezu je využiť prinajmenšom časť vytvoreného syntézneho plynu z uvedeného spôsobu výroby energie na výrobu produktov zo syntézneho plynu, najmä amoniaku, metanolu a/alebo dimetyléteru.
S ohľadom na získavanie elektrickej energie tento spôsob bude konkurovať bežným elektrárňam, založeným na spaľovaní uhľovodíkových surovín, ako je zemný plyn. Avšak jednou veľkou nevýhodou jednoduchého spaľovania uhľovodíkov je emisia oxidu uhličitého, keďže produkty spaľovania obsahujú len malé množstvá oxidu uhličitého, ktorý sa v súčasnosti nedá spätne získať ekonomicky. Emisia oxidov dusíka (NOX), ktorá sa mení v závislosti od prevádzkových podmienok, môže tiež predstavovať emisný problém.
Veľkým problémom pri znižovaní emisie oxidu uhličitého a NOX je dosiahnuť žiaduce zníženie emisie bez neprijateľného zníženia účinnosti spôsobu s ohľadom na výrobu energie. Prvým krokom vo vyhodnotení základného spôsobu z hľadiska vyššie uvedených požiadaviek bol krok výroby syntézneho plynu. Po zvážení rôznych spôsobov sa zistilo, že ATR by poskytol niekoľko výhod a rozhodlo sa pátrať ďalej po najlepšom spôsobe prevádzky ATR. Na rozdiel od toho, čo tvrdí vyššie uvedená japonská patentová prihláška, sa zistilo, že ATR by mal byť reaktor, prevádzkovaný so vzduchom, t. j. nie reaktor, prevádzkovaný s kyslíkom. Zdalo sa, že použitie ATR ponúka niekoľko výhod z hľadiska stupňov ·· ····
-3·· ·· • · · · • · · • · · • · · • ·· · · · • · · • · · • · · • · · · ·· ·· • · • · · • · • · · • · ·· · voľnosti. Tak by sa prevádzkový tlak mohol zvoliť z hľadiska celkovej hospodárnosti koncepcie. Metánový zvyšok by sa mohol meniť z hľadiska prevádzky následných jednotiek a nakoniec, syntézny plyn vyrobený vATR, by mal byť relatívne chudobný plyn, ktorý je vhodný pre plynom poháňanú turbínu a je porovnateľný s palivovými zmesami, ktoré sa používajú v osvedčených elektrárňach s kombinovaným cyklom (IRCC) v priemyselnom meradle.
Výhodnou uhľovodíkovou surovinou pre takýto spôsob bude zemný plyn, nafta, rôzne ropné destiláty atď. Zavedením predúpravne pred ATR bude flexibilita s ohľadom na surovinu značne vysoká. Výhodnou surovinou bude zemný plyn.
Zistilo sa, že NOX problém silne závisí od prevádzkových podmienok plynovej turbíny. Tvorba NOX koreluje s teplotou plameňa v tejto turbíne. V súlade s tým by sa mali vykonať opatrenia na reguláciu uvedenej teploty plameňa. Rozsah plynovej zmesi, ktorá sa má spaľovať v uvedenej turbíne, by sa mohol zvoliť prostredníctvom spôsobu, v ktorom by sa teplota plameňa udržiavala na požadovanej úrovni a pritom sa udržiavala prijateľná tvorba energie. Teplota plameňa v turbíne je do značnej miery určená zložením palivového plynu. Zistilo sa, že ATR, prevádzkovaný so vzduchom, by mohol poskytovať chudobný vodík na báze palivovej zmesi plynu, kompatibilný s plynmi, používanými v IGCC elektrárňach. Zistilo sa, že je výhodné odťahovať vzduch z procesu pre ATR na výstupe vzduchového kompresora plynovej turbíny a stláčať ho na požadovaný tlak ATR-vtláčania. Ďalej, prúd vzduchu by sa mohol nastaviť, aby vyhovoval príslušnej úrovni metánového zvyšku a zloženiu zmesi palivového plynu, kompatibilnému s prijateľnou úrovňou tvorby NOX v spaľovacom systéme plynovej turbíny. Dusík, extrahovaný so vzduchom z plynovej turbíny, sa vracia do turbínovej časti ako zložka zmesi palivového plynu, teda v značnej miere udržuje veľkosť toku hmoty turbínou.
V prípade potreby sa môže použiť mierne vstrekovanie pary, aby sa znížila tvorba NOX v turbíne. Optimálna konštrukcia horáka môže tiež znížiť emisiu NOX.
Jednou alternatívou v rámci koncepcie tohto vynálezu je spojiť ATR s reformovacím výmenníkom. Zistilo sa, že tento variant by mohol zvýšiť spätné získanie CO2 v koncentrovanej forme.
·· ····
-4«· ·· • · · · • · • · · • · · ···· ·· • 9 • · · · • · · • · · · • · ·
Za účelom získania maximálnej flexibility by sa základný spôsob tvorby energie mohol kombinovať s tvorbou rôznych produktov na báze existujúcich prúdov procesu. Tak by metanolová jednotka mohla využiť časť syntézneho plynu z ATR a výrobňa amoniaku by mohla využiť časť vodíkového/dusíkového plynu, oddeleného z oxidu uhličitého následne po konverznej reakcii syntézneho plynu. Jedinými jednotkami naviac, potrebnými pre výrobňu amoniaku, by boli bežná membránová separačná jednotka a metanizačná jednotka pred reaktorom na syntézu amoniaku.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je spôsob výroby elektrickej energie, pary a oxidu uhličitého v koncentrovanej forme z uhľovodíkovej suroviny, ktorý zahrnuje tvorbu syntézneho plynu v ATR jednotke, prevádzkovanej so vzduchom, výmenu tepla vytvoreného syntézneho plynu, a tým výrobu pary, pričom aspoň časť ochladeného syntézneho plynu sa potom spracúva v CO-konverznom reaktore, ktorým môže byť jedna jediná jednotka alebo dva CO-konverzné reaktory, jeden nízkoteplotný a jeden vysokoteplotný reaktor. Uvedený prúd plynu sa ďalej spracúva v jednotke s oxidom uhličitým na tvorbu koncentrovaného prúdu oxidu uhličitého a jedného prúdu, ktorým je plyn s chudobným obsahom vodíka, ktorý sa aspoň čiastočne spaľuje v plynovej turbíne s kombinovaným cyklom na tvorbu elektrickej energie. Vzduch z uvedenej turbíny sa dodáva do ATR jednotky. Odpadové plyny z plynovej turbíny sa podrobia výmene tepla na výrobu pary, ktorá sa spolu s parou, vytvorenou predtým, využije v parnej turbíne na výrobu elektrickej energie.
ATR jednotka sa môže kombinovať s reformovacím výmenníkom a surovina sa môže rozdeliť medzi tieto dve jednotky, výhodne sa 50 až 80 % suroviny privádza do ATR.
Pred ATR jednotkou môže byť usporiadaná predúpravňa.
Menšia časť pary, vytvorenej v procese, sa môže privádzať do plynovej turbíny na zriedenie plynu, obsahujúceho vodík, a tak na zníženie teploty plameňa v plynovej turbíne.
·· ····
-5Prinajmenšom časť odpadu z plynovej turbíny sa môže recyklovať do ATR ako zdroj kyslíka, alebo kombinovať s prívodom vzduchu do plynovej turbíny.
Časť syntézneho plynu sa môže využiť na výrobu metanolu a táto výroba sa môže uskutočniť rozličnými spôsobmi, ako je opísané vyššie v spojitosti s obr. 1.
Časť plynu z oddeľovacej jednotky oxidu uhličitého sa môže využiť na výrobu amoniaku. V tomto prípade sa jeden prúd vedie do membránovej oddeľovacej jednotky na oddelenie vodíka, ktorý sa zmieša s ďalším prúdom plynu, obsahujúceho vodík, v dôsledku čoho zmiešaný prúd bude mať pomer dusík:vodík 1:3. Dusík z membránovej jednotky sa vráti do hlavného prúdu plynu, obsahujúceho vodík, potom sa vedie do plynovej turbíny.
Tento vynález ďalej vysvetlíme a objasníme v spojitosti s príkladmi a opisom priložených obrázkov.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obr. 1 znázorňuje zjednodušenú schému základnej koncepcie výroby energie.
Obr. 2 znázorňuje zjednodušenú schému základnej koncepcie, kombinovanej s výrobňou metanolu a/alebo výrobňou amoniaku.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Obr. 1 znázorňuje príklad uskutočnenia tohto vynálezu. Plynná uhľovodíková surovina, napríklad zemný plyn, sa dodá ako prúd 1, zahreje a stlačí predtým, než sa vedie cez potrubie 2 do saturátora 3, kde sa zmieša s prevádzkovou vodou 4 a demineralizovanou doplnkovou vodou, privádzanou cez rúru 4b. Privedený uhľovodík, ktorý je aspoň čiastočne nasýtený vodou, sa potom privádza do ATR jednotky 6 ako prúd 5. Stlačený vzduch sa vedie cez potrubie 7 do ATR jednotky 6. Voliteľne môže byť pred ATR usporiadaná predreformovacia jednotka. To poskytne zvýšenú flexibilitu s ohľadom na uhľovodíkovú surovinu. Potom môže byť zvýšený obsah ťažších uhľovodíkov prijateľný. Prinajmenšom časť privádzaného vzduchu 29 sa môže privádzať zo vzduchového kompresora ·· ····
-6«· ·· • · · · • · · • · · • · · ···· ·· • · · • · · • · · • · · · ·· ·· ·· · plynovej turbíny a stlačiť na nevyhnutný vtláčací tlak. Jednotka 6 tiež môže byť kombinovanou jednotkou, zahrnujúcou ATR a reformovací výmenník. Množstvo uhľovodíkovej suroviny, ktoré sa bude privádzať do príslušných jednotiek, sa môže meniť v širokých medziach. Praktické rozdelenie bude 50 až 80 % suroviny do ATR a zvyšujúca časť do reformovacieho výmenníka. Syntézny plyn 8 z ATR jednotky 6 sa ochladí v bojleri (parnom generátore) 9 pred privedením do konvertovacej jednotky 12 ako prúd H· Táto jednotka môže zahrnovať dva bežné CO-konverzné reaktory, reaktor s nízkou teplotou (LT) a reaktor s vysokou teplotou (HT), alebo len jeden jediný CO-konverzný reaktor. Vzniknutá plynová zmes 13 sa ochladí, kondenzovaná voda sa odstráni v jednotke 14 a vzniknutá plynová zmes sa potom privedie ako prúd 15 do CO2-absorbéra 16, z ktorého sa CO2 a absorbent privedie cez potrubie 18 do desorbéra 19. Doplnený absorbent sa môže priviesť do jednotky 19 ako prúd 20b. Regenerovaný absorbent, napríklad amínový roztok, sa recykluje do absorbéra 16 cez potrubie 20. Voda z CO2-prúdu 21 sa odstráni v jednotke 22. Prevádzková voda z jednotiek 22 a 14 sa recykluje do saturátora 3. Prúd vysoko koncentrovaného CO2 sa potom môže stlačiť a dodať cez rúru 23 na ďalšie použitie, napríklad ako vytláčací plyn v ropnom alebo plynovom ložisku. Prúd 17 plynu z CO2-absorbéra 16 pozostáva hlavne z vodíka a dusíka, s malými množstvami CO, CO2, CH4. Tento prúd 17 sa potom použije ako palivo pre plynovú turbínu 24 s kombinovaným cyklom, do ktorej sa privádza vzduch 25. Voliteľne sa môže do turbíny 24 privádzať para W na zníženie NOX. Prinajmenšom časť prúdu 17 sa môže využiť v palivovom článku na tvorbu jednosmerného elektrického prúdu. Ak sa táto elektrická energia použije na elektrolýzu, nebude pre túto voliteľnú výrobu elektrickej energie potrebný usmerňovač. Spaliny 26 z turbíny 24 sa privedú k výmene tepla s vodou v parnom generátore 27 a para z neho sa môže prehriať v tepelnom výmenníku 30 pred privedením prúdu 31 do silnoprúdového generátora 32, do ktorého sa tiež môže dodávať para 10. Spaliny 28 sa môžu recyklovať do reformovacej jednotky 6 alebo spojiť s prívodom 25 vzduchu do plynovej turbíny 24.
Na obr. 2 sú výrobňa amoniaku a výrobňa metanolu integrované do základného spôsobu podľa obr. 1. Spojený spôsob môže zahrnovať obe z uvedených výrobní alebo jednu z nich. Syntézny plyn 34 sa môže odoberať ·· ···· • · · · · · · ···· ·· ·· · ·
-7z prúdu H a privádzať do syntézy 35 metanolu. Nekonvertovaný syntézny plyn 37 sa môže recyklovať do prúdu H syntézneho plynu a metanolový produkt sa odvedie cez potrubie 36. Syntézny plyn 34 sa alternatívne môže spracovať v membránovej jednotke na separáciu plynov, aby sa odstránil vodík a oxid uhličitý ako zdroje pre syntézu metanolu. Tieto zdroje sa môžu privádzať s pridaným oxidom uhličitým z prúdu 23. Ďalšia frakcia z uvedenej membránovej jednotky sa potom bude recyklovať do prúdu ÍL
Zdroje pre syntézu amoniaku sa môžu privádzať z rúry 17. Jeden bočný prúd 38 sa najprv privedie do membránovej jednotky 40 na separáciu plynov na dodávanie vodíka 42 do rúry 39, aby sa nastavil pomer H2:N2 na 3:1 predtým, než sa táto zmes plynu spracuje v metánizačnej jednotke 43, pred zavedením do syntézy 44 amoniaku, produkujúcej amoniak 45. Dusík z membránovej jednotky 40 sa recykluje cez rúru 41 do prívodu 17 pre vodíkovú turbínu 24.
Príklad 1
Tento príklad ukazuje účinok tohto vynálezu s ohľadom na výrobu elektrickej energie, účinnosť a spätné získanie oxidu uhličitého ako koncentrovaného prúdu v spôsobe podľa obr. 1. Príklad ďalej ukazuje účinnosť, spätné získanie koncentrovaného oxidu uhličitého a celkovú výrobu energie tohto spôsobu v porovnaní s rovnakými parametrami pre spôsob s použitím primárnejsekundárnej reformovacej jednotky na výrobu syntézneho plynu. Tento ilustračný príklad ukazuje účinky recyklovania odpadu do ATR a tiež ukazuje účinky kombinovania ATR s reformovacím výmenníkom. V nasledujúcej tabuľke je uvedenou kombináciou ATR-RE. Spôsob podľa tohto vynálezu sa porovnáva s využitím kombinácie sekundárnej-primárnej reformovacej jednotky na výrobu syntézneho plynu, v tabuľke SR/PR. Mólový pomer para.uhlík v prívode do reformovacej jednotky je v tabuľke označený ako Para:C.
·· ····
ATR základ Dve COkonverzie ATR základ Jedna COkonverzia ATR Recyklácia spalín Žiadne chladenie ATR Recyklácia spalín Chladenie 30 °C ATR Recyklácia spalín Žiadne chladenie Zmenšená prevádzk. para ATR-RE SR/PR Dve COkonverzie
Zemný plyn LVH (MW) 823,2 823,2 823,2 823,2 823,2 823,2 882,71
Para:C 2,0:1 2,0:1 2,6:1 2,6:1 2,0:1 3,2:1 2,8:1
Zloženie
plynu Turbinové
palivo:
ch4 0,0175 0,0173 0,0095 0,017 0,0109 0,0023 0,0328
CO 0,0052 0,0118 0,0024 0,0028 0,0039 0,0034 0,0038
CO2 0,0006 0,0006 0,0005 0,0005 0,0005 0,0007 0,001
h2 0,5611 0,5476 0,4216 0,4015 0,4282 0,6272 0,7697
n2 0,4106 0,4055 0,5592 0,5713 0,5757 0,3621 0,1846
Ar 0,0049 0,0048 0,0067 0,0069 0,0069 0,0043 0,0021
Prietok
plynu kmol/h 17,176 17,390 23,648 23,148 22,971 17,641 15,520
Výkon, MW plyn. turb. Výkon, MW 287,42 287,87 298,82 295,25 298,39 302,03 289,77
para 139,54 137,9 143,64 135,28 154,38 113,10 149,11
Výkon, MW Exp.comp. Výkon, MW 4,34 4,34 4,34 4,34 4,34 4,34 4,46
Stlač. vzduchu 33,82 33,82 80,66 61,12 80,64 30,61 12,55
Celkový výkon, MW 397,48 396,29 366,14 373,75 376,47 388,86 430,79
Účinnosť % 48,3 48,1 44,5 45,4 45,7 46,9 48,8
Spätné ziskanie 88,8 85,7 91,7 87,3 90,3 95,8 84,5
CO2
Z vyššie uvedených výsledkov vidno, že spôsobom podľa tohto vynálezu sa môže spätne získať až 95,8 % vytvoreného CO2. Výsledky ďalej ukazujú, že v rámci spôsobu podľa tohto vynálezu sa účinnosť, výroba energie a CO2 menia v závislosti od prevádzkových podmienok, a že tento spôsob má veľkú flexibilitu. Tvorba NOX bude vo všeobecnosti funkciou % vodíka v plyne, privádzanom do plynovej turbíny.
Tento vynález poskytuje spôsob výroby čistého oxidu uhličitého, vhodného ako hnací plyn na vtláčanie do ropných rezervoárov. IRCC elektráreň bude teda pracovať s minimálnou emisiou oxidu uhličitého. Ďalej tento spôsob poskytuje chudobnú palivovú zmes plynu na báze vodíka, vhodnú na spaľovanie pri bežnej

Claims (11)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob výroby elektrickej energie, pary a oxidu uhličitého v koncentrovanej forme z uhľovodíkovej suroviny (1), zahrnujúci výrobu syntézneho plynu v autotermálnej reaktorovej jednotke - ATR (6), prevádzkovanej so vzduchom, tepelnú výmenu vytvoreného syntézneho plynu (8) a pritom výrobu pary, vyznačujúci sa tým, že prinajmenšom časť syntézneho plynu sa spracuje v CO-konverznej jednotke (12) a v jednotkách (16, 19) na separáciu oxidu uhličitého na vytvorenie koncentrovaného oxidu uhličitého (21) a chudobného plynu (17), obsahujúceho vodík, ktorý sa prinajmenšom čiastočne spaľuje v plynovej turbíne (24) s kombinovaným cyklom na výrobu elektrickej energie, a kde sa vzduch z uvedenej turbínovej jednotky (24) privádza do ATR jednotky (6), že spaliny (26) z plynovej turbíny (24) sa tepelne vymenia, aby sa vytvorila para, ktorá spolu s parou, vytvorenou predtým, sa využije v parnej turbíne (27) na výrobu elektrickej energie v podstate bez CO2.
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa použije reformovacia jednotka, zahrnujúca ATR (6), kombinovaný s reformovacím výmenníkom.
  3. 3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že do ATR (6) sa privedie 50 až 80 % uhľovodíkovej suroviny (1) a zvyšná surovina do reformovacieho výmenníka.
  4. 4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že predreformovacia jednotka sa použije pred ATR jednotkou (6).
  5. 5. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa použije jediná CO-konverzná reaktorová jednotka (12).
    ·· ····
    -11 ·· ·· • · · · • · • · · · • · · ···· ·· • · · • · · « ·· ·· ·· ·
  6. 6. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že para sa privádza do plynovej turbíny (24) na zriedenie plynovej zmesi (17), ktorá obsahuje vodík.
  7. 7. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že spalinový plyn (28) sa recykluje z plynovej turbíny (24) do ATR jednotky (6).
  8. 8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prinajmenšom časť spalín (28) z plynovej turbíny (24) sa kombinuje s prívodom vzduchu (25) do uvedenej turbíny.
  9. 9. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že časť syntézneho plynu (11) sa využije na výrobu metanolu, a že zvyšný syntézny plyn sa ďalej spracuje v následných jednotkách pred využitím na výrobu elektrickej energie.
  10. 10. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že časť plynu (17) obsahujúceho vodík z jednotky (16) na odstránenie oxidu uhličitého sa využije na výrobu amoniaku (45), zahrnujúci oddelenie uvedeného plynu v membránovej jednotke (40) na nastavenie pomeru dusík:vodík na amoniakové podmienky a návrat oddeleného dusíka do hlavného prúdu plynu (17) obsahujúceho vodík, a kde prúd, obsahujúci dusík:vodík v pomere 1:3 sa spracuje v metanizačnej jednotke (43) pred syntézou amoniaku.
  11. 11. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že časť plynu (17) obsahujúceho vodík sa privádza z jednotky (16) na odstránenie oxidu uhličitého na využitie ako paliva pre palivový článok, vyrábajúci elektrickú energiu.
SK39-2001A 1998-07-13 1998-07-13 Spôsob výroby elektrickej energie, pary a oxidu uhličitého v koncentrovanej forme z uhľovodíkovej suroviny SK286791B6 (sk)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/NO1998/000213 WO2000003126A1 (en) 1998-07-13 1998-07-13 Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK392001A3 true SK392001A3 (en) 2001-08-06
SK286791B6 SK286791B6 (sk) 2009-05-07

Family

ID=19907882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK39-2001A SK286791B6 (sk) 1998-07-13 1998-07-13 Spôsob výroby elektrickej energie, pary a oxidu uhličitého v koncentrovanej forme z uhľovodíkovej suroviny

Country Status (23)

Country Link
US (1) US6505467B1 (sk)
EP (1) EP1105625B1 (sk)
JP (1) JP4190151B2 (sk)
CN (1) CN1116501C (sk)
AT (1) ATE249572T1 (sk)
AU (1) AU744197B2 (sk)
BR (1) BR9815946A (sk)
CA (1) CA2337394C (sk)
CZ (1) CZ294769B6 (sk)
DE (1) DE69818111T2 (sk)
DK (1) DK1105625T3 (sk)
EE (1) EE04622B1 (sk)
ES (1) ES2206972T3 (sk)
HU (1) HU222969B1 (sk)
ID (1) ID28247A (sk)
IL (1) IL140627A (sk)
NO (1) NO319178B1 (sk)
NZ (1) NZ509572A (sk)
PL (1) PL195221B1 (sk)
RU (1) RU2213051C2 (sk)
SK (1) SK286791B6 (sk)
TR (1) TR200100067T2 (sk)
WO (1) WO2000003126A1 (sk)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0025150D0 (en) 2000-10-13 2000-11-29 Air Prod & Chem A process and apparatus for the production of synthesis gas
US6669744B2 (en) 1998-04-14 2003-12-30 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the production of synthesis gas
CA2345966C (en) * 1998-10-14 2003-04-01 Idatech Llc Fuel processing system
CA2352626A1 (fr) 2001-07-12 2003-01-12 Co2 Solution Inc. Couplage d'une pile a hydrogene a un bioreacteur enzymatique de transformation et sequestration du co2
MY128179A (en) * 2001-10-05 2007-01-31 Shell Int Research System for power generation in a process producing hydrocarbons
US20030162846A1 (en) 2002-02-25 2003-08-28 Wang Shoou-L Process and apparatus for the production of synthesis gas
NO20023050L (no) 2002-06-21 2003-12-22 Fleischer & Co Fremgangsmåte samt anlegg for utf degree relse av fremgangsmåten
GB0314813D0 (en) * 2003-06-25 2003-07-30 Johnson Matthey Plc Reforming process
US20040265651A1 (en) * 2003-06-27 2004-12-30 Meyer Steinberg Combined-Cycle Energy, Carbon and Hydrogen Production Process
US7163758B2 (en) * 2003-06-27 2007-01-16 Hce, Llc Integrated plasma fuel cell process
DE10355494B4 (de) * 2003-11-27 2009-12-03 Enerday Gmbh System und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat
US7024796B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and apparatus for manufacture of fertilizer products from manure and sewage
US7685737B2 (en) 2004-07-19 2010-03-30 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7024800B2 (en) * 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and system for drying and heat treating materials
US7694523B2 (en) * 2004-07-19 2010-04-13 Earthrenew, Inc. Control system for gas turbine in material treatment unit
US20070084077A1 (en) * 2004-07-19 2007-04-19 Gorbell Brian N Control system for gas turbine in material treatment unit
US20060149423A1 (en) * 2004-11-10 2006-07-06 Barnicki Scott D Method for satisfying variable power demand
FR2877939B1 (fr) * 2004-11-16 2007-02-02 Air Liquide Procede et installation pour la production combinee d'hydrogene et de dioxyde de carbone
FR2881417B1 (fr) * 2005-02-01 2007-04-27 Air Liquide Procede de production de gaz de synthese a faible emission de dioxyde de carbone
DE102005012902A1 (de) * 2005-03-21 2006-09-28 Steag Saar Energie Ag Kraftwerksanlage
DE102005021981B3 (de) * 2005-05-12 2006-10-26 Mtu Cfc Solutions Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanordnung und Brennstoffzellenanordnung
CN100389251C (zh) * 2005-05-27 2008-05-21 北京化工大学 一种燃气动力循环系统及循环方法
JP4855730B2 (ja) * 2005-07-29 2012-01-18 株式会社東芝 水素製造システム
US20070130831A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 General Electric Company System and method for co-production of hydrogen and electrical energy
US20070163316A1 (en) * 2006-01-18 2007-07-19 Earthrenew Organics Ltd. High organic matter products and related systems for restoring organic matter and nutrients in soil
US7610692B2 (en) * 2006-01-18 2009-11-03 Earthrenew, Inc. Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes
US7632476B2 (en) * 2006-03-09 2009-12-15 Praxair Technology, Inc. Method of recovering carbon dioxide from a synthesis gas stream
MY150300A (en) 2006-03-24 2013-12-31 Wisconsin Alumni Res Found Method for producing bio-fuel that integrates heat from carbon-carbon bond-forming reactions to drive biomass gasification reactions
US7506685B2 (en) * 2006-03-29 2009-03-24 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
US9605522B2 (en) * 2006-03-29 2017-03-28 Pioneer Energy, Inc. Apparatus and method for extracting petroleum from underground sites using reformed gases
US8549857B2 (en) * 2006-12-16 2013-10-08 Christopher J. Papile Methods and/or systems for magnetobaric assisted generation of power from low temperature heat
EP1944268A1 (en) 2006-12-18 2008-07-16 BP Alternative Energy Holdings Limited Process
US8616294B2 (en) 2007-05-20 2013-12-31 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating in-situ carbon dioxide driver gas for use in enhanced oil recovery
US7650939B2 (en) * 2007-05-20 2010-01-26 Pioneer Energy, Inc. Portable and modular system for extracting petroleum and generating power
US20090173080A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-09 Paul Steven Wallace Method and apparatus to facilitate substitute natural gas production
US20090173081A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-09 Paul Steven Wallace Method and apparatus to facilitate substitute natural gas production
US8528343B2 (en) 2008-01-07 2013-09-10 General Electric Company Method and apparatus to facilitate substitute natural gas production
US8272216B2 (en) 2008-02-22 2012-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for converting solar thermal energy
US8375725B2 (en) * 2008-03-14 2013-02-19 Phillips 66 Company Integrated pressurized steam hydrocarbon reformer and combined cycle process
JP5365037B2 (ja) 2008-03-18 2013-12-11 トヨタ自動車株式会社 水素生成装置、アンモニア燃焼内燃機関、及び燃料電池
US8450536B2 (en) 2008-07-17 2013-05-28 Pioneer Energy, Inc. Methods of higher alcohol synthesis
DE102008048062B3 (de) * 2008-09-19 2010-04-08 Forschungszentrum Jülich GmbH IGCC-Kraftwerk mit Rauchgasrückführung und Spülgas
FR2941937B1 (fr) * 2009-02-09 2011-08-19 Inst Francais Du Petrole Procede de production d'hydrogene avec captation totale du co2, et reduction du methane non converti
EP2226881B1 (en) * 2009-02-12 2011-10-19 Electro Power Systems S.p.A. A method for detecting the flooding of a fuel cell in a back-up electric fuel cell generator and for accordingly recovering the flooded fuel cell
EP2233432A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Plant for generating electricity and for sequestrating carbon dioxide
EP2233433A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Process for generating electricity and for sequestering carbon dioxide
EP2233430A1 (en) 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Process for generating hydrogen and carbon dioxide
CN101880046A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 中村德彦 复合设备
AU2010252564B2 (en) * 2009-05-26 2014-11-13 University Of The Witwatersrand, Johannesburg A carbon absorbing system used in the production of synthesis gas
US7937948B2 (en) * 2009-09-23 2011-05-10 Pioneer Energy, Inc. Systems and methods for generating electricity from carbonaceous material with substantially no carbon dioxide emissions
JP5495749B2 (ja) * 2009-12-10 2014-05-21 三菱重工業株式会社 水素製造設備および発電プラント
US8590490B2 (en) * 2010-02-18 2013-11-26 King Fahd Univ. Of Petroleum & Minerals Carbon-free fire tube boiler
US20130024097A1 (en) * 2010-03-26 2013-01-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control apparatus for internal combustion engine
IT1399300B1 (it) * 2010-04-19 2013-04-16 Luminari Impianto integrato a scarico zero per la produzione di elettricita' e idrogeno, con cattura della co2, recupero di calore e con disponibilita' di acqua da destinare al riscaldamento di edifici.
US8268023B2 (en) * 2010-04-26 2012-09-18 General Electric Company Water gas shift reactor system for integrated gasification combined cycle power generation systems
US9062525B2 (en) * 2011-07-07 2015-06-23 Single Buoy Moorings, Inc. Offshore heavy oil production
US20130127163A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 Air Products And Chemicals, Inc. Decarbonized Fuel Generation
ES2439620B1 (es) * 2012-01-23 2015-01-05 Fundación Centro De Innovación Y Desarrollo Tecnológico Proceso para la obtención de energía eléctrica a partir de combustión de carbón, horno de reducción de co2, dos turbinas y un motor de gas
US9377202B2 (en) 2013-03-15 2016-06-28 General Electric Company System and method for fuel blending and control in gas turbines
US9382850B2 (en) 2013-03-21 2016-07-05 General Electric Company System and method for controlled fuel blending in gas turbines
RU2524317C1 (ru) * 2013-03-27 2014-07-27 Геннадий Павлович Барчан Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя
US9816401B2 (en) * 2015-08-24 2017-11-14 Saudi Arabian Oil Company Modified Goswami cycle based conversion of gas processing plant waste heat into power and cooling
RU2725983C2 (ru) * 2017-01-17 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Автотермический реактор
CN108331625B (zh) * 2017-12-29 2019-10-25 华中科技大学 一种利用天然气电厂排烟汽化潜热的发电系统
IT202100010631A1 (it) 2021-04-27 2022-10-27 Energean Italy S P A Processo per produrre idrogeno da una materia prima idrocarburica.
AU2023237524A1 (en) * 2022-03-21 2024-08-08 Topsoe A/S Process for co-producing ammonia and methanol with reduced carbon
WO2023217804A1 (en) * 2022-05-12 2023-11-16 Topsoe A/S Process and plant for producing synthesis gas

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4193259A (en) * 1979-05-24 1980-03-18 Texaco Inc. Process for the generation of power from carbonaceous fuels with minimal atmospheric pollution
AU638543B2 (en) * 1990-02-09 1993-07-01 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Process for purifying high-temperature reducing gases and integrated coal gasification combined cycle power generation plant
GB9105095D0 (en) * 1991-03-11 1991-04-24 H & G Process Contracting Improved clean power generation
MY118075A (en) * 1996-07-09 2004-08-30 Syntroleum Corp Process for converting gas to liquids
US6106110A (en) 1996-10-09 2000-08-22 Nocopi Technologies, Inc. Secure thermal ink jet printing composition and substrate and method and apparatus utilizing same
AU2752300A (en) * 1999-02-03 2000-08-25 Texaco Development Corporation Utilizing purge gas from ammonia synthesis
US6314715B1 (en) * 1999-06-03 2001-11-13 General Electric Co. Modified fuel gas turbo-expander for oxygen blown gasifiers and related method

Also Published As

Publication number Publication date
DE69818111D1 (de) 2003-10-16
CN1301327A (zh) 2001-06-27
CA2337394C (en) 2006-07-04
SK286791B6 (sk) 2009-05-07
RU2213051C2 (ru) 2003-09-27
ES2206972T3 (es) 2004-05-16
NO319178B1 (no) 2005-06-27
DE69818111T2 (de) 2004-06-03
DK1105625T3 (da) 2004-01-26
BR9815946A (pt) 2001-02-28
US6505467B1 (en) 2003-01-14
CZ294769B6 (cs) 2005-03-16
HUP0102620A3 (en) 2002-04-29
EP1105625B1 (en) 2003-09-10
EE200100019A (et) 2002-06-17
PL345658A1 (en) 2002-01-02
AU744197B2 (en) 2002-02-21
HUP0102620A2 (hu) 2001-11-28
JP4190151B2 (ja) 2008-12-03
NO20006618D0 (no) 2000-12-22
IL140627A0 (en) 2002-02-10
WO2000003126A1 (en) 2000-01-20
AU8753898A (en) 2000-02-01
HU222969B1 (hu) 2004-01-28
JP2002520533A (ja) 2002-07-09
PL195221B1 (pl) 2007-08-31
EE04622B1 (et) 2006-04-17
EP1105625A1 (en) 2001-06-13
CA2337394A1 (en) 2000-01-20
IL140627A (en) 2004-06-01
CZ20004883A3 (en) 2001-06-13
NO20006618L (no) 2000-12-22
NZ509572A (en) 2003-10-31
CN1116501C (zh) 2003-07-30
ID28247A (id) 2001-05-10
TR200100067T2 (tr) 2001-05-21
ATE249572T1 (de) 2003-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK392001A3 (en) PROCESS FOR GENERATING ELECTRIC ENERGY, STEAM AND CARBON DIOXIDEì (54) FROM HYDROCARBON FEEDSTOCK
US11891950B2 (en) Systems and methods for power production with integrated production of hydrogen
US11286168B2 (en) Process for the synthesis of ammonia with low emissions of CO2IN atmosphere
KR20160030559A (ko) 발전 플랜트 연도 가스의 co₂ 메탄화를 포함하는 메탄화 방법 및 발전 플랜트
Andersen et al. Gas turbine combined cycle with CO2-capture using auto-thermal reforming of natural gas
US8268896B2 (en) Co-production of fuels, chemicals and electric power using gas turbines
US20090241551A1 (en) Cogeneration of Hydrogen and Power
WO1999041188A1 (en) Process for producing electrical power and steam
EP3966160A1 (en) <sup2/>? <sub2/>?2?production of syngas using recycled covia combined dry and steam reforming of methane
EP4375235A2 (en) Integration of hydrogen fueled gas turbine with a hydrocarbon reforming process
JP2005336076A (ja) 液体燃料製造プラント
US20240101419A1 (en) Process for Producing Hydrogen Product Having Reduced Carbon Intensity
Kvamsdal et al. Natural gas fired power plants with CO2-capture-process integration for high fuel-to-electricity conversion efficiency
GB2619949A (en) Process
WO2023203202A1 (en) "net-zero emissions electrified bi-reforming process"
KR20210072227A (ko) 석탄가스화 복합발전 시스템를 기반으로 한 종래의 연료 가스화를 적용한 연료전지 시스템
MXPA01000346A (en) Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20140713