TW500693B - Process of manufacturing high pressure hydrogen-enriched gas stream - Google Patents

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500693 五 i 案號 188122651 分明說管(1> 修正 燃料，尤其 行之有年， 低價值碳質 氣體可藉共 或氧氣，通 4亍，以付到 备明範圍~~ 本發明係一種自合成 發明背景 利用固體或液體碳質 供料，生產合成氣體已 的增加，以及需對它種 有相當程度改良。合成 性氣體製成，例如空氣 器内，於蒸汽存在下進 的合成氣體。 合成氣體混合物含有 要商業反應物。合成氣 料源產生動力，以及作 氨之供料氣體。 合成氣體内另可發現 碳，氨，氰化物，以及 染程度係由供料種類， 條件而決定。無論如何 製程可接受否至為重要 送往利用洗氣技術之冷 氣塔，與水霧接觸，氣 離子組成份亦移出。經 然後可用作合成氣體之 當氫為最需要產物情 轉換，或稱蒸汽重組處 是媒、焦炭、及液體烴 近年來，更因能源需求 原料清潔使用需要，而 同加熱碳質燃料與反應 常是在一氣化作用反應 自氣化作用反應器抽出 體亦可為自 為合成羥類 氣體回收與利用氫氣之方法 一氧化碳與氫。氫為加氫反應之重 一般環保條件不合之燃 ，含氧有機化合物，或 之其它原料包括硫化氫，二氧化 碳與少量金屬生成微粒。供料被污 所用特定氣化作用製程，以及操作 ，這些污染物質的移出對氣化作用 。產物氣體自氣化器排出，通常再 却及清潔操作，該氣體在此送入洗 體冷却的同時，合成氣體内顆粒與 初步冷却氣體可再作去硫化處理， 用。 形下，氣化器合成氣體較佳再以水 理 '利用觸媒將一氧化碳生成氫，
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一如下式： H2〇 + co h2+co2 該水轉換，+ > 與二氧化碳。：：κ ί製程，將水與-氧化碳轉化為氫 5, 472, 98 6號，H 可見於例如美國專利字號第 诗今 其揭不内谷在本文併為參考。 許用：於其後之煉油製程，*其是加氫反應。在 面，尤其是對烴加氫反應上，$需氫純度 甚间於。成虱體或甚至水轉換後合成氣體所具備，且壓力 在約 1 0 0 0 pS 1 ( 6.8 9 5 mPa)與約 3 0 0 0 psi (2〇 685 mPa) 之間。因此該經轉換或未轉換合成氣體必須純化以符產物
規格。此外，純化後氣體可能需再壓縮。 高壓且相當純之氫氣，可藉壓力移動吸收附製程自合成 氣體獲得。此方法價昂且需相當大資本支出。因此需要一 種具效率且成本有效方法自合成氣體萃取出相當純的高壓 氫氣流。 發明概要 本發明為一種自合成氣體回收高壓富含氫氣體流之方 法。合成氣體以約10 °c到約100 °C間溫度提供。該合成氣 體以高壓通過一膜’壓力通常在約800 psi (5.52 mPa)與 約 1 6 0 0 psi (II·03 mPa)之間’更通常在約 8 0 0 Psi ( 5 52 mPa)與約1200 Psi (8.27 mPa)之間。呈富含氫氣體❿ 滲透該膜。滲透物通過該膜時承受相當的壓力降’在約 500 psi (3.45 mPa)到 700 psi (4.83 mPa)之間。貧氮不 渗透氣體壓力不受膜影響。該不滲透氣體壓力以減壓到約 200 psi (1 38 mPa)與約500 psi (3·45 mPa)之間較佳，
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第6頁 500693 _案號88122651 七年(L月 日 修正 _ 五、發明說明（3) 以藉於驟冷器膨脹後用於燃燒渦輪機。富含氫滲透物以壓 縮到約800 psi (5.52 mPa)與3000 psi (20.685 mPa)間 較佳，以用於其後操作，亦即用於壓油之加氫反應。該不 滲透氣體膨脹較佳方式，是能提供能量供壓縮該滲透氣 體。該驟冷器以能真接結合壓縮器為較佳。 發明詳細說明 本發明係關於整合煉油與氣化，特定言之，在於整合溶 劑去瀝青，氣化，與加氫。去瀝青油通常藉對重油溶劑萃 取而分出。萃取而得底層物為瀝青，為低價值羥質原料物 質。此種物質可有利於氣化後產生化工製造所需之氫，電 力，蒸汽，與合成氣體。 去瀝青油在流體化觸媒裂解單元内，可以被輕易打斷成 為高價值柴油。該去瀝青油通常包含相當量的含硫與氮之 化合物。去瀝青油亦可含有長鏈的羥。為符合環保規定及 產品規格，同時也為了延長觸媒壽命，流體化觸媒裂解所 用供料，亦即去瀝青油，須先加氫處理以除去硫成份。 加氫處理可善加利用氣化單元產得之氫。本發明關係一 種新的整合氣化與加氫規劃，較以往傳統加氫製程更具經 濟效益。 整合氣化與加氫需用到自合成氣體回收高壓富含氫氣體 流之方法。該富含氫氣體流亦可用於許多其它用途。一種 商業上重要用途為液體烴氫處理，其亦稱作加氫裂解。 氫氣是藉使用膜由合成氣體萃取出。膜可容許如氫之小 分子穿過（滲透）而較大分子（C02, CO)則無法滲透。膜較 壓力轉換吸附單之為經濟。然而膜有兩點缺點。其產生大
O:\61\61908.ptc 第7頁 500693 案號 88122651 曰 修正 五、發明說明（4) 的不滲透蒸汽，必須將經濟利用以使製程具成本效益。其 次，該膜降低了產物氫壓力，使其在被利用前需再壓縮。_ 舉例而言，產物氫壓力使用膜純化後會相當低於加氫器所 需者。因此需付出相當大資本與操作費用以添加氫之壓縮 器。此種萃取出的氫，係作為加氫器補充氫。該氫與烴化 合物反應。 本文所用π合成氣體”一詞，係指包含氫氣與一氧化碳氣 兩者之氣體。氫與一氧化碳莫耳比可以是約1 : 1，但非屬 必須。合成氣體經常含有部份惰氣，尤其是氮與二氧化 碳。通常也有污染物存在’如硫化鼠與C 0 S。 合成氣體的製造，通常是以反應器内有蒸汽存在下，部¥ 份燃燒依比例之烴質燃料與氧，以得到反應器内含有一氧 化碳及氫之混合物。 本文”烴質π —詞，係指各種適用之供料，針對氣態，液 態，與固態之烴，碳質物質，與其混合物。實際上，任何 能夠燃燒之含碳有機物質，或其液漿，均可歸屬在π烴質" 一詞定義。固態，氣態，與液態供料可加以混合同時使 用；其可包括石腊，烯，炔，環烧，瀝青，與芳族化合物 以任何比例存在。同樣屬於π烴質"一詞定義者為氧基化烴 質有機原料，包括醣，纖維原料，醛，有機酸，醇，酮， 氧基燃料油，化工製程廢液與副產品之含氧基化烴質有機_ 物質者，及其混合物。 本文所用π液態烴π —詞，係用以包括各種物質，例如原 油，石油餾出物與殘餘物，汽油，輕油，煤油，初級汽 油，瀝青，氣體油，殘餘油，焦砂油與負岩油，煤衍生
O:\61\61908.ptc 第8頁 500693 案號 88122651 年月 曰 修正 五、發明說明（5) 油，芳族烴（如苯，甲苯，二甲苯部份），媒焦，流體化觸 媒裂解作業之循環氣體油，焦炭鼓氣體油之糠醛萃出，及 ’ 其混合物。 ”氣態烴”在此所指為適用氣態供料，包括甲烷，乙烷， 丙烧，丁烧，戊烧，天然氣，焦炭爐氣體，煉油氣，炔類 尾氣，乙烯排出氣，及其混合物。 π固態烴燃料”在此用以說明適用之固體供料，包括無煙 煤，煙煤，次煙煤形成煤；褐媒；焦炭；媒液化反應衍生 之殘餘物；泥炭；油頁岩；焦砂；石油焦炭；焦油砂；顆 粒碳（黑煙或煙灰）；固體含碳廢棄原料，如油泥；及其混 合物。某些型式的烴質燃料，尤其媒與石油焦油，可產生0 高量煙灰與融鎔渣。 通常混合供料為較佳。一種特別重要烴質燃料為以溶劑 萃取自重原油或它種含瀝青液態烴之瀝青。 該烴質燃料與反應性含氧氣體反應，例如空氣，具有大 於90莫耳％氧之實質純氧，或具有大約21莫耳％氧之富氧空 氣。以實質純氧較佳。烴質原料的部份氧化，係選擇性在 存在一種如蒸汽之溫度控制調節物下，於氣化區完成，得 到的熱部份用來氧化合成氣體。 氧對烴比例應使足以避免副產物黑煙生成。然而此處可 生成小量且呈微細分開態之碳，故使其不成為一副產物，φ 且不會嚴重影響到任何處理步驟。 合成氣體可藉任何部份氧化反應方法製造。一般而言， 合成氣體是在部份氧化反應器或稱氣化器中製得，烴質燃 料在此與氧反應生成氩與一氧化礙。較佳情況下，該氣化
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五、發明說明（6) 製程應用具超過約95莫耳百分比氧之實質純氧。氣化製程 為該技藝界已知。參考例如美國專利字號第4，〇 9 9，3 8 2^# 與美國專利字號第4, 1 7 8, 7 58號，其揭示内容在本文 ^ 參考。 马 氣化反應器中，該烴質燃料接觸含自由氧之氣體，可、登 擇性存在一溫度調節物。反應區内，内含物通常會達^ = 1，7 0 0 °F( 9 2 6 °C)到 3,0 0 0 °F( 1 64 9 °C)範圍溫度，更常係人^ 於約 2,0 0 0 °F( 1 09 3 °C)至 2,80 0 卞（1 53 7。〇之間。壓力’、、甬\ 在約1到約2 50大氣壓範圍，更常在約15大氣壓（1·52 j ^ 到約150大氣壓（15.2 mPa)範圍，而更常在約6〇大氣壓 0 8 mPa)到約80大氣壓（8· 12 mPa)範圍。 · 該氣體經冷却並洗去污染物，較佳利用來自如蒸 ^ 及/或瘵汽過熱之回收能源。此處亦可接著進行較低層 之熱回收，一如傳統合成氣體製造。此處亦可包含蒗、-人 除及適當條件下調整組成物之傳統步驟。 飞 當氫氣f，需產物，則較佳應以該合成氣體接受蒗汽 ^如升虱氣產率。蒸汽重組製程為加水，或使用氣體 _所ΐ ί會f將所得氣體混合物在蒸汽重組觸媒上絕熱反 應三条 重、、且目的在提高混合氣體中氫含量。 ^化反，之合成氣體組成中，通常為氫在25到45莫耳百 炭氣體在40到50莫耳百分比；二氧化碳氣體 t俨一护组忐f ί ;及少量污染物。而蒸汽重組後合成 A 1 η糾9^1苴且為氯氣為35到6 5莫耳百分比；一氧化碳氣體 比·及+旦、一 3分比；二氧化碳氣體為3 0到6 0莫耳百分 ’ 乂里*物。這些範圍非絕對值，實務上是碳氣化
O:\61\61908.ptc 第10頁 500693 ----案號嘿--^2年（L η 曰 修正 五、發明說明（7) 燃料與氣化參數而變化。 瘵Α重組觸媒，可以是位在耐熱撐體上的一或多種第 II I族金屬。傳統所用隨機裝填之陶瓷觸媒支撐體，例如 f二次重組器所用者，可以在此處使用，唯因其經常對氣 -會產生相當壓力降’因此較佳使用塊狀觸媒具有通常盘 反應物流平行穿過通路者。 氣體溫度通常在7 5 0 °c到1〇5〇 t範圍。較佳轉換反應為 酸，換，其幾乎不具曱烷且該轉換反應為放熱性。 氣體中的污染物不難移出，尤其是硫化合物與酸性氣 體。，合成氣體含有來自送給氣化器供料内硫成份生成之 硫化氫（HgS)與C0S。C0S在蒸汽重組器内，依與一氧化碳 相同路經轉換為硫化氫與二氧化碳。 呈酸性氣體之硫化氫易於自合成氣體移出。傳統胺溶劑 如MDEA可用來移除硫化氨。物理性溶劑如SELEX〇L與 RfCTIXOL亦可使用。通常採用物理性溶劑，因其在高壓下 #作性較佳。合成氣體與溶劑在酸性氣體移出接觸器内接 觸。該接觸器可為任何該技藝已知種類，包括填充塔盤。 此種酸移除接觸器之操作為該技藝所知曉。 m較，情況下’轉換反應器之設計與操作均應使其可得到 取小壓力降。合成氣體歷力得以保持，且硫的移出可在氫 進一 f純化步驟或氫的利用之前完成。 加氮處理與加氫裂解操作中，氫是在觸媒存在下與烴接 =。觸媒協助碳〜碳，碳—硫，碳一氮，與碳氧間鍵結破 環’以及與Η之鍵結。此操作且的在於藉著移出硫，減低 酸性，產生較短蛵分子，·增加烴流價值。
O:\61\61908.ptc 第11頁 500693 案號 88122fiS1 C7牟月 日 五、發明說明（8) 加氳處理需要使用含大於約8〇莫耳百 修正 體 分比氫之富含氫氣 因此可分開成 取代壓力轉換 該合成氣體或混合之合成氣體一驅氣流， 富含氫氣體流與貧氫氣體流。膜為一種 吸附單元之選擇。 膜可為任何種類，唯其氫氣滲透必須高過二 氧化碳。許多種類的膜材料為該技藝已知，直二二;5 下，對氫是極高融合選擇性。此類膜材料/包且成=^ 石夕橡膠’ τ基橡膠，聚碳酸醋，聚(苯基氧斤化二=為 6，6原本乙稀’聚楓’聚醯胺，聚醯亞胺，聚醚，聚芳某 氧化物’聚胺基曱酸乙酯，聚酯，等等。膜可為任何$傳"·統 構造，以中間纖維型式構造較佳。 該膜會降低富含氫氣體流壓力，使其必須在使用前再加 壓。合成氣體或混合氣體流以高壓進入膜，通常在約8 Q 〇 psi (5·52 mPa)與約1600 psi (11.03 mPa)間，更常在約 800 psi (5.52 mPa)與約1200 psi (8·27 mPa)之間。氣 體溫度通常在約1 0 t：到1 0 0 °C間。更常在約2 0。(：與約5 0 °C 之間。膜容許如氫之小分子通過（滲透），而較大分子（C 0 2, CO)不能通過（不滲透）。滲透物通過膜時會受到相當程 度壓力降，約在500 psi (3·45 mPa)到700 psi (4. 8 3 mPa)之間。因此該富含氫滲透物通常壓力在由約 100 psi (0.69mPa)到約 700 psi (4·83 mPa)，更常為約 300 psi (2·07 mPa)到約 600 psi (4·14 mPa)之間。滲透 物可含有約8 5到約9 8莫耳百分比氫氣。該富含氫滲透物在 用於如加氫處理器或加氫’製解器前，必須再予加壓。
O:\61\61908.ptc 第12頁 500693 案號 88122651 ο 曰 修正 五、發明說明（9) 不滲透物在膜單元壓力降甚微小，可以不計。該來自膜 之不滲透氣體流含二氧化碳，一氧化碳，與部份氫。其文 化合物亦可能存在，特別為揮發性烴及惰氣。此不滲透物 可為燃燒渦輪機之良好燃料。此滲透物壓力在送經燃燒渦 輪機燃燒前較佳經過減壓。 Φ 使用一組驟冷器/壓縮器組合以同時提升氫壓力並降低 不滲透氣體壓力。不滲透物莫耳數通常在介於約1倍到約5 倍的滲透物莫耳數。不滲透物為高壓，而其壓力應減低到 供作最經燃燒渦輪機燃料氣體之用。燃燒渦輪機需要供料 壓力在約200 psi (1.38 mPa)到約500 psi (3·45 mPa)， 更常為約300 psi (2.07 mPa)到約400 psi (2·76 mPa)。 富含氫滲透物為低壓，而其壓力應予提升到可供例如加氫 處理器之用。富含氳滲透物壓力通常需要在約1000 psi ( 6.8 9 5 mPa)到約 30 0 0 psi ( 20.6 8 5 mPa)，更常在約 1000 psi ( 6. 8 9 5 mPa)到約 1500 psi (10. 34 mPa) 〇 該驟冷器/ 壓縮器具有使不滲透物膨脹之驟冷器，其直接驅動壓縮滲 透物之壓縮器不需使用馬達。 不滲透物膨脹通過壓縮器者與滲透物於壓縮器内受壓者 間之質量流動必須控制。壓縮器與驟冷器可為渦輪，活 塞，或任何該技藝已知設計者。無論如何，通過壓縮器與 驟冷器間質量，必須能平衡壓縮與膨脹壓力比例。此處亦 可能有機械上的限制。 就渦輪壓縮器/渦輪驟冷器而言，其間任何質量流動變 化必須不超過該氣渦輪機頂轴承之設計。在一般設計下， 可有最多1 0 %通過驟冷器褕相對通過壓縮器側之質量流動
O:\61\61908.ptc 第13頁 500693 _案號88122651 年1厶月 日 修正 __ 五、發明說明（10) . 變化。同時，在一般設備上，咸知所需流率可在大於1 0倍 變化，亦即由每天約1 0至約4 0 0百萬標準立方英呎（每天約 ‘ 2 8 3到約1 1 3 6 2百萬公升）。然而此今於流出量與壓縮比間 的關係係為一般熟知者。因此以熟諸此藝者之技術加上本 文揭示優點，可定出驟冷器與壓縮器系統。 該富含氫滲透物可視需要再經壓縮到達賦予最終用途所 需壓力程度。 若該最終用途係作為加氫處理器補充氣體，則該氫較佳 與加氫處理器回收且已被加壓到適當壓力氫混合。加氫處 理製程中，生成硫化氫及短鏈烴如甲烷，乙烷，丙烷，丁 烷，與戊烷。該氬回收到加氫處理器，取出小部份驅氣 流。該驅氣可避免非凝結物如硫化氫，甲烷，與乙烷於製 程累積’抑制反應。 本發明一具體實例中，利用該驅氣送到氣化單元之酸氣 移出單元。驅氣與合成氣體混合。在此處將不純物自驅氣 /合成氣混合物移出。由膜分離器回收富含氫滲透物，於 驟冷器/壓縮器壓縮，再回收到加氫處理器。 膜對於自合成氣體流中移出氫氣僅具部份效果。並非有 害。通常，加氫處理僅需氣化烴所產生氫氣量一半以下。 該大量不滲透氣體流必須以商業可行方法利用。此不滲 透氣體雖可以在鍋爐或它種生熱製程燃燒使用，然而此氣_ 體最有利用途在於於燃燒渦輪機的燃燒。因此，該可燃不胃· 純物係送往通常用於燃燒滿輪機之加壓燃料氣體系統。 燃燒渦輪機可有利的燃燒來自膜之已加壓不滲透氣體， 並由膨脹渦輪機產生動力、燃燒渦輪機為利用加壓燃料氣
O:\61\61908.ptc 第14頁 500693 案號 88122651 曰 修正 五、發明說明（11) 體產生動力之特別有效方式。該不滲透物氣體必須有相當 組成份以支援在燃燒渦輪機内的燃燒。此不滲透氣體為含 高二氧化碳，低BTU熱值氣體。此氣體可與它種氣體混 合，但很可能這種氣體不存在。 該不滲透氣體流中較快燃燒物質為氫。此種具非常低熱 值氣體中，大部份的熱值係由氫提供。快速燃燒之氫，相 當程度的提升了在相對狹小空間内之火焰溫度，由此使得 其它低熱值可燃物適當的燃燒。尤其當氫已燃燒過後，因 此氣體溫度已被提升，不滲透物氣體含有的C 0此時亦快速 燃燒。為使有效燃燒存在之烴，必須要具備高氣體溫度。 因此，不滲透物之氫百分比必須符合燃燒渦輪機供應商要 求，通常在5與2 5 %之間。 本發明一具體實例中，至少部份燃燒渦輪機能量亦用於 壓縮富含氫滲透物。 討論過上述揭示内容後，該技藝之一般技術程度者可認 知到本發明之一示範性具體實例，包括製造高壓富含氫氣 體流方法。此示範性方法包括：a)提供一種合成氣體，使 該合成氣體壓力在約800 psi (5.52 mPa)與約1600 psi (1 1 . 03 mPa)之間，而溫度在約1 0 °C到約1 00 °C之間；b)全 該合成氣體通過膜，使富含氫氣體滲透過膜，產生貧氫不 滲透物與低壓之富含氫滲透物；c)膨脹該不滲透物；及d) 壓縮該滲透物到800 psi (5.52 mPa)與約3000 psi (2 0 · 6 9 mPa )之間，以使壓縮滲透物能量係由膨脹不滲透 物而得。 操作該示範性方法之時，較佳情況為該滲透物滲透該膜 11 iiHi 11 ill __1_睡11 1 11 ΙΕΙΙΙ O:\61\61908.ptc 第15頁 500693 ___案號88122651_年U月 日 修正 _ 五、發明說明（12) 時’承受約500 psi (3.45 mPa)到約700 psi (4·83 mPa) 壓力降。同樣，較佳為該膨脹後不滲透物壓力在約2 0 0 psi (1.38 mPa)與約500 psi (3.45 mPa)之間。 此方法尚可包括令該加壓富含氫滲透物與烴混合物反 應，較佳是在一種可產得加氫處理後烴之加氫處理條件。 該示範方法亦可包括氣化烴質燃料生成該合成氣體，其中 該烴質燃料包含瀝青，且該氣化包括令該烴質燃料與一含 有大於約9 0莫耳百分比氧之氣體反應，以生成流合成氣 體。較佳情況下，該合成氣體含有約2 5到約4 5莫耳百分比 間之氫，約40到約5 0莫耳百分比間之一氧化碳，與約1 0到 約3 5莫耳百分分間之二氧化碳。 該合成氣體亦可在通過膜前，與蒸汽在蒸汽重組觸時存 在下反應。在本發明這種具體實例中，由蒸汽重組後合成 氣體應包含約3 5到約6 5莫耳百分比間之氫，約1 〇到約2 0莫 耳百分比間之一氧化碳，及約3 0到約6 0莫耳百分比間之二 氧化碳。 該示範性方法應較佳利用選自以下一或多者之膜操作： 矽橡膠，丁基橡膠，聚碳酸酯，聚（苯基氧化物），尼龍 6, 6，聚笨乙烯，聚楓，聚醯胺，聚醯亞胺，聚醚，聚芳 基氧化物，聚胺基甲酸乙酯，與聚酯。較佳者，該滲透物 合大於約80莫耳百分比氫，而更佳者，該滲透物含約85與 約9 8莫耳百分比之間的氫。 本示範方法可在操作時，使壓縮前滲透物壓力在約1 〇 〇 psi (0·69 mPa)與約 700 psi (4.83 mPa)之間。更佳者， 壓縮前滲透物壓力在約3〇D psi (2·07 mPa)與約600 psi
O:\61\61908.ptc 第16頁 500693 修正 案號 88122651 五、發明說明（13) (4.14 mPa)之間。 不滲透物莫耳數較佳在約1倍到5倍於操作示範性方法之 _ 滲透物莫耳數。膨脹後不滲透物壓力較佳在約2 0 0 p s i ( 1.38 mPa)與約500 psi (3.45 mPa)之間。該不滲透物以 於燃燒渦輪内燃燒較佳。 滲透物的壓縮及不滲透物的膨脹在一壓縮器/驟冷器内 進行，其中該壓縮器與驟冷器結合一體，以使不滲透物的 膨脹提供能量壓縮滲透物。在此種具體實例中，該壓縮器 /驟冷器可為兩渦輪機，或壓縮器可為渦輪機或活塞，而 驟冷器可為渦輪機或活塞。 以上對本發明裝置，組合物，與方法正藉較佳具體實例f 方式敘述，熟諳此藝者當能認知可以應用變化於本文所述 方法，但卻不脫本發明觀念與範疇。所有此類熟諳此藝者 可認知之轉移與調整均視為屬本發明範疇與觀念之内，正 如以下申請專利範圍所列者。
O:\61\61908.ptc 第17頁 500693 案號 88122651 碍0年（L月 曰 修正
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Claims (1)

  1. 500693 —籠 88122651 彳 Γ7 年 U 月 | —i —ϋ 公申蠢利範輙 製造高壓富含氫氣體流 年月日’ 9a 12. 1補見 方法，該万_ ^包含： —合成氣體，該合成氣體壓力係介於800 psi (5·與 1 6 0 0 psi ⑴·03 mPa) 之間，而該合成氣體 溫於1 0 °C到1 0 0 °c之間； 令該合成氣體通過一膜，以使富含氫氣體通過該 膜，而產生貧氫不滲透物，與壓力較低之富含氫滲透物； C )膨脹該不滲透物；與 d)壓縮該滲透物使介於8 0 0 psi (5.52 mPa)與3 0 0 0 p s i ( 2 0 · 6 8 5 m P a )之間，其中該壓縮參透物能量係得自不 滲透物之膨脹。
    2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該滲透物在滲透 過該膜時，係承受介於500 psi (3.45 mPa)到700 psi ( 4.83 mPa)間之壓力降。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該膨脹不滲透物 壓力係介於 200 psi (1.38 mPa)與 500 psi (3.45 mPa)之 間。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含令該壓 縮之富含氫滲透物與烴混合物反應。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包括氣化烴 質燃料以生成該合成氣體，其中該烴質燃料包括瀝青，而 該氣化作用包含令該烴質燃料與一含大於9 0莫耳百分比氫 之氣體反應，以生成合成氣體。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該合成氣體包含 25到45莫耳百分比之氫，40到50莫耳百分比之一氧化碳，
    O:\61\61908.ptc 第19頁 500693 _案號88122651_气ϋ年h月 日 修正 __ 六、申請專利範圍 - 與1 0到3 5莫耳百分比之二氧化碳。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含令該合 成氣體於該合成氣體通過膜前，於蒸汽重組觸媒存在下， 以經熱過程與蒸汽反應。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該蒸汽重組後合 成氣體包含有3 5到6 5莫耳百分比之間的氫，1 0到2 0莫耳百 分比的一氧化碳，與3 0到6 0莫耳百分比之二氧化碳。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該膜包含一或多 種矽橡膠、丁基橡膠、聚碳酸酯、聚（苯基氧化物）、尼龍 6, 6、聚苯乙烯、聚楓、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醚、聚芳 基氧化物、聚胺基曱酸乙酯與聚酯。 0 1 0.如申請專利範圍第1項之方法，其中該滲透物含大於 8 0莫耳百分比之氫。 1 1 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該滲透物含有8 5 與9 8莫耳百分比之間之氫。 1 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該滲透物於壓縮 前之壓力係介於100 psi (0.69 mPa)與700 psi (4.83 mPa)之間。 1 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該滲透物於壓縮 前之壓力係介於300 psi (2.07 mPa)與600 psi (4 · 14 mPa)之間。 龜 14.如申請專利範圍第1項之方法，其中該不滲透物莫耳_ 數係介於滲透物莫耳數的1倍到5倍之間。 1 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中該不滲透物膨脹
    O:\61\61908.ptc 第20頁 500693 _案號88122651 ^?d年月 日 修正 __ 六、申請專利範圍 - 後之壓力係介於200 psi (1.38 mPa)與500 psi (3. 4 5 mPa)之間，且進一步包含令該不滲透物於燃燒渦輪 I 機燃燒。 1 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中該滲透物的壓縮 與不滲透物的膨脹係於一驟冷器/壓縮器進行，其中該壓 縮器與驟冷器係彼此連結，以使不滲透物膨脹提供壓縮滲 透物之能量。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該驟冷器/壓縮 器含有兩組渦輪機。 1 8.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該壓縮器包含 渦輪機或活塞，其中該驟冷器包含渦輪機或活塞。 丨_
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6550252B2 (en) * 2000-10-12 2003-04-22 Texaco Inc. Nitrogen stripping of hydrotreater condensate
US7004985B2 (en) * 2001-09-05 2006-02-28 Texaco, Inc. Recycle of hydrogen from hydroprocessing purge gas
JP4831935B2 (ja) * 2001-12-18 2011-12-07 フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン 水素含有ガスからの水素と炭化水素液体の共回収
US7621973B2 (en) 2005-12-15 2009-11-24 General Electric Company Methods and systems for partial moderator bypass
US7744663B2 (en) * 2006-02-16 2010-06-29 General Electric Company Methods and systems for advanced gasifier solids removal
FR2904780B1 (fr) * 2006-08-10 2009-10-09 Air Liquide Procede de separation d'un gaz de synthese contenant de l'hydrogene et du monoxyde de carbone mais aussi au moins du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau
FR2918978B1 (fr) * 2007-07-20 2010-02-12 Inst Francais Du Petrole Nouveau procede de purification d'hydrogene utilisant une combinaison d'unites de separation sur membranes
DE102008048062B3 (de) * 2008-09-19 2010-04-08 Forschungszentrum Jülich GmbH IGCC-Kraftwerk mit Rauchgasrückführung und Spülgas
US8048311B2 (en) * 2009-01-06 2011-11-01 General Electric Company Methods and systems for zero discharge water treatment
US20110171117A1 (en) * 2009-12-30 2011-07-14 Chevron U.S.A. Inc. Method and system for increasing hydrogen yield/production in a refinery
US20130081328A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Chevron U.S.A. Inc. Process for providing a low-carbon fuel for refining operations
CN109021575A (zh) * 2018-07-18 2018-12-18 合肥安力电力工程有限公司 一种新型抗击穿电力线缆保护管

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178758A (en) 1976-06-21 1979-12-18 Texaco Inc. Partial oxidation process
US4099382A (en) 1976-06-21 1978-07-11 Texaco Inc. By-product superheated steam from the partial oxidation process
CA1104067A (en) * 1977-11-02 1981-06-30 Harold R. Null Method for separating gases
GB8519928D0 (en) 1985-08-08 1985-09-18 Humphreys & Glasgow Ltd Production of synthesis gas
GB8803156D0 (en) * 1988-02-11 1988-03-09 Shell Int Research Process for thermal cracking of residual hydrocarbon oils
US5229102A (en) * 1989-11-13 1993-07-20 Medalert, Inc. Catalytic ceramic membrane steam-hydrocarbon reformer
US5352272A (en) * 1991-01-30 1994-10-04 The Dow Chemical Company Gas separations utilizing glassy polymer membranes at sub-ambient temperatures
EP0684066A3 (en) * 1994-05-26 1996-05-22 Boc Group Inc Process for the recovery of a light element from a diluted raw gas.
US5472986A (en) 1994-11-08 1995-12-05 Starchem, Inc. Methanol production process using a high nitrogen content synthesis gas with a hydrogen recycle
TW317588B (zh) * 1995-06-14 1997-10-11 Praxair Technology Inc
FR2740444B1 (fr) * 1995-10-26 1997-12-26 Air Liquide Procede et installation de production d'hydrogene et d'energie
US5599955A (en) * 1996-02-22 1997-02-04 Uop Process for producing propylene oxide
US6179900B1 (en) * 1997-10-09 2001-01-30 Gkss Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Process for the separation/recovery of gases
US6147126A (en) * 1998-02-10 2000-11-14 Exxon Research And Engineering Company Gas conversion using hydrogen from syngas gas and hydroconversion tail gas

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