專利名稱：一種處理包含氫及二氧化碳的氣體混合物的方法
背景技術：
本發(fā)明涉及一種處理包含氫(H2)、二氧化碳(CO2)以及至少一種選自硫化氫(H2S)、一氧化碳(CO)及甲烷(CH4)的可燃氣體的氣體混合物的方法。本發(fā)明優(yōu)選與化石燃料燃燒動力站(fossil fuel-fired power stations)相整合從而減少或消除CO2及其他大氣污染物的排放。所感興趣的主要燃料是煤，盡管本發(fā)明在從其他燃料例如瀝青、焦碳(petcoke)及天然氣進行動力生產(chǎn)方面具有應用。目前需要發(fā)展用于從化石燃料，包括含碳及含烴燃料，以及生物質燃料出發(fā)進行高效動力生產(chǎn)且大氣污染物尤其是CO2的排放幾乎為零的改進方法。在從使用這些類型的燃料的動力生產(chǎn)設備捕集CO2方面存在三種基本技術(a)預燃燒脫碳；(b)繼燃燒之后從煙道氣除去CO2；以及(c)氧-燃料燃燒系統(tǒng)。本發(fā)明屬于預燃燒脫碳領域。在預燃燒脫碳中，所述燃料與純氧(O2)反應并通過部分氧化反應轉化為主要由H2及CO組成的合成氣混合物?？梢酝ㄟ^與水(H2O)進行催化變換轉化反應(catalyticshift conversion reaction)將CO轉化為H2及CO2。將所述CO2及H2分離并在生產(chǎn)電力的燃氣輪機復合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中燃燒H2。為了消除H2S或SO2且不將其排放到大氣，必須將在所述變換轉化步驟之后作為H2S存在的所述燃料的硫成分與所述CO2分離。因此，在燃燒之前，必須將CO2及H2S與所述H2分離。為了轉送到存儲位置，通常將所述CO2加壓到管道壓力(大約100巴到大約250巴)。先前的研究普遍顯示預燃燒脫碳可以應用于產(chǎn)生大約36％到40％的動力生產(chǎn)效率(基于所述燃料的較低熱值，“LHV”)的伴隨CO2捕集的從煤進行的動力生產(chǎn)過程?？梢允褂檬紫韧ㄟ^與O2在高溫下反應將所述燃料轉化為包含H2、CO、CO2、H2O、H2S、氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、CH4及其他次要雜質的粗合成氣混合物的部分氧化技術，從含碳或含烴燃料(例如焦碳、瀝青、天然氣以及尤其是煤)生產(chǎn)H2氣體。通常，將所述粗合成氣冷卻以及，尤其是當氣化煤時，將任何灰分從其中除去。所述冷卻及除灰步驟可以通過用水洗滌所述氣體來同時進行?？蛇x擇地，可以在熱交換器中將所述氣體冷卻并將所回收的熱量用于生產(chǎn)，例如，高壓水蒸汽。在這種情形下，大部分所述灰分以熔融狀態(tài)從所述氣化爐中除去以及在熱量回收之后通過過濾除去所剩余的飛灰?？傊?，然后通常將所得到的冷卻氣體流經(jīng)過耐硫的變換催化劑(可以在具備級間冷卻的多級系統(tǒng)中或者具備內部冷卻的單級反應器)，從而用水蒸汽將CO轉化為H2及CO2。同時將任何COS及CS2轉化為H2S及CO2。然后將現(xiàn)有技術用于選擇性地將H2S及CO2從H2中分離，通常是通過將所述氣體輸送到物理溶劑吸收過程，該過程是昂貴的且在操作期間需要顯著的動力消耗。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)從H2非選擇性分離H2S及CO2提供了相對于現(xiàn)存選擇性分離技術的優(yōu)點，尤其是當所述過程是與用于電力生產(chǎn)的燃氣輪機相結合時。EP-A-0262894(Lerner等人；1988年4月6日公開)公開了一種從例如來自水蒸汽甲烷重整裝置的流出物共生產(chǎn)分離的CO2及H2產(chǎn)物的富集流的方法。使用變壓吸附(“PSA”)裝置來分離產(chǎn)生可以被液化的富集氫的初級物流。將來自所述H2PSA的包含CO2及含CO、CH4和H2的可燃氣體的吹掃物流燃燒，從而得到CO2并生產(chǎn)可以用在例如所述H2的液化中的電力。所述H2PSA吹掃流在存在純氧或富集氧的情況下在內燃機、燃氣輪機或其他可用于生成動力的燃燒設備中燃燒。一般將來自所述燃燒器的排出氣體冷卻，冷凝所述水蒸汽，隨后將其除去以及，優(yōu)選地，將一部分所述排出氣體作為原料回收到所述燃燒器，從而控制在所述燃燒器中達到的最高溫度。進一步公開的是來自所述燃燒排出物的廢熱回收可以用于增加水蒸汽。EP-A-0262894示例了使用內燃機來燃燒所述PSA吹掃氣體。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的一個目的是提供一種改進的、成本較低的高效率的分離從含碳或含烴燃料或生物質部分氧化或重整為純的H2和純的CO2氣體的過程得到的合成氣的方法，以及，在一些實施方案中，分離物流含有來自所述初級燃料的任何硫。可以使用整體的氣化聯(lián)合循環(huán)(“IGCC”)系統(tǒng)來從含碳燃料例如煤生產(chǎn)動力，例如電力。將所述燃料氣化從而產(chǎn)生CO和H2的合成氣混合物，其在催化變換反應中，在存在H2O的情況下轉變，從而產(chǎn)生H2和CO2。任何存在于所述燃料中的硫轉變?yōu)镠2S及少量COS和CS2。在從CO2分離之后，并且，如果有的話，將H2S及H2用作燃氣輪機中的燃料來生產(chǎn)動力。在本領域中已知的是從燃氣輪機廢氣回收熱量來將用于燃煤動力站中的氧燃料鍋爐的鍋爐進水預熱。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的進一步目的是不僅提高氧燃料鍋爐而且提高IGCC系統(tǒng)的效率，從而使得當一起整合到聯(lián)合系統(tǒng)中時，所述聯(lián)合系統(tǒng)的總效率通過在所述聯(lián)合系統(tǒng)的組成部分之間提供進一步的熱聯(lián)合而提高。常規(guī)的氧-燃料燃燒系統(tǒng)使用熱煙道氣的再循環(huán)，熱煙道氣一般在300℃到350℃的溫度下。另外，由于在所述鍋爐系統(tǒng)中除了空氣滲進及任何在所述氧原料中的氮/氬之外不存在氮及氬，則與常規(guī)動力站鍋爐相比，所產(chǎn)生的凈煙道氣的量減少。這些作用減少了可用于在排氣之前的冷凝物加熱以及在冷凝物泵至水蒸汽輸送壓力之后的鍋爐進水加熱的低品位熱量的量。已經(jīng)建議將絕熱壓縮用于制氧廠空氣壓縮機及用于CO2壓縮機，從而允許所述熱壓縮空氣及CO2傳遞熱量到所述冷凝物及鍋爐進水(“Oxy-Combustion Processes For CO2Capture From Advanced Super Critical PF and NGCC PowerPlants”，Dillon等人；依照the 7th International Conference onGreenhouse Gas Control Technologies；2004年9月；Vancouver，Canada)。這仍然留下了必須通過使用從所述水蒸汽動力循環(huán)流出的中壓水蒸汽或一些其他方法來彌補的不足。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的一個目的是提供一種通過聯(lián)合煤氣化及氧-燃料燃燒系統(tǒng)來預熱鍋爐進水及冷凝物的額外方法。一種使用最為廣泛的煤氣化方法是一種其中通過與水直接接觸將部分氧化的煤從超過1400℃的溫度驟冷降至一般為240℃到270℃的溫度的方法。在所述氣化器底部的部分中驟冷所述氣體并且這不僅冷卻所述氣體也從所述煤中洗去大部分灰分。然后將所述氣體洗滌干凈并進一步將其冷卻。預熱過的水可以用于提高所述經(jīng)驟冷的氣體的含水量，其在60巴的典型操作壓力下可以是在以體積計60-80％的范圍內。具有所述驟冷水的最大預熱的水的高含量促進CO與水蒸汽以最高轉化率及最小溫度上升來變換轉化為CO2與H2。本發(fā)明優(yōu)選實施方案的一個目的是優(yōu)選地以煤以及已預熱到一般在其沸點的20℃之內的最高溫度的驟冷水，在其最大可能壓力下使用氣化器，從而確保在所述具有最小溫度上升的變換反應器中CO轉化為H2的最好轉化率。本發(fā)明優(yōu)選實施方案的一個目的是通過最大化所述驟冷水預熱以及所述操作壓力來增加從所述壓力降低系統(tǒng)的動力回收。所述驟冷水加熱的最大化提供最大量的存在有來自所述變換轉化的富H2產(chǎn)物氣體的水蒸汽。這與所述系統(tǒng)中的壓力最大化相結合，使得在繼所述變換轉化之后的減壓渦輪機(pressure let-downturbine)中所生產(chǎn)的動力達到最大。將所述氣體壓力降低到一定值，其允許在所述下游系統(tǒng)中壓力損失，得到適于所述富H2氣體在除去CO2及H2S后被用作氣體渦輪機中的燃料的壓力。在CO變換之后的動力渦輪機的使用允許在所述放熱CO變換反應中所釋放的熱量以非常高的效率轉變?yōu)閯恿Α１景l(fā)明優(yōu)選實施方案的進一步目的是允許使用經(jīng)證明簡單且低成本的具有與氧-燃料鍋爐相結合的水驟冷的煤氣化系統(tǒng)從而使得所述合成氣的水蒸汽成分有效地用于預熱鍋爐進水及來自所述氧-燃料鍋爐的冷凝物以及用于加熱所述驟冷水，其是來自經(jīng)冷卻的H2加CO2物流的再循環(huán)冷凝物。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種處理包含H2、CO2以及至少一種選自H2S、CO及CH4的可燃氣體的氣體混合物的方法。所述方法包括從所述氣體混合物中分離H2從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體；在存在O2的情況下燃燒至少部分所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體；以及通過與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體進行間接熱交換來從至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體回收至少部分所述熱量，從而制得經(jīng)溫熱的含H2的氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體。本發(fā)明還提供用于實現(xiàn)所述方法的裝置。就此而言，所述裝置包括用于從所述氣體混合物中分離H2從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體的分離器；用于在存在O2的情況下燃燒至少部分所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體的燃燒反應器；用于將至少部分所述粗CO2氣體從所述分離器輸送到所述燃燒反應器的管道裝置；用于提供至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體之間的間接熱交換從而制得經(jīng)溫熱的含H2的氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的熱交換裝置；用于將至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體從所述燃燒反應器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；以及用于將至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源自那里的氣體從所述分離器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置。
附圖的幾個視圖的簡要說明以下是僅作為示例并參考附圖進行的對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的說明。在這些圖中

圖1為本發(fā)明第一個優(yōu)選實施方案的示意圖；以及圖2為本發(fā)明第二個優(yōu)選實施方案的示意圖。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種處理包含H2、CO2以及至少一種選自H2S、CO及CH4的可燃氣體的氣體混合物的方法，所述方法包括從所述氣體混合物分離H2，從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體；
在存在O2的情況下燃燒至少部分所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體，從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體；以及通過與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體進行間接熱交換來從至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體回收至少部分所述熱量，從而制得經(jīng)溫熱的含H2的氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體。本方法在處理任何包含H2、CO2以及至少一種選自CO、H2S及CH4的可燃氣體的氣體混合物方面具有應用。但是，所述方法在處理來源于含碳或含烴燃料或生物質燃料的部分氧化(或重整)的氣體混合物方面具有特別的應用。在這些實施方案中，所述粗CO2氣體的組成成分將取決于許多因素，包括所使用的燃料、所述部分氧化的條件以及所述分離的效果。如果CO作為可燃氣體存在于所述粗CO2氣體中，那么所述CO2產(chǎn)物氣體包含作為燃燒產(chǎn)物的進一步的CO2。如果CH4作為可燃氣體存在于所述粗CO2氣體中，那么所述CO2產(chǎn)物氣體包含作為燃燒產(chǎn)物的H2O及進一步的CO2。如果H2S作為可燃氣體存在于所述粗CO2氣體中，那么所述CO2產(chǎn)物氣體包含作為燃燒產(chǎn)物的SO2及H2O。另外，如果所述分離不是完全有效，那么一些H2(其也是易燃的)還將存在于所述粗CO2氣體中。如果H2存在于所述粗CO2氣體中，那么所述CO2產(chǎn)物氣體包含作為燃燒產(chǎn)物的H2O。所述方法的燃燒步驟產(chǎn)生熱量，通過與至少部分所述經(jīng)分離的H2或源自那里的氣體進行間接熱交換來回收其至少部分。因此，所述CO2產(chǎn)物氣體用作傳熱介質。所述CO2產(chǎn)物氣體通常具有低壓，例如，大約1巴到大約2巴，并且一般為大約1.3巴的低壓。通常，所述CO2產(chǎn)物氣體基本上由CO2與H2O組成，一般同時含有剩余的過量O2，并且如果所述燃料含有硫，則含有SO2/SO3。優(yōu)選地，所述方法與使用燃氣輪機的動力生產(chǎn)方法相結合，并且，特別地，所述方法優(yōu)選與燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)相結合。所述方法優(yōu)選進一步包括將至少部分所述經(jīng)溫熱的含H2的氣體作為燃料輸送到燃氣輪機用于動力生產(chǎn)。所述燃氣輪機產(chǎn)生的動力可以通過將氮氣(N2)或H2O引入所述渦輪機燃料氣體中而得以增加(以及可以減少來自所述燃氣輪機的NOx排放水平)。在這種實施方案中，所述方法可以進一步包括將至少一種選自N2及H2O的稀釋流體引入到所述經(jīng)分離的H2氣體，從而制得含H2的氣體；以及將所述含H2的氣體用于所述熱量回收。例如，謹慎確定所引入的N2的量，從而控制NOx排放水平且產(chǎn)生最大的燃氣輪機動力輸出。一般地，將充足的N2加入到所述經(jīng)分離的H2氣體中，從而制得含有大約40體積％到大約60體積％N2的渦輪機燃料氣體流。將所述氣體混合物進行非選擇性處理，從而從不純的H2分離出所述粗CO2氣體。H2可以用任何適宜的技術來分離。例如，H2可以通過胺洗滌方法，例如在MDEA單元中，或者通過類似的化學或物理吸附方法來從所述氣體混合物中分離。在這種基于溶劑的方法中，CO2及H2S與僅僅少量的其他氣體組分(例如，H2、易燃組分例如CO及CH4、以及任何次要雜質)一起被所述化學或物理溶劑吸收。但是，大部分含碳的易燃組分(例如CO及CH4)仍保持在所述經(jīng)分離的H2氣體中，所述經(jīng)分離的H2氣體是一種富含H2的氣體。在燃氣輪機中燃燒該經(jīng)分離的H2氣體導致不希望的CO2排放，這來源于所述含碳易燃組分。因此，優(yōu)選的是將所述易燃的含碳組分從含有所述CO2及H2S的H2氣體分離，留下基本上純的經(jīng)分離的H2氣體。優(yōu)選地將H2通過變壓吸附(“PSA”)過程從所述氣體混合物分離，一般使用PSA系統(tǒng)，例如多床變壓吸附系統(tǒng)。一般而言，PSA能夠以大約99.999mol％的純度實現(xiàn)大約85mol％到大約90mol％的氫回收。所述粗CO2氣體含有任何未回收的H2以及可能還含有CH4及CO。如果H2S存在于所述粗CO2氣體中，它可以提供輸送到所述PSA系統(tǒng)的所述氣體混合物總燃燒能的相當比例。這在使用具有高硫量的燃料，例如具有6wt％硫的焦碳的實施方案中尤為真實。為了允許使用用于非選擇性分離的簡單且低成本的PSA方法，在優(yōu)選實施方案中，將在所述低壓PSA廢氣流中的熱含量以高效方式用于下游燃氣輪機復合循環(huán)動力生產(chǎn)系統(tǒng)中。另外，將CO2及所述含硫化合物選擇性地從該廢氣流分離用于分離處理。這兩個目的可以通過將所述廢氣在過量的純O2中燃燒來實現(xiàn)，而該情形下所述燃燒產(chǎn)物將是H2O、CO2、SO2、SO3及過量的O2。所述氧燃料燃燒既可以以一次操作的方式發(fā)生，也可以與經(jīng)冷卻的煙道氣再循環(huán)一起發(fā)生，用于降低所述燃燒溫度?？梢詫⑺鯟O2干燥并壓縮到管道壓力。所述SO2及過量的O2可以通過在所述壓縮工序期間應用的方法來從所述CO2中除去。優(yōu)選將由所述PSA低壓廢氣流的所述氧-燃料燃燒所釋放的熱量用于將燃氣輪機燃料氣體加熱到最大允許溫度?？梢詫2與經(jīng)分離的H2氣體混合，從而降低所述燃氣輪機燃燒溫度(以及，因此，來自所述燃氣輪機的NOx排放水平)并提高所述燃氣輪機的動力輸出。用這種方法，在所述PSA廢氣中的大部分燃燒熱能以與來自所述H2燃料燃燒的熱量相同的總效率在所述燃氣輪機中用作初始能量。在其中空氣分離裝置(“ASU”)為氣化器及所述氧-燃料燃燒提供氧氣的實施方案中，可以通過所述ASU聯(lián)合生產(chǎn)所述N2。當所述經(jīng)分離的H2用作工業(yè)用燃氣輪機燃料時，所述PSA多床系統(tǒng)可以在大約10巴到大約100巴的壓力范圍下運行，以及，優(yōu)選在25巴到大約35巴的范圍內運行。如果需要H2來氫化處理石油餾分，所述操作壓力應該盡可能高從而減少或消除H2壓縮責任。如果對于未來機動車燃油條件，H2是需要的，則該高壓條件還將應用?？梢詫⑺龃諧O2氣體中的可燃氣體在任何適宜的燃燒過程中燃燒。但是，優(yōu)選地，將所述粗CO2氣體中的所述可燃氣體在使用過量氧化性氣體的氧燃料燃燒過程中燃燒，該氧化性氣體基本上由O2以及任選地經(jīng)循環(huán)的CO2產(chǎn)物氣體組成。如果從含碳燃料例如煤生產(chǎn)所述氣體混合物，則所述CO2產(chǎn)物氣體將進一步包含CO2、H2O、SO2和SO3以及一些過量的燃燒O2。選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料可以在所述氧燃料燃燒過程中燃燒。然后將所述粗CO2氣體中的所述可燃氣體在所述燃燒氧燃料的熱水鍋爐中用作“過量燃料”。一個優(yōu)選的氧燃料燃燒過程的例子為動力站中的粉煤燃燒熱水鍋爐。因此，在優(yōu)選實施方案中，產(chǎn)生于通過例如部分氧化或重整的方法處理初級燃料例如含碳燃料、含烴燃料或生物質燃料的過程的氣體混合物，如果對其進行分離處理從而分離基本上純的H2，將會提供一種粗CO2流，其進一步包含H2S、CO及CH4，其可在動力站中的煤粉燃燒鍋爐中作為額外的燃料氣體燃燒氣流燃燒。如果所述鍋爐對于氧-燃料燃燒已經(jīng)轉變，所述CO2及SOx燃燒產(chǎn)物將被捕集用于處理。所述方法在其中所述氧燃料燃燒過程是在熱水鍋爐中燃燒含碳燃料例如粉煤而產(chǎn)生用于膨脹來生產(chǎn)動力的水蒸汽的過程的實施方案中具有特別的應用。在這些實施方案中，所述方法可以進一步包括通過與所述氣體混合物進行間接熱交換來預熱鍋爐進水，從而制得經(jīng)冷卻的氣體混合物及經(jīng)預熱的鍋爐進水；以及將至少部分所述經(jīng)預熱的鍋爐進水輸送到所述熱水鍋爐，從而制得用于動力生產(chǎn)的水蒸汽。因此，所述方法可以進一步與復合循環(huán)動力生產(chǎn)系統(tǒng)相結合。在優(yōu)選實施方案中，所述氣體混合物在減壓渦輪機中進行CO變換以及任選地進行動力回收。所述優(yōu)選實施方案包括生產(chǎn)用于動力生產(chǎn)的水蒸汽的氧燃料燃燒熱水鍋爐，例如，在粉煤燃燒動力站中，與由燃氣輪機生產(chǎn)動力的IGCC系統(tǒng)相聯(lián)合。這種實施方案允許所述氧燃料燃燒熱水鍋爐與所述IGCC系統(tǒng)之間的更有效的熱聯(lián)合，所述IGCC系統(tǒng)產(chǎn)生較少量的用于粉煤燃燒動力站中預熱鍋爐進水及冷凝物所需的水蒸汽。取決于所述燃氣輪機相對于所述粉煤燃燒鍋爐的產(chǎn)出，來自所述燃氣輪機的排出物可以被用于預熱鍋爐進水以及用于生產(chǎn)高壓水蒸汽。將不會需要單獨的汽輪機及配套設備。所有所述水蒸汽系統(tǒng)將為所述IGCC系統(tǒng)及所述PF煤燃燒鍋爐所共用。因此，可以獲得更高效率并減少投資成本。本發(fā)明可以以IGCC系統(tǒng)相整合的方式與生產(chǎn)合成氣的部分氧化反應器或重整裝置一起被使用。合成氣中的CO通常在變換轉化催化劑作用下通過與H2O反應來被轉化從而制得H2及CO2。將H2從CO2中分離，然后作為燃料輸送到燃氣輪機中的燃燒室來生產(chǎn)動力。一種包括基于煤的IGCC與在粉煤氧燃料鍋爐中的煤燃燒的組合的整體工藝顯著地增加動力生產(chǎn)的總效率，當與任何一種單獨使用的目前最好的方法相比時。另外，伴隨CO2捕集的動力生產(chǎn)設備的投資成本顯著地降低了，當與任何兩種單獨使用的目前最好的方法相比時。本發(fā)明的一個獨特的優(yōu)點在于至少部分(并且通常是全部)可能有害的痕量組分將被氧化并轉化為可溶或惰性形式，其可以在下游被除去，這通常較所述有害痕量組分本身更容易。所述CO2產(chǎn)物氣體可以包含許多污染物。所述污染物的特性及量取決于用于生產(chǎn)所述氣體混合物的所述燃料的性質、所述燃燒步驟的條件以及所述分離的有效性。例如，使用煤作為燃料產(chǎn)生H2S，當后者燃燒時，產(chǎn)生SO2和SO3(或“SOx”)。在所述燃燒步驟中過量的O2可產(chǎn)生作為污染物的O2。另外，N2及Ar，在用于所述燃燒的O2中作為雜質產(chǎn)生，還可作為污染物存在于所述CO2產(chǎn)物氣體中。但是，使用所述氧燃料燃燒過程的一個優(yōu)點是N2及Ar被從過程中大大地消除，除了隨O2進料帶來的量以及作為空氣滲入所述過程的結果外。所述N2及Ar組分被稱為“惰性”組分。當所述CO2產(chǎn)物氣體包含一種或多種選自SO2、SO3及NOx的污染物時，所述方法可以進一步包括從所述CO2產(chǎn)物氣體除去至少部分所述污染物，這通過用水洗滌CO2產(chǎn)物氣體，從而產(chǎn)生經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體；在存在O2及水的情況下以及，當SO2將被除去時，在還存在NOx的情況下，將所述經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體保持在高壓下持續(xù)足夠的時間，來將SO2轉變?yōu)榱蛩岷?或NOx轉變?yōu)橄跛?；以及將所述硫酸?或硝酸從所述經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體中分離，從而制得不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體。在“不含SO3”或“不含SOx”的中的術語“不含”是指至少基本上全部(以及通常基本上全部或優(yōu)選全部)SO3或SOx已經(jīng)被除去。然后可以將至少部分所述不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體干燥，如果必要進行純化從而除去“惰性”組分，并壓縮到大約80巴到大約250巴的管道壓力。一般地，至少基本上全部(以及通常全部)的任何SOx污染物以及大部分，通常是大約90％的任何NOx被除去。所述CO2產(chǎn)物氣體通常在大約1巴到大約2巴的壓力下，例如一般在1.3巴下制得，并且可以將其壓縮到所述高壓。所述高壓通常為至少大約3巴且優(yōu)選大約10巴到大約50巴。在優(yōu)選實施方案中，SO2及NOx的除去發(fā)生于其中所述氣體已經(jīng)在壓縮機的中間冷卻器或后冷卻器中被冷卻的CO2壓縮機組內的級。優(yōu)選至少部分所述壓縮是絕熱的。SO2作為H2SO4被除去以及NO和NO2作為HNO3被除去，條件是在所述CO2產(chǎn)物氣體的壓力提升之后存在足夠的所述氣態(tài)組分與所述液態(tài)水之間的接觸時間。接觸時間(或“滯留”)決定所述SO2向H2SO4的轉化率以及所述NOx向HNO3的轉化率。不多于60秒的總“滯留”時間對于實現(xiàn)SO2/NOx的最大轉化率是足夠的。逆流氣體/液體接觸裝置例如塔或洗滌塔允許水與SOx密切混合，然后與NO2密切混合，從而連續(xù)地從所述氣體中除去這些組分，從而允許反應進行直到至少基本上全部SOx與大部分所述NOx一起被除去。這種裝置適合于為所述轉化提供所需要的接觸時間。直到全部所述SO2被消耗才會形成HNO2或HNO3?？梢约尤胨鲛D化需要的O2，雖然在任何情況下一定量的O2通常存在于所述CO2中，例如，來自用于氧燃料燃燒過程的過量O2。水通常存在于所述CO2中，例如，在所述燃燒過程中已經(jīng)產(chǎn)生的CO2中。在任何情況下，在洗滌期間將加入水。通常在逆流氣體/液體接觸裝置例如洗滌塔中將CO2產(chǎn)物氣體洗滌，從而除去SO3。通常在至少一個進一步的逆流氣體/液體接觸裝置中，用水洗滌所述經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體，從而制得所述不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體以及硫酸水溶液和/或硝酸水溶液。通常將所述酸的水溶液稀釋。優(yōu)選將至少部分所述或每一水溶液再循環(huán)到所述或每個相應的氣體/液體接觸裝置。當所述接觸裝置為塔或洗滌塔時，所述溶液被再循環(huán)到所述塔(column)或塔(tower)的頂部。在再循環(huán)之前，通常將所述或每一水溶液的再循環(huán)部分泵至更高壓力從而產(chǎn)生經(jīng)加壓(pump)的溶液，然后將該溶液冷卻。在其中經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體包含SO2及NOx的優(yōu)選實施方案中，所述方法包括在第一高壓下將SO2轉化為硫酸以及在高于第一高壓的第二高壓下將NOx轉化為硝酸。在第一高壓下，所述NOx的一部分可以轉化為硝酸。例如，如果SO2進料濃度足夠低，在第一高壓下會有比硫酸更多的硝酸被產(chǎn)生。因此，在優(yōu)選實施方案中，所述方法通常包括在逆流氣體/液體接觸裝置中用水洗滌CO2產(chǎn)物氣體，從而產(chǎn)生經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體；
將至少部分所述經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體壓縮至第一高壓；在第一個進一步的逆流氣體/液體接觸裝置中用水洗滌不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體，從而制得不含SOx的CO2氣體以及硫酸水溶液；將至少部分所述不含SOx的二氧化碳氣體壓縮至第二高壓；以及在第二高壓下在第二個進一步的逆流氣體/液體接觸裝置中用水洗滌至少部分所述不含SOx的二氧化碳氣體，從而制得不含SOx的且貧乏NOx的二氧化碳氣體以及硝酸水溶液。通常將至少部分所述硫酸水溶液再循環(huán)到第一氣體/液體接觸裝置，任選地在加壓(pump)和/或冷卻之后。通常將至少部分所述硝酸水溶液循環(huán)到第二氣體/液體接觸裝置，任選地在加壓(pump)和/或冷卻之后。硝酸可以反應而產(chǎn)生NO及NO2，其可以在其中所述粗CO2氣體中的NOx含量低或不存在的實施方案中被再循環(huán)。所述第一高壓通常為大約10巴到大約20巴且優(yōu)選大約15巴。其中將所述經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體壓縮到第一高壓，這種壓縮優(yōu)選是絕熱的，通常伴隨熱量被回收到所述動力生產(chǎn)系統(tǒng)。所述第二高壓通常為大約25巴到大約35巴，并且優(yōu)選為大約30巴。所述相應的CO2氣體與水在所述氣體/液體接觸裝置中的接觸時間被稱為滯留時間。所述不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體在第一個進一步的氣體/液體接觸裝置中優(yōu)選具有大約2秒到大約20秒的滯留時間。所述不合SOx的CO2氣體在第二個進一步的氣體/液體接觸裝置中優(yōu)選具有大約2秒到大約20秒的滯留時間。本發(fā)明優(yōu)選實施方案的一個優(yōu)點為所述方法以低達300ppm的NOx濃度運行。NOx在所述CO2產(chǎn)物氣體中的濃度優(yōu)選為大約300ppm到大約10,000ppm。在其中所述CO2產(chǎn)物氣體不包含作為污染物的NOx的實施方案中，所述方法進一步包括將至少為了將所述SO2轉化為硫酸所需要的最小量的NOx加入到所述CO2中。在那些實施方案中，所加入的NOx的量優(yōu)選為大約300ppm到大約10,000ppm。然后可以將從所述CO2產(chǎn)物氣體中分離的所述HNO3轉化為NO及NO2并再循環(huán)回所述系統(tǒng)。在將SO2轉化為硫酸和/或將NOx轉化為硝酸的所述高壓下將所述CO2產(chǎn)物氣體保持的溫度通常不超過大約80℃且優(yōu)選不超過大約50℃。在優(yōu)選實施方案中，所述溫度不低于大約0℃且優(yōu)選為大約0℃到50℃。最優(yōu)選地，所述溫度接近周圍環(huán)境，例如，大約30C。然后可以將所述不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體(或所述CO2產(chǎn)物氣體，如果無SOx/NOx要除去)存儲在地質構造中或用于提高油的回收。在優(yōu)選實施方案中，將所述氣體在干燥劑干燥機中進行干燥，然后冷卻到接近于它的三相點的溫度，其中“惰性組分”例如O2、N2及Ar以氣相形式被除去。該方法通過將所述進氣壓力固定在大約20巴到大約40巴范圍內的適當高水平而允許所述惰性氣體流的CO2損失最小化。在標題為“Oxyfuel conversion of heaters andboilers for CO2capture”(Wilkinson等；Second National Conferenceon Carbon Sequestration；2003年5月5-8日；Washington，DC)的論文中描述了合適的“惰性組分”除去方法，其公開的內容在此引入作為參考。該方法產(chǎn)生大約95mol％到大約98mol％的CO2純度以及大約90mol％到大約95mol％的CO2回收。如果要求過量的O2應從所述不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體中被除去(例如，如果所述CO2用于提高油的回收)，那么可以將所述經(jīng)壓縮的CO2與適量的H2混合并流經(jīng)鉑或鈀催化劑，從而將所述O2轉化為H2O。此步驟將在所述SOx/NOx除去步驟的下游及立即在所述CO2干燥步驟的上游進行。所述催化轉化一般將在大約20巴到大約40巴的壓力下進行。一種包括從PSA廢氣中分離純CO2的進一步的實施方案涉及使用在所述Wilkinson參考文獻中所描述的“惰性組分”分離且獲取所述惰性組分氣體流(其一般由大約25mol％的CO2、40mol％的H2、15mol％CO以及其余的物質組成，所述其余的物質由O2、N2及Ar組成，且其一般在大約20巴到大約30巴壓力下)以及處理所述氣體流，從而分離更多可回收的H2。首先將所述氣體加熱到大約300℃，加入水蒸汽，以及將所述氣體流經(jīng)過變換催化劑，從而將CO與水轉化為CO2與H2。然后將所述富H2的氣體流經(jīng)過第二個PSA，其分離第二量的純H2，留下低壓的富含CO2的廢氣流，其可以在一次操作的基礎上與純O2一起燃燒，從而產(chǎn)生用于預熱所述燃氣輪機的進料的熱量。當所述氧燃料燃燒過程使用煤作為燃料時，基于一般的煤組成，在所述CO2產(chǎn)物氣體中將存在汞。本發(fā)明這些實施方案的進一步的優(yōu)點為當制得硝酸時，存在于所述CO2產(chǎn)物氣體中的任何單質汞或汞化合物也將被除去，因為在蒸氣相中的單質汞將轉變?yōu)橄跛峁⑶夜衔锶菀着c硝酸反應。在所述過程中一般的硝酸濃度將足以從所述CO2流中除去所有汞，或通過反應或通過溶解除去。當所述含H2的氣體優(yōu)選被用作燃氣輪機的燃燒器中的燃料時，可以將至少部分所述含H2的氣體用于化學處理過程，例如將石油餾分加氫處理或將石油餾分以及氨生產(chǎn)脫硫化或者可以將其液化來生產(chǎn)液態(tài)氫。所述方法優(yōu)選進一步包括通過使CO與H2O在變換轉化反應中反應而產(chǎn)生熱量以及得到在所述氣體混合物中的至少部分所述H2。所述變換轉化反應通常催化地進行。當所述氣體混合物包含含硫氣體時，所述變換催化劑必須是耐硫的。任何COS或CS2將會同時被轉化為H2S及CO2。至少部分在所述CO加H2O變換轉化反應中所產(chǎn)生的熱量可以用來預熱鍋爐進水。在用鍋爐進水冷卻之前，可以將所述氣體混合物的壓力加以降低伴隨在熱氣體膨脹機中的動力回收。至少部分所述CO可以通過將選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料部分氧化或重整而作為具有H2的合成氣混合物被制得。例如，可以在存在O2(例如，在空氣、純O2或不純O2中)的情況下將含烴燃料(例如，天然氣)部分氧化從而制得所述合成氣。在這一例子中，所制得的合成氣通常還包含CH4。在另一個例子中，可以將所述含碳燃料(例如煤)氣化從而制得包含CO及H2的合成氣混合物。所述氣化過程是放熱的，因而，優(yōu)選將至少部分所產(chǎn)生的熱量回收。在后一個實施方案中，所述方法可以進一步包括在通過與所述氣體混合物進行間接熱交換而將所述水溫熱之后用水驟冷所述氣化過程。在溫熱之前，至少部分所述驟冷水可以被冷凝并從所述氣體混合物中分離。因此，所述方法可以更進一步與IGCC系統(tǒng)相聯(lián)合。在其中所述CO是通過含碳燃料的氣化過程而作為具有H2的合成氣混合物被制得的實施方案中，可以使用IGCC系統(tǒng)來為所述燃氣輪機生產(chǎn)所述燃料，由此允許進一步的熱整合。優(yōu)點之一將是可以將來自所述燃氣輪機的廢熱用于預熱鍋爐進水以及來自氧燃料粉煤燃燒動力站的冷凝物。幾乎沒有水蒸汽將會需要在所述燃氣輪機廢熱回收系統(tǒng)中被蒸發(fā)。將不會有單獨的裝備有所述燃氣輪機的蒸汽輪機動力系統(tǒng)。在其中所述氣體混合物是在最高的可能合成氣生產(chǎn)壓力下從所述變換轉化反應被制得的實施方案中，所述方法優(yōu)選進一步包括將所述氣體混合物的壓力降低到有利于在燃氣輪機中使用經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的含H2的氣體的壓力。在分離前通常將所述經(jīng)降壓的氣體混合物用于通過進行間接熱交換來預熱鍋爐進水。在優(yōu)選實施方案中，所述方法包括將選自含碳燃料、含烴燃料以及生物質燃料的燃料部分氧化或重整，從而制得合成氣；將所述合成氣中的至少部分CO在變換轉化反應中與H2O反應，從而制得包含H2、CO2以及至少一種選自H2S、CO及CH4的可燃氣體的氣體混合物；從所述氣體混合物中分離H2，從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體；將所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體在使用過量氧化性氣體的氧燃料燃燒過程中燃燒，從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體，該氧化性氣體基本上由O2以及任選的至少一種選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料組成；將所述CO2產(chǎn)物氣體的一部分作為進料循環(huán)至所述氧燃料燃燒過程；通過與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體進行間接熱交換來從至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體中回收至少部分熱量，所述經(jīng)分離的H2氣體任選地包含至少一種選自N2及H2O的進一步氣體，從而制得經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體以及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體；以及將經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體輸送到燃氣輪機用于動力生產(chǎn)。所述合成氣優(yōu)選通過煤的氣化或通過天然氣的部分氧化(或重整)來生產(chǎn)。所述預燃燒脫碳與粉煤燃燒熱水鍋爐動力站的聯(lián)合導致所述聯(lián)合系統(tǒng)的熱效率，當與兩種系統(tǒng)單獨運轉相比時，從大約36％增加到40％以上(LHV)以及對于所述聯(lián)合系統(tǒng)還導致更低的總投資成本，當與單獨基于氧-燃料的系統(tǒng)或者單獨基于IGCC的系統(tǒng)相比時。本發(fā)明第一個方面的進一步任選的特征包括·在所述CO2產(chǎn)物氣體中存在過量O2的情況下催化燃燒一些產(chǎn)物H2，從而除去所述過量O2；以及·如果所述粗CO2氣體的燃燒不提供在所述合成氣生產(chǎn)流程內的足夠熱量責任(heating duty)，則使用天然氣作為所述燃燒器中的附加燃料從而產(chǎn)生進一步的熱量責任(heating duty)。一部分所述燃燒器煙道氣可能必須被再循環(huán)到所述燃燒器，從而控制所述燃燒器內的溫度。根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，在此提供用于處理包含H2、CO2以及至少一種選自H2S、CO及CH4的可燃氣體的氣體混合物的裝置，所述裝置包括用于從所述氣體混合物中分離H2從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體的分離器；用于在存在O2的情況下燃燒至少部分所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體的燃燒反應器；用于將至少部分所述粗CO2氣體從所述分離器輸送到所述燃燒反應器的管道裝置；用于提供至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體之間的間接熱交換從而制得經(jīng)溫熱的含H2的氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的熱交換器裝置；用于將至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體從所述燃燒反應器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；以及用于將至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源自那里的氣體從所述分離器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置?？梢詫λ鲅b置進行改造和/或構造，從而實現(xiàn)以上所討論的方法的優(yōu)選特征的任何可行的組合?？梢允褂萌魏芜m宜的熱交換裝置。一個適宜的熱交換裝置的例子為熱交換器，例如板翅式熱交換器。另一個適宜的熱交換裝置的例子為在所述燃燒反應器內的熱交換區(qū)域。所述裝置可以進一步包括
用于生產(chǎn)動力的燃氣輪機；以及用于將經(jīng)溫熱的含H2的氣體作為燃料從所述熱交換裝置輸送到所述燃氣輪機的管道裝置。在這些實施方案中，所述裝置可以進一步包括用于將至少一種選自N2與H2O的稀釋流體引入到所述熱交換裝置的所述經(jīng)分離的H2氣體的上游從而制得含H2的氣體的裝置。適宜的裝置可以包括進一步的管道裝置以及在流體通道中的管道接頭或分支，所述流體通道具有將所述經(jīng)分離的H2氣體輸送到所述熱交換裝置的所述管道裝置。可以使用流量控制器例如閥門系統(tǒng)來控制所述N2和/或H2O的流量。所述分離器可以是胺洗滌系統(tǒng)，例如，使用MDEA單元，或用于任何類似的化學或物理吸附過程的系統(tǒng)。但是，在優(yōu)選實施方案中，所述分離器為PSA系統(tǒng)，例如多床變壓吸附器。所述燃燒反應器優(yōu)選氧燃料燃燒反應器。在這種實施方案中，所述裝置進一步包括用于將基本上由O2組成的氧化性氣體輸送到所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；以及所述裝置任選地進一步包括用于將一部分所述CO2產(chǎn)物氣體作為進料再循環(huán)至所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置。所述氧燃料燃燒反應器優(yōu)選被用于生產(chǎn)水蒸汽的粉煤燃燒熱水鍋爐，該水蒸汽用于膨脹來產(chǎn)生動力。在這些實施方案中，所述裝置可以進一步包括用于提供所述氣體混合物與鍋爐進水之間的間接熱交換由此制得經(jīng)冷卻的氣體混合物及經(jīng)預熱的鍋爐進水的熱交換裝置；用于將所述氣體混合物輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)冷卻的氣體混合物從所述熱交換裝置輸送到所述分離器的管道裝置；用于將鍋爐進水輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；以及用于將經(jīng)預熱的鍋爐進水從所述熱交換裝置輸送到所述熱水鍋爐的管道裝置。通過選擇燃氣輪機及鍋爐尺寸，可以加熱氧燃料鍋爐所需要的所述鍋爐進水的大部分，由此降低甚至消除對從氧燃料蒸汽輪機系統(tǒng)排出的水蒸汽的需要。所述裝置可以進一步包括任何適用于從所述CO2產(chǎn)物氣體中除去污染物的裝置。當一種或多種選自SO2、SO3及NOx的污染物將被除去時，所述裝置可以進一步包括用于用水洗滌所述CO2產(chǎn)物氣體從而制得經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體的逆流氣體/液體接觸裝置；用于提升經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體的壓力的壓縮機；用于將經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體從所述氣體/液體接觸裝置輸送到所述壓縮機的管道裝置；至少一個用于在高壓下在存在O2的情況下以及，當SO2將被除去時，在還存在NOx的情況下，用水洗滌所述不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體持續(xù)足夠的時間來將SO2轉變?yōu)榱蛩岷?或NOx轉變?yōu)橄跛岬哪媪鳉怏w/液體接觸裝置；用于將高壓下的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體從所述壓縮機輸送到所述或每個相應的氣體/液體接觸裝置的管道裝置；以及用于將硫酸水溶液和/或硝酸水溶液循環(huán)到所述或每個相應的氣體/液體接觸裝置的管道裝置。在優(yōu)選實施方案中，所述裝置包括用于用水洗滌CO2產(chǎn)物氣體從而產(chǎn)生經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體的逆流氣體/液體接觸裝置；用于將經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體的壓力升高到第一高壓的第一個壓縮機；用于將經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體從所述氣體/液體接觸裝置輸送到第一個壓縮機的管道裝置；用于在第一高壓下用水洗滌所述不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體足夠的時間從而制得不含SOx的CO2氣體以及硫酸水溶液的第一個進一步的逆流氣體/液體接觸裝置；用于在第一高壓下將所述不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體從所述第一個壓縮機輸送到所述第一個進一步的氣體/液體接觸裝置的管道裝置；以及用于將硫酸水溶液循環(huán)到所述第一個進一步的氣體/液體接觸塔的管道裝置；
用于將至少部分所述不含SOx的CO2氣體壓縮到比第一高壓更高的第二高壓的第二個壓縮機；用于在第二高壓下用水洗滌所述不含SOx的CO2氣體足夠的時間從而制得不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體以及硝酸水溶液的第二個進一步的逆流氣體/液體接觸裝置；用于在第二高壓下將所述不含SOx的CO2氣體從所述第二個壓縮機輸送到所述第二個進一步的氣體/液體接觸裝置的管道裝置；以及用于將硝酸水溶液循環(huán)到所述第二個氣體/液體接觸裝置的管道裝置；在這些實施方案中，所述第一個與第二個壓縮機可以是CO2壓縮機組的級。可以將任何適宜的裝置用于生產(chǎn)所述氣體混合物中的H2。但是，所述裝置優(yōu)選進一步包括用于將CO與H2O反應從而制得至少部分在所述氣體混合物中的H2的變換轉化反應器；用于將CO以及H2O單獨地或作為混合物流輸送到所述變換轉化反應器的管道裝置；以及用于將氣體混合物從所述變換轉化反應器輸送到所述分離器的管道裝置。使用CO的變換轉化來生產(chǎn)H2的優(yōu)點之一是該反應是放熱的，因而，可獲得用于回收的另外的熱量，例如，通過預熱用于熱水鍋爐的進水和/或來自粉狀燃煤燃燒的熱水鍋爐的對流區(qū)域的冷凝物。在這些實施方案中，所述裝置可以進一步包括用于生產(chǎn)包含來自選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料的CO的合成氣的選自部分氧化反應器及重整裝置的反應器；以及用于將所述CO從所述反應器輸送到所述變換轉化反應器的管道裝置。所述反應器可以是自熱重整裝置(“ATR”)或氣化器。當所述反應器為氣化器時，所述裝置可以進一步包括用于提供水與所述氣體混合物之間的間接熱交換從而制得經(jīng)溫熱的水及經(jīng)冷卻的氣體混合物的熱交換裝置；用于將氣體混合物輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)冷卻的氣體混合物從所述熱交換裝置輸送到所述分離器的管道裝置；
用于將水輸送到所述熱交換器的管道裝置；以及用于將所述經(jīng)溫熱的水從所述熱交換器輸送到所述氣化器作為驟冷水的管道裝置。所述裝置可以進一步包括用于將在所述變換轉化反應器中制得的所述氣體混合物的壓力從最高的可能合成氣生產(chǎn)壓力降低到有利于在燃氣輪機中使用經(jīng)分離的H2氣體或源自那里的含H2的氣體的壓力的減壓渦輪機；用于將氣體混合物從所述變換轉化反應器輸送到所述減壓渦輪機的管道裝置；以及用于將經(jīng)減壓的氣體混合物從所述減壓渦輪機輸送到所述分離器的管道裝置。所述裝置通常進一步包括用于提供水與所述分離器的經(jīng)減壓的氣體混合物上游之間的間接熱交換的熱交換裝置。然后所述裝置可選擇地包括用于將經(jīng)減壓的氣體混合物從所述減壓渦輪機輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)冷卻的氣體混合物從所述減壓渦輪機輸送到所述分離器的管道裝置；用于將水輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；以及用于從所述熱交換裝置除去經(jīng)溫熱的水的管道裝置?？梢詫⑺鼋?jīng)溫熱的水用在所述過程的其它地方，例如，用于驟冷氣化反應。所述減壓渦輪機可以是動力生產(chǎn)渦輪機。在優(yōu)選實施方案中，所述裝置包括用于生產(chǎn)包含來自選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料H2的燃料的CO的合成氣的選自部分氧化反應器及重整裝置的反應器；用于將至少部分所述CO與H2O反應從而制得包含H2、CO2以及至少一種選自H2S、CO及CH4的可燃氣體的氣體混合物的變換轉化反應器；用于將合成氣從所述反應器輸送到所述變換轉化反應器的管道裝置；用于從所述氣體混合物分離H2從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體的分離器；用于將所述氣體混合物從所述變換轉化反應器輸送到所述分離器的管道裝置；用于將所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體在使用過量氧化性氣體的氧燃料燃燒過程中燃燒從而產(chǎn)生熱量以及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體的氧燃料燃燒反應器，該氧化性氣體基本上由O2以及任選的至少一種選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料組成；用于將所述粗CO2氣體從所述分離器輸送到所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；用于將所述氧化性氣體輸送到所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；用于將一部分所述CO2產(chǎn)物氣體作為進料再循環(huán)至所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；用于提供CO2產(chǎn)物氣體與經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體之間的間接熱交換從而制得經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的熱交換裝置；用于將CO2產(chǎn)物氣體從所述燃燒反應器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)分離的H2氣體從所述分離器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于生產(chǎn)動力的燃氣輪機；以及用于將經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體從所述熱交換裝置輸送到所述燃氣輪機的管道裝置。參考圖1，將包含H2、CO2以及至少一種選自H2S、CO及CH4的可燃氣體的氣體混合物的物流2輸送到將所述氣體混合物分離為經(jīng)分離的H2氣體及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體的分離器4。將所述粗CO2氣體的物流8輸送到燃燒反應器10，在那里將其在存在O2的情況下燃燒從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體，該O2作為物流12的至少一種成分被輸送到所述反應器10。任選地也將含碳或含烴燃料或生物質燃料的物流14輸送到所述反應器10用于燃燒。將CO2產(chǎn)物氣體的物流16從所述反應器10移去并輸送到熱交換器18。將經(jīng)分離的H2氣體的物流6從所述分離器4輸送到所述熱交換器18，在那里其通過間接熱交換從所述CO2產(chǎn)物氣體回收熱量，從而制得經(jīng)溫熱的H2氣體的物流20以及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的物流22。在圖1所描述的實施方案的特定例子中，將經(jīng)溫熱的H2氣體的物流20用作燃氣輪機(未示出)中的燃料。在這些例子中，可以將稀釋氣體(N2或H2O)的物流24在于熱交換器18中加熱之前加入到物流6中。參考圖2，ATR(未示出)生產(chǎn)合成氣，其被輸送到變換反應器(未示出)，在其中所述合成氣中的CO在催化劑的作用下與H2O反應從而制得CO2及進一步的H2。將所述氣體混合物(主要包含H2及CO2)冷卻(未示出)到40℃并將任何冷凝水移去(未示出)。將經(jīng)冷卻的干燥氣體混合物的物流202輸送到H2PSA 204，在其中將其以高純度(超過99mol.％且通常是99.999mol.％)分離為經(jīng)分離的H2氣體以及粗CO2氣體(“廢氣(offgas)”)。所述經(jīng)分離的H2氣體包含所述物流202的氣體混合物中的至少90mol％的所述H2以及所述粗CO2氣體包含所述剩余組分以及所剩余的H2。將所述粗CO2氣體的物流208輸送到氧燃料燃燒器210，在那里將其與純O2的物流212一起燃燒從而產(chǎn)生熱量及主要由CO2和H2O組成的CO2產(chǎn)物氣體，以及一些“惰性組分”及過量的O2。有利地，至少部分在所述燃燒中產(chǎn)生的熱量被回收。就此而言，將經(jīng)分離的H2氣體的物流206通過與在所述燃燒器210中產(chǎn)生的熱CO2產(chǎn)物氣體進行間接熱交換而加熱。在圖2中所描述的實施方案中，所述經(jīng)分離的H2氣體將被用作燃氣輪機燃料。由此，將取自向所述燃燒器210供應O2的制氧廠(未示出)的N2的物流226在壓縮機228中壓縮到大約23巴，從而制得經(jīng)加壓的N2的物流224。將所述經(jīng)分離的H2氣體加熱到接近于所述經(jīng)壓縮的N2的溫度的溫度，然后將經(jīng)壓縮的N2的物流224與溫熱的H2氣體的物流206混合并將所得到的混合物流在所述燃燒器210中加熱到大約350℃，從而制得用于所述燃氣輪機(未示出)的經(jīng)預熱的富H2燃料的物流220。來自所述燃燒的過量熱量可以通過加熱所述流程內的其他物流來回收。例如，還可以通過與所述熱的CO2產(chǎn)物氣體進行間接熱交換來預熱輸送到所述ATR(未示出)的天然氣。但是，在目前的情況下，將在150巴的水蒸汽蒸發(fā)，從而與在所述燃氣輪機(未示出)的熱量回收系統(tǒng)上的所述蒸汽系統(tǒng)(未示出)相整合。所述水蒸汽蒸發(fā)步驟的描述在圖2中已經(jīng)被示意。就此而言，將水的物流230通過與所述CO2產(chǎn)物氣體進行間接熱交換而加熱，從而制得過熱蒸汽的物流232。實際上，將會需要其他設備(未示出)，例如脫氣器，但將不會顯著地改變總的熱量-物料平衡。燃燒器210被設計成氣密的從而防止將會降低所述CO2產(chǎn)物氣體的純度的任何空氣進入。也可合乎需要的是，在高壓例如大約1到大約5巴下運行燃燒器210從而減少所述熱交換區(qū)域的大小。這將會需要壓縮來自所述PSA的所述“廢氣”并使用更高壓力的O2但在下游將需要較少壓縮(例如，在壓縮機244中一見下文)。經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的物流222離開所述燃燒器210并在熱交換器234中被冷卻水(未示出)進一步冷卻，從而制得經(jīng)進一步冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的物流236。將物流236輸送到第一分離器238從而從所述CO2產(chǎn)物氣體中分離冷凝水。將冷凝水作為物流240移去。將CO2產(chǎn)物氣體的物流242輸送到中間冷卻的多級壓縮機244，在那里將其壓縮到大約30巴的壓力。將在所述級間冷卻期間冷凝的水作為物流246移去。將經(jīng)壓縮的CO2產(chǎn)物氣體的物流248輸送到第二分離器250，在那里將另外的冷凝水作為物流252除去。然后將30巴CO2的物流254輸送到多床干燥劑干燥機256，在那里將其干燥從而制得經(jīng)干燥的CO2產(chǎn)物氣體的物流258，其在CO2壓縮機組(未示出)中被進一步壓縮用于管道輸送。將水作為物流260從所述干燥劑干燥機256中除去。在圖2中所描述的實施方案的替換方案中，通過煤的氣化生產(chǎn)合成氣。在該方案中，經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的物流222將包含SOx污染物。通過用水洗滌所述CO2產(chǎn)物氣體除去SO3。該洗滌步驟對于進一步冷卻所述CO2產(chǎn)物氣體具有額外的益處。通過如上所述的有關過程在所述壓縮(未示出)的級間除去所述SO2(以及NOx)污染物。關于本發(fā)明已經(jīng)進行了三次計算機模擬。每一模擬已經(jīng)廣泛地基于圖2中所描述的流程。但是，每一模擬在以下所描述的方面不同于另外兩個。計算機模擬的結果以表I到III中所提供的熱量-物料平衡數(shù)據(jù)的形式給出。
實施例1在實施例1中，計算機模擬了圖2中所描述的過程的方案，其中在ATR(未示出)中從天然氣生產(chǎn)合成氣。將所述合成氣冷卻到40℃并在其作為物流202輸送到所述H2PSA 204之前將冷凝水除去，運行所述H2PSA 204以90mol.％回收率制得純的(100mol.％)H2。實施例1中的模擬的結果被提供在表I中。
表I
實施例2實施例2中所模擬的過程方案除了對于該應用優(yōu)化所述H2pSA 204以外，與實施例1所模擬的一致。所述H2回收率提高(到92mol.％)并且通過設計所述PSA使得允許一些雜質混雜到所述H2而降低它的純度。這允許使用較小的PSA，以及在允許惰性組分混雜到所述氫方面具有令人驚訝的益處，制得更高純度CO2。實施例2中的模擬的結果提供在表II中。
表II
實施例3在實施例3中，計算機模擬了圖2中所描述的過程的替換方案。在這個替換方案中，在氣化器(未示出)中從所述煤的氣化制得合成氣。如同實施例1和2，將所述合成氣冷卻到40℃并在將其作為物流202輸送到所述H2PSA 204之前除去冷凝水。運行所述PSA從而以90mol.％回收率制得純的(100mol.％)H2。所述合成氣將包含H2S，其將燃燒從而制得可以通過加入NOx而在壓縮系統(tǒng)中作為硫酸被除去的SO2。實施例3的模擬的結果被提供在表III中。
表III常規(guī)氣化器的冷氣體效率大約為71％。在本發(fā)明的該實施方案中，從所述變換反應器制得的所述氣體包含主要作為H2S的所述煤中的所有硫。將任何COS或CS2都轉化為H2S。通過燃燒所述H2S得到H2O及SO2，所述冷氣體效率可以出乎意料地被從71％提高到72.4％(基于氣化一般含6％硫的焦碳)。在整個說明書中，在上下文中的術語“裝置”是指實現(xiàn)功能，是用來指至少一種經(jīng)改造和/或構造來實現(xiàn)該功能的裝置。應理解的是，本發(fā)明不限于如上參考所述優(yōu)選實施方案所描述的細節(jié)，并且，在不背離如所附權利要求書中所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行許多修改和變化。
權利要求
1.一種處理包含氫氣(H2)、二氧化碳(CO2)以及至少一種選自硫化氫(H2S)、一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)的可燃氣體的氣體混合物的方法，所述方法包括從所述氣體混合物中分離H2從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體；在存在氧氣(O2)的情況下燃燒至少部分所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體；以及通過與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體進行間接熱交換來從至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體中回收至少部分所述熱量從而制得經(jīng)溫熱的含H2的氣體和經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體。
2.根據(jù)權利要求1的方法，它進一步包括將至少部分所述經(jīng)溫熱的含H2的氣體作為燃料輸送到燃氣輪機用于動力生產(chǎn)。
3.根據(jù)權利要求2的方法，進一步包括將至少一種選自氮氣(N2)及水(H2O)的稀釋流體引入到所述經(jīng)分離的H2氣體從而制得含H2的氣體；以及將所述含H2的氣體用于所述的熱量回收。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中將所述H2通過變壓吸附從所述氣體混合物中分離。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中將所述H2通過胺洗滌方法或物理溶劑吸收方法而從所述氣體混合物中分離。
6.根據(jù)權利要求1的方法，其中將所述粗CO2氣體中的所述可燃氣體在使用過量氧化性氣體的氧燃料燃燒過程中燃燒，該氧化性氣體基本上由O2以及任選地經(jīng)再循環(huán)的CO2產(chǎn)物氣體組成的。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中至少一種選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料在所述氧燃料燃燒過程中燃燒。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其中所述氧燃料燃燒過程是在熱水鍋爐中燃燒粉煤產(chǎn)生用于膨脹來生產(chǎn)動力的水蒸汽的過程。
9.根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括通過與所述氣體混合物進行間接熱交換來預熱鍋爐進水從而產(chǎn)生經(jīng)冷卻的氣體混合物和經(jīng)預熱的鍋爐進水；以及將至少部分所述經(jīng)預熱的鍋爐進水輸送到所述熱水鍋爐從而產(chǎn)生用于動力生產(chǎn)的水蒸汽。
10.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述CO2產(chǎn)物氣體包含一種或多種選自SO2、SO3和NOx的污染物，所述方法進一步包括按以下步驟從所述CO2產(chǎn)物氣體中除去至少部分所述污染物用水洗滌CO2產(chǎn)物氣體從而產(chǎn)生經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體；在存在O2和水的情況下以及，當SO2將被除去時，在還存在NOx的情況下，將所述經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體保持在高壓持續(xù)足夠的時間，從而將SO2轉變?yōu)榱蛩岷?或NOx轉變?yōu)橄跛幔灰约皩⑺隽蛩岷?或硝酸從所述經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體中分離，從而產(chǎn)生不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其中將至少部分所述不含SOx的且貧乏NOx的CO2氣體干燥、純化從而除去惰性組分，并壓縮到大約80巴到大約250巴的管道壓力。
12.根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括通過使CO與H2O在變換轉化反應中反應來產(chǎn)生熱量和在所述氣體混合物中的至少部分所述H2。
13.根據(jù)權利要求12的方法，其中至少部分在所述變換轉化反應中產(chǎn)生的所述熱量用于預熱鍋爐進水。
14.根據(jù)權利要求12的方法，其中至少部分所述CO至少是通過將選自含碳燃料、含烴燃料以及生物質燃料的燃料部分氧化或重整而以合成氣的形式制得的。
15.根據(jù)權利要求14的方法，其中所述燃料是天然氣，將該天然氣在存在O2的情況下部分氧化從而制得所述合成氣。
16.根據(jù)權利要求14的方法，其中所述燃料是天然氣，將該天然氣用水蒸汽催化重整從而制得所述合成氣。
17.根據(jù)權利要求14的方法，其中所述燃料是煤，將所述煤氣化從而制得所述合成氣。
18.根據(jù)權利要求17的方法，進一步包括在水通過將水與所述氣體混合物進行間接熱交換而將水溫熱之后用所述水驟冷所述氣化。
19.根據(jù)權利要求18的方法，其中在溫熱之前，將至少部分所述水冷凝并從所述氣體混合物中分離。
20.根據(jù)權利要求14的方法，其中所述氣體混合物是在最高的可能合成氣生產(chǎn)壓力下從所述變換轉化反應制得的，所述方法進一步包括將所述氣體混合物的壓力降低到有利于在燃氣輪機中使用經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的含H2的氣體的壓力。
21.一種生產(chǎn)動力的方法，所述方法包括將選自含碳燃料、含烴燃料以及生物質燃料的燃料部分氧化或重整，從而制得合成氣；使所述合成氣中的至少部分CO在變換轉化反應中與H2O反應，從而制得包含H2、CO2以及至少一種選自H2S、CO及CH4的可燃氣體的氣體混合物；從所述氣體混合物中分離H2，從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體；使所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體在使用過量氧化性氣體的氧燃料燃燒過程中燃燒，從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2氣體產(chǎn)物，該氧化性氣體基本上由O2以及任選的至少一種選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料組成；將所述CO2產(chǎn)物氣體的一部分作為進料再循環(huán)至所述氧燃料燃燒過程；通過與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體進行間接熱交換來從至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體中回收至少部分所述熱量，從而制得經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體；以及將經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體輸送到燃氣輪機用于動力生產(chǎn)。
22.一種用于處理包含H2、CO2及至少一種選自H2S、CO和CH4的可燃氣體的氣體混合物的裝置，所述裝置包括用于從所述氣體混合物中分離H2從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體的分離器；用于在存在O2的情況下燃燒至少部分所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2產(chǎn)物氣體的燃燒反應器；用于將至少部分所述粗CO2氣體從所述分離器輸送到所述燃燒反應器的管道裝置；用于提供至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體與至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體之間的間接熱交換從而制得經(jīng)溫熱的含H2的氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的熱交換器裝置；用于將至少部分所述CO2產(chǎn)物氣體從所述燃燒反應器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；以及用于將至少部分所述經(jīng)分離的H2氣體或源于那里的氣體從所述分離器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置。
23.根據(jù)權利要求22的裝置，進一步包括用于生產(chǎn)動力的燃氣輪機；以及用于將經(jīng)溫熱的含H2的氣體作為燃料從所述熱交換裝置輸送到所述燃氣輪機的管道裝置。
24.根據(jù)權利要求23的裝置，進一步包括用于將至少一種選自N2和H2O的稀釋流體引入到所述熱交換裝置的所述經(jīng)分離的H2氣體上游從而制得含H2的氣體的裝置。
25.根據(jù)權利要求22的裝置，其中所述分離器是變壓吸附系統(tǒng)。
26.根據(jù)權利要求22的裝置，其中所述分離器是胺洗滌系統(tǒng)或物理吸附洗滌系統(tǒng)。
27.根據(jù)權利要求22的裝置，其中所述燃燒反應器是氧燃料燃燒反應器，所述裝置進一步包括用于將基本上由O2組成的氧化性氣體輸送到所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；以及所述裝置任選地進一步包括用于將一部分所述CO2產(chǎn)物氣體作為進料再循環(huán)至所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置。
28.根據(jù)權利要求27的裝置，其中所述氧燃料燃燒反應器是用于生產(chǎn)水蒸汽的粉煤燃燒熱水鍋爐，該水蒸汽用于膨脹來生成動力。
29.根據(jù)權利要求28的裝置，進一步包括用于提供所述氣體混合物與鍋爐進水之間的間接熱交換由此制得經(jīng)冷卻的氣體混合物以及經(jīng)預熱的鍋爐進水的熱交換裝置；用于將所述氣體混合物輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)冷卻的氣體混合物從所述熱交換裝置輸送到所述分離器的管道裝置；用于將鍋爐進水輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；以及用于將經(jīng)預熱的鍋爐進水從所述熱交換裝置輸送到所述熱水鍋爐的管道裝置。
30.根據(jù)權利要求22的裝置，進一步包括用于用水洗滌所述CO2產(chǎn)物氣體從而制得經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體的逆流氣體/液體接觸裝置；用于提升經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體的壓力的壓縮機；用于將經(jīng)冷卻的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體從所述氣體/液體接觸裝置輸送到所述壓縮機的管道裝置；至少一個用于在高壓下在存在O2的情況下以及，當SO2將被除去時，在還存在NOx的情況下，用水洗滌所述不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體持續(xù)足夠的時間，來將SO2轉變?yōu)榱蛩岷?或NOx轉變?yōu)橄跛岬哪媪鳉怏w/液體接觸裝置；用于將高壓下的不含SO3的CO2產(chǎn)物氣體從所述壓縮機輸送到所述或每個相應的氣體/液體接觸裝置的管道裝置；以及用于將硫酸水溶液和/或硝酸水溶液再循環(huán)到所述或每個相應的氣體/液體接觸裝置的管道裝置。
31.根據(jù)權利要求22的裝置，進一步包括用于將CO與H2O反應從而產(chǎn)生在所述氣體混合物中的至少部分所述H2的變換轉化反應器；用于將CO和H2O輸送到所述變換轉化反應器的管道裝置；以及用于將所述氣體混合物從所述變換轉化反應器輸送到所述分離器的管道裝置。
32.根據(jù)權利要求31的裝置，進一步包括用于從選自含碳燃料、含烴燃料和生物質燃料的燃料生產(chǎn)包含所述CO的合成氣的選自部分氧化反應器和重整裝置的反應器；以及用于將所述合成氣從所述反應器輸送到所述變換轉化反應器的管道裝置。
33.根據(jù)權利要求32的裝置，其中所述反應器選自自熱重整裝置(“ATR”)和氣化器。
34.根據(jù)權利要求33的裝置，其中所述反應器是氣化器，所述裝置進一步包括用于提供水與所述氣體混合物之間的間接熱交換從而制得經(jīng)溫熱的水和經(jīng)冷卻的氣體混合物的熱交換裝置；用于將氣體混合物輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)冷卻的氣體混合物從所述熱交換裝置輸送到所述分離器的管道裝置；用于將水輸送到所述熱交換器的管道裝置；以及用于將所述經(jīng)溫熱的水從所述熱交換器輸送到所述氣化器作為驟冷水的管道裝置。
35.根據(jù)權利要求32的裝置，進一步包括用于將在所述變換轉化反應器中制得的氣體混合物的壓力從最高的可能合成氣生產(chǎn)壓力降低到有利于在燃氣輪機中使用經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的含H2的氣體的壓力的減壓渦輪機；用于將氣體混合物從所述變換轉化反應器輸送到所述減壓渦輪機的管道裝置；用于提供水與經(jīng)減壓的氣體混合物之間的間接熱交換的熱交換裝置；用于將經(jīng)減壓的氣體混合物從所述減壓渦輪機輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)冷卻的氣體混合物從所述減壓渦輪機輸送到所述分離器的管道裝置；用于將水輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)溫熱的水從所述熱交換裝置中除去的管道裝置。
36.一種用于生產(chǎn)動力的裝置，所述裝置包括用于從選自含碳燃料、含烴燃料、生物質燃料和液態(tài)H2的燃料生產(chǎn)包含CO的合成氣的選自部分氧化反應器和重整裝置的反應器；用于使至少部分所述CO與H2O反應從而制得包含H2、CO2和至少一種選自H2S、CO和CH4的可燃氣體的氣體混合物的變換轉化反應器；用于將所述合成氣從所述反應器輸送到所述變換轉化反應器的管道裝置；用于從所述氣體混合物中分離H2從而制得經(jīng)分離的H2氣體以及包含所述可燃氣體的粗CO2氣體的分離器；用于將所述氣體混合物從所述變換轉化反應器輸送到所述分離器的管道裝置；用于將所述粗CO2氣體中的至少部分所述可燃氣體在使用過量氧化性氣體的氧燃料燃燒過程中燃燒從而產(chǎn)生熱量及包含所述可燃氣體的燃燒產(chǎn)物的CO2氣體產(chǎn)物的氧燃燒反應器，該氧化性氣體基本上由O2以及任選的至少一種選自含碳燃料、含烴燃料及生物質燃料的燃料組成；用于將所述粗CO2氣體從所述分離器輸送到所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；用于將所述氧化性氣體輸送到所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；用于將所述CO2產(chǎn)物氣體的一部分作為進料循環(huán)到所述氧燃料燃燒反應器的管道裝置；用于提供CO2產(chǎn)物氣體與經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的氣體之間的間接熱交換從而制得經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體及經(jīng)冷卻的CO2產(chǎn)物氣體的熱交換器裝置；用于將CO2產(chǎn)物氣體從所述燃燒反應器輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于將經(jīng)分離的H2氣體或源于該H2氣體的含H2的氣體輸送到所述熱交換裝置的管道裝置；用于生產(chǎn)動力的燃氣輪機；以及用于將經(jīng)溫熱的渦輪機燃料氣體從所述熱交換裝置輸送到所述燃氣輪機的管道裝置。
全文摘要
將氫氣(H
文檔編號F23C1/12GK101016490SQ20071000799
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權日2006年2月1日
發(fā)明者V·懷特, R·J·阿蘭 申請人:氣體產(chǎn)品與化學公司