專利名稱：脫碳燃料產(chǎn)生的制作方法
脫碳燃料產(chǎn)生相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2011年11月17日提交的美國臨時申請編號61/560887的優(yōu)先權(quán)。該臨時申請全部通過引用并入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的主題涉及產(chǎn)生脫碳燃料和利用脫碳燃料發(fā)電的系統(tǒng)和方法。尤其是，本發(fā)明涉及集成的系統(tǒng)和方法，用于產(chǎn)生合成氣，從合成氣中除去二氧化碳，和使用合成氣發(fā)電。美國專利號4132065中描述了一種用于生產(chǎn)合成氣的常規(guī)實踐。該專利公開了一種用于生產(chǎn)合成氣的連續(xù)的部分氧化氣化過程。含烴燃料如天然氣與含游離氧的氣體(優(yōu)選空氣)任選地在諸如蒸汽或水的溫度調(diào)節(jié)劑的存在下進行反應以生產(chǎn)合成氣。合成氣的一部分在壓縮空氣存在下燃燒以生成燃燒產(chǎn)物氣體，燃燒產(chǎn)物氣體在燃氣渦輪中膨脹。含游離氧的氣體由壓縮機提供，壓縮機被在燃氣渦輪中的燃燒產(chǎn)物氣體的膨脹所產(chǎn)生的至少一部分動力所驅(qū)動。美國專利號6505467公開了一種從烴原料中產(chǎn)生電能、蒸汽和濃縮形式的二氧化碳的工藝。該工藝包括在空氣驅(qū)動的自熱反應器單元(ATR)中形成合成氣，將形成的合成氣熱交換由此產(chǎn)生蒸汽，在CO變換反應器單元和二氧化碳分離單元中處理至少一部分合成氣，形成濃縮二氧化碳和貧含氫氣體，貧含氫氣體在聯(lián)合循環(huán)燃氣渦輪中燃燒用于生產(chǎn)電能，來自渦輪的空氣被供給到ATR單元。燃氣渦輪的廢氣進行熱交換產(chǎn)生蒸汽，與所述單元上游產(chǎn)生的蒸汽一起被用在發(fā)電機中，用于生產(chǎn)實質(zhì)上不含二氧化碳的電能。蒸汽可以被送到燃氣渦輪，用于稀釋含氫氣體混合物。先前指認的專利的公開內(nèi)容通過弓I用結(jié)合于此。在本領(lǐng)域中需要一種系統(tǒng)和方法，用于產(chǎn)生脫碳燃料，和利用該燃料產(chǎn)生電力。此外，在本領(lǐng)域還需要一種系統(tǒng)和方法，可以改造現(xiàn)有發(fā)電設備，使現(xiàn)有發(fā)電設備使用脫碳燃料來產(chǎn)生電力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供可用于產(chǎn)生電力的脫碳燃料，和通過使現(xiàn)有發(fā)電設備能夠改造以利用脫碳燃料產(chǎn)生電力，解決了常規(guī)實踐所伴隨的問題。本文所用的“脫碳燃料”被定義為燃燒時形成比天然氣更少的二氧化碳的氣態(tài)燃料。脫碳燃料通常包含大量的氫。廣義地講，本發(fā)明涉及將合成氣生產(chǎn)與發(fā)電集成。當本發(fā)明不用于改造現(xiàn)有的天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電設備來燃燒脫碳燃料(DF)時，關(guān)于發(fā)電設備和脫碳燃料產(chǎn)生(DFG)過程的集成可出現(xiàn)幾個難題。例如，脫碳燃料聯(lián)合循環(huán)(DFCC)產(chǎn)生的蒸汽可能不是處于用在DF生產(chǎn)過程適當?shù)臈l件下，可減少壓力或增加壓力，這可使用額外的燃料，增加過程的碳強度。從DFCC蒸汽渦輪提取大量蒸汽可能導致及底循環(huán)效率低于在設計條件下操作，進一步降低了這種方法的效率。這些難題可以根據(jù)本發(fā)明克服，通過利用第二個蒸汽發(fā)生單元產(chǎn)生DFG工藝所需的和DFCC單元可能所需的蒸汽，因此，不依賴從DFCC提取蒸汽。發(fā)明用于改造NGCC的一個方面，引入了第二個獨立的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，其與DFG集成，并提供了對DFG需求優(yōu)化的效用。為兩個不同的系統(tǒng)引入獨立的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)對改造NGCC發(fā)電設備以使用DF意外地提供了幾個好處，包括:優(yōu)化第二蒸汽系統(tǒng)以在DFG工藝所采用的條件下最有效地產(chǎn)生蒸汽；通過定位DFG和DFCC在不同位置使二氧化碳的運輸費用優(yōu)化；從工藝中產(chǎn)生額外低碳強度電力。如本文所用，“低碳強度”旨在表示小于或等于約3001bs C02/MWH。優(yōu)選地，本文中所描述的工藝被配置以產(chǎn)生具有從約100至約2001bsC02/MWh，或從約125至大約1751bs C02/MWh碳強度的電力。本發(fā)明的其它方面參照下列標字母段落可以理解:A.產(chǎn)生低碳強度電力的方法，包括:使第一氣態(tài)烴流與蒸汽、含氧流或它們的組合反應，產(chǎn)生合成氣流；使合成氣流中的一氧化碳和水反應，形成氫和二氧化碳；從合成氣流除去實質(zhì)部分的二氧化碳，產(chǎn)生脫碳燃料流；在壓縮空氣存在下燃燒脫碳燃料流的第一部分，產(chǎn)生第一燃燒產(chǎn)物氣體；將第一燃燒產(chǎn)物氣體通過渦輪膨脹，產(chǎn)生電力；使用脫碳燃料流的第二部分以產(chǎn)生第一蒸汽流；和將第一蒸汽流與第一氣態(tài)烴流反應。B.段落A的方法，還包括:用膨脹的第一燃燒產(chǎn)物氣體在熱回收蒸汽發(fā)生單元中產(chǎn)生電力和蒸汽。C.任何段落A至B的方法，其中脫碳燃料流的第二部分用于在蒸汽發(fā)生單元中產(chǎn)
生第一蒸汽流。D.任何段落A至C的方法，還包括在蒸汽發(fā)生單元中產(chǎn)生第二蒸汽流。E.段落D的方法，還包括將第二蒸汽流的一部分導入渦輪。F.任何段落D至E的方法，還包括將第二蒸汽流的一部分與脫碳燃料氣流的第二部分組合形成蒸汽發(fā)生燃料流和將蒸汽發(fā)生燃料流導入蒸汽發(fā)生單元。G.任何段落D至F的方法，其中第二蒸汽流比第一蒸汽流的壓力更低。H.產(chǎn)生低碳強度電力的方法，包括，使第一氣態(tài)烴流與蒸汽、含氧流或它們的組合反應，以產(chǎn)生合成氣流；使合成氣流中的一氧化碳和水反應，以形成氫和二氧化碳；從合成氣流中除去實質(zhì)部分的二氧化碳，生成脫碳燃料流；在壓縮空氣存在下燃燒脫碳燃料流的第一部分，產(chǎn)生第一燃燒產(chǎn)物氣體；將第一燃燒產(chǎn)物氣體通過渦輪膨脹，產(chǎn)生電力；使用脫碳燃料流的第二部分產(chǎn)生第一蒸汽流；和將第一蒸汽流與第一氣態(tài)烴流反應，其中所述脫碳燃料流的第二部分也用來產(chǎn)生電力。1.段落H的方法，還包括使用膨脹的第一燃燒產(chǎn)物氣體在熱回收蒸汽發(fā)生單元中產(chǎn)生電力和蒸氣。J.任何段落H至I的方法，其中所述第一蒸汽流和電力通過脫碳燃料流的第二部分在組合熱電聯(lián)產(chǎn)單元中產(chǎn)生。K.任何段落H至J的方法，還包括在熱電聯(lián)產(chǎn)單元中產(chǎn)生第二蒸汽流。L.段落K的方法，還包括將第二蒸汽流的一部分導入渦輪。M.任何段落K至L的方法，還包括，將第二蒸汽流的一部分與脫碳燃料流的第二部分組合以形成熱電聯(lián)產(chǎn)燃料流，和將熱電聯(lián)產(chǎn)燃料流導入熱電聯(lián)產(chǎn)單元。

N.任何段落K至M的方法，其中所述第二蒸汽流比第一蒸汽流的壓力更低。0.一種產(chǎn)生電力的系統(tǒng)，包括:合成氣生成單元，水煤氣變換單元，酸性氣體去除單元，蒸氣發(fā)生單元，燃氣渦輪發(fā)電單元，熱回收蒸汽發(fā)生單元，和蒸汽渦輪單元。P.段落O的系統(tǒng)，其中所述合成氣生成單元是蒸汽甲烷反應器，部分氧化反應器，或自熱反應器。Q.任何段落O至P的系統(tǒng)，其中所述蒸汽發(fā)生單元是燃燒加熱器或熱電聯(lián)產(chǎn)單元。R.任何段落O至Q的系統(tǒng)，其中所述蒸汽發(fā)生單元被配置為產(chǎn)生電力，蒸汽，和廢氣。S.任何段落O至R的系統(tǒng)，其中所述燃氣渦輪發(fā)電單元產(chǎn)生含有小于3.5% (體積)的二氧化碳的廢氣。T.任何段落O至S的系統(tǒng)，其中所述燃氣渦輪發(fā)電單元產(chǎn)生含有小于1.0% (體積)的二氧化碳的廢氣。U.任何段落Q至T的系統(tǒng)，其中所述熱電聯(lián)產(chǎn)單元是燃氣渦輪熱回收蒸汽發(fā)生器或燃料電池。


圖1示出本發(fā)明的一方面，其中合成氣生產(chǎn)與現(xiàn)有的天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)發(fā)電集成。圖2示出比較性基礎(chǔ)案例，其中合成氣生產(chǎn)通過從發(fā)電島輸出的蒸汽與發(fā)電集成。圖3示出本發(fā)明的另一方面，其中合成氣生產(chǎn)與發(fā)電集成。
具體實施例方式由附圖示出了本發(fā)明的某些方面?，F(xiàn)在參照圖1，圖1示出本發(fā)明的一個方面，用于生產(chǎn)低二氧化碳強度的電力。氣態(tài)烴流I被送到合成氣生成單元2。從天然氣生成合成氣的方法有數(shù)種。三個這樣的方法是基于以下工藝:蒸汽甲烷重整(SMR)，其中用于重整反應的熱量由燃燒加熱器供給；部分氧化(POX)，其中在沒有催化劑的情況下，天然氣與氧和蒸汽組合；以及自熱重整(ATR)，其包括部分氧化燃燒器，接著是催化劑床，向其中供入天然氣、蒸汽和氧產(chǎn)生合成氣?？煞媳景l(fā)明使用的SMR、POX和ATR的例子在美國專利號7988948,4132065和5628931中有披露，公開內(nèi)容在此通過引用并入。這三種工藝中的每一個都產(chǎn)生高溫的合成氣(例如，SMR:800至900°C，P0X:1200至14001:，和411 :900至1100°0。在這些工藝中產(chǎn)生的多余熱量可用于產(chǎn)生蒸汽。多余量也可以部分用在輔助氣體加熱催化重整器(GHR)中。合成氣生成單元2，使用第一蒸汽流3作為反應物。所得的合成氣流4包括氫，一氧化碳，二氧化碳，甲燒，水，氮，和合成氣生產(chǎn)中常見的其它氣體。合成氣流在水煤氣變換反應單元6中被轉(zhuǎn)換成粗氫流5。該粗氫流5被送到酸性氣體去除單元7,以除去實質(zhì)量的二氧化碳和其他可能存在的酸性氣體。除去“實質(zhì)量”或“實質(zhì)部分”或其他類似術(shù)語，在此使用時，意味著在合成氣流中至少約50 %，優(yōu)選至少約90 %的CO2被去除。二氧化碳廢氣流8在壓縮單元9中被調(diào)節(jié)和壓縮以形成壓縮的二氧化碳流10，適用于地下封存或作為增強的油回收劑在油田作業(yè)中注入。主要含有氫(例如，以體積計通常至少約40%的氫，優(yōu)選大于50% )的脫碳燃料流11從酸性氣體去除單元7抽出，并分裂以形成第一脫碳燃料流12，供給到燃氣渦輪發(fā)電機單元13，這里，在壓縮單元15中被壓縮的空氣流14與第一脫碳燃料流12燃燒產(chǎn)生熱的廢氣流16并由第一發(fā)電機單元17產(chǎn)生電力。熱廢氣流16被傳遞到熱回收蒸汽發(fā)生單元18回收熱量，產(chǎn)生第二蒸汽流19并送到蒸汽渦輪單元20，蒸汽渦輪單元20傳遞軸功至第二發(fā)電機單元21。從熱回收蒸汽發(fā)生單元18中產(chǎn)生的廢氣流22，在很大程度上不含有二氧化碳，冷卻后釋放到大氣中(例如，該流通常含有以體積計小于約10%的二氧化碳，優(yōu)選小于2% )。第二脫碳燃料流23被送到蒸汽發(fā)生單元24，其可以是例如產(chǎn)生蒸汽和電或軸功率的熱電聯(lián)產(chǎn)單元。蒸汽發(fā)生單元用于產(chǎn)生具有低碳強度的第一蒸汽流3，這是由于其使用脫碳燃料流23。蒸汽發(fā)生單元可以是燃燒加熱器，或熱電聯(lián)產(chǎn)單元，例如燃氣渦輪熱回收蒸汽發(fā)生器，燃料電池，或其他產(chǎn)生電力和蒸汽的裝置。如果熱電聯(lián)產(chǎn)單元是燃料電池，進一步純化燃料流23可能是合適的(例如，由于燃料電池技術(shù)的純度要求)。任選地，可以在 合成氣生成單元2中使用氧化劑流25。任選地，第一脫碳燃料流12的一部分可以被分離，以形成第三脫碳流26，第三脫碳流26可以提供到熱回收蒸汽發(fā)生單元18以補充燃燒和蒸汽生產(chǎn)。任選地，第二烴流27可以與第二脫碳燃料流23組合，在蒸汽發(fā)生單元24中作為燃料。第二烴流27可以是固體，氣體或液體。任選地，第三蒸汽流28可以從蒸汽發(fā)生單元24抽出，并供給到燃氣渦輪發(fā)電機單元13。這樣做是為了降低脫碳燃料的燃燒溫度。任選地，第三蒸汽流28可被分裂成第四蒸汽流29，與第一脫碳燃料流12組合。任選地，第五蒸汽流30可由熱電聯(lián)產(chǎn)單元24產(chǎn)生和被供給到水煤氣變換反應單元6或其上游。任選地，第六蒸汽流31可以被提供給酸性氣體去除單元7以提供用于再生酸性氣體去除劑的熱量。該熱量可以由其它傳熱流體供給。任選地，第七蒸汽流32可以從系統(tǒng)中輸出。任選地，第八蒸汽流33可以從第二蒸汽流19中提取，并在設備內(nèi)提供給另一個工藝，或輸出以給另一個工藝提供能量。任選地，燃料流34可提供給蒸汽發(fā)生單元24作為此工藝的附加燃料。燃料流34可以是在二氧化碳的去除過程中從化學或物理溶劑過程釋放的氣體或從吸附過程除去的
尾氣流。實施例提供下列實施例來說明本發(fā)明的某些方面，并且不旨在限制所附的權(quán)利要求的范圍。合成氣生成單元2，水煤氣變換反應器6，酸性氣體去除7單元以及發(fā)電單元的穩(wěn)態(tài)熱和物質(zhì)平衡模擬提供了本發(fā)明優(yōu)點的一個實施例。在這個實施例中，合成氣生成單元是對天然氣作用的吹氧自熱重整器(ATR)，接著是水煤氣變換催化反應器。用于重整器的氧由空氣分離單元(ASU)提供，ASU還提供工藝中使用的氮。酸性氣體去除單元使用基于胺的溶劑，包括吸附塔以及低壓閃蒸和再沸器汽提塔，并設計大小以除去粗氫流中存在的90%的二氧化碳。發(fā)電單元使用脫碳燃料設備，并包括與單一蒸汽渦輪聯(lián)合循環(huán)排列的燃氣渦輪。為了限制在燃氣渦輪中的火焰溫度，并因此在設計的熱和機械的邊界條件內(nèi)操作以及限制NOx排放，脫碳燃料被ASU供給的可利用N2以及一些中壓蒸汽(MP蒸汽)稀釋以到達合適的熱值?，F(xiàn)在參照圖2，圖2示出了一個基礎(chǔ)案例，其中用于脫碳燃料產(chǎn)生單元DFG2和燃氣渦輪燃料稀釋的蒸汽從來自DFCC發(fā)電單元的蒸汽循環(huán)輸出(注意，流和工藝單元的標記與圖1相同)。天然氣流I被送至ATR單元2與氧流25和蒸汽流3組合。產(chǎn)生的合成氣流4含有氫，一氧化碳，二氧化碳，甲燒，水，氮，和合成氣生產(chǎn)中常見的其他氣體。合成氣流在水煤氣變換反應單元6中轉(zhuǎn)換成粗氫流5。粗氫流5被送入基于胺溶劑的酸性氣體去除單元7以除去實質(zhì)量的二氧化碳和其他可能存在的酸性氣體。將二氧化碳從胺溶劑汽提所用的熱量通過與過程合成氣的熱量集成而提供。二氧化碳廢氣流8在壓縮單元9中調(diào)節(jié)和壓縮以形成壓縮的二氧化碳流10，適合用于地下封存，用于作為增強的油回收劑在油田作業(yè)中注入，或用于化學生產(chǎn)，以及適合二氧化碳的其他用途。主要含有氫的脫碳燃料流11從酸性氣體去除單元7中抽出，并與氮流36混合，然后進一步用適量的蒸汽流29稀釋，以達到合適的熱值，以形成脫碳燃氣渦輪燃料流12。燃氣渦輪燃料流12供給燃氣渦輪發(fā)電機單元13，其中空氣流14在壓縮單元15中被壓縮，與燃氣渦輪脫碳燃料流12燃燒產(chǎn)生熱廢氣流16，和用第一發(fā)電機單元17產(chǎn)生電力。熱廢氣流16傳遞到熱回收蒸汽發(fā)生單元18，其中回收熱量并生成第二蒸汽流19，送至蒸汽渦輪單元20，蒸汽渦輪單元20傳遞軸功至第二發(fā)電機單元21。蒸汽流19的一部分被轉(zhuǎn)移到蒸汽流33中，進一步被分裂成:蒸汽流29，用作流12的燃料稀釋劑；和流3，用作重整器2中的重整反應的反應物。脫碳燃料燃燒所得的廢氣流22很大程度上不含有二氧化碳，冷卻后可被釋放到大氣中?，F(xiàn)在參照圖3，圖3 示出了本發(fā)明的一個方面，其中圖2所示的例子通過添加熱電聯(lián)產(chǎn)單元而改進，熱電聯(lián)產(chǎn)單元使用來自脫碳燃料生產(chǎn)單元的燃料以產(chǎn)生用于該過程的動力和蒸汽，因此避免了從聯(lián)合循環(huán)發(fā)電單元提取蒸汽。(注意，在圖3中的流和工藝單元與圖1和圖2的標記相同)。天然氣流I被送至ATR單元2,與氧流25和蒸汽流3組合。產(chǎn)生的合成氣流4含有氫，一氧化碳，二氧化碳，甲燒，水，氮，和合成氣生產(chǎn)中常見的其他氣體。合成氣流在水煤氣變換反應單元6中轉(zhuǎn)換成粗氫流5。粗氫流5被送入基于胺溶劑的酸性氣體去除單元7以除去實質(zhì)量的二氧化碳和其他可能存在的酸性氣體。將二氧化碳從胺溶劑汽提所用的熱量通過與過程合成氣的熱量集成而提供。二氧化碳廢氣流8在壓縮單元9中調(diào)節(jié)和壓縮以形成壓縮的二氧化碳流10，適合用于地下封存，用于作為增強的油回收劑在油田作業(yè)中注入，化學生產(chǎn)，以及二氧化碳的其他適合用途。主要含有氫的脫碳燃料流11從酸性氣體去除單元7中抽出，并與氮流36混合，形成稀釋脫碳燃料流。稀釋脫碳燃料流被分裂成流23，進一步用適量的蒸汽流35稀釋，以達到可用作熱電聯(lián)產(chǎn)單元24燃料的合適熱值，然后第一稀釋脫碳燃料流的剩余部分進一步用適量的蒸汽流29稀釋，以達到合適的熱值形成脫碳燃氣渦輪燃料流12。熱電聯(lián)產(chǎn)單元使用具有合適熱值的稀釋脫碳燃料流生產(chǎn)用作工藝中的燃料稀釋劑的中壓蒸汽流28，和用作重整器2中的重整反應的反應物的高壓蒸汽流3。熱電聯(lián)產(chǎn)單元24還產(chǎn)生電力(通過發(fā)電單元25)和廢氣流32，廢氣流32很大程度上不含有二氧化碳，冷卻后被釋放到大氣中。燃氣渦輪燃料流12被送入燃氣渦輪發(fā)電機單元13，其中空氣流14在壓縮單元15中被壓縮，并與燃氣渦輪脫碳燃料流12燃燒產(chǎn)生熱廢氣流16和用第一發(fā)電機單元17產(chǎn)生電力。熱廢氣流16傳遞到熱回收蒸汽發(fā)生單元18，其中回收熱量，生成第二蒸汽流19并送至蒸汽渦輪單元20，蒸汽渦輪單元20傳遞軸功至第二發(fā)電機單元21。脫碳燃料燃燒得到的廢氣流22很大程度上不含有二氧化碳，冷卻后可被釋放到大氣中。顯示在圖2(基礎(chǔ)案例)和圖3(具有熱電聯(lián)產(chǎn)單元)中的實施例已使用ASPENPlus連同如下假設進行模擬:-設計脫碳燃料產(chǎn)生單元DFG的大小，以產(chǎn)生與兩個GE7FA燃氣渦輪的熱耗率匹配的足夠的燃料(LHV:共 3，525 MMBTU/hr 或 8，275.66BTU/kff.hr)。-在燃氣渦輪中使用的脫碳燃料的合適的熱值是150BTU/SCF(LHV)。-熱電聯(lián)產(chǎn) 單元包括燃氣渦輪，燃氣渦輪使用具有150BTU/SCF(LHV)熱值的稀釋脫碳燃料和與DFCC主要發(fā)電單元中的渦輪有相同熱耗率8，275.66 BTU/kW.hr。熱電聯(lián)產(chǎn)單元的燃氣渦輪中廢氣的熱量被回收到熱回收蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生用于重整工藝(流3)和燃料稀釋(流28) 二者的準確量的HP蒸汽和MP蒸汽。模擬結(jié)果總結(jié)于表I。表I
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生低碳強度電力的方法，其包括: 使第一氣態(tài)烴流與蒸汽、含氧流或它們的組合反應，產(chǎn)生合成氣流； 使合成氣流中的一氧化碳和水反應，形成氫和二氧化碳； 從合成氣流中除去實質(zhì)部分的二氧化碳，產(chǎn)生脫碳燃料流； 在壓縮空氣存在下燃燒脫碳燃料流的第一部分，產(chǎn)生第一燃燒產(chǎn)物氣體； 將第一燃燒產(chǎn)物氣體通過渦輪膨脹，產(chǎn)生電力； 用脫碳燃料氣體的第二部分產(chǎn)生第一蒸汽流；和 將第一蒸汽流與第一氣態(tài)烴流反應。
2.如權(quán)利要求1的方法，還包括用膨脹的第一燃燒產(chǎn)物氣體，在熱回收蒸汽發(fā)生單元中產(chǎn)生電力和蒸汽。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中所述脫碳燃料流的第二部分在蒸汽發(fā)生單元中用來生成第一蒸汽流。
4.如權(quán)利要求3的方法，還包括在蒸汽發(fā)生單元中產(chǎn)生第二蒸汽流。
5.如權(quán)利要求4的方法，還包括將第二蒸汽流的一部分導入渦輪。
6.如權(quán)利要求4的方法，還包括將第二蒸汽流的一部分與脫碳燃料流的第二部分組合形成蒸汽發(fā)生燃料流，和將蒸汽發(fā)生燃料流導入蒸汽發(fā)生單元。
7.如權(quán)利要求4的方法，其中第二蒸汽流的壓力低于第一蒸汽流。
8.一種用于產(chǎn)生低碳強度電力的方法，包括: 使第一氣態(tài)烴流與蒸汽、含氧流或它們的組合反應，產(chǎn)生合成氣流； 使合成氣流中的一氧化碳和水反應，形成氫和二氧化碳； 從合成氣流中除去實質(zhì)部分的二氧化碳，產(chǎn)生脫碳燃料流； 在壓縮空氣存在下燃燒脫碳燃料流的第一部分，產(chǎn)生第一燃燒產(chǎn)物氣體； 將第一燃燒產(chǎn)物氣體通過渦輪膨脹，產(chǎn)生電力； 用脫碳燃料氣體的第二部分產(chǎn)生第一蒸汽流；和 將第一蒸汽流與第一氣態(tài)烴流反應； 其中脫碳燃料流的第二部分也用來產(chǎn)生電力。
9.如權(quán)利要求8的方法，還包括用膨脹的第一燃燒產(chǎn)物氣體在熱回收蒸汽發(fā)生單元中產(chǎn)生電力和蒸汽。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中第一蒸汽流和電力通過脫碳燃料流的第二部分在組合熱電聯(lián)產(chǎn)單元中生成。
11.如權(quán)利要求10的方法，還包括在熱電聯(lián)產(chǎn)單元中生成第二蒸汽流。
12.如權(quán)利要求11的方法，還包括將第二蒸汽流的一部分導入渦輪。
13.如權(quán)利要求11的方法，還包括將第二蒸汽流的一部分與脫碳燃料流的第二部分組合以形成熱電聯(lián)產(chǎn)燃料流，并將熱電聯(lián)產(chǎn)燃料流導入熱電聯(lián)產(chǎn)單元。
14.如權(quán)利要求11的方法，其中第二蒸汽流的壓力低于第一蒸汽流。
15.—種用于產(chǎn)生電力的系統(tǒng),其包括: 合成氣生成單元， 水煤氣變換單元， 酸性氣體去除單元，蒸氣發(fā)生單元， 燃氣渦輪發(fā)電單元， 熱回收蒸汽發(fā)生單元，和 蒸汽渦輪單元。
16.如權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述的合成氣生成單元是蒸汽甲烷反應器，部分氧化反應器，或者自熱反應器。
17.如權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述的蒸汽發(fā)生單元是燃燒加熱器或熱電聯(lián)產(chǎn)單元。
18.如權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述的蒸汽發(fā)生單元是被配置為生產(chǎn)電力、蒸汽和廢氣的熱電聯(lián)產(chǎn)單元。
19.如權(quán)利要求 18的系統(tǒng)，其中所述的燃氣渦輪發(fā)電單元產(chǎn)生的廢氣包括小于3.5%(體積)的二氧化碳。
20.如權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中所述的燃氣渦輪發(fā)電單元產(chǎn)生的廢氣包括小于1.0%(體積)的二氧化碳。
21.如權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述的熱電聯(lián)產(chǎn)單元是燃氣渦輪熱回收蒸汽發(fā)生器或燃料電池。
全文摘要
提供了系統(tǒng)和方法，用于產(chǎn)生和使用脫碳燃料發(fā)電。特別是，提供集成的系統(tǒng)和方法，用于生成合成氣，從合成氣中除去二氧化碳，和使用合成氣來發(fā)電。
文檔編號C01B3/36GK103121661SQ201210597628
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者J·E·帕拉馬拉, F·艾米 申請人:氣體產(chǎn)品與化學公司