專利名稱：：制備具有低二氧化碳排放的合成氣的方法制備具有低二氧化碳排放的合成氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及能夠降低合成氣生產(chǎn)場所中鍋爐、氣輪機(jī)和/或集成的蒸汽與電力生產(chǎn)單元中的二氧化碳排放的方法。本發(fā)明涉及工業(yè)的各種分支，如重化學(xué)品工業(yè)、石化工業(yè)、精煉工業(yè)和電力工業(yè)，全部受環(huán)境保護(hù)的影響。所有這些工業(yè)可以進(jìn)行重質(zhì)烴通過生產(chǎn)合成氣的方式向可以獲得更多用途的化學(xué)品的轉(zhuǎn)化。合成氣為CO、H2、CH4、C02和H20的混合物，其通過蒸汽甲烷重整(SMR)、烴的部分氧化或者通過自熱重整(ATR)獲得。蒸汽甲烷重整是用于從范圍為天然氣到重石腦油的烴中生產(chǎn)富含CO的合成氣的方法。部分氧化的方法或POX為高溫和壓力下烴、焦炭或煤與蒸汽和氧之間的非催化反應(yīng)。也能夠依據(jù)自熱重整通過在相同反應(yīng)器中組合SMR重整和部分氧化來獲得合成氣。通過ATR處理的烴通常為天然氣和石腦油。該ATR方法獲得具有低H2/CO比例的合成氣。當(dāng)^ftfe反應(yīng)物為天然氣時該合成氣也包含氮氣。依據(jù)操作條件和合成氣的既定用途，該合成氣的組成可以在下列含量中變化H2+CO=75%97體積％;CH4=0.5%~18%;和CO2=2%~10%.隨后將其在用于除去二氧化碳的單元中處理。如果co是合成氣生產(chǎn)中期望的產(chǎn)物，可以將回收的二氧化碳再循環(huán)到旨在由合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器處理的反應(yīng)物中。否則，可以將獲得的C02儲存或者再循環(huán)，因為今后環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)禁止其排放。從該合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的煙氣或廢氣中也可以發(fā)現(xiàn)二氧化碳。這些煙氣通常被釋放到大氣中，而這并不滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明涉及合成氣生產(chǎn)場所，其中也采用產(chǎn)生聯(lián)合的熱電(CHP)的技術(shù)如傳統(tǒng)鍋爐。在能源工業(yè)中，這些CHP技術(shù)可以是用于共同產(chǎn)生電力的工廠，其由開膝簿環(huán)或者聯(lián)合循環(huán)組成。熱電聯(lián)合為同時產(chǎn)生電力和蒸汽，其中通過渦輪機(jī)(通常為氣輪機(jī)或蒸汽渦輪機(jī))驅(qū)動的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，且其中熱量來源于從用于蒸汽或熱水生產(chǎn)的鍋爐中產(chǎn)生的廢氣的熱量。這種聯(lián)合的產(chǎn)生兩種類型的能量相對于單獨的和傳統(tǒng)的產(chǎn)生熱量和/或電力導(dǎo)致高效率的產(chǎn)量。由此，為了滿足對于合成氣^f生物、對于蒸汽和對于電力的日益增加的需求，越來越多地尋找可以同時提供合成氣衍生物、蒸汽和電力的生產(chǎn)場所。但是，這些生產(chǎn)場所的一個現(xiàn)有的問M，能夠通過限制二氧化碳的排放來滿足這些環(huán)境限制。另一問題是，尋找用于從由合成氣單元產(chǎn)生的廢氣中除去的二氧化碳的儲存方案，同時具有改進(jìn)的可靠性、降低的成本和對環(huán)境的尊重，本發(fā)明的目的是，提供在也包括聯(lián)合的熱電單元的場所生產(chǎn)合成氣的方法，其排放很少的二氧化碳。本發(fā)明的另一目的是，提供在也包括聯(lián)合的熱電單元的場所生產(chǎn)合成氣的方法，其排放很少的二氧化碳且無需儲存二氧化碳。本發(fā)明的另一目的是，提高在也包括聯(lián)合的熱電單元的場所生產(chǎn)合成氣的方法，其排放很少的二氧化碳且能使得控制產(chǎn)生的合成氣的H2/CO比例。在這些目的之內(nèi)，本發(fā)明涉及一種采用合成氣生產(chǎn)單元生產(chǎn)合成氣的方法，該合成氣生產(chǎn)單元包括-至少一個合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器，從烴中生產(chǎn)包含氫氣、CO和C02的粗合成氣；和包含C02的廢氣，-用于從所i^合成氣中除去C02，生成主要包含C02的氣體的設(shè)備，將所述主要包含co2的氣體再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中，在工業(yè)場所中，另外包括-至少一個生產(chǎn)包含C02的廢氣的聯(lián)合的熱電單元；和-用于從該場所的燃燒廢氣中除去C02的設(shè)備，在該方法中-在用于從該場所的燃燒廢氣中除去C02的設(shè)備中，處理由合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器或者由聯(lián)合的熱電單元產(chǎn)生的包含C02的廢氣的至少一種；和-將通過借助于用于從該場所的燃燒廢氣中除去C02的i殳備處理合成氣生產(chǎn)單元和/或聯(lián)合的熱電單元中的廢氣而產(chǎn)生的co2至少部分地再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中.本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點在閱讀下列說明時將顯現(xiàn)。通過圖1~4所示的非限定性實施例的方式給出了本發(fā)明的形式和實施方式，圖14為依據(jù)本發(fā)明的方法的幾種方案的示意圖。依據(jù)本發(fā)明的方法由此采用了合成氣生產(chǎn)單元，其至少包括，一方面，能夠獲得粗合成氣的合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器，和另一方面，用于處理該粗合成氣以從中消除二氧化碳的設(shè)備。能夠獲得粗合成氣的合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器可以是蒸汽甲烷重整(SMR)反應(yīng)器或者部分氧化(POX)反應(yīng)器，其利用烴以制備包含氫、一氧化碳、二氧化碳和其它化合物的粗合成氣。其也可以是用于實現(xiàn)ATR工藝的反應(yīng)器。由于在該合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中進(jìn)行的燃燒(燃燒旨在提高用于實現(xiàn)該合成反應(yīng)的反應(yīng)器的溫度)，該合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器除了合成氣之外還產(chǎn)生廢氣。這種廢氣包含C02，因為其通常來源于烴的燃燒。用于處理該粗合成氣以從中消除二氧化碳的設(shè)備優(yōu)選地為采用胺洗滌的方法，該胺通常采用MDEA(曱基二乙醇胺)。以主要包含C02的氣體(也就是說，其包含至少99體積。/。的C02)的形式從該粗合成氣中除去C02，將其作為合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的反應(yīng)物再循環(huán)。依據(jù)本發(fā)明的第一種模式，該合成氣生產(chǎn)單元包括用于從該合成氣中除去CO生產(chǎn)主要包含CO的氣體和主要包含H2的氣體的設(shè)備。當(dāng)該工業(yè)場所目的在于主要生產(chǎn)一氧化碳時實施這種方式。這種用于從合成氣中除去CO的設(shè)備經(jīng)常位于用于從所述粗合成氣中除去co2的設(shè)備之后。用于從合成氣中除去co的設(shè)備經(jīng)常包括干燥設(shè)備和冷箱。由此，首先將來源于用于除去C02的設(shè)備的合成氣在引入到冷箱之前干燥，在冷箱中通過冷凍方法分離其各種化合物。該冷箱產(chǎn)生以下的至少一種主要包含CO的氣體(也就是說，優(yōu)選地包含至少98體積％的CO)，主要包含H2的氣體(也就是說，優(yōu)選地包含至少97體積％的H2)，主要包含CHU的氣體(也就是說，優(yōu)選地包含至少99體積n/。的CH4)，和包含H2、CO與CH4的混合物的尾氣。將冷箱上游的C02再循環(huán)使得能夠降低主要包含CO的氣體中氮氣的量。該尾氣、主要包含CH4的氣體和主要包含H2的氣體可以用作在工業(yè)場所中進(jìn)行的全部燃燒反應(yīng)、特別是在合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)中的或者在聯(lián)合的熱電單元中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)中的燃料。也可以將主要包含CH4的氣體引入到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中以用作反應(yīng)物。依據(jù)這種第一模式的特殊構(gòu)型，能夠在引入到冷箱之前調(diào)節(jié)干燥設(shè)備中產(chǎn)生的合成氣的H2/CO摩爾比值；這種調(diào)節(jié)可以通過膜分離工藝的方式來進(jìn)行。依據(jù)這種第一模式，該合成氣生產(chǎn)單元優(yōu)選地包括用于純化主要包含由用于從合成氣中除去CO的設(shè)備所產(chǎn)生的H2的氣體的設(shè)備，所述純化i殳備產(chǎn)生富含H2的氣體。這種用于純化主要包含H2的氣體的設(shè)備優(yōu)選地采用壓力擺動吸附PSA工藝。這種純化主要包含H2的氣體的方法產(chǎn)生主要包含氫氣、CO與CH4的混合物的尾氣。這種尾氣可以用作在工業(yè)場所中進(jìn)行的所有燃燒反應(yīng)、特別是在合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的和在聯(lián)合的熱電單元中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)中的燃料。依據(jù)本發(fā)明的第二種模式，該合成氣生產(chǎn)單元包括用于調(diào)節(jié)合成氣的H2/CO摩爾比值的設(shè)備。當(dāng)該工業(yè)場所的目的在于主要產(chǎn)生含氧氣體時實現(xiàn)這種方式。用于調(diào)節(jié)含氧氣體的H2/CO摩爾比值的設(shè)備通常包括氫氣-可滲透的膜。該膜的選擇性的選擇使得其能夠調(diào)節(jié)含氧氣體的H2/CO摩爾比值。該膜也產(chǎn)生氫氣滲透物，其可以用作在工業(yè)場所中進(jìn)行的所有燃燒反應(yīng)、特別是在合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的和在聯(lián)合的熱電單元中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)中的燃料。該可滲透的膜之前有時可以是干燥設(shè)備。依據(jù)本發(fā)明，該合成氣生產(chǎn)單元所位于的工業(yè)場所另外包括至少一個聯(lián)合的熱電(CHP)單元，該單元產(chǎn)生主要包含C02的廢氣。依據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生包含C02的廢氣的聯(lián)合的熱電單元可以包括至少一種下列設(shè)備氣輪機(jī)、用于生產(chǎn)蒸汽的鍋爐、蒸汽輪機(jī)、或這些設(shè)備的組合，特別是蒸汽鍋爐與蒸汽輪機(jī)的組合和氣輪機(jī)與蒸汽鍋爐的組合，可以將其與蒸汽輪^合。該氣輪機(jī)為通常已知的設(shè)備，其包括連接于氣輪機(jī)的空氣壓縮機(jī)。將產(chǎn)生的壓縮空氣與燃料一起？1入渦輪機(jī)的燃燒設(shè)備，且產(chǎn)生的燃燒氣體通過氣輪機(jī)以產(chǎn)生電力，例如通過交流發(fā)電機(jī)的方式。用于該氣輪機(jī)的燃料通常為天然氣；依據(jù)本發(fā)明的第一種方式，可以將天然氣與至少一種選自下列的氣體混合主要包含由用于從合成氣中除去CO的設(shè)備生產(chǎn)的H2的氣體，主要包含由用于從合成氣中除去CO的設(shè)備生產(chǎn)的CH4的氣體，由純化設(shè)備生產(chǎn)的富含H2的氣體，和冷箱中的尾氣。用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐本身通常由產(chǎn)生熱量以將水轉(zhuǎn)化為蒸汽的燃燒設(shè)備組成。這種鍋爐通常由一系列熱交換器組成，例如盤管，7jc在其中流動，其與燃燒產(chǎn)生的熱量接觸?？梢詫⒃撳仩t與蒸汽輪M合由此，該鍋爐產(chǎn)生的蒸氣壓通到蒸汽輪機(jī)中由此產(chǎn)生電力。該蒸汽輪機(jī)可以是產(chǎn)生蒸汽與電力的背壓蒸汽輪機(jī)，或者產(chǎn)生熱水與電力的冷凝流渦輪機(jī)。依據(jù)一種特別的方案，該蒸汽輪機(jī)可以部分地由源于合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器的熱量產(chǎn)生的蒸汽來供給。該聯(lián)合的熱電(CHP)單元由于其中進(jìn)行的燃燒而產(chǎn)生包含C02的廢氣，由此提供熱量，特別是通過天然氣的燃燒。最后，依據(jù)本發(fā)明，該工業(yè)場所包括用于從能夠在該場所中制得的燃燒廢氣中除去C02的設(shè)備。這種設(shè)^^吏得能夠處理源于燃燒的且包含C02的全部廢氣。源于燃燒的廢氣通常包含13~16體積％的氧氣。用于從這些氣體中除去co2的設(shè)備由此必須適用于處理具有這種含氧量的氣體。例如，不能采用用于從粗合成氣中除去C02的設(shè)備，因為合成氣僅含有幾個ppb的氧氣。這種用于除去C02的設(shè)備可以是采用MEA(甲基乙醇胺)的胺洗滌或者通過篩子的方式吸收二氧化碳的方法或者膜滲透方法。9本發(fā)明的第一主要特征涉及這的事實，即將包含借助于合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器、或者借助于聯(lián)合的熱電(CHP)單元產(chǎn)生的廢氣的至少一種，在用于從該場所的燃燒廢氣中除去C02的設(shè)備中處理。依據(jù)本發(fā)明，可以存在源于合成氣生產(chǎn)單元的廢氣、或者源于聯(lián)合的熱電單元的廢氣、或者產(chǎn)生于這兩種單元的廢氣的處理。通常同時依據(jù)每種廢氣的C02含量和合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中期望的再循環(huán)速率來進(jìn)行選擇。如果通過用于從該場所的廢氣中除去C02的設(shè)備處理合成氣生產(chǎn)單元和聯(lián)合的熱電(CHP)單元二者中產(chǎn)生的廢氣，那么優(yōu)選地在引入到用于從該場所的燃燒廢氣中除去C02的設(shè)備之前，將合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的廢氣與聯(lián)合的熱電(CHP)單元中的廢氣混合。本發(fā)明的第二主要特征在于，至少部分地將通過用于從合成氣生產(chǎn)單元和/或聯(lián)合的熱電(CHP)單元中的廢氣中除去C02的設(shè)備產(chǎn)生的C02再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中。將廢氣中的C02再循環(huán)作為合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的反應(yīng)物。因為由用于從廢氣中除去C02的設(shè)備產(chǎn)生的C02可能包含對于合成氣反應(yīng)器的催化劑來說的毒物，因此可將該C02通過至少一種下列設(shè)備來處理，且優(yōu)選地通過二者.兩個聯(lián)合的活性碳床，用硫浸漬第一床以使得吸附Hg，且用銅和4艮浸漬第二床以吸附H2S與HCN和氧化AsH3;和填充鋁的脫氧反應(yīng)器以吸附離子化合物，且包括，下游，基于銅和鉑的催化劑的填料以除去02、C2H4和N0X。在這種用于除去毒物的處理期間，在再次引入到合成氣反應(yīng)器之前，可以將C02壓縮且經(jīng)歷溫度變化，例如通過熱交換器的方式。通常，在再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器之前，將來自用于a合成氣中除去C02的設(shè)備中的C02與來自用于從廢氣中除去C02的設(shè)備的處理的C02混合。主要隨著期望的合成氣的H2/CO比例來調(diào)節(jié)再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的、由用于除去C02的設(shè)備所產(chǎn)生的C02的量。一些情形中，該工業(yè)場所可能要求使用C02作為合成步驟中的中間體；在這種情形中，一些C02不再循環(huán)。依據(jù)一種方案，可以在作為反應(yīng)物再循環(huán)到合成W應(yīng)器之前，將至少一些由用于從合成氣生產(chǎn)和聯(lián)合的熱電(CHP)單元所產(chǎn)生的C02壓縮，例如通過經(jīng)常旨在用于合成氣生產(chǎn)單元的現(xiàn)有壓縮機(jī)的方式。依據(jù)一種特殊情形，可以將CHP單元的蒸汽輪機(jī)偶聯(lián)于壓縮機(jī)。這種壓縮機(jī)可以任選地壓縮由鍋爐和合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器所產(chǎn)生的廢氣混合物，在將它們引入到用于從該場所的燃燒廢氣中除去C02的設(shè)備之前，特別是如果除去設(shè)備是吸附方法或者膜滲透方法時。這種壓縮能使氣體的隨后處理得到改進(jìn)。最后，依據(jù)本發(fā)明的方法，可以通過合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中由用于從合成氣生產(chǎn)單元和聯(lián)合的熱電單元中除去C02的設(shè)備所產(chǎn)生的C02的再循環(huán)速率，控制粗合成氣的H2/CO比例。由此，依據(jù)本發(fā)明，可以改變源于廢氣的處理的C02的再循環(huán)量。如果再循環(huán)量小于100%時，可以將未再循環(huán)的C02輸出到工廠外部用于需要使用C02的應(yīng)用，該工業(yè)場所則變?yōu)楫a(chǎn)生可使用的C02的場所。依據(jù)一種有益的模式，該合成氣生產(chǎn)單元可以不包括用于調(diào)節(jié)合成氣的H2/CO摩爾比值的設(shè)備，如膜。實際上，由于依據(jù)本發(fā)明的方法使得可以控制在合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器的出口處的H2/CO比例，由此當(dāng)由該合成氣生產(chǎn)單元制得的產(chǎn)物為含氧氣體時能夠排除用于調(diào)節(jié)H2/CO摩爾比值的設(shè)備(例如，膜)。圖1闡述了依據(jù)本發(fā)明的方法。烴2在反應(yīng)器1中進(jìn)行催化重整或部分氧化或自熱重整(ATR)反應(yīng)，由此產(chǎn)生粗合成氣3.反應(yīng)器1也產(chǎn)生包含源于用作燃料的(且并非作為反應(yīng)物的)烴的燃燒的氣體的廢氣4。將粗合成氣3在用于除去C02的單元5中處理，其產(chǎn)生除去-C02的合成氣19和富含《02的流出物12.隨后將除去-C02的合成氣19在干燥器13中干燥以提高C02和水的去除，且由此防止它們存在于冷箱7中。將干燥的合成氣16在冷箱7中處理。在冷箱中，降低該干燥的氣體16的溫度，由此將CO與其它化合物(H2、N2和CH4)分離。它產(chǎn)生主要包含CO的氣體18，主要包含112的氣體9和尾氣15。離開汽提塔的尾氣15(通常表示為"閃蒸氣體")，為112、CO和CH4的混合物，其可以用作用于合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器l或者在聯(lián)合的熱電單元中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)中的燃料。曱烷吹掃氣31從冷箱7的CO/CH4分離塔的底部中離開，也可以用作用于合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器1的燃料或者反應(yīng)物，依據(jù)其壓力值和催化反應(yīng)所需的條件。可以將離開冷箱7的主要包含H2的氣體9在氫氣純化工藝22中處理，由此產(chǎn)生高純度氫氣28和尾氣29(也稱作"廢氣")。該尾氣29用作合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器l中的和在聯(lián)合的熱電單元中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)中的燃料。該工業(yè)場所也包括聯(lián)合的熱電單元6，其中烴2和冷箱中的主要包含H2的氣體的燃燒來獲得熱量。該單元6產(chǎn)生電力23和包含二氧化碳的廢氣8。將該廢氣8與合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的廢氣4混合。通過用于從該場所的燃燒廢氣中除去C02的設(shè)備10處理這種廢氣混合物(8+4)。該設(shè)備10優(yōu)選地選自于用于除去co2的設(shè)備，其使得能夠處理低含氧量的低壓流出物。從該設(shè)備10中離開的是CO2-貧乏的廢氣20和COr富集的流出物11，將該流出物11與源于用于從合成氣生產(chǎn)單元中除去C02的設(shè)備5的C02-富集的流出物12混合?？梢栽谂c烴2—起引入到反應(yīng)器1之前，通過壓縮機(jī)21將這種CCV富集的混合物(11+12)壓縮?？梢詫Or貧乏的廢氣20排放到大氣中，其相對于廢氣中含有的其它產(chǎn)物具有很低的C02含量。將空氣或氧氣(未顯示)供給用于進(jìn)行燃燒的所有設(shè)備1、6。圖2與圖1的不同之處在于，聯(lián)合的熱電單元6為氣輪機(jī)63、鍋爐61和蒸汽輪機(jī)62的組合。該氣輪機(jī)63通過烴2和冷箱中的主要包含H2的氣體的燃燒來操作。該鍋爐61接收氣輪機(jī)63中的廢氣24;它供給水17并產(chǎn)生蒸汽30，其用于轉(zhuǎn)動蒸汽l^機(jī)62以產(chǎn)生電力231,也可以將通過接觸到反應(yīng)器1的水所產(chǎn)生蒸汽14供給該蒸汽輪機(jī)62。離開該蒸汽輪機(jī)62的蒸汽31可以用于進(jìn)行在設(shè)備10中除去C02的處理。該氣輪機(jī)63通過烴2和來自冷箱7的主要包含H2的氣體的方式來操作。其產(chǎn)生電力232和燃燒廢氣24，該燃燒廢氣24部分用于在鍋爐61中進(jìn)行的燃燒并部分用于在合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器l中進(jìn)行的燃燒。由汽輪機(jī)62和63產(chǎn)生的電力可以輸出或者用于該場所內(nèi)部以操作電力設(shè)備。圖3和4與圖l和2的不同之處分別在于，該合成氣單元目的在于產(chǎn)生含氧氣體。由此，將冷箱替換為用于調(diào)節(jié)合成氣的H2/CO摩爾比值的設(shè)備26，產(chǎn)生含氧氣體27和主要包含氫氣的氣體25(和較小分?jǐn)?shù)的CO)，該氣體25可以用于合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器1中和聯(lián)合的熱電單元6中?？梢栽谝氲侥ぶ叭芜x地通過干燥設(shè)備13將該合成氣干燥。依據(jù)一種特,式，該千燥的合成氣16可以馬上具有期望的含氧氣體的H2/CO摩爾比值。對于這種模式，隨后可以將膜26替換為筒單的冷凝器，回收的冷凝水可以再用于合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(l)中或聯(lián)合的熱電單元(6，61)中。通過實施如上所述的方法，大大地降低了二氧化碳的排放，且不必再尋找儲存產(chǎn)生的co2的方法。該方法的一個優(yōu)點是，由于在合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中再循環(huán)C02，能夠降低烴例如天然氣、石腦油或液化石油氣(LPG)的消耗量。當(dāng)該合成氣生產(chǎn)單元的主要產(chǎn)物是CO時，本發(fā)明的另一優(yōu)點是，如果將源于廢氣的全部C02再循環(huán)，能夠獲得接近于100%左右的碳回收率。由于各種單元的集成，獲得了下列優(yōu)點-改進(jìn)的能量效率；-大約100%的碳回收率，由此降低了C02排放；-改進(jìn)的可靠性；-操作和維護(hù)的協(xié)調(diào)作用；-經(jīng)濟(jì)利益；和-降低了廢氣中的NOx和SOx排放，依據(jù)本發(fā)明的方法具有能夠降低用于從合成氣生產(chǎn)單元中除去co2的設(shè)備的下游的H2/CO比例的優(yōu)點，通過再循環(huán)產(chǎn)生含有C02的氣體的各種設(shè)備中的C02來獲得這種降低。通過它們在合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器中的再循環(huán)，產(chǎn)生的氣體具有更低的H2濃度。的前段，設(shè)有將出現(xiàn)在直流線10中的直流電壓變換為交流并輸出的變換器15、和受該變換器15的交流輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的電動機(jī)16，上述主泵2安裝在該電動機(jī)16的輸出軸上。在上述直流線10上，連接有蓄電裝置、以及經(jīng)由DC—DC變換器7連接有起重磁鐵裝置8的線圈8a。此外，在該直流線10上，設(shè)有具有將直流變換為交流的逆變器功能、以及將交流變換為直流的變換器功能兩者的變換裝置17,在該變換裝置17上，連接有具備作為作業(yè)機(jī)械的上部旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源的功能的發(fā)電電動機(jī)18。這樣，在本實施方式l中，由于上部旋轉(zhuǎn)體受發(fā)電電動機(jī)18驅(qū)動，所以在控制閥12的另一個切換位置的輸出端口上，連接有除去了旋轉(zhuǎn)用以外的僅右行駛用或左行駛用的油壓馬達(dá)19。在上述發(fā)電機(jī)5中，發(fā)電出對應(yīng)于在從起重磁鐵裝置8的對象物的吸附開始時的強(qiáng)勵磁到釋放時的1周期的勵磁中所需的平均電力的交流電力，不進(jìn)行供給強(qiáng)勵磁的電力的主旨的發(fā)電。作為上述蓄電裝置20，有鋰離子電池等的二次電池或輸入輸出密度較高的電氣雙層電容器，通過電氣雙層電容器在進(jìn)行電能的吸收時能夠得到良好的響應(yīng)性，通過二次電池能夠進(jìn)行大容量的電能的儲存。在本實施方式l中，蓄電裝置20具有二次電池及電容器(都省略圖示)的兩者，并且能夠由控制裝置9選擇將回收的回收電能蓄電到二次電池或者電容器的哪個中。另外，在二次電池中，除了鋰離子年以外還有鎳氫電池、鉛電池等。此外，也可以是與燃料電池的發(fā)電裝置組合的蓄電裝置。蓄電裝置20將上述發(fā)電機(jī)5的交流輸出通過變換器6變換為直流，作為直流的電能儲存。此外，蓄電裝置20能夠經(jīng)由起重磁鐵裝置8和DC—DC變換器7收送電能。即，在起重磁鐵裝置8的對象物釋放時，能夠吸收儲存在其線圈8a中的能量而作為直流的電能儲存，另一方面，在起重磁鐵裝置8的勵磁時，也能夠從該蓄電裝置將所有的這些反應(yīng)物在650X:下加熱并引入到25巴下的SMR反應(yīng)器的、填充有鎳基催化劑的管中。用于從粗合成氣中除去C02的設(shè)備為胺洗滌。其能夠制得具有小于50體積ppm的C02含量的合成氣。在情形2中，該氣輪機(jī)63為SolarMars100型。在情形1和2中，用于從聯(lián)合的熱電單元中的廢氣中除去C02的單元為胺洗滌，獲得的干燥C02的純度在室溫和大約0.55巴相對壓力下為99.9體積％。表l比較對于每種情形的方法、和它們的經(jīng)濟(jì)影響。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>(*=包括用于除去C02的設(shè)備(10)中使用的蒸汽)；(**=包括用于除去C02的設(shè)備(10)中4吏用的能量)。該實施例顯示了再循環(huán)SMR反應(yīng)器中所有單元產(chǎn)生的C02的經(jīng)濟(jì)優(yōu)點，由此減少了全部天然氣(用作反應(yīng)物和燃料)的消耗量.情形1中，該合成氣生產(chǎn)單元所消耗的全部天然氣的消耗量已降低到基礎(chǔ)情形的71%。情形2中，H2/CO比例降到1.1且該合成氣生產(chǎn)單元所消耗的全部天然氣的消耗量已降低到相對于基礎(chǔ)情形的57%。圖5中的圖給出了合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器的出口處的H2/CO比例(x-軸)隨C02的量(Sm"h)(y-軸)的變化。可以看出，相互關(guān)系是線性的；由此，依據(jù)所需的112或CO的產(chǎn)量，依據(jù)本發(fā)明的方法能夠通過調(diào)節(jié)C02的再循環(huán)速率、或者甚至C02的輸入量，以靈活方式改變H2/CO比例。另夕卜，這樣能夠避免添加冷箱或PSA上游的膜。權(quán)利要求1、一種采用合成氣生產(chǎn)單元生產(chǎn)合成氣的方法，該合成氣生產(chǎn)單元包括-至少一個合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(1)，從烴(2)中生產(chǎn)·包含氫氣、CO和CO2的粗合成氣(3)；和·包含CO2的廢氣(4)，-用于從所述粗合成氣(3)中除去CO2，生成主要包含CO2的氣體(12)的設(shè)備(5)，將所述主要包含CO2的氣體再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(1)中，在工業(yè)場所中，另外包括-至少一個生產(chǎn)包含CO2的廢氣(8)的聯(lián)合的熱電單元(6)；和-用于從該場所的燃燒廢氣中除去CO2的設(shè)備(10)，特征在于-在用于從該場所的燃燒廢氣中除去CO2的設(shè)備(10)中，處理由合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器或者由聯(lián)合的熱電單元(6)產(chǎn)生的包含CO2的廢氣(4)的至少一種；和-將通過借助于用于從該場所的燃燒廢氣中除去CO2的設(shè)備(10)處理來自合成氣生產(chǎn)單元和/或者聯(lián)合的熱電單元的廢氣(4，8)而產(chǎn)生的CO2(11)至少部分地再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(1)中。2、權(quán)利要求1的方法，特征在于，聯(lián)合的熱電單元(6)包含至少一種下列設(shè)備氣輪機(jī)(63)、用于生產(chǎn)蒸汽的鍋爐(61)、蒸汽輪機(jī)(62)、或這些設(shè)備的組合。3、權(quán)利要求1或2的方法，特征在于，合成氣生產(chǎn)單元包括用于從合成氣中除去CO、生產(chǎn)主要包含CO的氣體(18)和主要包含H2的氣體(9)的設(shè)備。4、權(quán)利要求3的方法，特征在于，用于從合成氣中除去CO的設(shè)備包括干燥設(shè)備(13)和冷箱(7)。5、權(quán)利要求3或4的方法，特征在于，合成氣生產(chǎn)單元包括用于純化主要包含由用于從合成氣中除去CO的設(shè)備生產(chǎn)的H2的氣體的設(shè)備(22)，所述純化設(shè)備(22)生產(chǎn)富含H2的氣體(28)。6、權(quán)利要求5的方法，特征在于，用于純化主要包含H2的氣體的設(shè)備(22)采用壓力擺動吸附PSA工藝。7、權(quán)利要求6的方法，特征在于，用于純化主要包含H2的氣體的設(shè)備(22)采用壓力擺動吸附PSA工藝，并且產(chǎn)生主要包含H2、CO和CH4的混合物的尾氣(29)。8、權(quán)利要求37中任一項的方法，特征在于，聯(lián)合的熱電單元(6)包括氣輪機(jī)，該氣輪機(jī)的燃料為天然氣(2)或者天然氣(2)與至少一種選自下列的氣體的混合物主要包含由用于從合成氣中除去CO的設(shè)備(7)生產(chǎn)的H2的氣體(9)，由用于純化主要包含H2的氣體的設(shè)備(22)生產(chǎn)的富含H2的氣體(28)，來自冷箱(7)的尾氣(15)和來自冷箱的甲烷吹掃氣(31)。9、權(quán)利要求1或2的方法，特征在于，合成氣生產(chǎn)單元包括用于調(diào)節(jié)合成氣的H2/CO摩爾比值的設(shè)備。10、權(quán)利要求9的方法，特征在于，用于調(diào)節(jié)合成氣的H2/CO摩爾比值的設(shè)備為氫氣-可滲透的膜(26).11、權(quán)利要求10的方法，特征在于，在氫氣-可滲透的膜(26)之前是干燥設(shè)備(13)。12、前a利要求的方法，特征在于，在引入到用于從該場所的燃燒廢氣中除去CO2的設(shè)備(10)之前，將來自合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器的廢氣(4)與來自聯(lián)合的熱電單元的廢氣(8)混合。13、前述權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于，在再循環(huán)到合成W應(yīng)器(l)之前，將由用于除去來自合成氣生產(chǎn)單元和來自該場所的燃燒廢氣的C02的設(shè)備(5，10)產(chǎn)生的C02(ll，12)壓縮。14、前述權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于，聯(lián)合的熱電單元包括蒸汽輪機(jī)(62)，該蒸汽輪機(jī)部分由衍生自合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(l)的熱量所產(chǎn)生的蒸汽(14)來供給。15、前述權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于，聯(lián)合的熱電單元包括蒸汽輪機(jī)(62)，以及將至少一些來自該蒸汽輪機(jī)(62)的蒸汽(31)用于從該場所的燃燒廢氣中除去co2的設(shè)備(IO),16、前述權(quán)利要求中任一項的方法，特征在于，通過合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(l)中用于除去來自合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(l)和該場所的燃燒廢氣的co2的設(shè)備(5，10)產(chǎn)生的C02(ll，12)的再循環(huán)速率控制粗合成氣(3)的H2/CO比例。17、權(quán)利要求16的方法，特征在于，合成氣生產(chǎn)單元不包括用于調(diào)節(jié)合成氣的H2/CO摩爾比值的設(shè)備(26),全文摘要本發(fā)明涉及一種采用合成氣生產(chǎn)單元生產(chǎn)合成氣的方法，該合成氣生產(chǎn)單元包括至少一個合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(1)，其從烴(2)中生產(chǎn)包含氫氣、CO和CO₂的粗合成氣(3)；和包含CO₂的廢氣(4)；用于從所述粗合成氣(3)中除去CO₂，生成主要包含CO₂的氣體(12)的設(shè)備(5)，將所述主要包含CO₂的氣體再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(1)中，在工業(yè)場所中，另外包括至少一個生產(chǎn)包含CO₂的廢氣(8)的聯(lián)合的熱電單元(6)；和用于從該場所的燃燒廢氣中除去CO₂的設(shè)備(10)，特征在于在用于從該場所的燃燒廢氣中除去CO₂的設(shè)備(10)中，處理由合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器或者由聯(lián)合的熱電單元(6)產(chǎn)生的包含CO₂的廢氣(4)的至少一種；和將通過借助于用于從該場所的燃燒廢氣中除去CO₂的設(shè)備(10)處理來自合成氣生產(chǎn)單元和/或者聯(lián)合的熱電單元的廢氣(4，8)而產(chǎn)生的CO₂(11)至少部分地再循環(huán)到合成氣生產(chǎn)反應(yīng)器(1)中。文檔編號C01B3/50GK101111453SQ200680003596公開日2008年1月23日申請日期2006年1月24日優(yōu)先權(quán)日2005年2月1日發(fā)明者W·L·D·科赫申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司