等离子体和氢气过程与联合循环动力装置和蒸汽重整器的集成制造方法及图纸

等离子体过程与联合循环动力装置、简单循环动力装置和蒸汽重整过程的集成。说明一种纯化的氢气和燃料的生产方法，其包括：将氢气的原料流压缩，将来自等离子体过程的废气添加至原料流，将废气改造的原料流进入变压吸附系统而生成纯化的氢气产品和变压吸附废气，将纯化的氢气产品分离和压缩，并且将变压吸附废气分离和压缩以用作燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请是要求2014年1月30日提交的美国临时申请No.61/933,494的权益的2015年1月7日提交的美国申请No.14/591,528的延续，并且要求2014年1月30日提交的美国临时申请No.61/933,494和2015年1月7日提交的美国临时申请No.14/591,528的权益，其公开内容以其整体通过参考的方式明确地引入本文中。
本专利技术通常属于的
是利用电能实现化学变化的方法和设备。
技术介绍
无论产品或过程多么独特，随着时间的流逝，所有的制造过程都寻求变得更高效和更有效率的方式。在其它事情中，这可以采取原料成本、能量消耗、或工艺效率的简单改善的形式。通常，如果不是全部的制造过程则为大多数的成本的重要部分的原料成本和能源趋向于随着时间而逐渐增加，如果没有其它原因的话，则这是由于按比例放大和增加的体积。出于这些和其它等原因，在该领域内存在对不仅改善要生产的产品，而且在降低整体环境影响的情况下以更高效和更有效率的方式生产这些产品的方式的不变探索。本文中所述的体系满足上述挑战，同时也完成额外的进展。
技术实现思路
说明一种纯化的氢气和燃料的生产方法，其包括：使来自等离子体过程的废气通过变压吸附系统而生成纯化的氢气产品和变压吸附废气，将纯化的
氢气产品分离和压缩，并且将变压吸附废气分离和压缩以用作燃料、或者再回用于等离子体过程。另外的实施方案包括：上述方法包括将来自等离子体过程的废气与来自甲烷蒸汽重整器的原料流混合之后，使组合的废气进入变压吸附系统；上述方法中，将来自甲烷蒸汽重整器的原料流和来自等离子体过程的废气在混合之前压缩；上述方法包括在使来自等离子体过程的废气进入变压吸附系统之前将富氢气体的原料流压缩并且将其添加至来自等离子体过程的废气；上述方法中，富氢气体由蒸汽重整过程生成；上述方法中，废气来自炭黑生成过程；上述方法中，变压吸附废气的至少一部分用于炭黑生成过程中；上述方法中，原料流以70.000百万标准立方英尺/日(MMSCFD)流动，原料流氢气是97.49％的纯度，流动是在10磅/平方英寸表压(psig)、100°F、973.1百万英热单位(MMBTU)高位发热量(HHV/小时)和824.4MMBTU低位发热量(LHV/小时)下，原料流压缩机是在2×7000NHP下，纯化氢气在350psig、110°F下流进氢气产品压缩机并且在4,500NHP下压缩，变压吸附废气在5psig、90°F、1,250NHP下流进PSA废气压缩机，从过程中的总的氢气回收率是89.5％，纯化的氢气产品是在100％纯度、900psig、100°F、827.0MMBTU(HHV/小时)和698.4MMBTU(LHV/小时)下的70.000MMSCFD的氢气，生产的燃料是在50psig、100°F、146.6MMBTU(HHV/小时)和127.9MMBTU(LHV/小时)下的8.920MMSCFD的燃料；上述方法中，废气具有70MMSCFD的流量、10psig的压力、100°F的温度、2.53g/mol的分子量、97.49mol％氢气、0.20mol％氮气、1.00mol％一氧化碳、1.10mol％甲烷、0.14mol％乙炔、0.07mol％HCN和0.00mol％水。还说明一种从联合循环动力装置中产生和获取电力的方法，其包括：使天然气流进等离子体过程氢气生成装置，使生产的氢气流进联合循环动力装置，使天然气流进联合循环动力装置，导致部分流进电网和部分流回等离子
体过程氢气生成装置的电力的生产，总体降低从联合循环动力装置中的净空气排放。另外的实施方案包括：上述方法中，等离子体过程是炭黑生成过程；上述方法中，1750BTU/小时的天然气流进炭黑生成装置中，具有19的分子量且在34.5吨/小时下流动，炭黑生成装置具有7百万瓦特/小时/吨(MW/hr/吨)的电效率、200,000吨/年和25.0吨/小时的炭黑生产能力，生成1038MMBTU/小时、9.5吨/小时下的富氢废气和243.7MMBTU/小时的蒸汽，联合循环动力装置使用富氢废气具有6500BTU/千瓦小时的热耗率，使用蒸汽具有8500BTU/千瓦小时的热耗率，产生1157.6百万瓦特的电力，其中的982.6MW流进电网并且其中的175.0MW，来自氢气的159.7MW、来自蒸汽的28.7MW和过剩的13.4MW流回炭黑生成装置，并且其中天然气以6300MMBTU/小时也流进联合循环动力装置。还说明一种获取从简单循环动力装置产生的电力的方法，其包括：将天然气流进等离子体过程氢气生成装置，将生产的氢气流进简单循环动力装置，将天然气和氮气稀释气体流进简单循环动力装置，导致流回等离子体过程氢气生成装置的电力的生产，总体降低从简单循环动力装置中的净空气排放。另外的实施方案包括：上述方法中，等离子体过程是炭黑生成过程；上述方法中，1750BTU/小时的天然气流进炭黑生成装置中，炭黑生成装置具有7百万瓦特/小时/吨(MW/hr/吨)的电效率、70MMBTU/吨的进料效率、200,000吨/年和25.0吨/小时的炭黑生产能力，以1050.0MMBTU/小时、9.5吨/小时生成氢气，氢气流进具有8500BTU/KWh的热耗率燃料的简单循环动力装置，生产123.5MW来自氢气、51.5MW来自天然气的175.0MW的电力，其流回炭黑生成装置；上述方法中，具有以下性能–435.7MMBTU/小时、8631千克/小时(Kg/hr)和10,788Nm3/hr的天然气和46,822Nm3/hr氮气稀释气体也流进简
单循环动力装置。还说明一种从蒸汽动力装置中生成和获取电力的方法，其包括：将电力和天然气输入等离子体过程炭黑、空气和氢气生成装置，将生产的空气和氢气流进蒸汽生成锅炉，将生成的蒸汽流进蒸汽动力装置，导致流回等离子体过程装置或流进电网的电力的生产，总体降低从蒸汽动力装置中的净空气排放。另外的实施方案包括：上述方法中，在蒸汽动力装置中实现化石燃料的消耗和相关的空气排放的降低；上述方法中，等离子体过程是炭黑生成过程；上述方法中，天然气以34.5吨/小时、1,750.0MMBTU/小时流进具有7MW/hr/吨的电效率、70MMBTU/吨的进料效率、200,000吨/年和25.0吨/小时的炭黑生产能力的炭黑生成装置，生成炭黑，以9.5吨/小时、1038MMBTU/小时的氢气和在800℃下、以368吨/小时、287MMBTU/小时的空气，氢气和空气流进具有0.85的锅炉效率的锅炉中，产生在165bar和565℃下、1,126.13MMBTU/小时的蒸汽，该蒸汽流进具有0.40的蒸汽循环效率的燃煤发电的蒸汽动力装置，生成流回炭黑生成装置或流进电网的132MW的电力，将在燃煤发电的蒸汽动力装置中的耗煤量降低约26吨/小时(t/h)。这些和另外的实施方案从以下描述中将是显然的。附图说明图1示出如本文中所述的典型的废气集成系统的图示。图2示出如本文中所述的典型的联合循环动力装置集成系统的图示。图3示出如本文中所述的典型的简单循环动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯化的氢气和燃料的生产方法，其包括：使来自等离子体过程的废气进入变压吸附系统而生成纯化的氢气产品和变压吸附废气，将所述纯化的氢气产品分离和压缩，并且将所述变压吸附废气分离和压缩以用作燃料、或者再回用于所述等离子体过程。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.30 US 61/933,494;2015.01.07 US 14/591,5281.一种纯化的氢气和燃料的生产方法，其包括：使来自等离子体过程的废气进入变压吸附系统而生成纯化的氢气产品和变压吸附废气，将所述纯化的氢气产品分离和压缩，并且将所述变压吸附废气分离和压缩以用作燃料、或者再回用于所述等离子体过程。2.根据权利要求1所述的方法，其包括将来自等离子体过程的废气与来自甲烷蒸汽重整器的原料流混合之后，使混合的废气进入变压吸附系统。3.根据权利要求2所述的方法，其中将所述来自甲烷蒸汽重整器的原料流和所述来自等离子体过程的废气在混合之前压缩。4.根据权利要求1所述的方法，其包括在使所述来自等离子体过程的废气进入变压吸附系统之前将富氢气体的原料流压缩并且将其添加至所述来自等离子体过程的废气。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述富氢气体由蒸汽重整过程生成。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述废气来自炭黑生成过程。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述变压吸附废气的至少一部分用于所述炭黑生成过程中。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述原料流以70.000百万标准立方英尺/日(MMSCFD)流动，所述原料流氢气是97.49％的纯度，流动是在10磅/平方英寸表压(psig)、100°F、973.1百万英热单位(MMBTU)高位发热量(HHV/小时)和824.4MMBTU低位发热量(LHV/小时)下，所述原料流压缩机是在2×7000NHP下，所述纯化氢气在350psig、110°F下流进氢气产品压缩机并且在4,500NHP下压缩，并且所述变压吸附废气在5psig、90°F下、1,250NHP下流进PSA废气压缩机，从所述过程中的总的氢气回收率是89.5％，所述纯化的氢气产品是在100％纯度、900psig、100°F、827.0MMBTU(HHV/小时)和698.4MMBTU(LHV/小时)下的70.000MMSCFD的氢气，并且生产的燃料是在50psig、100°F、146.6MMBTU(HHV/小时)和127.9MMBTU(LHV/小时)下
\t的8.920MMSCFD的燃料。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述废气具有70MMSCFD的流量、10psig的压力、100°F的温度、2.53g/mol的分子量、97.49mol％氢气、0.20mol％氮气、1.00mol％一氧化碳、1.10mol％甲烷、0.14mol％乙炔、0.07mol％HCN和0.00mol％水。10.一种从联合循环动力装置生成和获取电力的方法，其包括：使天然气流进等离子体过程氢气生成装置，使生产的氢气流进联合循环动力装置，使天然气流进所述联合循环动力装置，导致部分流进电网和部分流回所述等离子体过程氢气生成装置的电力的生产，总体降低从所述联合循环动力装置的净空气排放。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述等离子体过程是炭黑生成过程。12.根据权利要求11所述的方法，其中1750BTU/小时的天然气流进所述炭黑生成装置中，所述炭黑生成装置具有7百万瓦特/小时/吨(MW/hr/吨)的电效率、70MMB...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·L·约翰逊，R·J·汉森，R·W·泰勒，
申请(专利权)人：巨石材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US