JP7297775B2 - 水素および二酸化炭素の生成および分離のためのシステムおよび方法 - Google Patents

水素および二酸化炭素の生成および分離のためのシステムおよび方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7297775B2
JP7297775B2 JP2020544698A JP2020544698A JP7297775B2 JP 7297775 B2 JP7297775 B2 JP 7297775B2 JP 2020544698 A JP2020544698 A JP 2020544698A JP 2020544698 A JP2020544698 A JP 2020544698A JP 7297775 B2 JP7297775 B2 JP 7297775B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stream
gas
hydrogen
reactor
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020544698A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021502539A (ja
Inventor
ジョン アルラム，ロドニー
ラファティ，モハマド
Original Assignee
８ リバーズ キャピタル，エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー filed Critical ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー
Publication of JP2021502539A publication Critical patent/JP2021502539A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7297775B2 publication Critical patent/JP7297775B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Processes with two or more reaction steps, of which at least one is catalytic, e.g. steam reforming and partial oxidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/245—Stationary reactors without moving elements inside placed in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J7/00—Apparatus for generating gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen; using mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/506—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification at low temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0295—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used, e.g. sieve plates, packings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/116—Molecular sieves other than zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/65—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00105—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2219/00108—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant vapours
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0238—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a carbon dioxide reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0255—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/046—Purification by cryogenic separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0888—Methods of cooling by evaporation of a fluid
    • C01B2203/0894—Generation of steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/84—Energy production
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/50—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using absorption, i.e. with selective solvents or lean oil, heavier CnHm and including generally a regeneration step for the solvent or lean oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F25J2205/64—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end by pressure-swing adsorption [PSA] at the hot end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/02—Separating impurities in general from the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/32—Compression of the product stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/80—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/80—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

本開示は、水素および二酸化炭素などの標準温度および圧力で通常気体の物質を生成するためのシステムおよび方法を提供する。特に本開示は、工業プロセス流、具体的には水素をさらに含むプロセス流からの二酸化炭素の分離を提供する。
水素は長い間、水のみを生じるそのクリーンな燃焼特性により望ましいエネルギー源としてみなされてきた。水素は、大気へのあらゆるＣＯ２排出を回避するＣＯ２の捕捉により炭化水素燃料から生成することができる。水素は燃料電池（特に自動車生産において）、加熱用途、石油精製、肥料生産および他の化学物質生成に使用するための望ましい物資である。例えば水素は、有利には高容量の蓄電池に結合された燃料電池を用いる電気自動車の推進のための燃料として使用することができる。有利なことに燃料としての水素の使用は、ＣＯ２、ＮＯｘ、ＣＯおよび炭化水素の排出を無くし、かつこのようにして特に大都市圏での地表面での大気汚染を著しく減少させることができる。しかし、水素を利用する世界経済の実現へのあらゆる道のりは非常に大きい水素生成能力を必要とする。さらに、そのような水素生成方法は、利用されているあらゆる炭素質もしくは炭化水素燃料由来のＣＯ２および他の不純物のほぼ１００％の捕捉と共に、同時に低い水素生成コストを達成することができるものでなければならない。
燃料源としての水素の使用は、より従来の発電プロセスに付随する二酸化炭素排出を減少させるか無くすためにも有利であり得る。例えば水素を窒素および／または蒸気で希釈し、ガスタービンコンバインドサイクル発電システムにおいて燃料として使用することができる。
ガスタービンコンバインドサイクル発電システムは、低位発熱量（ＬＨＶ）基準で５５％～６２％の範囲の効率で天然ガスから発電するそれらの能力により世界中の主要な発電源となっている。望ましい効率にも関わらず、その燃料中の炭素が二酸化炭素として大気に排出されるため、そのようなシステムはまだ問題を含んでいる。この問題を克服し、かつ燃料燃焼に由来するＣＯ２を捕捉するために、多くの可能性が提案されている。タービン排気を冷却後にガスタービン圧縮機の入口に再循環させて戻すことにより作動流体として空気の代わりにＣＯ２でガスタービンを作動させてさらなる発電のために蒸気を発生させることができる。全ての大気窒素を密閉サイクルシステムから排除し、かつＣＯ２がガスタービンにおいて作動流体となるように、ガスタービンのための燃料を酸素バーナーにおいて純酸素により燃やす。燃料燃焼に由来する生成物ＣＯ２は復水と共にガスタービン圧縮機部分の入口の上流で除去される。化学および／または物理溶媒洗浄プロセスを使用してガスタービン排気を処理してＣＯ２を除去することができる。上に記載したように、ガスタービンにおいて燃料として水素を利用することによって、ガスタービン排気からのＣＯ２ならびに他の燃料および燃焼由来の汚染物質の排出を無くすことができる。この手法は、分別廃棄のために実質的に全てのＣＯ２および他の燃料もしくは燃焼由来不純物が除去されるシステムから優先的に提供される一貫した高量かつ低コストの水素源を必要とする。ガスタービン燃料のために必要とされる量を超過した水素生成は、上記燃料としての水素のより幅広い用途に使用するためにそのようなシステムから提供することができる。
かなりの量の水素ガスを利用するものであり、かつＣＯ２の大きな放出源でもある他の工業プロセスも公知である。現代の製油所は例えば、処理される１バレルの油当たり（平均して）約２５０ｓｃｆのＨ２を利用する。Ｈ２生成のために現在使用されている主要プロセスである水蒸気メタン改質（ＳＭＲ）は、１ｋｓｃｆのＨ２当たり２４．５ｋｇのＣＯ２というＣＯ２強度を有し、これにより処理される１バレルの油当たり６．１ｋｇのＣＯ２が排出される結果となり、この量は水素化処理／水素化分解プロセスにおけるＨ２の使用にのみ起因するものである。１バレル当たりの総ＣＯ２排出はこれよりも高く、処理される１バレルの油当たり６．５～３３ｋｇのＣＯ２に及ぶ。
世界の電力の多くは蒸気サイクル発電所における石炭の燃焼により得られている。発電ボイラーからのＣＯ２除去方法としては、窒素の大部分が当該システムから除去され、かつ石炭由来の正味ＣＯ２生成物を廃棄のために生成することができるような、酸素バーナーにおける再循環燃焼排ガスで希釈された純酸素による石炭燃焼が挙げられる。あるいは、煙道ガスを石灰石スラリーで処理して二酸化硫黄を除去し、次いでアミン系化学洗浄プロセスを用いて煙道ガスからＣＯ２を除去することができる。
石炭あるいは製油所廃棄物またはバイオマスなどの他の固体もしくは重液燃料のさらなる使用方法は、部分酸化反応器において純酸素を用いて燃料をガス化し、次いで触媒反応器においてガス処理して蒸気との反応によりＣＯを変換させて水素およびＣＯ２を得、次いでＣＯ２および硫黄化合物ならびに他の微量不純物を除去し、複合サイクルガスタービン発電システムにおけるクリーンな燃料として使用するために実質的に純粋な水素生成物を得ることである。
天然ガス、石炭、製油所廃棄物またはバイオマス燃料を用いるさらなる発電方法は、ＣＯ２、Ｎ２、ヘリウムまたはＨ２Ｏなどの作動流体を用いる密閉サイクル高圧酸素燃焼発電システムの使用を伴う。例えば作動流体としてＮ２を利用するシステムは、米国特許第９，４１０，４８１号および米国特許第９，６１１，７８５号に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
上に例示されているような様々な工業ガス流において生成されるかなりの量のＣＯ２を考慮すると、プロセス流からのＣＯ２除去のために様々なプロセスが必要である。工業廃ガス流からの二酸化炭素の分離および精製は、高いエネルギーおよび設備コストにより困難なプロセスである。現在では、地球温暖化による気候変化は人類にとって死活問題であり、人間の活動（産業、輸送、居住など）によるかなりの量の二酸化炭素の大気への放出はその主な理由として知られている。したがって、様々な工業プロセスからのＣＯ２排出を捕捉および隔離または再使用するための新規かつ効率的な方法の開発は最も重要である。例えば２０１７年の世界的水素生成能力は約６５Ｍメートルトンであり、その量の約９９％は約０．７４Ｇｔ／年のＣＯ２を大気中に放出するプロセスにより生成された。これは水素生成にのみ起因する２０１７年の世界的なＣＯ２排出全体の２％超であった。
ガス流からの二酸化炭素の除去のための公知の方法としては、アミン溶液などの化学溶媒またはセレクソール（Ｓｅｌｅｘｏｌ）（商標）プロセスなどの物理溶媒を用いる二酸化炭素の吸収、膜拡散を使用する分離、およびゼオライトまたは活性炭などの固体吸着剤への吸着を用いる分離が挙げられる。ＣＯ２を含有する燃料ガス流は燃焼させると大気中にＣＯ２を放出することが多く、ガス流からのＣＯ２の分離のための公知の方法は、極めて高コストなものとして認識されている。従って、１００％のＣＯ２回収が可能な、水素生成などの既存のプロセスに容易に組み込むことができるより低コストのＣＯ２除去システムが必要である。
任意の炭化水素もしくは炭素質燃料を使用する水素生成システムは一般に、予熱供給のために大量の高温熱（例えば、約５００℃～約１０００℃）を必要とし、かつそれらは低温（例えば、約２００℃～約４００℃）で大量の過剰な熱を生じる。発電所は利用可能な高位熱を有し、かつそれらのシステムに組み込まれている低位熱を利用することができる。燃料源として水素を使用することが望ましいため、大気へＣＯ２を実質的に排出することなく低コストで水素燃料を供給するための手段がなお必要とされている。
以前の取り組みは、米国特許第８，０２１，４６４号に開示されているような水素および二酸化炭素の複合生成を提供するために行われてきた。しかし、そのような方法はシンプルさおよびコスト効率を欠いている。従って、二酸化炭素をプロセス流から除去すると同時に価値ある水素流を生成するためのさらなるシステムおよび方法がなお必要とされている。
本開示は、水素および／または二酸化炭素などの実質的に純粋な化学物質の１つ以上の流れを提供するためのシステムおよび方法に関する。開示されているシステムおよび方法は有利なことに、低コストで工業プロセス流から二酸化炭素を効率的に分離する自動冷凍システムを利用する。従っていくつかの実施形態では、本開示は特に、具体的には二酸化炭素および少なくとも１種のさらなる物質を含む工業流から二酸化炭素を分離することによる二酸化炭素流の生成のためのシステムおよび方法を提供することができる。そのような二酸化炭素の分離は水素および二酸化炭素を含む流れを生成するシステムおよび方法と共に使用するのに特に有利であり得る。従っていくつかの実施形態では、本開示は特に、実質的に純粋な水素ガスの生成のためのシステムおよび方法を提供することができ、そのようなシステムおよび方法は本明細書にさらに記載されている自動冷凍方法などによる粗製水素生成物流からの二酸化炭素の除去を含む。
水素生成は、蒸気および／またはＣＯ２の存在下で酸素により炭化水素燃料を部分的に酸化または反応させて、水素を含み、かつ／または水素に変換される気体生成物を提供することを含んでもよい。さらに、著しく低コストでＣＯ２を効率的に除去するための能力により、ＣＯ２および他の不純物の排出を実質的に伴わずに水素を生成することができ、かつ車両燃料として使用したり、発電または加熱のために使用したり、肥料または他の化学物質の製造のために使用したり、あるいは石油精製で使用したりするなどの様々な方法で利用することができるように、水素を実質的に純粋な形態で生成することができる。
いくつかの実施形態では本開示は、水蒸気メタン改質（ＳＭＲ）などによる、蒸気＋天然ガス供給物と共に単段触媒反応器を用いるＨ２＋ＣＯ混合物の生成を含むことができる。あるいはＨ２＋ＣＯは、純酸素（ＰＯＸ）を用いる気体または液体または固体の炭化水素もしくは炭素質燃料の部分酸化によって、あるいはＯ２＋蒸気供給物と共に気体または液体の炭化水素燃料を使用する触媒自己熱反応器（ＡＴＲ）から生成することができる。いくつかの好ましい実施形態では本開示はさらに、ＰＯＸもしくはＡＴＲ反応器においてＨ２＋ＣＯを生成するためのシステムおよび方法ならびにその後にＰＯＸおよび／またはＡＴＲ反応器システムにおける排ガスの顕熱を利用してガス加熱改質装置（ＧＨＲ）において生じる吸熱接触水蒸気＋炭化水素改質反応のために熱を提供することにより、さらなるＨ２およびＣＯ（すなわち合成ガス）を生成するための、ＰＯＸもしくはＡＴＲ反応器に対して直列もしくは並列モードのＧＨＲの使用に関するものであってもよい。天然ガス燃料を用いる一例として、ＰＯＸ反応器は約１３００℃～約１４５０℃の出口温度を有し、ＡＴＲ反応器出口温度は約１０００℃～約１１００℃である。ＧＨＲ反応器の出口温度は５５０℃～６５０℃である。著しくより低い出口温度によりＰＯＸ反応器単独と比較してＰＯＸ＋ＧＨＲの組み合わせでは３５％～４０％の水素生成の増加が生じ、両方のシステムが同じ量の炭化水素供給物を使用し、かつここではＰＯＸ生成ガス流から利用可能な余分な熱は水素生成のためではなく関連する発電システムにおける発電のための蒸気を生成するために使用される。二段合成ガス生成システムのさらなる利点は、最大１００バール（１０．０ＭＰａ）の合成ガス送出圧力で動作するその能力と共に、生成合成ガス流に存在する供給炭化水素燃料からの未変換メタンが５％未満である点である。二段合成ガス生成方法を実施するのに適したシステム構成要素は米国特許第９，３２７，９７２号および米国特許第８，６８５，３５８号に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。過剰な蒸気を用いる発電と比較してそのさらにより高い値により水素生成は最大化されるであろう。
本開示はさらに、ＳＭＲなどの従来のＨ２システムにおけるＣＯ２捕捉を提供することができる。ＣＯ２捕捉を備えた先端技術のＳＭＲシステムは典型的に、燃料としてのＨ２－ＰＳＡ廃ガスの使用に依存し、かつＳＭＲ炉の排気に対してＡＧＲを利用するＣＯ２分離ユニットの使用に依存する。そのようなシステムは典型的に当該プロセスから最大９０％の総ＣＯ２を捕捉し、かつＣＣＳを伴わないＨ２よりも約４５％以上高価なＨ２を生成する。
１つ以上の実施形態では、本システムおよび方法は、水素プラントで（例えば４００℃未満の温度レベルで）生成される不可避の過剰な熱を利用して、任意に水素生成システムと組み合わせることができる他のシステムおよび方法にさらなる熱の投入を行うことができる。例えば水素生成からの過剰な熱を発電システムおよび方法に添加して、そのようなシステムおよび方法の効率を高めることができる。水素生成システムは一般に、粗製Ｈ２生成物流を精製前に周囲温度まで冷却した際に理想的には他のシステムに添加される熱源として使用することができるガス流の顕熱および存在する過剰な蒸気の凝縮の潜熱により比較的低い温度レベルで非常に大きい放熱が生じるように、ＣＯシフト反応器を使用して放熱によりＣＯ＋Ｈ２ＯをＨ２＋ＣＯ２に変換する。そのような添加される熱は、一例として発電システムにおいて高い発電効率を達成するのを支援するのに有利であり得る。
他の実施形態では、本開示は水素生成システムへの熱の提供を包含する。特に熱を（例えば、約４００℃～約１０００℃の温度レベルで）水素生成システムに添加することができ、かつこの熱は具体的には燃料流（例えば天然ガス）およびＨ２＋ＣＯ合成ガス生成反応器システム（例えば、ＳＭＲ、ＰＯＸ、ＡＴＲ、ＰＯＸ＋ＧＨＲまたはＡＴＲ＋ＧＨＲのうちの任意の１種以上）への蒸気供給流のうちの一方または両方を過熱するために有用であり得る。水素生成システムに投入される添加される熱は、限定されるものではないが、高温燃焼生成物流が利用可能な発電システムなどの様々な提供源から提供することができる。
さらなる実施形態では、水素生成システムは、Ｈ２＋ＣＯ反応器システムからの生成ガスを冷却するため、および異なる提供源由来の高温熱を用いて過熱することができる高圧飽和蒸気を生成するために有用であり得る蒸気発生ボイラーを備えていてもよい。次いで、過熱された蒸気は予熱された炭化水素供給物と共にＨ２＋ＣＯ反応器ユニットに供給物を提供することができる。次いで、あらゆる過剰な蒸気生成をさらなるシステムに伝達することができる。蒸気発生廃熱ボイラー（ＷＨＢ）を離れるＨ２＋ＣＯ合成ガスはかなりの割合の蒸気を含有する。次いでそれを触媒シフト反応器に通し、そこでは蒸気が吸熱反応においてＣＯと結合してＨ２およびＣＯ２を生成する。粗製水素流を約４００℃の典型的な高温レベルから周囲温度近くまで冷却しなければならない。拒絶された顕熱＋残留する蒸気含有量の凝縮から生成されたさらなる熱は、Ｈ２反応器ボイラー給水および反応器供給流を蒸気発生機を離れる合成ガス流に近い温度まで予熱した後に利用可能なかなりの過剰な放熱を生じる。この過剰な熱はさらなるシステムに伝達することができる。なお、任意に第２のより低温の触媒シフト反応器を使用してＨ２生成を最大化することができる。本システムおよび方法は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）システムを利用して純粋な高圧水素を冷却された粗製水素流から分離することができる。約１．２バール（０．１２ＭＰａ）～約１．６バール（０．１６ＭＰａ）の圧力のＰＳＡユニットからの廃ガス流は、炭化水素供給物をＣＨ４＋ＣＯ＋Ｈ２と共にＨ２に変換することにより生成される全てのＣＯ２を含有し、それは水蒸気で飽和されている。
さらなる実施形態では、本開示は、廃棄のために約１００バール（１０．０ＭＰａ）～約２００バール（２０．０ＭＰａ）の範囲のパイプライン圧力まで圧縮することができるＣＯ２として水素プラントのための燃料中に存在する実質的に全ての炭素の回収を提供することができる。例えば、これはＰＳＡの上流のアミンＣＯ２洗浄システムにおいて周囲温度の粗製Ｈ２流を処理することによって達成することができる。次いでＰＳＡからの廃ガスを組み合わせまたは別個のシステムで消費される燃料流のほんの一部として使用することができる。アミンＣＯ２除去システムの欠点は、高い資本コストおよび純粋なＣＯ２生成物流を生成するためのアミン再生のために必要とされる大量の低圧蒸気である。ＰＳＡ廃ガス流はかなりの量のＨ２＋ＣＯを含有する。廃ガスは圧縮することができ、かつ添加された蒸気と共に触媒ＣＯシフト反応器に通すことができ、これにより約６０％～約８５％の範囲のＨ２モル濃度を有する冷却された圧縮廃ガス流が得られる。次いでこの流れを第２のＰＳＡユニットにおいて処理してさらなるＨ２生成を得ることができる。アミン洗浄＋第１段ＰＳＡ＋ＣＯシフト＋第２段ＰＳＡのこの組み合わせにより、Ｈ２生成物を合成ガス反応器生成物流中に存在する（Ｈ２＋ＣＯ）で割った全体比率が９５％超、好ましくは９７％超になる。水素生成システムは好ましくは、第１のＰＳＡの上流のモノエタノールアミン（ＭＥＡ）ユニットまたは物理溶媒ＣＯ２除去ユニットを無くしてＰＳＡ廃ガス流中の全てのＣＯ２を残すように構成されていてもよい。
圧縮および乾燥後にこの流れを、液相および気相の分離により７０％超、好ましくは８０％超のＣＯ２が液体として除去される温度点であるＣＯ２凍結温度を超える約２℃～約１０℃の範囲の温度まで冷却することができる。任意に液体ＣＯ２をストリッピング蒸留塔において処理して溶解されているＨ２＋ＣＯ＋ＣＨ４を除去することができ、これは気相に伝達される。このプロセスは米国特許第７，８１９，９５１号に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に組み込むことができる構成要素を備える他のＣＯ２除去システムは、米国特許第８，０２１，４６４号および米国特許第８，２５７，４７６号に開示されており、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。次いで、廃ガス圧縮機排出圧力の２バール（０．２ＭＰａ）以内の分離された蒸気流を大気温度まで温め、任意に若干の添加された蒸気と共にＣＯシフト触媒反応器システムに通し、かつ第１のＰＳＡユニットと同じ純度および圧力でＨ２を送出する第２のＰＳＡユニットにおいて上述のとおりに処理する。さらなる好ましい構成は、低温ＣＯ２除去システムにおいて大量のＣＯ２から分離された周囲温度のガス流を取り出し、かつそれをＨ２＋ＣＯ合成ガス生成反応器のための供給流に再循環させて戻すことである。再循環ループを完全に閉じることにより、不活性成分を本システムから排出させることができ、かつこの排出された燃料ガス流は組み合わせまたは別個のシステムで消費することができる。酸素流由来のアルゴンならびに炭化水素供給物および酸素流の両方に由来する窒素のレベルは第１のＰＳＡへの供給ガス中に３％～１２％（モル）の低い総濃度に維持しなければならない。この構成は第２のＣＯシフトおよびＰＳＡシステムを必要としない。全ての水素が主ＰＳＡから生成され、全てのＣＯ２が低温ＣＯ２除去システムから生成される。
所望であれば、本システムおよび方法で使用される酸素の一部または全てを深冷空気分離プラントから、または低圧空気供給物を有する高温酸素イオン輸送膜（ＩＴＭ）ユニットから供給することができる。これらの酸素は生成物Ｏ２ガス流としてＩＴＭユニットから生成することができるか、あるいはそれをＩＴＭ酸素燃焼器内でＣＯ２などの好適な希釈液と混合された天然ガスなどの燃料ガスと直接反応させるか、ＩＴＭ反応器において蒸気で希釈してＨ２＋ＣＯ合成ガスを生成することができる。水素プラントは、Ｈ２＋ＣＯ合成ガス生成反応器への供給物として最大１０５バール（１０．５ＭＰａ）の圧力の高圧気体酸素流を利用し、ＰＳＡシステムから最大９５バール（９．５ＭＰａ）の実質的に純粋なＨ２を生成することができる。高圧酸素を供給する深冷空気分離プラントは酸素を提供するのに特に有用であり得る。
１つ以上の実施形態では、本水素生成システムおよび方法は、両方のシステムの効率を高めるために発電システムおよび方法と組み合わせることができる。例えばいくつかの実施形態では、タービンのために高圧過熱蒸気を発生する微粉炭火力発電所は対流部において利用可能な燃焼排ガスを有し、このガスは８００℃を超過した温度で過熱器を離れる。合成ガス生成反応器のための炭化水素ガスおよび蒸気の供給流は４００℃～６００℃の範囲の温度まで過熱することができる。Ｈ２生成システムから利用可能な低レベルの過剰な熱を使用して、蒸気タービンでの余分な発電のために通常使用される発電所ボイラー給水放出蒸気の一部を加熱することができる。発電所におけるＣＯ２除去は、煙道ガスのアミン洗浄または燃焼排ガスの再循環による酸素石炭燃焼の使用のいずれかを使用し、次いで確立された技術に基づきＣＯ２を精製することを必要とする。
さらなる例として、ガスタービンコンバインドサイクル発電システムは炭化水素燃料、通常は天然ガスを使用し、これをガスタービン燃焼器で燃焼させる。この燃料は、断熱火炎温度を低下させるために窒素または蒸気で一般に希釈される水素であってもよい。水素生成システムとの一体化は、熱の一体化が生じるだけでなく水素生成を十分に高いものにしてガスタービンによって必要とされる全ての水素燃料ガスを提供し、かつ他の用途のための過剰な水素を提供することもできるため、特に有利であり得る。その一体化により効率を高めるだけでなく、本システムへの総炭化水素供給物の燃焼由来のＣＯ２のほぼ１００％の除去も行う。これは、ガスタービン出口流からのＣＯ２のアミン洗浄に基づくＣＯ２除去のための現在のシステムに対する非常に大きな改良である。合成ガス反応器供給流はガスタービン排気に接触させて予熱することができ、工業ユニットのためのその温度は約５００℃～約６２０℃の温度範囲である。水素プラントから放出される低温熱は、蒸気タービンにおける余分な発電のために蒸気を放出するボイラー給水を予熱するために使用することができる。
１つ以上の実施形態では、本開示は、添加される熱を水素生成システムに提供するように構成されたさらなるシステムと一体化されるように構成することができる水素生成システムを提供することができる。特に本システムは、炭化水素燃料、蒸気および任意に廃燃料ガス＋ＣＯ２の供給流を含む、例えば最大１１０バール（１１．０ＭＰａ）の圧力で動作するＣＯ＋Ｈ２合成ガス反応器（好ましくは反応器システムは、ＳＭＲ、ＰＯＸ、ＡＴＲ、ＰＯＸ＋ＧＨＲまたはＡＴＲ＋ＧＨＲのうちの１つ以上を含むことができる）と、反応器システムにおいて生成された合成ガスを冷却し、かつ飽和高圧蒸気を生成するように構成された廃熱ボイラーと、反応器供給流の温度を約４００℃～約６００℃の範囲の温度まで上昇させる過熱器と、含有されている蒸気との反応によってＣＯを変換させてＨ２＋ＣＯ２を生成する１つ以上の触媒ＣＯシフト反応器と、合成ガスを冷却し、かつ過剰な蒸気を凝縮させ、それによりボイラー給水および任意に合成ガス反応器供給流を最大約４００℃の温度まで予熱するために必要とされる熱を提供するように構成された熱交換器システムと、合成ガス反応器出口圧力の約５バール（０．５ＭＰａ）以内の圧力の実質的に純粋なＨ２生成物および約１．２バール（０．１２ＭＰａ）～約１．６バール（０．１６ＭＰａ）の圧力の廃ガス蒸気を生成する第１の圧力スイングＨ２精製ユニット（ＰＳＡ）と、任意に第１のＰＳＡユニットの上流に配置された化学もしくは物理吸収ＣＯ２除去システムと、ＰＳＡ廃ガス流を第１のＰＳＡのＨ２生成物流よりも高い約２バール（０．２ＭＰａ）～約５バール（０．５ＭＰａ）の圧力まで圧縮するための圧縮機と、任意に添加された蒸気を用いて圧縮された廃ガス中のＣＯを蒸気との反応によってＨ２＋ＣＯ２に変換させるための触媒ＣＯシフト反応器システムと、６０モル％超のＨ２濃度を含む廃ガス流を処理して第１のＨ２生成物流と実質的に同じ圧力の第２の実質的に純粋なＨ２生成物流を生成する第２のＰＳＡと、廃燃料ガス流を第２のＰＳＡから排出するための送出ラインとを備えていてもよい。いくつかの実施形態では、本システムは、合成ガス冷却能力から利用可能な過剰な熱を伝達するための１つ以上のラインおよび／またはあらゆる過剰な蒸気または廃燃料ガスをＨ２生成システムから排出するための１つ以上のラインを備えていてもよい。任意に、第１のＰＳＡユニットの上流のＣＯ２除去システムを無くしてもよい。さらに任意に、圧縮され、かつ乾燥させた第１のＰＳＡ廃ガス蒸気をＣＯ２凍結温度の２℃～１０℃以内の温度に冷却し、かつＣＯ２を精製するという条件で、液体ＣＯ２を残留する廃ガス流から分離するという原理に基づくＣＯ２除去ユニットの使用も無くしてもよい。また任意に、廃ガス圧縮およびＣＯ２除去後の第１のＰＳＡユニットからの廃ガスは、合成ガス反応器への燃料ガス供給物の一部として使用するために再循環させることができる。そのような実施形態に係る密閉サイクルループにおける不活性アルゴン＋窒素の蓄積を防止するために、不活性成分の濃度を約３％～約１２％（モル）濃度に制限するために第１のＰＳＡの上流から好都合に取り出されたパージガス流が存在する。
水素生成システムとガスタービンコンバインドサイクル発電システムとの一体化は、熱の一体化に加えて、生成された水素の少なくとも一部を使用してガスタービンに動力を供給するために必要な燃料ガスの全てを提供する。この水素は好適に、ＰＯＸ＋ＧＨＲまたはＡＴＲ＋ＧＨＲ合成ガス反応器のために酸素を供給する深冷Ｏ２プラント由来の窒素で希釈され、かつ任意に水素生成システム由来の４００℃未満の温度レベルの過剰な熱および蒸気でも希釈される。これにより、Ｈ２生成＋発電システムへの総炭化水素供給物の燃焼由来のＣＯ２のほぼ１００％の回収が得られる。
１つ以上の実施形態では、本開示は、酸素燃焼および発電、天然ガス処理および水素生成などの様々なプロセスから生成される廃棄物流からの副生成物としてのＣＯ２を捕捉および精製するための単純かつ経済的なプロセスを提供する。本システムおよび方法は潜在的にあらゆる工業廃棄物流からＣＯ２を精製および分離するために使用することができ、ここでは少なくとも４０モル％のＣＯ２含有量を含むＣＯ２の不純な流れが存在するか、あるいはより低い濃度のＣＯ２を少なくとも４０モル％の濃度まで高めることができる。
ここに開示されているシステムおよび方法は、プロセス廃棄物流中の夾雑物をＣＯ２から分離するための公知の冷凍方法を利用することができる。但し本システムおよび方法は、当該プロセスおよびひいてはＣＯ２精製の分離コストを大きく単純化する設備の独特な構成を利用することができる。本システムおよび方法は、炭化水素供給物が加圧システムにおいて酸素および蒸気との反応によってＨ２＋ＣＯに変換され、かつＨ２生成とＣＯ２除去ユニットとのプロセス一体化により実質的に１００％のＣＯ２捕捉を達成する水素生成プラントと一体化させた場合に特に有用である。
１つ以上の実施形態では、本開示は、冷凍および分留を用いてＣＯ２を含有するプロセス廃棄物流から精製されたクリーンなＣＯ２流を生成するように構成されていてもよい。簡単に言うと、不純なＣＯ２流をＣＯ２三重点（－５６．４℃）に近い温度まで冷却してＣＯ２含有量を液化し、次いで物質移動カラムにおいて分離および精製を行う。当該プロセスを内部移動流により加圧水素生成システムと一体化させて、効率的な低コストの１００％ＣＯ２捕捉を達成することができる。
いくつかの実施形態では、本開示は、不純な液体二酸化炭素流をＣＯ２の凝固点に近い温度で処理して夾雑物を多く含む塔頂蒸気および二酸化炭素を多く含む塔底液体生成物流を生成するための物質移動分離カラムシステムによって特徴づけられる、メタン、一酸化炭素、水素、窒素、アルゴン、酸素および水蒸気を含む夾雑成分からＣＯ２を分離するためのプロセスに関する。
分離カラムは、前記カラムシステムの温められた二酸化炭素を多く含む流体を供給および凝縮するために、冷却する不純な二酸化炭素流体に接触させて冷却された不純な二酸化炭素流体を生成する間接的な熱交換によって、二酸化炭素を多く含む塔底液体の一部を沸騰させるためのリボイラーを有することができる。
開示されているシステムおよび方法は、間接的な熱交換によって不純な二酸化炭素流体をさらに冷却して部分的に凝縮された不純な二酸化炭素流体を生成するための熱交換器を備えていてもよい。
開示されているシステムおよび方法は、不純な液体二酸化炭素の圧力を減少させて、不純な二酸化炭素液体の凝固点の１０℃以内の減圧された不純な液体二酸化炭素を生成するための第１の減圧装置を備えていてもよい。
開示されているシステムおよび方法は、二酸化炭素を多く含む塔底液体の一部を膨張させて、冷媒流として使用される減圧で膨張された二酸化炭素を多く含む塔底液体流を生成して不純な二酸化炭素供給流を冷却するためのさらなる減圧装置を備えていてもよい。
不純な二酸化炭素供給流は、ＣＯ２分離および精製工程の上流に配置された第１のＨ２ＰＳＡトレインからの廃ガス流の少なくとも一部であってもよい。
不純な供給流の圧力を増加させて少なくとも１５バール（１．５ＭＰａ）のＣＯ２分圧を提供することができる。
ＣＯ２分離システムにおける物質移動カラムからの塔頂蒸気の少なくとも一部を任意に圧縮し、かつ加圧水素プラントのＨ２＋ＣＯ合成ガス生成システムに再循環させて戻すことができる。
物質移動カラムからの塔頂蒸気を任意に圧縮し、かつ部分酸化ゾーン、ガス加熱改質装置ゾーンおよび廃熱ボイラー熱回収熱交換器からなる複合合成ガス発生設備に再循環させて戻すことができる。
分離カラムからの圧縮された塔頂蒸気は、第２のＨ２生成物流として分離カラム廃ガス中の少なくとも６０モル％のＨ２を回収する第２のＨ２ＰＳＡユニットにおいて処理することができる。
ＣＯ２物質移動カラム塔頂蒸気を処理して、含有されている一酸化炭素を触媒を用いて蒸気と反応させて低温の水－ガスシフト反応器においてさらなる水素を生成して、第２のＨ２ＰＳＡトレインの前にそのＨ２含有量をモル基準で少なくとも６０％まで増加させることができる。
第２のＨ２ＰＳＡユニットからの廃ガスの少なくとも一部を第１のＨ２ＰＳＡからの廃ガスと混合し、かつＣＯ２分離トレインに再循環させて戻すことができる。
ＣＯ２分離トレイン廃ガスの少なくとも一部は、ガスタービン、プロセス加熱器または酸素バーナーにおいて燃料として使用することができる。
第２のＨ２ＰＳＡ廃ガスの少なくとも一部は、ガスタービン、プロセス加熱器、酸素バーナーまたは水蒸気メタン改質反応器（ＳＭＲ）の炉などのあらゆる目的のための燃料源として使用することができる。
全ての場合において、生成されたＣＯ２は好適な隔離場所に送出するためにパイプライン圧力まで圧縮することができる。
例示的な実施形態では、本開示は、ＣＯ２および１種以上のさらなる成分を含むプロセス流から二酸化炭素（ＣＯ２）を分離するためのプロセスを提供することができる。特に本プロセスは、プロセス流中のＣＯ２の分圧が少なくとも１５バール（１．５ＭＰａ）であるような圧力でプロセス流を提供することと、ＣＯ２を含むプロセス流の露点を約－２０℃以下の温度まで低下させるためにプロセス流を十分に乾燥させることと、ＣＯ２を含むプロセス流を二相流として提供するためにプロセス流を少なくとも１つの熱交換器において冷却することと、二相流の温度を二相流の凝固点の約１５℃以内である温度まで低下させるために二相流を膨張させることと、１種以上のさらなる成分のうちの少なくとも１種を多く含む蒸気流を提供すると共にＣＯ２を多く含む液体流を提供するために二相流を分離することとを含んでもよい。１つ以上のさらなる実施形態では、本プロセスは任意の数および順序で組み合わせることができる以下の記載の１つ以上に関してさらに特徴づけることができる。
乾燥させることは、ＣＯ２を含むプロセス流を乾燥剤充填層に通すことを含んでもよい。
冷却することは、プロセス流をＣＯ２を多く含む液体流の少なくとも一部と接触させて冷却することを含んでもよい。
冷却することは、プロセス流を第１の熱交換器および第２の熱交換器において冷却することを含んでもよい。
冷却することは、プロセス流を第１の熱交換器においてＣＯ２を多く含む液体流の第１の部分と接触させて冷却し、かつプロセス流を第２の熱交換器においてＣＯ２を多く含む液体流の第２の部分と接触させて冷却することを含んでもよい。
本プロセスは、プロセス流を第１の熱交換器においてＣＯ２を多く含む液体流の第１の部分と接触させて冷却し、かつプロセス流を第２の熱交換器においてＣＯ２を多く含む液体流の第２の部分と接触させて冷却する前に、ＣＯ２を多く含む液体流の第１の部分およびＣＯ２を多く含む液体流の第２の部分の温度を低下させるために、ＣＯ２を多く含む液体流の第１の部分およびＣＯ２を多く含む液体流の第２の部分を膨張させることをさらに含んでもよい。
ＣＯ２を多く含む液体流の第１の部分およびＣＯ２を多く含む液体流の第２の部分は別個の弁を用いて別々に膨張させてもよい。
本プロセスは、プロセス流をリボイラー熱交換器において冷却することをさらに含んでもよい。
本プロセスは、ＣＯ２を多く含む液体流の少なくとも一部をリボイラー熱交換器に通すことをさらに含んでもよい。
冷却することは、プロセス流を１種以上のさらなる成分のうちの少なくとも１種を多く含む蒸気流の少なくとも一部と接触させて冷却することを含んでもよい。
本プロセスは、二相流の温度を二相流の凝固点の約１０℃または約５℃以内である温度まで低下させるために二相流を膨張させることを含んでもよい。
二相流を分離させることは、二相流を蒸留塔に通すことを含んでもよい。
蒸留塔は、蒸留塔内への二相流の供給点の下にあるストリッピング部を備えていてもよく、かつ蒸留塔内への二相流の供給点の上にある精留部を備えていてもよい。
本プロセスは、ＣＯ２を多く含む液体流を第１の液体ＣＯ２流、第２の液体ＣＯ２流および第３の液体ＣＯ２流に分離することを含んでもよい。
本プロセスは、その温度を低下させ、かつ冷媒流を形成するために、第１の液体ＣＯ２流、第２の液体ＣＯ２流および第３の液体ＣＯ２流のうちの１つ、２つまたは３つを独立して膨張させることを含んでもよい。
本プロセスは、第１の液体ＣＯ２流、第２の液体ＣＯ２流および第３の液体ＣＯ２流のうちの１つ、２つまたは３つを圧縮することを含んでもよい。
本プロセスは、１種以上のさらなる成分のうちの少なくとも１種を多く含む蒸気流を圧縮することを含んでもよい。
１種以上のさらなる成分は、炭化水素、一酸化炭素、水素、窒素、アルゴンおよび水蒸気のうちの１種以上であってもよい。
本プロセスは、その温度を低下させ、かつ冷媒流を形成するために、１種以上のさらなる成分のうちの少なくとも１種を多く含む蒸気流を膨張させることを含んでもよい。
本プロセスは、１種以上のさらなる成分のうちの少なくとも１種を多く含む蒸気流の少なくとも一部を圧力スイング吸着ユニットに通すことを含んでもよい。
上記通すことは、１種以上のさらなる成分のうちの少なくとも１種を多く含む蒸気流中に存在するあらゆるＨ２の少なくとも６０モル％または少なくとも７５モル％を回収するのに有効であり得る。
本プロセスは、前記乾燥工程の前にプロセス流との組み合わせのために、１種以上のさらなる成分のうちの少なくとも１種を多く含む蒸気流の少なくとも一部を再循環させることを含んでもよい。例えば、低温ＣＯ２除去システムおよび／または第２のＰＳＡからの廃ガスの少なくとも一部を水素生成プロセスにおいてＧＨＲに再循環させて戻すことができる。別の例として、低温ＣＯ２除去システムおよび／または第２のＰＳＡからの廃ガスの少なくとも一部を水素生成プロセスにおいてＰＯＸ反応器に再循環させて戻すことができる。さらに別の例として、低温ＣＯ２除去システムおよび／または第２のＰＳＡからの廃ガスの少なくとも一部を水素生成プロセスにおいて複合反応器に再循環させて戻すことができる。そのような複合反応器は、底部にある部分酸化ゾーン、中間にある開放端を有するチューブを含むガス加熱改質装置ゾーンおよび上部にある廃熱ボイラー熱交換器からなる複合圧力容器である反応器ユニットであってもよい。そのような構成では、単一の１つにまとめられた合成ガス流および過熱された蒸気は圧力容器を離れる主生成物であってもよい。
プロセス流は水素生成プロセスからのＨ２＋ＣＯ２流であってもよい。
本プロセスは外部冷媒を使用せずに行うことができる。
例示的な実施形態では、本開示は特に二酸化炭素（ＣＯ２）分離システムを提供することができる。特にそのようなシステムは、ＣＯ２および１種以上のさらなる成分を含むプロセス流を圧縮するように構成された圧縮機と、プロセス流から水分を除去するように構成された乾燥機と、プロセス流を１つ以上の冷却流と接触させて冷却し、かつプロセス流を二相流として提供するように構成された少なくとも１つの熱交換器と、二相流の膨張により二相流を冷却するように構成された少なくとも１つの膨張装置と、二相流を受け取り、かつ気相流および液相流を生成するように構成された物質移動カラムとを備えていてもよい。
例示的な実施形態では、本開示は水素生成システムを提供することができる。特にそのような水素生成システムは、炭化水素供給流および酸素を受け取り、かつＨ２＋ＣＯを含む生成ガス流を形成するように構成された反応器ユニットと、Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流を冷却し、かつ蒸気を形成するように構成された蒸気発生ボイラーと、Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流を受け取り、かつＨ２＋ＣＯ２を含む流れを提供するように構成された少なくとも１つの反応器と、前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れを受け取り、かつ実質的に純粋な水素から形成された生成物流を提供すると共にＣＯ２を含む廃ガス蒸気も提供するように構成された圧力スイング吸着装置と、ＣＯ２を含む廃ガス流を圧縮するように構成された圧縮機と、ＣＯ２を含む廃ガス流から水分を除去するように構成された乾燥機と、ＣＯ２を含む廃ガス流を１つ以上の冷却流と接触させて冷却し、かつＣＯ２を含む廃ガス流を二相流として提供するように構成された少なくとも１つの熱交換器と、二相流の膨張により二相流を冷却するように構成された少なくとも１つの膨張装置と、二相流を気相流および液相流に分離するように構成された分離器とを備えていてもよい。さらなる実施形態では、本水素生成システムは、任意の数および順序で組み合わせることができる以下の記載のうちの１つ以上に関して特徴づけることができる。
本水素生成システムは、炭化水素供給流をＨ２＋ＣＯを含む生成ガス流およびＨ２＋ＣＯ２を含む流れのうちの一方または両方に接触させて加熱するように構成された１つ以上の熱交換器をさらに備えていてもよい。
本水素生成システムは、過剰な熱を外部プロセスに伝達するように構成された１つ以上の熱交換器をさらに備えていてもよい。
本水素生成システムは、本水素生成システムにおいて生成された廃燃料ガス流および蒸気のうちの一方または両方を排出するように構成された１つ以上のラインをさらに備えていてもよい。
本水素生成システムは、ガスタービンへの燃料として実質的に純粋な水素から形成された生成物流の少なくとも一部を送出するように構成された１つ以上のラインをさらに備えていてもよい。
反応器ユニットは、蒸気＋炭化水素＋任意にＣＯ２接触改質装置を備えていてもよい。
反応器ユニットは、部分酸化ユニットを備えていてもよい。
反応器ユニットは、触媒自己熱改質装置を備えていてもよい。
反応器ユニットは、自己熱改質装置または部分酸化反応器のいずれかである第１段ユニットを備えていてもよく、かつ第２段ガス加熱蒸気＋炭化水素接触改質装置を備えていてもよい。
反応器ユニットから生成されるＨ２＋ＣＯ流の少なくとも一部は、低圧の予熱された供給空気流を用いてＩＴＭ部分酸化反応器において生成することができる。
本水素生成システムは、外部熱源からの熱を少なくとも炭化水素供給流に伝達するように構成された過熱器（熱交換器）をさらに備えていてもよい。
反応器ユニットは、部分酸化ゾーンおよびガス加熱改質装置からなる複合圧力容器であってもよい。
部分酸化ゾーンは複合圧力容器の底部にあってもよく、かつガス加熱改質装置は、複合圧力容器の中間ゾーンにある開放端を有するチューブと複合圧力容器の上部にある廃熱ボイラー熱交換器とを備えていてもよい。
例示的な実施形態では、本開示は水素生成のためのプロセスを提供することができる。特に本プロセスは、反応器ユニット内への炭化水素供給流と酸素とを反応させてＨ２＋ＣＯを含む生成ガス流を形成することと、Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流を蒸気発生ボイラーに通してＨ２＋ＣＯを含む生成ガス流に蒸気を添加することと、少なくとも１つの反応器においてＨ２＋ＣＯを含む生成ガス流を変換させてＨ２＋ＣＯ２を含む流れを形成することと、圧力スイング吸着装置においてＨ２＋ＣＯ２を含む流れを処理して実質的に純粋な水素から形成された生成物流を提供すると共にＣＯ２を含む廃ガス蒸気も提供することと、ＣＯ２を含む廃ガス流中のＣＯ２の少なくとも５０モル％が液体ＣＯ２生成物流の中に分離されるように、ＣＯ２を含む廃ガス流をそこに通すことによって自動冷凍により動作する深冷分離ユニットにおいて液体ＣＯ２生成物流を形成することと、深冷分離ユニットからの気相流を再循環させることとを含んでもよい。さらなる実施形態では、本プロセスは、任意の数および順序で組み合わせることができる以下の記載のうちの１つ以上に関して特徴づけることができる。
自動冷凍により動作する深冷分離ユニットは外部冷媒を使用せずに動作することができる。
深冷分離ユニットは、ＣＯ２を含む廃ガス流から水分を除去するように構成された乾燥機と、ＣＯ２を含む廃ガス流を１つ以上の冷却流と接触させて冷却し、かつＣＯ２を含む廃ガス流を二相流として提供するように構成された少なくとも１つの熱交換器と、二相流の膨張により二相流を冷却するように構成された少なくとも１つの膨張装置とを備えていてもよい。
深冷分離ユニットは、乾燥機の上流に位置するＣＯ２を含む廃ガス流を圧縮するように構成された圧縮機と、二相流を気相流および液体ＣＯ２生成物流に分離するように構成された分離器とをさらに備えていてもよい。
本プロセスは、圧力スイング吸着装置においてＨ２＋ＣＯ２を含む流れを処理する前にＨ２＋ＣＯ２を含む流れからＣＯ２を除去することを含んでもよい。
Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れからＣＯ２を除去することは、Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れから除去するＣＯ２を化学もしくは物理溶媒を利用するＣＯ２除去ユニットに通すことを含んでもよい。
圧力スイング吸着装置から出るＣＯ２を含む廃ガス蒸気の一部を圧縮し、かつ反応器ユニットに再循環させて戻すことができる。
深冷分離ユニットからの気相流の少なくとも一部を反応器ユニットに再循環させて戻すことができる。
深冷分離ユニットからの気相流は、第２の圧力スイング吸着装置により処理して、深冷分離ユニットからの気相流の再循環前に気相流中に存在するあらゆるＨ２の少なくとも一部を除去することができる。
本プロセスは、圧力スイング吸着装置の入口におけるＨ２＋ＣＯ２を含む流れの中のアルゴンおよび窒素の総濃度が約３モル％～約１２モル％の範囲になるように、Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れの圧力スイング吸着装置内への進入前に、Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流およびＨ２＋ＣＯ２を含む流れのうちの一方または両方の中に存在するあらゆるアルゴンおよび窒素の少なくとも一部を除去することを含んでもよい。
ＣＯ２を含む廃ガス流中のＣＯ２の少なくとも８０モル％は液体ＣＯ２生成物流の中に分離することができる。
深冷分離ユニットにおいて液体ＣＯ２生成物流を形成することは、プロセス流中のＣＯ２の分圧が少なくとも１５バール（１．５ＭＰａ）であるような圧力でＣＯ２を含む廃ガス流を提供することと、ＣＯ２を含む廃ガス流の露点を約－２０℃以下の温度まで低下させるためにＣＯ２を含む廃ガス流を十分に乾燥させることと、ＣＯ２を含む廃ガス流を二相流として提供するためにＣＯ２を含む廃ガス流を少なくとも１つの熱交換器において冷却することと、二相流の温度を二相流の凝固点の約１５℃以内である温度まで低下させるために二相流を膨張させることと、気相流を提供すると共に液体ＣＯ２生成物流を提供するために二相流を分離することとを含んでもよい。
深冷分離ユニットからの気相流は、エコノマイザー熱交換器を備えた触媒ＣＯシフトユニットに通すことができ、そこに添加された蒸気を有し、次いで触媒反応器に通して、その蒸気との反応によって含有されているＣＯの少なくとも一部を変換させてＨ２＋ＣＯ２を含むさらなる流れを形成すると共に、少なくとも６０モル％のＨ２を含有するガス流を形成する。
本開示について上記一般的な用語で説明してきたが、次に添付の図面を参照する。なお、添付の図面は必ずしも縮尺通りではない。
自動冷凍を利用してプロセス流から二酸化炭素を分離するのに有用な本開示の実施形態に係る低温分離ユニットのフローチャートである。 本開示の実施形態に係る低温二酸化炭素分離ユニットを備えた水素生成施設のフローチャートである。
以下、本主題についてその例示的な実施形態を参照しながらより完全に説明する。本開示を徹底的かつ完全なものにし、本主題の範囲を当業者に十分に伝えるために、これらの例示的な実施形態について説明する。実際には、本主題を多くの異なる形態で実施してもよく、本明細書に記載されている実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供されている。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されているように、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（前記）（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかにそうでないことを示していない限り複数の指示対象を含む。
本開示は、標準温度および圧力（例えば、約２０℃および約１バール（０．１ＭＰａ））で典型的に気体の様々な物質の生成のためのシステムおよび方法を提供する。本システムおよび方法は水素および／または二酸化炭素の生成に特に適している。１つ以上の実施形態では、本システムおよび方法は単独または二酸化炭素と組み合わせた水素の生成に関するものであってもよい。同様に、本システムおよび方法はプロセス流から分離された二酸化炭素の生成に関するものであってもよく、そのような分離も水素の生成に関するものであってもよい。いくつかの実施形態では、本システムおよび方法は、水素を含んでいても含んでいなくてもよいプロセス流から二酸化炭素を分離するのに有用なプロセスに関する。具体的な実施形態では、本システムおよび方法は水素の生成および二酸化炭素の生成に関し、かつ水素および二酸化炭素の両方を含む流れを生成することと、水素から二酸化炭素を分離して実質的に純粋な水素流および実質的に純粋な二酸化炭素流を提供することとを含んでもよい。
１つ以上の実施形態では、本開示はプロセス流から二酸化炭素を分離するのに適したシステムおよび方法に関する。プロセス流は二酸化炭素を含むあらゆる工業プロセス流であってもよい。いくつかの実施形態では、プロセス流は水素生成プロセスからの流れであってもよい。他の実施形態では、プロセス流はそこから二酸化炭素の少なくとも一部を分離するのに有利であり得る二酸化炭素を含むあらゆるさらなる工業プロセス流であってもよい。例えば図２を参照すると、プロセス流は流れ３０８、３３１および３０９のいずれであってもよい。従って二酸化炭素分離プロセスは、本明細書に記載されている水素生成プロセスと組み合わせてもよく、あるいは二酸化炭素分離プロセスを異なるプロセス流と共に利用してもよい。
本開示に係る二酸化炭素分離プロセスの簡略化されたブロックフローチャートが図１に示されている。図から分かるように、ＣＯ２を含有するプロセス流１０１が提供される。上述のように、プロセス流１０１は水素生成プロセスなどの任意の提供源から受け取ってもよい。プロセス流１０１は、圧縮機２００内で少なくとも３０バール（３．０ＭＰａ）、少なくとも３５バール（３．５ＭＰａ）または少なくとも４０バール（４．５ＭＰａ）（例えば最大１００バール（１０．０ＭＰａ））の圧力まで圧縮することができる。例示的な実施形態では、圧縮機２００は中間冷却多段圧縮機であってもよい。その圧縮工程は好ましくは、廃棄物流内のＣＯ２の分圧を少なくとも約１５バール（１．５ＭＰａ）まで（例えば、いくつかの実施形態では最大の約５５バール（５．５ＭＰａ）まで）上昇させる。このＣＯ２分圧は、約１５バール（１．５ＭＰａ）～約５５バール（５．５ＭＰａ）、約１５バール（１．５ＭＰａ）～約４５バール（４．５ＭＰａ）または約１５バール（１．５ＭＰａ）～約４０バール（４．５ＭＰａ）の範囲になるように上昇させることができる。次いで圧縮されたプロセス流１０２を乾燥機２０５に導いて圧縮されたプロセス流の水分含有量を減少させ、かつ第１の不純なＣＯ２流１０３を形成する。プロセス流の露点が約－６０℃もの低い温度まで低下するように、水分除去の程度を所望どおりに調整することができる。様々な実施形態では、この露点を約－１０℃以下、約－２０℃以下または約－４０℃以下の温度、例えば約－６０℃の低温まで低下させることができる。例えば、この露点を約－６０℃～約－１０℃、約－６０℃～約－２０℃または約－６０℃～約－３０℃の範囲の温度まで低下させることができる。乾燥機２０５は、いくつかの例示的な実施形態では、モレキュラーシーブまたはゼオライトなどの適当なデシカント材が充填された乾燥床であってもよい。
第１の不純なＣＯ２流１０３を冷却してその温度を著しく低下させ、かつ最終的に二相流を形成し、次いでこれを自動冷凍を利用して急速冷却する。いくつかの実施形態では、自動冷凍とは一般に、どんな外部冷媒も明らかには存在しない状態で冷凍が実施されることを表すことができる。言い換えると、当該流れはフレオン、液体窒素、液体プロパンまたはアンモニアなどの典型的な冷媒流に接触させて冷却させない。それどころか当該流れはＣＯ２分離プロセスで生成されたさらなる流れに接触させ、かつ膨張技術を用いてのみ冷却させる。特に自動冷凍は、液体成分を含む少なくとも１つの流れを膨張させて当該流れの急速冷却を行うことを意味することができる。
図１に戻ると、第１の不純なＣＯ２流１０３は第１の熱交換器２１０に導かれて部分的に冷却されて第２の不純なＣＯ２流１０４を形成する。その後に、第２の不純なＣＯ２流１０４はリボイラー熱交換器２１５に導かれてさらに冷却されて第３の不純なＣＯ２流１０５を形成する。第３の不純なＣＯ２流１０５は第２の熱交換器２１１においてさらに冷却されて第４の不純なＣＯ２流１０６を形成する。上記冷却工程は、気体成分および液体成分を含む二相流の形態で不純なＣＯ２流を提供するのに有効であり得る。いくつかの実施形態では、二相流はリボイラー熱交換器２１５を通っている間に少なくとも部分的に形成され、かつ／または第２の熱交換器２１１を通っている間に形成される。
不純なＣＯ２流の冷却をさらに促進するために、第４の不純なＣＯ２流１０６を第１の弁２２０の中で、膨張された不純なＣＯ２流１０７の温度をＣＯ２三重点温度（－５６．４℃）近くまで低下させる適当な圧力まで膨張させる。例えば流れ１０６の膨張は、当該流れの温度を当該流れの中のＣＯ２の凝固点の約１５℃以内、約１０℃以内または約５℃以内まで低下させるのに有効であり得る。このようにして冷たい二相ＣＯ２流１０７は第１の弁２２０から出る。
冷たい二相ＣＯ２流１０７は物質移動カラム２２５への供給流となる。物質移動カラム２２５は、流れ１０７の供給点の下に塔底生成物として高純度液体ＣＯ２流１０８を生成するストリッピング部２２６と、流れ１０７の供給点の上に精製された塔頂気相生成物１０９を生成する精留部２２７とを有する。物質移動カラム２２５を適当な充填材料で充填して、カラム内での物質移動および高純度での液体ＣＯ２の回収を高める。ストリッピングカラムの設計は二相供給流を効率的に取り扱うことができるようになされ、これは限定されるものではないが、ストリッピングカラムへの入口の前のフラッシュ室において当該供給物をフラッシングすること、カラム内でのギャラリートレイまたはチムニートレイの使用またはそれらのあらゆる組み合わせなどの様々な方法で行うことができる。塔底液体ＣＯ２生成物１０８は典型的に、不純なＣＯ２流１０７中の総ＣＯ２の約８０モル％、好ましくは少なくとも８５モル％を含有し、供給廃棄物流中のＣＯ２含有量および他の揮発性不純物の残りは塔頂気相流１０９となる。様々な実施形態では、塔底液体ＣＯ２生成物１０８は、冷たい二相ＣＯ２流１０７内の総ＣＯ２の少なくとも５０モル％、少なくとも６０モル％、少なくとも７０モル％または少なくとも８０モル％（例えば、約５０モル％～約９９モル％、約６０モル％～約９８モル％、約７０モル％～約９５モル％または約７５モル％～約９０モル％）を含有することができる。塔底液体ＣＯ２生成物１０８はさらなる冷却のためにリボイラー熱交換器を通り、かつ精製されたＣＯ２生成物流として出て第１の部分１１０および第２の部分１５０に分かれ、部分１５０は物質移動カラム２２５の塔底部に再循環されて戻る。
冷たい塔頂気相流１０９は、熱交換器２１０および２１１内の不純なＣＯ２流を冷却するための冷凍源として使用することができる。これらの２つの熱交換器は好ましくはアルミニウムで作られたプレートフィン型であり、かつそれらは図１では別個のブロックとして示されているが、２つ（またはそれ以上）のサブユニットまたはセクションを有する単一のユニットとして設計および作製されていてもよい。本システムは好適には断熱されている。液体ＣＯ２生成物１０８は好ましくは、少なくとも８０モル％純粋なＣＯ２、少なくとも８５モル％純粋なＣＯ２、少なくとも９０モル％純粋なＣＯ２、少なくとも９５モル％純粋なＣＯ２、少なくとも９８モル％純粋なＣＯ２、少なくとも９９モル％純粋なＣＯ２、少なくとも９９．５モル％純粋なＣＯ２または少なくとも９９モル％純粋なＣＯ２である。
さらなる冷凍能力を生成するために、リボイラー熱交換器２１５から出る精製されたＣＯ２生成物流部分１１０は３つの別個の流れ１１１、１１４および１１７に分割することができる。精製されたＣＯ２生成物流１１１および１１４はそれぞれ弁２３０および２３５において膨張によって減圧されて、熱交換器２１０および２１１において適当な温度プロファイルを達成することができる。具体的には、精製されたＣＯ２生成物流１１１は流れ１１２として弁２３０から出て、熱交換器２１１を通って精製されたＣＯ２流１１３を提供する。同様に、精製されたＣＯ２生成物流１１４は流れ１１５として弁２３５から出て、熱交換器２１０を通って精製されたＣＯ２流１１６を提供する。流れ１１２および１１５はそれぞれ熱交換器２１０および２１１のうちの１つのみを通るものとして図示されているが、当然ながら流れ１１２および１１５のうちの一方または両方を次に記載されている圧縮工程の前に熱交換器２１０および２１１の両方に通してもよい。精製されたＣＯ２流（１１３、１１６および１１７）は圧縮機２４０内で部分的に加圧され、かつ混合されて高密度ＣＯ２流１１８を形成した後、液体ポンプ２４５において必要とされる最終用途圧力まで昇圧されて最終的なＣＯ２生成物流１１９として離れる。最終的な温かい塔頂気相流１０９は下流適用要件に基づいて任意に圧縮することができる。
この構成の重要な特徴は、熱交換器２１１における加温後に分離カラム２２５からの気相流１０９を再循環させて流れ１２０を形成し、かつ熱交換器２１０において加熱してほぼ周囲温度で流れ１２１を形成する能力である。流れ１２１は圧縮機２５０において圧縮されて流れ１２２を形成することができる。流れ１２２を元の供給流１０１と少なくとも部分的に組み合わせることができ、かつこの再循環によりプロセス供給流１０１からの総ＣＯ２の回収の好ましい増加が可能になる。さらに流れ１２２を化学物質生成プロセス（以下にさらに記載されている水素生成プロセスなど）への供給原料として部分的または完全に再循環させ、かつ化学物質生成プロセスからの最大１００％のＣＯ２捕捉を達成することができる。
例示的な実施形態では、ここに開示されている二酸化炭素分離のためのシステムおよび方法は特に、水素生成プロセスまたはＰＳＡ床または膜分離器などの１つのＨ２分離トレインのみを利用して１００％のＣＯ２捕捉を達成する既存の水素生成プロセスの改良と共に有用であり得る。熱化学的水素生成の現在の方法は典型的にＰＳＡ床を使用する水素の回収に依存している。具体的には、天然ガスおよび蒸気（および任意に酸素）をＰＳＡ廃ガスと共にＨ２＋ＣＯ合成ガス生成エリアに投入することができる。そこからの生成物を合成ガス冷却およびＣＯのＨ２へのシフトに供する。その後にＰＳＡ分離を行ってＨ２生成物およびＰＳＡ廃ガスを提供する。ＰＳＡは供給ガス中の総水素の７５％～９０％を回収する。Ｈ２生成から生成された全てのＣＯ２と共に典型的に水素生成の１０％～１５％を含有するＰＳＡ廃ガスは一般に大気に排出されるＣＯ２と共に燃焼される。
本開示のシステムおよび方法を利用して、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）廃棄物流からＣＯ２を回収することによって水素生成プロセスからのＣＯ２の実質的に１００％を捕捉することができる。これは例えば、以下にさらに記載されている水素生成プロセスと組み合わせた上記ＣＯ２分離プロセスを利用することを包含することができる。ＰＳＡオフガスからのＣＯ２の分離はＣＯ２分離トレイン廃ガス中の水素濃度を少なくとも約６０モル％まで増加させ、これによりそれを第２のＰＳＡ内でのさらなるＨ２回収にとって好適かつ経済的なものにさせる。また、ＣＯ２分離トレイン廃ガス中のＣＯの濃度に基づいて、それを小型の低温シフト反応器を用いて第２のＨ２回収工程前に任意にシフトさせて、その水素含有量をさらに増加させることができる。第２のＰＳＡユニットからのオフガスは合成ガス生成反応器に再循環させて戻す。それを任意に第１のＰＳＡからのオフガスと混合してＣＯ２深冷分離システムにおけるＣＯ２回収を増加させることもできる。
以前の努力は、さらなるシステムとの組み合わせにより水素の生成を提供するために行われてきたが、そのような以前の努力からの１つ以上の要素を本開示のシステムおよび方法に組み込んでもよい。例えば米国特許第６，５３４，５５１号（その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる）は、１）蒸気および／または酸素との炭化水素燃料ガス反応と、２）燃料ガスを燃焼器生成物と共に燃焼させて仕事膨張によって電力を生成し、かつ膨張された燃焼生成ガスを使用して水素合成反応で使用される蒸気を過熱し、かつ燃焼生成ガスの膨張によって生成された電力の少なくとも一部によって酸素生成ユニットを駆動させる、圧縮された酸化剤ガスを利用する発電システムとの組み合わせについて記載している。
１つ以上の実施形態では、本システムおよび方法は有利なことに、生成された炭素の実質的に全て、特に生成されたＣＯ２の実質的に全ての捕捉と共に水素生成を提供することができる。このように、本開示は水素プラントに言及する場合があり、当然ながらそのような水素プラントは本明細書において利用される水素生成システムを形成するために必要な要素の組み合わせを指す。従って、本明細書に記載されている水素プラントは実質的に純粋な水素を生成し、かつ同様に粗製水素流から分離された実質的に純粋な二酸化炭素を生成するように構成されていてもよい。
本開示に従って使用するための水素生成プラントは、従来の水素生成プラントにおいて好適であることが知られているあらゆる様々な要素を組み込むことができる。特に本水素生成プラントは、ＣＯ＋Ｈ２ガスを含む流れを形成するように構成された反応器ユニットを備えていてもよい。反応器ユニットは単一の要素または複数の要素を包含することができる。例えば、水素生成プラント内の反応器ユニットは、炭化水素供給物をＣＯ＋Ｈ２ガスに変換する第１段反応器を含む二段反応器ユニットを含むことができる。そのようないわゆるＨ２＋ＣＯ合成ガス生成反応器は、水蒸気メタン改質（ＳＭＲ）反応器、部分酸化（ＰＯＸ）反応器、自己熱改質（ＡＴＲ）反応器、ＰＯＸ＋ＧＨＲ（ガス加熱反応器）またはＡＴＲ＋ＧＨＲのうちの任意の１つ以上であってもよい。いくつかの実施形態では、純酸素による天然ガス供給物の部分酸化は、約１３００℃～約１５００℃の出口温度および約３０バール（３．０ＭＰａ）～約１５０バール（１５．０ＭＰａ）の典型的な圧力で行うことができる。自己熱改質装置は部分酸化バーナーの後に蒸気および過剰な炭化水素、一般に天然ガスを添加することができるため、次いで高温ガスが触媒床を通り、そこでその後の蒸気－炭化水素改質反応が生じてさらなるＨ２＋ＣＯが生じ、かつガス混合物を約３０バール（３．０ＭＰａ）～約１５０バール（１５．０ＭＰａ）の圧力で約１０００℃～約１１００℃の出口温度まで冷却することができる。第２段反応器は、蒸気／炭化水素接触改質装置を備えていてもよく、そこでは両方の反応器からの総Ｈ２＋ＣＯガス生成物（例えば約１０００℃以上の温度）を使用して、チューブ内で触媒を用いる対流加熱されたシェル側の流れにおける改質反応の吸熱を提供する。任意に２つの反応器は直列もしくは並列モードで動作することができる。好ましい構成は、触媒が充填された開放端を有するチューブが当該容器の上部にある単一のチューブシートからぶら下がっている状態で縦型ガス加熱改質装置（ＧＨＲ）を使用し、その際、生成物Ｈ２＋ＣＯは改質装置チューブを離れてＧＨＲの基部でＰＯＸ反応器またはＡＴＲからの生成ガスと混ざり、かつ総生成物Ｈ２＋ＣＯ流はシェル側を通って典型的には約１０５０℃から５５０℃～８００℃に冷却される。
２つの反応器からなる構成の利点は、炭化水素供給物からのＨ２＋ＣＯの収率が最大化され、かつ当該反応で形成される全てのＣＯ２が高圧システム内に含まれるという点である。生成物ＣＯ＋Ｈ２ガスは蒸気発生廃熱ボイラー（ＷＨＢ）においてさらに冷却され、さらなる利点は、この蒸気の量がほんの少し過剰な流れを有する２つのＨ２＋ＣＯ反応器に必要な蒸気の流れを提供するためにのみ十分であるという点である。本システムは大きな副生成物蒸気の生成を有しない。
水素を生成するために、約２４０℃～約２９０℃の典型的な温度でＷＨＢを離れ、かつ典型的には約２０モル％～約４０モル％の蒸気を含有するＨ２＋ＣＯ生成物を１つまたは２つ（またはそれ以上）のいずれかの触媒ＣＯ変成器に通し、そこではＣＯが蒸気と反応してＣＯ２およびより多くのＨ２を生成する。Ｈ２生成プロセス順序全体のための反応が以下に示されている（炭化水素としてＣＨ４を用いる）。

ＣＨ４＋１／２Ｏ２ → ＣＯ＋２Ｈ２ 部分酸化
ＣＨ４＋２Ｏ２ → ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ 燃焼
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ２ 水蒸気改質
ＣＨ４＋ＣＯ２ → ２ＣＯ＋２Ｈ２ 乾燥改質
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２ ＣＯシフト
ＣＯシフト反応器を通る総ＣＯ＋Ｈ２生成物は冷却され、かつ当該ガスが冷却され、かつ蒸気が凝縮するにつれてかなりの量の熱が一般に４００℃以下までの温度レベルで放出される。この熱は単一の温度レベルではなく周囲温度近くまでの温度範囲にわたって放出される。この放熱の一部を使用してボイラー給水を予熱して、当該反応器における合成ガス生成のために必要とされる蒸気を生成することができるが、低温レベルであり、かつある温度範囲にわたってのみ利用可能な多量の過剰な量が存在する。
この２つの反応器におけるＨ２＋ＣＯ生成の効率は、炭化水素および蒸気供給物を典型的には約４００℃～約６００℃、好ましくは約５００℃～約５５０℃まで予熱することによって著しく高めることができる。これらの温度レベルにおける過剰な熱はＨ２＋ＣＯ生成反応器＋ＷＨＢ内では利用可能でないため、これは好ましくは外部熱源を用いて行われる。
１つ以上の実施形態では、本開示に係る純粋な水素生成物流を生成するために使用することができるＨ２＋ＣＯ合成ガスを生成するシステムおよび方法は、水素生成と発電システムなどの他のシステムとの一体化のために有利であり得る所望の特性を示し得る。周囲温度近くから約４００℃までの温度範囲にわたって利用可能な過剰な熱は、蒸気を利用する発電サイクルにおけるボイラー給水加熱のため、あるいは高圧ＣＯ２流を加熱するために理想的である。いずれの場合もその結果は、寄生電力需要の減少および電力サイクル効率の上昇である。合成ガス反応器供給流を最大約５５０℃まで予熱するために必要とされる外部熱は、微粉炭火力発電ボイラー内の過熱器を離れる高温ボイラー燃焼排ガス、または複合サイクル発電システム内の工業用ガスタービンからの高温タービン排気、または発電システムからのさらなる高温排気流を用いて容易に提供することができる。熱の一体化により複合システムの効率が全体的に向上する。
次に冷却されたＨ２を多く含むガス流を周囲冷却器に通し、ここでは復水が除去される。次いでガス流を従来の多床圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ）に通し、これにより典型的には約１０ｐｐｍ～約５０ｐｐｍの総不純物を有する純粋流としての水素の典型的に約８５％～約９０％を分離する。粗製Ｈ２供給流中の全ての不純物を廃燃料ガス流として分離し、この廃棄物流は、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２、Ａｒおよび少量の気相Ｈ２Ｏなどの成分のあらゆる組み合わせを含んでいる可能性がある。この圧力は典型的には約１．１バール（０．１１ＭＰａ）～約１．６バール（０．１６ＭＰａ）である。この廃ガスは典型的に総炭化水素反応器の炭化水素供給物の低位発熱量（ＬＨＶ）の約２０％を有するため、その効率的な使用はＨ２生成の全体的経済性にとって重要である。この廃ガスは、ＣＯ２＋ＣＯとして総炭化水素供給物からの全ての炭素を含有し、かつ高いパイプライン圧力の純粋なＣＯ２としてのこの炭素の回収は、気候変化排出目標を満たすために重要である。ＣＯ２生成物として水素プラントへの炭化水素供給物中に存在する炭素を回収するために、理想的な目標は、残留するＣＯを添加された蒸気との触媒シフト反応によって変換してＣＯ２＋Ｈ２を生成し、次いでこのＣＯ２を純粋な生成物流として分離することである。ＣＯ２除去およびＣＯ２回収の最大化というこの問題に対処する３つの選択肢が利用可能である。
いくつかの実施形態では、ＣＯ２除去およびＣＯ２回収の最大化は、化学もしくは物理溶媒洗浄ユニットを追加して周囲温度ＰＳＡ供給流から全てのＣＯ２を除去することを含んでもよい。例えばこれは、ＰＳＡの上流のアミンＣＯ２洗浄システムにおいて周囲温度の粗製Ｈ２流を処理することによって達成することができる。次いでＰＳＡからの廃ガスを発電システムで消費される燃料流のほんの一部として使用することができる。ＰＳＡ廃ガス流はかなりの量のＨ２＋ＣＯを含有する。あるいは、廃ガス流をＰＳＡからのＨ２送出圧力よりも高い１～２バール（０．１～０．２ＭＰａ）の圧力まで圧縮することができ、次いでこのガス流を添加された蒸気と共に触媒ＣＯシフト変換ユニットに通し、これによりＣＯの９０％超を蒸気との反応によってＣＯ２＋Ｈ２に変換する。冷却された生成ガス流はこの時点で６０％～７０％（モル濃度）の水素濃度を有する。次いでこのガス流を第２の多床圧力スイング吸着ユニットに通して第１のＰＳＡからの水素と同じ圧力および純度でさらなるＨ２生成物流を回収することができる。炭化水素および酸素反応器供給流由来の全ての不活性アルゴンおよび窒素を含有する第２のＰＳＡユニットからの廃ガスは有利なことに燃焼のために発電所に送ることができる。アミンＣＯ２除去システムの欠点は、その高い資本コストおよび純粋なＣＯ２生成物流を生成するためのアミン再生のために必要とされる大量の低圧蒸気である。アミン洗浄＋第１段ＰＳＡ＋ＣＯシフト＋第２段ＰＳＡのこの組み合わせにより、Ｈ２生成物を合成ガス反応器生成物流中に存在する（Ｈ２＋ＣＯ）で割った全体比率が９５％超、好ましくは９７％超となる。
他の実施形態では、ＣＯ２除去およびＣＯ２回収の最大化は、第１のＰＳＡの上流のＭＥＡユニットまたは物理溶媒ＣＯ２除去ユニットを無くしてＰＳＡ廃ガス流中の全てのＣＯ２を残すことを含んでもよい。次いで、当該流れを別途本明細書に記載されているようにＣＯ２の分離のための極低温冷却を利用して処理することができる。
さらなる実施形態では、ＣＯ２除去およびＣＯ２回収の最大化は、１つ以上の流れをＰＯＸもしくはＡＴＲまたはＧＨＲもしくはＳＭＲ反応器のための供給流に再循環させて戻すことを含んでもよい。再循環ループを完全に閉じることにより不活性成分を本システムから排出させることができる。排出されたパージガス流は第１のＰＳＡの上流で周囲温度で取り出し、かつ例えば燃焼のために発電所に送ることができる。酸素流中に存在するアルゴンならびに炭化水素供給物および酸素流中の両方の中に存在する窒素のレベルは、好ましくは第１のＰＳＡへの供給ガス中に約３モル％～約１２モル％の低い総濃度で維持される。この構成は第２のＣＯシフトおよびＰＳＡシステムを必要としない。全ての水素は主ＰＳＡから生成され、全てのＣＯ２は低温ＣＯ２除去システムから生成される。さらに本明細書に記載されているように、ＣＯ２分離は本明細書に記載されている水素生成プロセスとは独立して適用することができる。従って本明細書に記載されている好適なＣＯ２分離システムおよび方法は、ＣＯ２を含むあらゆるプロセス流に適用することができる。
水素生成プラントの例示的な実施形態（および関連する水素生成プロセス）は、図２との関連で明らかである。水素プラントは、炭化水素燃料源、好ましくはガス状炭化水素、より好ましくは実質的に純粋なメタンにより燃料供給することができる。図２の例示的な実施形態は炭化水素としてのメタンの使用に関して記載されている。図２では、流れ３００中のメタンは圧縮機４０１において約２０バール（２．０ＭＰａ）～約１２０バール（１２．０ＭＰａ）、約４０バール（４．０ＭＰａ）～約１１０バール（１１．０ＭＰａ）または約６０バール（６．０ＭＰａ）～約１００バール（１０．０ＭＰａ）の圧力まで圧縮される。圧縮されたメタン流を熱交換器４１２に通してメタン流を約３００℃～約７００℃、約３５０℃～約６５０℃または約４００℃～約６００℃の温度まで加熱する。熱交換器４１２から出るメタンは２つの流れ３０２および３０３に分割される。従ってこのメタンは図２に例示されているようにＰＯＸ反応器４０２およびＧＨＲ４０３から形成されている反応器ユニットに導かれる。他の実施形態では、当然ながら反応器ユニットは、既に別途本明細書において考察されている単一の装置または複数の装置から形成されていてもよい。流れ３０２中のメタンは、ＰＯＸ反応器内への移動前に加熱器４１８で予熱された酸素流３０１とＰＯＸ反応器において１つにまとめられる。好ましくは、酸素流３０１は約９９．５％純粋なＯ２であってもよく、かつ例えば深冷空気分離プラント（図示せず）から取り出されてもよい。ＰＯＸ反応器４０２に入る酸素は、約２０バール（２．０ＭＰａ）～約１２０バール（１２．０ＭＰａ）、約４０バール（４．０ＭＰａ）～約１１０バール（１１．０ＭＰａ）または約６０バール（６．０ＭＰａ）～約１００バール（１０．０ＭＰａ）の範囲の圧力であってもよい。
メタンはＰＯＸ反応器４０２において酸素により部分的に酸化されて、約７００℃～約１８００℃、約９００℃～約１７００℃または約１１００℃～約１６００℃の温度で生成物Ｈ２＋ＣＯ流３３０を生成する。生成物Ｈ２＋ＣＯ流３３０は任意に失活流の添加によって、ＰＯＸ反応器４０２から直接出る生成物Ｈ２＋ＣＯ流３３０の温度未満の例えば約５０℃以上、約７５℃以上または約１００℃以上の温度まで失活および冷却してもよい。任意に失活された生成物Ｈ２＋ＣＯ流３３０はＧＨＲ反応器４０３の基部に入り、吸熱改質反応を起こし、流れ３０４としてＧＨＲを離れる。総生成物ＣＯ＋Ｈ２流は約３００℃～約９００℃、約４００℃～約８００℃または約５００℃～約７００℃の温度でＧＨＲ３０４から出ることができる。総生成物ＣＯ＋Ｈ２流３０４は廃熱ボイラー４０４を通り、かつ約１５０℃～約４５０℃、約２００℃～約４２５℃または約２５０℃～約４００℃の範囲の温度で流れ３０５として出る。廃熱ボイラーは蒸気発生ボイラーであってもよく、従って総生成物ＣＯ＋Ｈ２流に蒸気を添加するのに有効であり得る。
次いで、Ｈ２＋ＣＯを含む生成物流を少なくとも１つの反応器で反応させてＨ２＋ＣＯ２を含む流れを形成する。図２に示すように、総生成物ＣＯ＋Ｈ２流３０５はそれぞれの出口流３０６および３０８を有する、直列の第１の触媒充填されたＣＯシフト反応器４０５および第２の触媒充填されたＣＯシフト反応器４０６を通る。出口流３０８は熱回収熱交換器４２０を通り、かつ出口流３０８は熱回収熱交換器４１４を通り、それらの熱交換器のそれぞれにおいて熱を使用して熱ボイラー給水予熱流を加熱して廃熱ボイラー４０４のためのボイラー給水を提供する。
流れ３０８はＨ２＋ＣＯ２を含むが、当然ながらＨ２＋ＣＯ２のみを含むものとして本明細書に記載されているあらゆる流れは当該流れの最小の組成のみを定めており、かつ一酸化炭素および１種以上の炭素含有物質などのさらなる物質が前記流れの中に存在していてもよい。流れ３０８が熱交換器４１４を通った後に、流れ３０８は水冷却器４１６において周囲温度近くまで冷却され、かつ冷却された粗製Ｈ２＋ＣＯ２流３３１として出る。粗製Ｈ２＋ＣＯ２流３３１は好ましくは、炭化水素供給物中の炭素の燃焼由来のＣＯ２の実質的に全てを水蒸気ならびに微量のＣＯ、ＣＨ４、Ｎ２およびＡｒと共に含有することができる。分離器４０７において冷却された粗製Ｈ２＋ＣＯ２流３３１から復水が分離される。分離器４０７からの水流３３２および冷却されたボイラー給水流３３４は、精製水５５および過剰な水流６１を生成する水処理ユニット４１１に入る。精製水流３３５（ボイラー給水として使用するために再循環される）はポンプ４１５において約８７バール（８．７ＭＰａ）の圧力までポンプ圧縮され、ボイラー給水流３１６は熱交換器４１４に入った後に熱交換器４２０を通って廃熱ボイラー４０４まで移動する。ポンプ１３から出るボイラー給水は約５０バール（５．０ＭＰａ）～約１２０バール（１２．０ＭＰａ）、約６０バール（６．０ＭＰａ）～約１１０バール（１１．０ＭＰａ）または約７０バール（７．０ＭＰａ）～約１００バール（１０．０ＭＰａ）の範囲の圧力であってもよい。
廃熱ボイラー４０４を離れる飽和蒸気流３１７は最初に熱交換器４１２を通って流れ３１８として出て、この流れは圧縮機４１３において圧縮される。圧縮機４１３から出る流れ３２９は枝分かれし、蒸気流３１９は熱交換器４１２を通った後に、ＧＨＲ４０３内への進入のためにメタン流３０３と１つになる。流れ３３３中の蒸気は熱交換器４１４を再度通って水タンク／水処理ユニット４１１内への移動のために流れ３３４として出る。
ＧＨＲ反応器４０３に供給される蒸気流３１９は、この場合６：１の蒸気：炭素比（ＧＨＲ反応器供給物において水素と１つにまとめられる炭素）を提供する。この高い比により８０バール（８．０ＭＰａ）のＨ２＋ＣＯ生成圧力が可能になると共に、総生成物Ｈ２＋ＣＯ流３０４中の未変換メタンが低量となる。いくつかの実施形態では、蒸気：炭素比は約２：１～約１０：１、約３：１～約９：１または約４：１～約８：１であってもよい。好ましくは蒸気：炭素比は少なくとも３：１、少なくとも４：１または少なくとも５：１である。
流れ３０９中の精製されたＨ２＋ＣＯ２生成物は分離器４０１から出て、次に圧力スイング吸着装置４０８において処理されて、流れ３１０として実質的に純粋な水素から形成された生成物流が得られると共に、流れ３１１としてＣＯ２を含む廃ガスも得られる。例えば実質的に純粋なＨ２生成物流３１０は、約５０バール（５．０ＭＰａ）～約１２０バール（１２．０ＭＰａ）、約６０バール（６．０ＭＰａ）～約１１０バール（１１．０ＭＰａ）または約６５バール（６．５ＭＰａ）～約１００バール（１１．０ＭＰａ）の圧力であってもよく、かつ約１０ｐｐｍ～約２００ｐｐｍの不純物、約２０ｐｐｍ～約１７５ｐｐｍの不純物または約２５ｐｐｍ～約１５０ｐｐｍの不純物の不純物レベルを有していてもよい。いくつかの実施形態では、実質的に純粋なＨ２生成物流３１０は、流れ３０９からの水素の約６０％～約９８％、約７０％～約９５％または約７５％～約９２％を含むことができる。
流れ３１１中の廃ガスは好ましくは、流れ３０９中に以前からあったＣＯ２＋ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４、アルゴン、Ｎ２ならびに微量の水蒸気の全てを含有する。次いで廃ガス流３１１は別途本明細書に記載されているように低温分離ユニット４０９（例えば深冷分離ユニット）において処理されて液体ＣＯ２生成物流を形成する。上に記載したように、これは好ましくは廃ガス流３１１中のＣＯ２の少なくとも５０モル％が液体ＣＯ２生成物流の中に分離されるように行われる。分離されたＣＯ２はＣＯ２流３１２として除去される。残りの気相物質は低温分離ユニット４０９から気相流３１３として出る。
低温分離ユニット４０９からの気相流３１３を様々な用途のために再循環させることができる。図２では、気相流３１３は枝分かれし、かつ当該気相の第１の部分は熱交換器４１２を通って気相部分の一方の流れ３１４として移動して炭化水素供給流３０３と１つになる。このように、残りの不純物は本システム内に再循環され、特にＧＨＲ反応器４０３の中に再度供給される。
１つ以上の実施形態では、本水素生成システムは、Ｈ２＋ＣＯ合成ガス生成反応器から分離されているが、本水素生成システムの１つ以上の流れに提供することができる熱を提供してその効率を高めるように構成されている複合熱源を備えていてもよい。発電システムは複合熱源を提供するために特に有利であり得る。特に発電システム内で形成された１つ以上の排気流は、本水素生成システム内の１つ以上の流れに伝達するためにそこから熱を取り出すことができる複合熱源であってもよい。
発電と水素生成との特に有利な一体化はガスタービンコンバインドサイクル発電システムである。これらのユニットは通常は燃料として天然ガスを用いて世界中で使用されている。一般に５５０℃～６５０℃の範囲の温度である工業用ガスタービン排気を大型のフィンチューブエコノマイザー熱交換器に通し、そこではそれを使用して蒸気タービンを用いるさらなる発電のために高圧、中圧および低圧蒸気を発生させる。高温タービン排気は本水素生成システムへの熱の添加のための複合熱源として使用するのに適している。前記複合熱源は、例えばＨ２プラント合成ガス反応器への供給流を予熱するために使用することができる。そのような加熱は約４００℃～約１０００℃、約４２５℃～約８００℃、約４５０℃～約６００℃または約５００℃～約５５０℃の範囲であってもよい。さらに、Ｈ２プラントから利用可能な過剰な熱は、蒸気タービンにおける発電のために余分な蒸気を放出する４００℃までの温度範囲にわたるボイラー給水の予熱のために理想的である。主要な利点はガスタービンにおける燃料としての水素の使用にある。
本明細書に記載されているシステムおよび方法では、水素プラント合成ガス反応器における実質的に純粋な酸素の使用は、深冷空気分離プラントからの副生成物としての大量の実質的に純粋な窒素を提供するという副次的利点を有し得る。当該窒素は、流れ９３として空気分離ユニットから直接、比較的高い圧力で提供することができる。この窒素の少なくとも一部は本明細書に記載されているように生成することができる水素と混合することができる。その最終結果は、従来のガスタービンコンバインドサイクル発電システムにおいて使用するのに適したＨ２＋Ｎ２燃料ガスである。混合された不活性窒素は一般にガスタービン燃焼器における断熱火炎温度を低下させるのに必要とされ、かつ出力タービンにおいてガスの質量流を増加させるという追加の利点を有する。Ｈ２＋Ｎ２燃料ガスを予熱し、かつ４００℃未満の温度レベルの過剰なボイラー給水流５９中に存在する熱から生じた蒸気を添加することも有利であり得る。
Ｈ２＋Ｎ２燃料ガスはあらゆるガスタービンコンバインドサイクル発電システムにおいて利用することができる。公知のシステムを必要に応じて修正して、修正しなければＣＯ２の除去のために必要とされる要素の使用を取り除くか、デコミッショニングするか、あるいはそれ以外の方法で差し控えることができる。本開示に従って利用することができる公知のガスタービンコンバインドサイクル発電システムは、米国特許第８，７２６，６２８号、米国特許第８，６７１，６８８号、米国特許第８，３７５，７２３号、米国特許第７，９５０，２３９号、米国特許第７，９０８，８４２号、米国特許第７，６１１，６７６号、米国特許第７，５７４，８５５号、米国特許第７，０８９，７２７号、米国特許第６，９６６，１７１号および米国特許第６，４７４，０６９号に記載されており、それらの開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示によって提供される燃料として生成されたＨ２の少なくとも一部を用いる１００％可能なＣＯ２捕捉を伴うＨ２生成とガスタービンコンバインドサイクル発電システムとの組み合わせにより、当該複合システムからのＣＯ２の大気放出は実質的にゼロとなる。これは、ガスタービンコンバインドサイクルシステムの従来の動作よりも優れた明白な利点を提供する。特に本システムの組み合わせは、典型的にガスタービンにおいて必要とされる天然ガス燃料を不要にし、かつ燃焼させた際にＣＯ２生成を全く伴わない燃料を代用することができる。従っていくつかの実施形態では、本開示は、１）ほぼ１００％のＣＯ２捕捉を伴う酸素を利用する水素生成ユニットと、２）ＣＯ２排出がゼロである発電を提供するＨ２＋Ｎ２燃料ガスを用いる従来のガスタービンコンバインドサイクル発電ユニットとの組み合わせを提供する。本明細書に記載されている複合システムは、驚くべき程に高い効率、低コスト発電および約１００％のＣＯ２捕捉を提供することができる。
本システムの組み合わせは様々な方法で実装することができる。いくつかの実施形態では、既存の複合サイクル発電所を改造して、全てのＣＯ２排出を無くすと同時に発電能力を高めることができる。そのような改造としては、ＣＯ２循環流体を用いる発電およびＨ２＋Ｎ２燃料ガスの生成のための本明細書に記載されているさらなるシステム構成要素の追加が挙げられる。
図２に示すように、ガスタービン４１０が設けられており、燃焼のために炭化水素燃料流３２１をそこに投入して発電機４１７において発電する。ガスタービン排気流３２２を熱交換器４１２に通して、炭化水素燃料流３２１、流れ４０１、流れ３１７および流れ３１９の加熱を行う。ガスタービン４１０からの排気流３２２の温度は、例えば流れ３２１から取り出され、かつ流れ３２２に投入される新しい予熱された天然ガスを用いるか、あるいは低温ＣＯ２分離ユニットから出る流れ３１３から取り出され、かつ流れ３２２に投入される気相部分のもう一方の流れ３３６などの廃棄物燃料流を用いるダクト燃焼によって任意に上昇させることができる。これはプロセス加熱器４１２において必要とされる加熱能力に対応するのに有利であり、従ってダクト燃焼を流れ３２２のために配管において行うことができる。いくつかの実施形態では、流れ３３６および３１４は、図示のように単一の出口流から枝分かれするのではなく、低温ＣＯ２分離ユニットから出る別個の流れであってもよい。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている水素生成施設は、様々なさらなる理由のために様々なさらなるシステムで使用することができる過剰な低温レベルの熱を提供するのに特に適し得る。
本水素生成システムのＰＳＡからの廃ガスを典型的には約２００バール（２０．０ＭＰａ）～約４００バール（４０．０ＭＰａ）まで圧縮し、かつ発電システムの燃焼器で使用される供給炭化水素燃料と混合することができる。この廃ガスは、可燃性成分ＣＨ４＋ＣＯ＋Ｈ２だけでなくＨ２生成システムで生成された全てのＣＯ２も含有する。あるいは、ＰＳＡからの廃ガスは第１のＰＳＡの入口圧力まで圧縮することができ、上記多くのプロセスのうちに１つにおいてＣＯ２を除去することができ、かつＣＯ２が枯渇したガス流を第２のＰＳＡに送ってより多くのＨ２を分離して総Ｈ２生成物流に添加することができる。任意にこの廃ガスはエコノマイザー熱交換器において予熱することができ、かつ蒸気を添加することができ、かつさらなる触媒ＣＯシフト反応器においてより多くのＨ２を生成することができ、次いでこのガスをエコノマイザー熱交換器において冷却した後に、第２のＰＳＡにおいて処理してより多くのＨ２を分離することができる。従って本水素生成システムは、典型的には４００℃未満、好ましくは２４０℃～約２９０℃の範囲の温度レベルでの冷却するＨ２＋ＣＯ流からのかなりの量の低位熱の生成に適している。
上記説明および関連する図面に示されている教示の利益を有する本主題が属する技術分野の当業者であれば、本開示の主題の多くの修正および他の実施形態を思いつくであろう。従って本開示は、本明細書に記載されている具体的な実施形態に限定されるものではなく、修正および他の実施形態が添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されていることを理解されたい。具体的な用語が本明細書に用いられているが、それらは単に一般的かつ記述的な意味で使用されており、限定のためのものではない。

Claims (26)

  1. 水素生成システムであって、
    炭化水素供給流および酸素を受け取り、かつＨ２＋ＣＯを含む生成ガス流を形成するように構成された反応器ユニットと、
    前記Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流を冷却し、かつ蒸気を形成するように構成された蒸気発生ボイラーと、
    前記Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流を受け取り、かつＨ２＋ＣＯ２を含む流れを提供するように構成された少なくとも１つの反応器と、
    前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れを受け取り、かつ実質的に純粋な水素から形成された生成物流を提供すると共にＣＯ２を含む廃ガス流も提供するように構成された圧力スイング吸着装置と、
    前記ＣＯ２を含む廃ガス流を圧縮するように構成された圧縮機と、
    前記ＣＯ２を含む廃ガス流から水分を除去するように構成された乾燥機と、
    前記ＣＯ２を含む廃ガス流を１つ以上の冷却流と接触させて冷却し、かつ前記ＣＯ２を含む廃ガス流を二相流として提供するように構成された少なくとも１つの熱交換器と、
    前記二相流の膨張により前記二相流を冷却するように構成された少なくとも１つの膨張装置と、
    前記二相流を気相流および液相流に分離するように構成された分離器と、
    を備える、水素生成システム。
  2. 前記炭化水素供給流を前記Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流および前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れのうちの一方または両方に接触させて加熱するように構成された１つ以上の熱交換器をさらに備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  3. 過剰な熱を外部プロセスに伝達するように構成された１つ以上の熱交換器をさらに備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  4. 前記水素生成システムにおいて生成された廃燃料ガス流および蒸気のうちの一方または両方を排出させるように構成された１つ以上のラインをさらに備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  5. ガスタービンへの燃料として実質的に純粋な水素から形成された生成物流の少なくとも一部を送出するように構成された１つ以上のラインをさらに備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  6. 前記反応器ユニットは蒸気＋炭化水素＋任意にＣＯ２接触改質装置を備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  7. 前記反応器ユニットは部分酸化ユニットを備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  8. 前記反応器ユニットは触媒自己熱改質装置を備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  9. 前記反応器ユニットは自己熱改質装置または部分酸化反応器のいずれかである第１段ユニットを備え、かつ第２段ガス加熱蒸気＋炭化水素接触改質装置を備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  10. 前記反応器ユニットから生成されるＨ２＋ＣＯ流の少なくとも一部は、ＩＴＭ部分酸化反応器において低圧の予熱された供給空気流を用いて生成される、請求項１に記載の水素生成システム。
  11. 外部熱源からの熱を少なくとも前記炭化水素供給流に伝達するように構成された過熱器（熱交換器）をさらに備える、請求項１に記載の水素生成システム。
  12. 前記反応器ユニットは部分酸化ゾーンおよびガス加熱改質装置からなる複合圧力容器と組み合わせられている、請求項１に記載の水素生成システム。
  13. 前記部分酸化ゾーンは前記複合圧力容器の底部にあり、かつ前記ガス加熱改質装置は前記複合圧力容器の中間ゾーンにある開放端を有するチューブと前記複合圧力容器の上部にある廃熱ボイラー熱交換器とを備える、請求項１２に記載の水素生成システム。
  14. 水素生成のためのプロセスであって、前記プロセスは、
    反応器ユニット内への炭化水素供給流と酸素とを反応させてＨ２＋ＣＯを含む生成ガス流を形成することと、
    前記Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流を蒸気発生ボイラーに通して前記Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流に蒸気を添加することと、
    少なくとも１つの反応器において前記Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流を変換させてＨ２＋ＣＯ２を含む流れを形成することと、
    圧力スイング吸着装置において前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れを処理して実質的に純粋な水素から形成された生成物流を提供すると共にＣＯ２を含む廃ガス流も提供することと、
    中のＣＯ２の少なくとも５０モル％が液体ＣＯ２生成物流の中に分離されるように、前記ＣＯ２を含む廃ガス流をそこに通すことによって自動冷凍により動作する深冷分離ユニットにおいて前記液体ＣＯ２生成物流を形成することと、
    前記深冷分離ユニットからの気相流を再循環させることと、
    を含む、プロセス。
  15. 前記自動冷凍により動作する深冷分離ユニットは外部冷媒を使用せずに動作する、請求項１４に記載のプロセス。
  16. 前記深冷分離ユニットは、
    前記ＣＯ２を含む廃ガス流から水分を除去するように構成された乾燥機と、
    前記ＣＯ２を含む廃ガス流を１つ以上の冷却流と接触させて冷却し、かつ前記ＣＯ２を含む廃ガス流を二相流として提供するように構成された少なくとも１つの熱交換器と、
    前記二相流の膨張により前記二相流を冷却するように構成された少なくとも１つの膨張装置と、
    を備える、請求項１４に記載のプロセス。
  17. 前記深冷分離ユニットは、
    前記乾燥機の上流に位置するＣＯ２を含む廃ガス流を圧縮するように構成された圧縮機と、
    前記二相流を前記気相流および前記液体ＣＯ２生成物流に分離するように構成された分離器と、
    をさらに備える、請求項１６に記載のプロセス。
  18. 前記圧力スイング吸着装置において前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れを処理する前に前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れからＣＯ２を除去することを含む、請求項１４に記載のプロセス。
  19. 前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れからＣＯ２を除去することは、前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れから前記除去するＣＯ２を化学もしくは物理溶媒を利用するＣＯ２除去ユニットに通すことを含む、請求項１８に記載のプロセス。
  20. 前記圧力スイング吸着装置から出るＣＯ２を含む廃ガス流の一部を圧縮し、かつ前記反応器ユニットに再循環させて戻す、請求項１４に記載のプロセス。
  21. 前記深冷分離ユニットからの気相流の少なくとも一部を前記反応器ユニットに再循環させて戻す、請求項１４に記載のプロセス。
  22. 前記深冷分離ユニットからの気相流を第２の圧力スイング吸着により処理して、前記深冷分離ユニットからの気相流の再循環前に前記気相流中に存在するあらゆるＨ２の少なくとも一部を除去する、請求項１４に記載のプロセス。
  23. 前記圧力スイング吸着装置の入口におけるＨ２＋ＣＯ２を含む流れの中のアルゴンおよび窒素の総濃度が３モル％～１２モル％の範囲になるように、前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れの前記圧力スイング吸着装置内への進入前に、前記Ｈ２＋ＣＯを含む生成ガス流および前記Ｈ２＋ＣＯ２を含む流れのうちの一方または両方の中に存在するあらゆるアルゴンおよび窒素の少なくとも一部を除去することを含む、請求項１４に記載のプロセス。
  24. 前記ＣＯ２を含む廃ガス流中のＣＯ２の少なくとも８０モル％を前記液体ＣＯ２生成物流の中に分離する、請求項１４に記載のプロセス。
  25. 前記深冷分離ユニットにおいて前記液体ＣＯ２生成物流を形成することは、
    前記ＣＯ ２ を含む廃ガス流中のＣＯ２の分圧が少なくとも１５バール（１．５ＭＰａ）であるような圧力で前記ＣＯ２を含む廃ガス流を提供することと、
    前記ＣＯ２を含む廃ガス流の露点を－２０℃以下の温度まで低下させるために前記ＣＯ２を含む廃ガス流を十分に乾燥させることと、
    前記ＣＯ２を含む廃ガス流を二相流として提供するために前記ＣＯ２を含む廃ガス流を少なくとも１つの熱交換器において冷却することと、
    前記二相流の温度を前記二相流の凝固点の１５℃以内である温度まで低下させるために前記二相流を膨張させることと、
    前記気相流を提供すると共に前記液体ＣＯ２生成物流を提供するために前記二相流を分離することと、
    を含む、請求項１４に記載のプロセス。
  26. 前記深冷分離ユニットからの気相流は、エコノマイザー熱交換器を有する触媒ＣＯシフトユニットに通され、前記気相流はそこに添加された蒸気を有し、前記気相流は次いで触媒反応器に通され、前記蒸気との反応によって含有されているＣＯの少なくとも一部を変換させてＨ２＋ＣＯ２を含むさらなる流れを形成すると共に少なくとも６０モル％のＨ２を含有するガス流を形成する、請求項１４に記載のプロセス。
JP2020544698A 2017-11-09 2018-11-09 水素および二酸化炭素の生成および分離のためのシステムおよび方法 Active JP7297775B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762583816P 2017-11-09 2017-11-09
US62/583,816 2017-11-09
US201862670175P 2018-05-11 2018-05-11
US62/670,175 2018-05-11
PCT/IB2018/058833 WO2019092654A2 (en) 2017-11-09 2018-11-09 Systems and methods for production and separation of hydrogen and carbon dioxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021502539A JP2021502539A (ja) 2021-01-28
JP7297775B2 true JP7297775B2 (ja) 2023-06-26

Family

ID=64453541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020544698A Active JP7297775B2 (ja) 2017-11-09 2018-11-09 水素および二酸化炭素の生成および分離のためのシステムおよび方法

Country Status (8)

Country Link
US (3) US11066298B2 (ja)
EP (1) EP3706883A2 (ja)
JP (1) JP7297775B2 (ja)
KR (1) KR102651575B1 (ja)
CN (2) CN111526935A (ja)
AU (1) AU2018364702B2 (ja)
CA (2) CA3261425A1 (ja)
WO (1) WO2019092654A2 (ja)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11738305B2 (en) 2012-08-30 2023-08-29 Element 1 Corp Hydrogen purification devices
CA3042969A1 (en) 2016-11-09 2018-05-17 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for power production with integrated production of hydrogen
JP7297775B2 (ja) 2017-11-09 2023-06-26 ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー 水素および二酸化炭素の生成および分離のためのシステムおよび方法
CN110296576A (zh) * 2019-06-13 2019-10-01 天津大学 一种工业烟气二氧化碳捕集与余热回收集成系统
KR20220020842A (ko) 2019-06-13 2022-02-21 8 리버스 캐피탈, 엘엘씨 추가 생성물들의 공동 발생을 구비하는 동력 생산
CN110982556B (zh) * 2019-12-26 2021-06-01 南京幸庄科技创新产业园管理有限公司 一种用于氢气生产的设备
EP3954650B1 (de) 2020-08-11 2024-10-02 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff und abscheidung von kohlendioxid
CN112628600B (zh) * 2020-12-03 2024-06-25 河南省日立信股份有限公司 C5-pfk混合气体分离提纯系统
KR102486532B1 (ko) * 2020-12-03 2023-01-06 부산대학교 산학협력단 배출가스 및 열에너지 회수를 이용한 수소생산 시스템, 이를 이용한 수소생산 방법
EP4015076A1 (en) * 2020-12-15 2022-06-22 Ekona Power Inc. Methods of producing one or more products using a feedstock gas reactor
US20220252341A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Air Products And Chemicals, Inc. Method and system for decarbonized lng production
US11505462B2 (en) 2021-02-15 2022-11-22 Fluor Technologies Corporation Pre-combustion CO2 removal in a natural gas fed steam methane reformer (SMR) based hydrogen plant
US20220349650A1 (en) * 2021-03-19 2022-11-03 Alliance For Sustainable Energy, Llc Cryogenic carbon capture and energy storage
US11814287B2 (en) * 2021-03-29 2023-11-14 Uop Llc Method of producing a hydrogen-enriched product and recovering CO2 in a hydrogen production process unit
US11772966B2 (en) * 2021-03-29 2023-10-03 Uop Llc Integrated hydrogen production and bio-renewable conversion process
US12036505B2 (en) 2021-03-29 2024-07-16 Uop Llc Three-product pressure swing adsorption system
US11807532B2 (en) * 2021-03-29 2023-11-07 Uop Llc Method of recovering a hydrogen enriched product and CO2 in a hydrogen production unit
US12072097B2 (en) 2021-03-29 2024-08-27 Honeywell International Inc. Active and passive combustion stabilization for burners for highly and rapidly varying fuel gas compositions
EP4098610A1 (de) * 2021-05-31 2022-12-07 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zum herstellen von reinwasserstoff durch dampfreformierung mit niedriger kohlendioxid-emission
US12187612B2 (en) 2021-06-15 2025-01-07 Element 1 Corp Hydrogen generation assemblies
US12117240B2 (en) * 2021-07-19 2024-10-15 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integrated multicomponent refrigerant and air separation process for producing liquid oxygen
ES3050009T3 (en) * 2021-08-04 2025-12-19 Kt Tech S P A Method for hydrogen production coupled with co2 capture
US12252406B2 (en) 2021-09-08 2025-03-18 Uop Llc Apparatuses and processes for the recovery of carbon dioxide streams
AU2022394811A1 (en) 2021-11-18 2024-06-27 8 Rivers Capital, Llc Apparatus for hydrogen production
US11685659B2 (en) 2021-11-24 2023-06-27 Uop Llc Processes and apparatuses for reducing carbon monoxide levels in a gaseous stream
EP4201878A1 (de) * 2021-12-21 2023-06-28 Linde GmbH Verfahren zur wasserstofferzeugung mit geringer kohlendioxidemission
US20230212007A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L?Exploitation Des Procedes Georges Claude Steam methane reforming with process carbon dioxide capture and ammonia firing
KR102496594B1 (ko) * 2022-02-03 2023-02-07 주식회사 에이피그린 수소 및 고체화된 탄소 화합물을 생산하는 방법 및 장치
KR102496595B1 (ko) * 2022-02-03 2023-02-07 주식회사 에이피그린 낮은 온실가스 배출을 갖는 수소 생산 장치
KR102628306B1 (ko) * 2022-02-16 2024-01-24 주식회사 아스페 고순도 이산화탄소 회수 장치
US20250155119A1 (en) * 2022-02-23 2025-05-15 Technip Energies France Combustion process using a hydrogen-nitrogen mixture as fuel gas
CN114570158B (zh) * 2022-05-06 2022-09-20 山东神驰化工集团有限公司 一种甲醇制氢二氧化碳回收装置及其回收方法
US12428295B2 (en) * 2022-06-13 2025-09-30 Uop Llc Method of recovering a hydrogen-enriched product and CO2 in a hydrogen production unit
CN115501632B (zh) * 2022-10-19 2024-06-04 北京石油化工工程有限公司 一种二氧化碳提纯工艺及二氧化碳提纯系统
WO2024152006A1 (en) 2023-01-13 2024-07-18 Arbor Energy and Resources Corporation Integrated carbon sequestration and power generation system and methods of use
US20240367970A1 (en) * 2023-05-03 2024-11-07 Uop Llc Hydrogen production process with improved co2 fractionation process
US12623181B2 (en) 2023-06-02 2026-05-12 Element 1 Corp Hydrogen purification devices
KR102802565B1 (ko) 2023-06-12 2025-05-07 이상천 액체질소 냉매와 극저온 장치를 이용한 수소산소 혼합가스의 수소분리 시스템
FR3153881A1 (fr) * 2023-10-06 2025-04-11 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de distillation d’un mélange de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone et d’azote
WO2025078974A2 (en) 2023-10-09 2025-04-17 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for producing hydrogen with integrated capture of carbon dioxide
US12486462B2 (en) 2023-10-18 2025-12-02 Saudi Arabian Oil Company Integration of emissions reduction and gas sweetening in gas-oil separation plant
KR20250076415A (ko) * 2023-11-22 2025-05-29 게리 로스 에코 배리어 시스템
WO2026047579A1 (en) 2024-08-29 2026-03-05 8 Rivers Capital, Llc Hydrocarbon reforming for production of hydrogen with integrated carbon capture
GB202414609D0 (en) * 2024-10-04 2024-11-20 Johnson Matthey Plc Process for the production of hydrogen, carbon dioxide and power

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070231244A1 (en) 2006-04-03 2007-10-04 Shah Minish M Carbon dioxide purification method
US20080173584A1 (en) 2007-01-23 2008-07-24 Vincent White Purification of carbon dioxide
US20110297886A1 (en) 2008-12-18 2011-12-08 Ammonia Casale S.A. Process and equipment for the production of ammonia make-up syngas with an air separation unit as nitrogen source

Family Cites Families (297)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185456A (en) 1976-07-02 1980-01-29 Cummings Donald Ray Providing energy from the combustion of methanol
JPS5677673A (en) * 1979-11-28 1981-06-26 Nippon Oxygen Co Ltd Lowwtemperature liquefying separating method for carbonic acid gas
US4498289A (en) 1982-12-27 1985-02-12 Ian Osgerby Carbon dioxide power cycle
US4725380A (en) 1984-03-02 1988-02-16 Imperial Chemical Industries Plc Producing ammonia synthesis gas
JPH04359785A (ja) * 1991-06-05 1992-12-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 液体二酸化炭素の回収装置
US6077323A (en) * 1997-06-06 2000-06-20 Air Products And Chemicals, Inc. Synthesis gas production by ion transport membranes
US6301927B1 (en) * 1998-01-08 2001-10-16 Satish Reddy Autorefrigeration separation of carbon dioxide
GB0025150D0 (en) 2000-10-13 2000-11-29 Air Prod & Chem A process and apparatus for the production of synthesis gas
US6921595B2 (en) 2000-05-31 2005-07-26 Nuvera Fuel Cells, Inc. Joint-cycle high-efficiency fuel cell system with power generating turbine
US6474069B1 (en) 2000-10-18 2002-11-05 General Electric Company Gas turbine having combined cycle power augmentation
JP4395254B2 (ja) 2000-11-13 2010-01-06 三菱重工業株式会社 コンバインドサイクルガスタービン
US6500241B2 (en) * 2000-12-19 2002-12-31 Fluor Corporation Hydrogen and carbon dioxide coproduction
US7182921B2 (en) 2001-06-04 2007-02-27 Tokyo Gas Co., Ltd. Cylindrical steam reforming unit
JP3778038B2 (ja) 2001-09-19 2006-05-24 日産自動車株式会社 燃料改質システム
GB0130145D0 (en) 2001-12-17 2002-02-06 Ici Plc Metal passivation
AU2002357874B2 (en) 2001-12-18 2006-09-07 Fluor Technologies Corporation PSA sharing
US8177868B2 (en) 2002-01-04 2012-05-15 Meggitt (Uk) Limited Reforming apparatus and method
GB0200891D0 (en) * 2002-01-16 2002-03-06 Ici Plc Hydrocarbons
CA2477852A1 (en) 2002-03-12 2003-09-18 Hy9 Corporation Steam-reforming catalytic structures
US20030223926A1 (en) 2002-04-14 2003-12-04 Edlund David J. Steam reforming fuel processor, burner assembly, and methods of operating the same
ATE362038T1 (de) 2002-07-08 2007-06-15 Siemens Ag Gasturbinenanlage mit einem abgas-kamin
US7341609B2 (en) 2002-10-03 2008-03-11 Genesis Fueltech, Inc. Reforming and hydrogen purification system
US7914764B2 (en) 2003-02-28 2011-03-29 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrogen manufacture using pressure swing reforming
US8273139B2 (en) 2003-03-16 2012-09-25 Kellogg Brown & Root Llc Catalytic partial oxidation reforming
US7932296B2 (en) 2003-03-16 2011-04-26 Kellogg Brown & Root Llc Catalytic partial oxidation reforming for syngas processing and products made therefrom
US7138001B2 (en) 2003-03-16 2006-11-21 Kellogg Brown & Root Llc Partial oxidation reformer-reforming exchanger arrangement for hydrogen production
EP1603995B1 (en) * 2003-03-18 2018-05-30 Kellogg Brown & Root, Inc. Autothermal reformer-reforming exchanger arrangement for hydrogen production
US6932958B2 (en) 2003-03-26 2005-08-23 Gas Technology Institute Simplified three-stage fuel processor
WO2004092062A1 (en) 2003-04-15 2004-10-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process to prepare synthesis gas
WO2005000737A1 (ja) 2003-06-27 2005-01-06 Ebara Ballard Corporation 燃料改質器
US7192569B2 (en) 2003-06-30 2007-03-20 Pratt & Whitney Hydrogen generation with efficient byproduct recycle
US7252692B2 (en) 2004-01-21 2007-08-07 Min-Hon Rei Process and reactor module for quick start hydrogen production
US7326482B2 (en) 2004-03-04 2008-02-05 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for operation of a high temperature fuel cell system using recycled anode exhaust
US7179324B2 (en) 2004-05-19 2007-02-20 Praxair Technology, Inc. Continuous feed three-bed pressure swing adsorption system
EP1787951B1 (en) 2004-07-12 2015-04-08 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Hydrogen production system and reforming apparatus
US7419648B2 (en) 2004-07-16 2008-09-02 Shell Oil Company Process for the production of hydrogen and carbon dioxide
FR2877939B1 (fr) * 2004-11-16 2007-02-02 Air Liquide Procede et installation pour la production combinee d'hydrogene et de dioxyde de carbone
KR101127688B1 (ko) 2004-12-07 2012-03-23 에스케이이노베이션 주식회사 원통형 소형 개질 장치
US7393382B2 (en) 2004-12-20 2008-07-01 Idatech Llc Temperature-based breakthrough detection and pressure swing adsorption systems and fuel processing systems including the same
US7833311B2 (en) 2004-12-20 2010-11-16 Idatech, Llc Temperature-based breakthrough detection and pressure swing adsorption systems and fuel processing systems including the same
DE102004062687A1 (de) 2004-12-21 2006-06-29 Uhde Gmbh Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff und Energie aus Synthesegas
US7399342B2 (en) 2004-12-22 2008-07-15 Idatech, Llc Systems and methods for regulating heating assembly operation through pressure swing adsorption purge control
JP4767543B2 (ja) 2005-01-07 2011-09-07 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 固体酸化物形燃料電池システムの起動方法
ATE385492T1 (de) 2005-02-10 2008-02-15 Electrovac Ag Verfahren und vorrichtung zur herstellung von wasserstoff
US7247656B2 (en) 2005-02-25 2007-07-24 L'Air Liquide, Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Étude et l'Exploitation des Procedes Georges Claude Membrane-enhanced liquid production for syngas hubs
GB0507269D0 (en) 2005-04-11 2005-05-18 Johnson Matthey Plc Steam reforming
US7404846B2 (en) 2005-04-26 2008-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbents for rapid cycle pressure swing adsorption processes
GB0509670D0 (en) 2005-05-11 2005-06-15 Prototech As Fuel processing system
US7632322B2 (en) 2005-06-07 2009-12-15 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
US7574855B2 (en) 2005-08-10 2009-08-18 Alstom Technology Ltd. Method for operating a gas turbine and a gas turbine for implementing the method
US7427368B2 (en) 2005-08-16 2008-09-23 Praxair Technology, Inc. Synthesis gas and carbon dioxide generation method
FR2890955B1 (fr) 2005-09-21 2008-02-01 Inst Francais Du Petrole Procede de production de gaz de synthese par vaporeformage dans un reacteur-echangeur
JP4627468B2 (ja) 2005-09-26 2011-02-09 株式会社日立製作所 ガスタービン燃料の製造方法、ガスタービン発電方法及び発電装置
US7763098B2 (en) 2005-11-18 2010-07-27 Xebec Adsorption Inc. Rapid cycle syngas pressure swing adsorption system
US7634915B2 (en) 2005-12-13 2009-12-22 General Electric Company Systems and methods for power generation and hydrogen production with carbon dioxide isolation
US7909898B2 (en) * 2006-02-01 2011-03-22 Air Products And Chemicals, Inc. Method of treating a gaseous mixture comprising hydrogen and carbon dioxide
EP1996533B1 (en) 2006-03-10 2016-07-06 Intelligent Energy, Inc. Hydrogen purification process and system
JP4490383B2 (ja) 2006-03-13 2010-06-23 日本碍子株式会社 水素ガス分離体固定構造体及びそれを用いた水素ガス分離装置
JP5135209B2 (ja) 2006-04-11 2013-02-06 パナソニック株式会社 水素生成装置、これを備える燃料電池システムおよびその運転方法
JP5021730B2 (ja) 2006-06-07 2012-09-12 アルストム テクノロジー リミテッド ガスタービンの運転のための方法及び該方法の実施のための複合サイクル発電プラント
WO2007145218A1 (ja) 2006-06-12 2007-12-21 Panasonic Corporation 水素生成装置及びそれを備える燃料電池システム
US7686856B2 (en) 2006-06-19 2010-03-30 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for producing synthesis gas
DE102006035893A1 (de) 2006-07-31 2008-02-07 Wolf, Bodo M., Dr. Verfahren zur Wiederaufarbeitung von Verbrennungsprodukten fossiler Brennstoffe
WO2008029755A1 (en) 2006-09-05 2008-03-13 Panasonic Corporation Hydrogen generating apparatus and fuel cell system
EP1914407B1 (de) 2006-10-16 2012-01-04 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage
DE112007002785A5 (de) 2006-12-01 2009-11-05 Alstom Technology Ltd. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine
US8088196B2 (en) * 2007-01-23 2012-01-03 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of carbon dioxide
US7695708B2 (en) 2007-03-26 2010-04-13 Air Products And Chemicals, Inc. Catalytic steam reforming with recycle
WO2008123337A1 (ja) 2007-03-29 2008-10-16 Nippon Oil Corporation 水素製造および二酸化炭素回収方法ならびに装置
US7837973B2 (en) 2007-05-08 2010-11-23 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production method
EP2022754A1 (en) 2007-08-08 2009-02-11 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas
KR101300331B1 (ko) 2007-11-01 2013-08-28 에스케이이노베이션 주식회사 용이한 초기 구동, 운전 안정성 및 높은 열효율을 갖는수소발생 장치
EP2065337A1 (en) 2007-11-27 2009-06-03 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas
US7837765B2 (en) 2007-12-12 2010-11-23 Idatech, Llc Systems and methods for supplying auxiliary fuel streams during intermittent byproduct discharge from pressure swing adsorption assemblies
US8070841B2 (en) 2007-12-12 2011-12-06 Idatech, Llc Systems and methods for supplying auxiliary fuel streams during intermittent byproduct discharge from pressure swing adsorption assemblies
US8673034B2 (en) 2008-02-21 2014-03-18 General Electric Company Methods and systems for integrated boiler feed water heating
US7988948B2 (en) 2008-03-17 2011-08-02 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming method with limited steam export
US7985399B2 (en) 2008-03-27 2011-07-26 Praxair Technology, Inc. Hydrogen production method and facility
US8080070B2 (en) 2008-04-29 2011-12-20 Air Liquide Process & Construction, Inc. Hydrogenation of unsaturated hydrocarbons for syngas production
US9061911B2 (en) 2008-06-09 2015-06-23 The University Of Toledo Gradiator reformer
EP2149769A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-03 BP Alternative Energy International Limited Separation of carbon dioxide and hydrogen
EP2356068B1 (en) 2008-08-21 2018-11-14 GTLpetrol Llc Process for producing ultrapure, high pressure hydrogen
US7931888B2 (en) 2008-09-22 2011-04-26 Praxair Technology, Inc. Hydrogen production method
US8124049B2 (en) 2008-10-29 2012-02-28 Air Liquide Process & Construction, Inc. Zero steam export with CO2 recovery in a high thermal efficiency hydrogen plant
JP5100848B2 (ja) 2008-11-20 2012-12-19 パナソニック株式会社 水素生成装置およびこれを備える燃料電池システム
US8747498B2 (en) 2008-11-20 2014-06-10 Panasonic Corporation Hydrogen generator and fuel cell system comprising the same
US8702823B2 (en) 2009-01-19 2014-04-22 Panasonic Corporation Hydrogen generation apparatus, fuel cell system and method of shutting down hydrogen generation apparatus
GB0901472D0 (en) 2009-01-30 2009-03-11 Johnson Matthey Plc Hydrogen process
US10018115B2 (en) 2009-02-26 2018-07-10 8 Rivers Capital, Llc System and method for high efficiency power generation using a carbon dioxide circulating working fluid
US8986002B2 (en) 2009-02-26 2015-03-24 8 Rivers Capital, Llc Apparatus for combusting a fuel at high pressure and high temperature, and associated system
WO2010099452A2 (en) 2009-02-26 2010-09-02 Palmer Labs, Llc Apparatus and method for combusting a fuel at high pressure and high temperature, and associated system and device
US9068743B2 (en) 2009-02-26 2015-06-30 8 Rivers Capital, LLC & Palmer Labs, LLC Apparatus for combusting a fuel at high pressure and high temperature, and associated system
US8596075B2 (en) 2009-02-26 2013-12-03 Palmer Labs, Llc System and method for high efficiency power generation using a carbon dioxide circulating working fluid
RU2011140704A (ru) * 2009-03-09 2013-04-20 Бп Олтернетив Энерджи Интернэшнл Лимитед Разделение диоксида углерода и водорода
EP2233430A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-29 Hydrogen Energy International Limited Process for generating hydrogen and carbon dioxide
US8110022B2 (en) 2009-04-16 2012-02-07 Genesis Fueltech, Inc. Hydrogen purifier module and method for forming the same
EP2419374B1 (en) * 2009-04-17 2015-08-26 GTL Petrol LLC Generating power from natural gas with carbon dioxide capture
US8303930B2 (en) 2009-05-18 2012-11-06 American Air Liquide, Inc. Processes for the recovery of high purity hydrogen and high purity carbon dioxide
US8137422B2 (en) 2009-06-03 2012-03-20 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming with reduced carbon dioxide emissions
DE102009032718A1 (de) 2009-07-14 2011-02-17 Kirchner, Hans Walter, Dipl.-Ing. Verfahren zum Abscheiden von CO2 in kombinierten STIG-Prozessen
WO2011016030A1 (en) 2009-08-03 2011-02-10 Technion Research & Development Foundation Ltd. Hydrogen production by an autothermal heat exchanger packed-bed membrane gas reformer
US9132402B2 (en) 2009-08-20 2015-09-15 Kellogg Brown & Root Llc Apparatus, systems, and processes for producing syngas and products therefrom
US9321655B2 (en) 2009-08-20 2016-04-26 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for producing syngas and products therefrom
CN102482079B (zh) 2009-09-04 2016-05-11 国际壳牌研究有限公司 制备稀释氢气体混合物的方法
US8187363B2 (en) 2009-11-05 2012-05-29 Air Liquide Process & Construction, Inc. PSA tail gas preheating
FR2953505B1 (fr) 2009-12-03 2012-02-10 Air Liquide Procede pour une production d'hydrogene combinee a une capture de dioxyde de carbone
IT1398292B1 (it) * 2009-12-16 2013-02-22 Eni Spa Processo per la produzione di idrogeno a partire da idrocarburi liquidi, idrocarburi gassosi e/o composti ossigenati anche derivanti da biomasse
US8790618B2 (en) 2009-12-17 2014-07-29 Dcns Sa Systems and methods for initiating operation of pressure swing adsorption systems and hydrogen-producing fuel processing systems incorporating the same
US8240370B2 (en) 2009-12-18 2012-08-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated hydrogen production and hydrocarbon extraction
GB0922411D0 (en) 2009-12-22 2010-02-03 Johnson Matthey Plc Conversion of hydrocarbons to carbon dioxide and electrical power
KR101826064B1 (ko) 2010-01-19 2018-02-07 할도르 토프쉐 에이/에스 탄화수소를 개질하기 위한 방법 및 장치
EP2543627A1 (en) 2010-03-04 2013-01-09 Panasonic Corporation Hydrogen generator and fuel cell power generation system
FR2958280A1 (fr) 2010-03-30 2011-10-07 Air Liquide Procede pour une production d'hydrogene avec emissions de co2 reduites
US20120137728A1 (en) 2010-04-16 2012-06-07 Kourosh Zanganeh Auto-refrigerated gas separation system for carbon dioxide capture and compression
ITRM20100216A1 (it) 2010-05-04 2011-11-05 Technip Kti Spa "processo per la produzione di gas di sintesi e di idrogeno a partire da idrocarburi liquidi, idrocarburi gassosi e/o composti ossigenati anche derivanti da biomasse mediante reattore a membrane non integrato"
US8449649B2 (en) 2010-05-11 2013-05-28 Idatech, Llc Systems and methods for starting up pressure swing adsorption assemblies and hydrogen-producing fuel processing systems including the same
RU2570659C2 (ru) * 2010-05-26 2015-12-10 ДжиТиЭлПЕТРОЛ ЭлЭлСи Производство аммиака с использованием ультрачистого водорода высокого давления
US8673135B2 (en) 2010-05-28 2014-03-18 Axens Coal liquefaction complex with minimal carbon dioxide emissions
US8992669B2 (en) 2010-05-31 2015-03-31 Jx Nippon Oil & Energy Corporation Hydrogen separation membrane module and hydrogen separation method using same
KR101106195B1 (ko) * 2010-06-07 2012-01-20 대성산업가스 주식회사 이산화탄소 정제 및 액화 장치 및 그 방법
CN102985398B (zh) 2010-06-24 2015-04-15 赫多特普索化工设备公司 甲醇和氨的共同生产
US8636922B2 (en) 2010-06-30 2014-01-28 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for recovering hydrogen and carbon dioxide from a syngas stream
US8752390B2 (en) 2010-07-13 2014-06-17 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for producing power and hydrogen
US8206669B2 (en) 2010-07-27 2012-06-26 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for treating a sour gas
RU2013113114A (ru) 2010-09-07 2014-10-20 Йеда Рисеч Энд Девелопмент Ко. Лтд. Система и способ генерации энергии
US9410481B2 (en) 2010-09-21 2016-08-09 8 Rivers Capital, Llc System and method for high efficiency power generation using a nitrogen gas working fluid
US8869889B2 (en) 2010-09-21 2014-10-28 Palmer Labs, Llc Method of using carbon dioxide in recovery of formation deposits
US8486180B2 (en) * 2010-10-15 2013-07-16 American Air Liquide, Inc. Process for the recovery of a concentrated carbon dioxide stream
US8726628B2 (en) 2010-10-22 2014-05-20 General Electric Company Combined cycle power plant including a carbon dioxide collection system
US8419829B2 (en) * 2010-10-27 2013-04-16 General Electric Company Method and system for treating Fishcher-Tropsch reactor tail gas
US8287763B2 (en) 2010-10-28 2012-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming with limited steam export
US8535638B2 (en) 2010-11-11 2013-09-17 Air Liquide Large Industries U.S. Process for recovering hydrogen and carbon dioxide
CA2897623C (en) 2010-12-24 2016-08-16 Renaissance Energy Research Corporation Gas separation apparatus, membrane reactor, and hydrogen production apparatus
US8551217B2 (en) 2011-01-11 2013-10-08 Praxair Technology, Inc. Six bed pressure swing adsorption process operating in normal and turndown modes
GB2490476B (en) 2011-03-16 2014-09-24 Costain Oil Gas & Process Ltd Process and apparatus for the separation of carbon dioxide and hydrogen
US9745191B2 (en) 2011-04-11 2017-08-29 Saudi Arabian Oil Company Auto thermal reforming (ATR) catalytic structures
US8597383B2 (en) 2011-04-11 2013-12-03 Saudi Arabian Oil Company Metal supported silica based catalytic membrane reactor assembly
US8671688B2 (en) 2011-04-13 2014-03-18 General Electric Company Combined cycle power plant with thermal load reduction system
US20120292574A1 (en) * 2011-05-18 2012-11-22 Air Liquide Large Industries U.S. Lp Process For The Production Of Hydrogen And Carbon Dioxide
EP2720976B1 (en) 2011-06-16 2019-05-08 Stamicarbon B.V. acting under the name of MT Innovation Center Method for hydrogen production
CN102410703B (zh) * 2011-08-12 2014-07-16 湖南凯美特气体股份有限公司 改进的食品级液体二氧化碳产品的生产方法
US8808425B2 (en) * 2011-08-30 2014-08-19 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for producing hydrogen and carbon monoxide
US9583776B2 (en) 2011-09-02 2017-02-28 Battelle Memorial Institute Sweep membrane separator and fuel processing systems
US9101899B2 (en) 2011-10-20 2015-08-11 Kellogg Brown & Root Llc Reforming exchanger with integrated shift conversion
ES2574263T3 (es) 2011-11-02 2016-06-16 8 Rivers Capital, Llc Sistema de generación de energía y procedimiento correspondiente
KR102080819B1 (ko) 2011-11-21 2020-02-24 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 석유 연료를 사용한 화합된 수소 및 전기 생산 방법 및 그 시스템
FR2984297B1 (fr) 2011-12-14 2014-08-08 Air Liquide Procede pour une production de gaz de synthese avec conservation du transfert d'energie par les fumees
US8263274B2 (en) 2012-01-18 2012-09-11 Clearedge Power, Inc. Steam reformer with recuperative heat exchanger
US11607657B2 (en) 2012-02-06 2023-03-21 Helbio S.A. Heat integrated reformer with catalytic combustion for hydrogen production
US10961122B2 (en) 2012-02-06 2021-03-30 Helbio S.A. Heat integrated reformer with catalytic combustion for hydrogen production
US8771637B2 (en) 2012-02-10 2014-07-08 Membrane Technology And Research, Inc. Gas separation process for production of hydrogen by autothermal reforming of natural gas, with carbon dioxide recovery
EP2812417B1 (en) 2012-02-11 2017-06-14 Palmer Labs, LLC Partial oxidation reaction with closed cycle quench
US9073007B2 (en) 2012-02-15 2015-07-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Separation membrane, hydrogen separation membrane including the separation membrane, and hydrogen purifier including the hydrogen separation membrane
EP2631213A1 (en) 2012-02-24 2013-08-28 Ammonia Casale S.A. Process for producing ammonia synthesis gas and a related front-end of an ammonia plant
CA3137624C (en) 2012-03-08 2023-06-20 Helbio Societe Anonyme Hydrogen And Energy Production Systems Catalytically heated fuel processor with replaceable structured supports bearing catalyst for fuel cell
US8715617B2 (en) 2012-03-15 2014-05-06 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production process with low CO2 emissions
ES2780385T3 (es) 2012-03-16 2020-08-25 Stamicarbon Bv Acting Under The Name Of Mt Innovation Center Método y sistema para la producción de hidrógeno
FR2999555B1 (fr) 2012-12-13 2015-01-30 Air Liquide Procede pour une production d'hydrogene par reformage d'hydrocarbures utilisant de la vapeur, associe a une capture de dioxyde de carbone et a une production de vapeur
FR2999556B1 (fr) 2012-12-13 2015-01-30 Air Liquide Procede pour une production d'hydrogene par reformage d'hydrocarbures utilisant de la vapeur, associe a une capture de dioxyde de carbone et a une production de vapeur
JP5581466B1 (ja) 2012-12-19 2014-08-27 パナソニック株式会社 水素生成装置、これを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法
FI127821B (en) 2013-05-17 2019-03-15 Lm Instr Oy Medical or dental instrument and method of its manufacture
WO2015019608A1 (ja) 2013-08-06 2015-02-12 千代田化工建設株式会社 水素供給システム及び水素供給方法
WO2015031116A1 (en) 2013-08-29 2015-03-05 V-GRID Energy Systems Hydrogen separation from synthesis gas near stp
US9944522B2 (en) 2013-08-29 2018-04-17 V-GRID Energy Systems Hydrogen separation from synthesis gas near STP
US9309130B2 (en) 2013-10-23 2016-04-12 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated process for the production of hydrogen and water
US8956587B1 (en) 2013-10-23 2015-02-17 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production process with high export steam
EP2873939B1 (en) 2013-11-19 2019-02-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the production of CO and CO2
US9556027B2 (en) 2013-12-02 2017-01-31 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing hydrogen using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming
GB201403787D0 (en) 2014-03-04 2014-04-16 Johnson Matthey Plc Steam reforming
US10988379B2 (en) 2014-03-27 2021-04-27 Georgia Tech Research Corporation Reactor for steam reforming and methods of use thereof
US11231224B2 (en) 2014-09-09 2022-01-25 8 Rivers Capital, Llc Production of low pressure liquid carbon dioxide from a power production system and method
US9415298B1 (en) 2014-09-17 2016-08-16 University Of South Florida Modern dice
US9637427B2 (en) 2014-10-27 2017-05-02 Uop Llc Methods and apparatuses for reforming of hydrocarbons including recovery of products using a recovery zone and a pressure swing adsorption zone
US9399607B2 (en) 2014-10-27 2016-07-26 Uop Llc Methods and apparatuses for reforming of hydrocarbons including recovery of products using a recovery zone, a pressure swing adsorption zone, and a membrane separation zone
US9327973B1 (en) 2014-10-27 2016-05-03 Uop Llc Methods and apparatuses for reforming of hydrocarbons including recovery of products using a recovery zone, an absorption zone and a pressure swing adsorption zone
JP6473345B2 (ja) 2015-02-26 2019-02-20 株式会社神戸製鋼所 水素製造装置及び水素製造方法
WO2016135302A1 (en) 2015-02-27 2016-09-01 Haldor Topsøe A/S Method for production of a hydrogen rich gas
EP3294670B1 (en) 2015-05-15 2019-10-23 NiQuan Energy LLC Incremental hydrogen production from an existing steam/natural gas reformer
US9586819B2 (en) 2015-05-15 2017-03-07 Air Products And Chemicals, Inc. Process for producing hydrogen
JP6678327B2 (ja) 2015-08-28 2020-04-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成装置及び燃料電池システム
KR20180044377A (ko) 2015-09-01 2018-05-02 8 리버스 캐피탈, 엘엘씨 내포된 이산화탄소(co2) 사이클들을 이용하는 동력 생산을 위한 시스템들 및 방법들
US9556026B1 (en) 2015-09-03 2017-01-31 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production process for cold climates
DE102015012317A1 (de) 2015-09-23 2017-03-23 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zur trenntechnischen Bearbeitung eines Gasgemischs
CA3015050C (en) 2016-02-18 2024-01-02 8 Rivers Capital, Llc System and method for power production including methanation
CN105756782A (zh) 2016-04-15 2016-07-13 浙江大学 一种太阳能化学回热燃气轮机系统及其方法
US10308508B2 (en) 2016-05-06 2019-06-04 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for producing a hydrogen-containing product
EP3266739B1 (de) 2016-07-07 2018-12-05 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Korrosionsgeschütztes reformerrohr mit internem wärmeaustausch
US10288346B2 (en) 2016-08-05 2019-05-14 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for liquefaction of industrial gas by integration of methanol plant and air separation unit
US10393431B2 (en) 2016-08-05 2019-08-27 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for the integration of liquefied natural gas and syngas production
US10634425B2 (en) 2016-08-05 2020-04-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integration of industrial gas site with liquid hydrogen production
US10281203B2 (en) 2016-08-05 2019-05-07 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for liquefaction of industrial gas by integration of methanol plant and air separation unit
BR112019003828A2 (pt) 2016-08-30 2019-06-18 8 Rivers Capital Llc método de separação de ar criogênica para produzir oxigênio em altas pressões
PL3512925T3 (pl) 2016-09-13 2022-07-11 8 Rivers Capital, Llc Układ i sposób wytwarzania energii z wykorzystaniem częściowego utleniania
EP3296255A1 (de) 2016-09-14 2018-03-21 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Reformerrohr mit strukturiertem katalysator und verbessertem wärmehaushalt
US10472236B2 (en) 2016-10-25 2019-11-12 Technip France Catalyst tube for reforming
CA3042969A1 (en) 2016-11-09 2018-05-17 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for power production with integrated production of hydrogen
KR101866500B1 (ko) 2016-11-14 2018-07-04 한국에너지기술연구원 일산화탄소 제거부를 포함한 수소제조 반응기
KR102517055B1 (ko) 2016-12-13 2023-04-04 토프쉐 에이/에스 합성 가스 제조를 위한 시스템 및 방법
EP3336055B1 (de) 2016-12-19 2019-05-22 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Korrosionsgeschütztes reformerrohr mit internem wärmeaustausch
US10155661B2 (en) 2017-01-27 2018-12-18 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude System and methods for improving natural gas usage in steam methane reformers
US10370248B2 (en) 2017-01-27 2019-08-06 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Maximizing steam methane reformer combustion efficiency by pre-heating pre-reformed fuel gas
US10046673B1 (en) 2017-02-06 2018-08-14 Aisin Technical Center Of America, Inc Seat rail end stop
US10160704B2 (en) 2017-03-13 2018-12-25 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method and apparatus for improving the efficiency of reforming process for producing syngas and methanol while reducing the CO2 in a gaseous stream
US10626014B2 (en) 2017-07-25 2020-04-21 Praxiar Technology, Inc. Reactor packing with preferential flow catalyst
FR3069787B1 (fr) 2017-08-03 2019-08-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de production continue d'un flux gazeux d'hydrogene
JP7216077B2 (ja) 2017-08-28 2023-01-31 ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー 二酸化炭素を使用するエタンの酸化脱水素
JP7297775B2 (ja) 2017-11-09 2023-06-26 ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー 水素および二酸化炭素の生成および分離のためのシステムおよび方法
JP6944349B2 (ja) 2017-11-09 2021-10-06 エア・ウォーター株式会社 水素発生装置
FR3073835B1 (fr) 2017-11-22 2022-10-21 Air Liquide Procede et appareil pour la production combinee d'hydrogene et de dioxyde de carbone a partir d'un melange d'hydrocarbures
WO2019110266A1 (en) 2017-12-08 2019-06-13 Haldor Topsøe A/S System and process for synthesis gas production
US11091704B2 (en) 2018-01-25 2021-08-17 Uop Llc Integration of pressure swing adsorption with hydrocracking for improved hydrogen and liquids recovery
JP6697014B2 (ja) 2018-02-09 2020-05-20 Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 圧力スイング吸着（ｐｓａ）装置及び圧力スイング吸着方法
US11207649B2 (en) 2018-03-14 2021-12-28 West Biofuels, Llc Synthesis gas reactor tubes and reactors and related systems and processes
MY195274A (en) 2018-06-08 2023-01-12 Casale Sa Process for Methanol Production
US10745276B2 (en) 2018-06-29 2020-08-18 Praxair Technology, Inc. Tail gas heating within PSA surge tank
JP7218155B2 (ja) 2018-11-07 2023-02-06 三菱重工業株式会社 改質装置、改質ガスの製造方法、及び改質システム
EP3656736A1 (de) 2018-11-22 2020-05-27 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zum herstellen eines konvertierten synthesegases
KR102644556B1 (ko) 2018-12-04 2024-03-07 현대자동차주식회사 부생가스를 이용한 수소 제조 시스템 및 제조 방법
GB2581385B (en) 2019-02-15 2021-08-04 Amtech As Gas turbine fuel and gas turbine system
US11441838B2 (en) 2019-02-15 2022-09-13 Uop Llc Processes for recovering LPG from a reforming-zone effluent
US11149634B2 (en) 2019-03-01 2021-10-19 Richard Alan Callahan Turbine powered electricity generation
US11149636B2 (en) 2019-03-01 2021-10-19 Richard Alan Callahan Turbine powered electricity generation
US10633313B1 (en) 2019-03-27 2020-04-28 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method for maximizing the value of gas streams containing carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen
JP7174486B2 (ja) 2019-03-27 2022-11-17 大阪瓦斯株式会社 水素製造装置の運転方法及び水素製造装置
CN113795460A (zh) 2019-05-02 2021-12-14 托普索公司 基于atr的氢气方法和设备
EP3733264A1 (en) 2019-05-02 2020-11-04 Casale Sa A pressure swing adsorption process for producing hydrogen and carbon dioxide
AU2020269606A1 (en) 2019-05-03 2021-12-23 8 Rivers Capital, Llc System and method for carbon capture
KR20220020842A (ko) 2019-06-13 2022-02-21 8 리버스 캐피탈, 엘엘씨 추가 생성물들의 공동 발생을 구비하는 동력 생산
KR20220052909A (ko) 2019-06-28 2022-04-28 테크니프 에너지스 프랑스 튜브형 반응기에 촉매 튜브 조립체를 로딩하는 방법 및 튜브형 반응기를 위한 촉매 튜브 조립체
WO2021001189A1 (en) 2019-07-03 2021-01-07 Haldor Topsøe A/S Combination of structured catalyst elements and pellets
WO2021055185A1 (en) 2019-09-16 2021-03-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Processes and systems for making synthesis gas
WO2021055186A1 (en) 2019-09-18 2021-03-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Processes and systems for making synthesis gas
KR102094646B1 (ko) 2019-10-14 2020-03-30 주식회사 트리신 수소탈황을 구비한 고효율 스팀 리포밍 수소 제조 장치
WO2021083776A1 (en) 2019-10-28 2021-05-06 Haldor Topsøe A/S Green method for the preparation of synthesis gas
ZA202006924B (en) 2019-11-11 2021-09-29 Indian Oil Corp Ltd A process for producing hydrogen and light olefins from resid fluid catalytic cracking
KR102884620B1 (ko) 2019-11-12 2025-11-10 현대자동차주식회사 원료가스 기화 시스템과 연계된 개질 시스템
EP3828132A1 (de) 2019-11-26 2021-06-02 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zum herstellen von reinwasserstoff
KR102884646B1 (ko) 2019-12-03 2025-11-11 현대자동차주식회사 오프가스를 냉각매체로 사용하는 개질 시스템 및 개질 방법
KR102107135B1 (ko) 2019-12-06 2020-05-06 주식회사 한울엔지니어링 수성가스전환 반응공정과 통합된 압력변환흡착 분리정제 시스템 및 공정
EP3835258B1 (de) 2019-12-11 2023-08-09 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zum herstellen eines synthesegasproduktstroms mit einstellbarem h2/co-verhältnis und eines reinwasserstoffstroms
WO2021117875A1 (ja) 2019-12-13 2021-06-17 株式会社ハイドロネクスト 水素製造方法及び水素分離装置
US11583798B2 (en) 2019-12-18 2023-02-21 Praxair Technology, Inc. Intensified pressure swing adsorption system and process cycles
KR102916846B1 (ko) 2020-02-14 2026-01-22 현대자동차주식회사 수소 개질 시스템
US11535514B2 (en) 2020-02-26 2022-12-27 Gas Technology Institute System and method for recycling pressure swing absorber off-gas
GB2592681B (en) 2020-03-06 2022-06-22 Reinertsen New Energy As Hydrogen and/or ammonia production process
KR102931334B1 (ko) 2020-03-10 2026-02-25 현대자동차주식회사 수소 개질 시스템
US11608266B2 (en) 2020-03-17 2023-03-21 Bayotech, Inc. Hydrogen generation systems
EP4126758A4 (en) 2020-03-23 2024-04-17 G4 Insights Inc. HYDROGEN PRODUCTION WITH SEQUESTRATION
HUE061228T2 (hu) 2020-03-26 2023-05-28 Air Liquide Eljárás és berendezés tiszta szén-monoxid és hidrogén elõállítására
US11492255B2 (en) 2020-04-03 2022-11-08 Saudi Arabian Oil Company Steam methane reforming with steam regeneration
CN113620244B (zh) 2020-05-07 2023-04-07 中国石油化工股份有限公司 一种天然气水蒸汽重整制氢的系统及其方法
US11583824B2 (en) 2020-06-18 2023-02-21 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen production with membrane reformer
US11492254B2 (en) 2020-06-18 2022-11-08 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen production with membrane reformer
US20230242395A1 (en) 2020-06-18 2023-08-03 Air Products And Chemicals, Inc. Ammonia Cracking for Green Hydrogen
US11999619B2 (en) 2020-06-18 2024-06-04 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen production with membrane reactor
GB202009970D0 (en) 2020-06-30 2020-08-12 Johnson Matthey Plc Low-carbon hydrogen process
US11731075B2 (en) 2020-08-10 2023-08-22 Praxair Technology, Inc. High recovery process for purification of multicomponent gases
US11485637B2 (en) 2020-08-10 2022-11-01 Praxair Technology, Inc. Process for purifying a synthesis gas
EP3954650B1 (de) 2020-08-11 2024-10-02 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff und abscheidung von kohlendioxid
GB202012614D0 (en) 2020-08-13 2020-09-30 Johnson Matthey Plc Steam reforming
GB202012613D0 (en) 2020-08-13 2020-09-30 Johnson Matthey Plc Steam reforming
GB202012616D0 (en) 2020-08-13 2020-09-30 Johnson Matthey Plc Steam reforming
WO2022040677A1 (en) 2020-08-17 2022-02-24 Jonathan Jay Feinstein Steam reforming with carbon capture
BR112023003016A2 (pt) 2020-08-17 2023-04-04 Topsoe As Combustível de hidrogênio com baixo teor de carbono
EP3974379A1 (de) 2020-09-23 2022-03-30 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren zum herstellen von reinwasserstoff mit niedrigem dampfexport
US11618676B2 (en) 2020-10-23 2023-04-04 H2 Powertech, Llc Systems and methods for increasing the hydrogen permeance of hydrogen-separation membranes in situ
EP4000714A1 (de) 2020-11-11 2022-05-25 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff und zur abtrennung von kohlendioxid aus synthesegas
ES2964552T3 (es) 2020-11-11 2024-04-08 Air Liquide Procedimiento para el transporte de hidrógeno
WO2022100899A1 (en) 2020-11-13 2022-05-19 Technip France A process for producing a hydrogen-comprising product gas from a hydrocarbon
WO2022106058A1 (en) 2020-11-19 2022-05-27 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Reforming reactor comprising reformer tubes with enlarged outer surface area and structured catalyst
US11712655B2 (en) 2020-11-30 2023-08-01 H2 Powertech, Llc Membrane-based hydrogen purifiers
KR20220075958A (ko) 2020-11-30 2022-06-08 현대자동차주식회사 원료가스 개질 시스템 및 제어방법
KR102316259B1 (ko) 2020-12-30 2021-10-21 고등기술연구원연구조합 연료 개질 시스템 및 연료 개질 방법
US11814289B2 (en) 2021-01-04 2023-11-14 Saudi Arabian Oil Company Black powder catalyst for hydrogen production via steam reforming
US11718522B2 (en) 2021-01-04 2023-08-08 Saudi Arabian Oil Company Black powder catalyst for hydrogen production via bi-reforming
US11724943B2 (en) 2021-01-04 2023-08-15 Saudi Arabian Oil Company Black powder catalyst for hydrogen production via dry reforming
US11820658B2 (en) 2021-01-04 2023-11-21 Saudi Arabian Oil Company Black powder catalyst for hydrogen production via autothermal reforming
TWI840733B (zh) 2021-01-08 2024-05-01 美商魯瑪斯科技有限責任公司 利用與變壓吸附單元及/或低溫分離系統整合的氣體分離膜之增強氫氣回收技術
KR102588840B1 (ko) 2021-02-14 2023-10-20 엄환섭 폐 플라스틱을 전자파 플라스마 토치로 개질 하여 수소를 생산하는 장치와 방법
US11505462B2 (en) 2021-02-15 2022-11-22 Fluor Technologies Corporation Pre-combustion CO2 removal in a natural gas fed steam methane reformer (SMR) based hydrogen plant
US20220267147A1 (en) 2021-02-22 2022-08-25 Fluor Technologies Corporation Gas reformer for producing hydrogen
JP6951613B1 (ja) 2021-02-25 2021-10-20 株式会社 ユーリカ エンジニアリング Ｌｎｇを活用する炭酸ガス回収式水素製造システム
US11772966B2 (en) 2021-03-29 2023-10-03 Uop Llc Integrated hydrogen production and bio-renewable conversion process
US11807532B2 (en) 2021-03-29 2023-11-07 Uop Llc Method of recovering a hydrogen enriched product and CO2 in a hydrogen production unit
US11814287B2 (en) 2021-03-29 2023-11-14 Uop Llc Method of producing a hydrogen-enriched product and recovering CO2 in a hydrogen production process unit
EP4324560A4 (en) 2021-04-16 2025-06-25 Chiyoda Corporation HYDROGEN STATION AND HYDROGEN PRODUCTION PROCESS
KR20220143246A (ko) 2021-04-16 2022-10-25 현대자동차주식회사 Lng 개질 시스템
IT202100010631A1 (it) 2021-04-27 2022-10-27 Energean Italy S P A Processo per produrre idrogeno da una materia prima idrocarburica.
WO2022241593A1 (zh) 2021-05-17 2022-11-24 广东赛瑞新能源有限公司 一种以瓦斯为原料气的氢气回收系统及其回收方法和应用
EP4098610A1 (de) 2021-05-31 2022-12-07 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zum herstellen von reinwasserstoff durch dampfreformierung mit niedriger kohlendioxid-emission
KR102725906B1 (ko) 2021-10-06 2024-11-06 두산에너빌리티 주식회사 복합 개질기
US20230061332A1 (en) 2021-08-27 2023-03-02 L'Air Liquide, Société Anonyme pour Etude et Exploitation des Procaédés Georges Claude Method for co-production of decarbonized methanol and ammonia
EP4155259A1 (de) 2021-09-22 2023-03-29 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren zum herstellen von synthesegas mit reduziertem dampfexport
US11479462B1 (en) 2021-09-24 2022-10-25 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon reforming processes with shaft power production
US11512257B1 (en) 2021-09-24 2022-11-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Integration of hydrogen-rich fuel-gas production with olefins production plant
KR102602141B1 (ko) 2021-10-06 2023-11-14 두산에너빌리티 주식회사 복합 개질기
KR102701705B1 (ko) 2021-10-06 2024-09-03 두산에너빌리티 주식회사 복합 개질기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070231244A1 (en) 2006-04-03 2007-10-04 Shah Minish M Carbon dioxide purification method
US20080173584A1 (en) 2007-01-23 2008-07-24 Vincent White Purification of carbon dioxide
US20110297886A1 (en) 2008-12-18 2011-12-08 Ammonia Casale S.A. Process and equipment for the production of ammonia make-up syngas with an air separation unit as nitrogen source

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018364702A1 (en) 2020-06-04
US12240758B2 (en) 2025-03-04
US20190135626A1 (en) 2019-05-09
CA3082075A1 (en) 2019-05-16
KR102651575B1 (ko) 2024-03-27
CN114538376B (zh) 2024-07-30
CA3261425A1 (en) 2025-10-31
US20210323818A1 (en) 2021-10-21
CN111526935A (zh) 2020-08-11
US12054388B2 (en) 2024-08-06
JP2021502539A (ja) 2021-01-28
WO2019092654A2 (en) 2019-05-16
US11066298B2 (en) 2021-07-20
EP3706883A2 (en) 2020-09-16
AU2018364702B2 (en) 2024-01-11
WO2019092654A3 (en) 2019-07-18
US20240351874A1 (en) 2024-10-24
KR20200078624A (ko) 2020-07-01
CN114538376A (zh) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12240758B2 (en) Systems and methods for production and separation of hydrogen and carbon dioxide
CN115667131B (zh) 用于制备氢气的方法
JP2025060818A (ja) 水素の一貫生産を伴う電力生産のためのシステム及び方法
CN101016490B (zh) 一种处理包含氢及二氧化碳的气体混合物的方法
US12098658B2 (en) Cogeneration of chemical products
US8196387B2 (en) Electrical power generation apparatus
JP7449090B2 (ja) 部分酸化を使用した電力生産のためのシステムおよび方法
US8685358B2 (en) Producing ammonia using ultrapure, high pressure hydrogen
KR20240017359A (ko) 이산화탄소 배출량을 낮추면서 증기 개질에 의해 순수 수소를 생산하기 위한 방법 및 플랜트
AU2021286875A1 (en) Method for the production of hydrogen
JP2026503949A (ja) カーボンニュートラル発電のための方法及びシステム
WO2025253086A1 (en) Process for the production of hydrogen
CN121794218A (zh) 具有优化的合成气制备和加工的用于合成甲醇的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221004

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20221226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230404

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230424

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230523

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7297775

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150