等離子體和氫氣過程與聯(lián)合循環(huán)動力裝置和蒸汽重整器的集成的制作方法
【專利摘要】等離子體過程與聯(lián)合循環(huán)動力裝置、簡單循環(huán)動力裝置和蒸汽重整過程的集成。說明一種純化的氫氣和燃料的生產方法，其包括：將氫氣的原料流壓縮，將來自等離子體過程的廢氣添加至原料流，將廢氣改造的原料流進入變壓吸附系統(tǒng)而生成純化的氫氣產品和變壓吸附廢氣，將純化的氫氣產品分離和壓縮，并且將變壓吸附廢氣分離和壓縮以用作燃料。
【專利說明】等離子體和氨氣過程與聯(lián)合循環(huán)動力裝置和蒸汽重整器的 集成
[0001] 相關申請的交叉參考
[0002] 本申請是要求2014年1月30日提交的美國臨時申請No.61/933,494的權益的2015 年1月7日提交的美國申請No. 14/591，528的延續(xù)，并且要求2014年1月30日提交的美國臨時 申請No. 61/933，494和2015年1月7日提交的美國臨時申請No. 14/591，528的權益，其公開內 容W其整體通過參考的方式明確地引入本文中。
技術領域
[0003] 本發(fā)明通常屬于的技術領域是利用電能實現(xiàn)化學變化的方法和設備。
【背景技術】
[0004] 無論產品或過程多么獨特，隨著時間的流逝，所有的制造過程都尋求變得更高效 和更有效率的方式。在其它事情中，運可W采取原料成本、能量消耗、或工藝效率的簡單改 善的形式。通常，如果不是全部的制造過程則為大多數(shù)的成本的重要部分的原料成本和能 源趨向于隨著時間而逐漸增加，如果沒有其它原因的話，則運是由于按比例放大和增加的 體積。出于運些和其它等原因，在該領域內存在對不僅改善要生產的產品，而且在降低整體 環(huán)境影響的情況下W更高效和更有效率的方式生產運些產品的方式的不變探索。
[0005] 本文中所述的體系滿足上述挑戰(zhàn)，同時也完成額外的進展。

【發(fā)明內容】

[0006] 說明一種純化的氨氣和燃料的生產方法，其包括:使來自等離子體過程的廢氣通 過變壓吸附系統(tǒng)而生成純化的氨氣產品和變壓吸附廢氣，將純化的氨氣產品分離和壓縮， 并且將變壓吸附廢氣分離和壓縮W用作燃料、或者再回用于等離子體過程。
[0007] 另外的實施方案包括:上述方法包括將來自等離子體過程的廢氣與來自甲燒蒸汽 重整器的原料流混合之后，使組合的廢氣進入變壓吸附系統(tǒng);上述方法中，將來自甲燒蒸汽 重整器的原料流和來自等離子體過程的廢氣在混合之前壓縮;上述方法包括在使來自等離 子體過程的廢氣進入變壓吸附系統(tǒng)之前將富氨氣體的原料流壓縮并且將其添加至來自等 離子體過程的廢氣;上述方法中，富氨氣體由蒸汽重整過程生成;上述方法中，廢氣來自炭 黑生成過程;上述方法中，變壓吸附廢氣的至少一部分用于炭黑生成過程中；上述方法中， 原料流W70.000百萬標準立方英尺/日（MMSCFD)流動，原料流氨氣是97.49%的純度，流動 是在10磅/平方英寸表壓(931旨）、100叩、973.1百萬英熱單位(匪81'11)高位發(fā)熱量化斬/小 時)和824.4MMBTU低位發(fā)熱量(LHV/小時)下，原料流壓縮機是在2 X 7000NHP下，純化氨氣在 350ps ig、110° F下流進氨氣產品壓縮機并且在4，500NHP下壓縮，變壓吸附廢氣在5ps ig、90° F、1，250NHP下流進PSA廢氣壓縮機，從過程中的總的氨氣回收率是89.5%，純化的氨氣產品 是在 100%純度、900psig、100°F、827.0MMBTU(HHV/小時）和698.4MMBTU(LHV/小時）下的 70.000MMSCFD的氨氣，生產的燃料是在 50psig、100°F、146.6MMBTU(HHV/V_H4^P 127.9MMBTIKLHV/小時）下的8.92(MMSC抑的燃料;上述方法中，廢氣具有7(MMSC抑的流量、 lOpsig的壓力、100°F的溫度、2.53g/mol的分子量、97.49mol%氨氣、0.20mol%氮氣、 l.OOmol%-氧化碳、l.lOmol% 甲燒、0.14mol% 乙烘、0.07mol% 肥財 PO.OOmol% 水。
[0008] 還說明一種從聯(lián)合循環(huán)動力裝置中產生和獲取電力的方法，其包括:使天然氣流 進等離子體過程氨氣生成裝置，使生產的氨氣流進聯(lián)合循環(huán)動力裝置，使天然氣流進聯(lián)合 循環(huán)動力裝置，導致部分流進電網(wǎng)和部分流回等離子體過程氨氣生成裝置的電力的生產， 總體降低從聯(lián)合循環(huán)動力裝置中的凈空氣排放。
[0009] 另外的實施方案包括:上述方法中，等離子體過程是炭黑生成過程;上述方法中， 1750BTU/小時的天然氣流進炭黑生成裝置中，具有19的分子量且在34.5噸/小時下流動，炭 黑生成裝置具有7百萬瓦特/小時/噸(麗/虹/噸）的電效率、200,000噸/年和25.0噸/小時的 炭黑生產能力，生成1038MMBTU/小時、9.5噸/小時下的富氨廢氣和243.7MMBTU/小時的蒸 汽，聯(lián)合循環(huán)動力裝置使用富氨廢氣具有6500BTU/千瓦小時的熱耗率，使用蒸汽具有 8500BTU/千瓦小時的熱耗率，產生1157.6百萬瓦特的電力，其中的982.6MW流進電網(wǎng)并且其 中的175. (MW，來自氨氣的159.7麗、來自蒸汽的28.7麗和過剩的13.4MW流回炭黑生成裝置， 并且其中天然氣W6300MMBTU/小時也流進聯(lián)合循環(huán)動力裝置。
[0010] 還說明一種獲取從簡單循環(huán)動力裝置產生的電力的方法，其包括:將天然氣流進 等離子體過程氨氣生成裝置，將生產的氨氣流進簡單循環(huán)動力裝置，將天然氣和氮氣稀釋 氣體流進簡單循環(huán)動力裝置，導致流回等離子體過程氨氣生成裝置的電力的生產，總體降 低從簡單循環(huán)動力裝置中的凈空氣排放。
[0011] 另外的實施方案包括:上述方法中，等離子體過程是炭黑生成過程;上述方法中， 1750BTU/小時的天然氣流進炭黑生成裝置中，炭黑生成裝置具有7百萬瓦特/小時/噸(MW/ hr/噸）的電效率、70MMBTU/噸的進料效率、200，000噸/年和25.0噸/小時的炭黑生產能力， W1050.0MMBTU/小時、9.5噸/小時生成氨氣，氨氣流進具有8500BTU/KWh的熱耗率燃料的簡 單循環(huán)動力裝置，生產123.5MW來自氨氣、51.5MW來自天然氣的175.0MW的電力，其流回炭黑 生成裝置；上述方法中，具有W下性能-435.7MMBTU/小時、8631千克/小時化g/hr)和10， 788NmVhr的天然氣和46,822NmV虹氮氣稀釋氣體也流進簡單循環(huán)動力裝置。
[0012] 還說明一種從蒸汽動力裝置中生成和獲取電力的方法，其包括:將電力和天然氣 輸入等離子體過程炭黑、空氣和氨氣生成裝置，將生產的空氣和氨氣流進蒸汽生成鍋爐，將 生成的蒸汽流進蒸汽動力裝置，導致流回等離子體過程裝置或流進電網(wǎng)的電力的生產，總 體降低從蒸汽動力裝置中的凈空氣排放。
[0013] 另外的實施方案包括:上述方法中，在蒸汽動力裝置中實現(xiàn)化石燃料的消耗和相 關的空氣排放的降低;上述方法中，等離子體過程是炭黑生成過程;上述方法中，天然氣W 34.5噸/小時、1，750. (MMBTU/小時流進具有7麗/hr/噸的電效率、70匪BTU/噸的進料效率、 200，000噸/年和25.0噸/小時的炭黑生產能力的炭黑生成裝置，生成炭黑，W9.5噸/小時、 1038MMBTU/小時的氨氣和在800°C下、W368噸/小時、287MMBTU/小時的空氣，氨氣和空氣流 進具有0.85的鍋爐效率的鍋爐中，產生在16加 ar和565°C下、1，126.13MMBTU/小時的蒸汽， 該蒸汽流進具有0.40的蒸汽循環(huán)效率的燃煤發(fā)電的蒸汽動力裝置，生成流回炭黑生成裝置 或流進電網(wǎng)的132MW的電力，將在燃煤發(fā)電的蒸汽動力裝置中的耗煤量降低約26噸/小時 (t/h)〇
[0014] 運些和另外的實施方案從W下描述中將是顯然的。
【附圖說明】
[0015] 圖1示出如本文中所述的典型的廢氣集成系統(tǒng)的圖示。
[0016] 圖2示出如本文中所述的典型的聯(lián)合循環(huán)動力裝置集成系統(tǒng)的圖示。
[0017] 圖3示出如本文中所述的典型的簡單循環(huán)動力裝置集成系統(tǒng)的圖示。
[0018] 圖4示出如本文中所述的典型的蒸汽動力裝置集成系統(tǒng)的圖示。
【具體實施方式】
[0019] 本文中示出的細節(jié)是通過實施例的方式，且僅是出于說明性討論本發(fā)明的各種實 施方案的目的，并且為了提供認為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用和容易理解的說明 而提出。就運點而言，沒有嘗試比本發(fā)明的基本理解所必要的更詳細地示出本發(fā)明的詳情， 該說明使得對于本領域技術人員明白本發(fā)明的幾個形式如何可W在實踐中體現(xiàn)。
[0020] 本發(fā)明現(xiàn)在將通過參考更詳細的實施方案來描述。然而，本發(fā)明可不同形式 體現(xiàn)，而不應被解釋為局限于本文中所述的實施方案。當然，提供運些實施方案，W致本公 開將是全面和完整的，并且將本發(fā)明的范圍充分地傳達至本領域技術人員。
[0021] 除非另有定義，否則用于本文中的所有技術和科學術語具有與本發(fā)明所屬的領域 普通技術人員一般了解的相同的含義。用于此處本發(fā)明的說明中的用辭僅是用于描述特定 的實施方案，而不意欲限定本發(fā)明。如用于本發(fā)明的說明書和所附權利要求書中使用的，單 數(shù)形式"一"、"一個"和"那個"意欲也包括復數(shù)形式，除非上下文中另外清晰表明。本文中提 及的所有公布、專利申請、專利和其它參考W其整體通過參考的方式明確地引入。
[0022] 除非另有指明，否則用于說明書和權利要求書中的表示成分的量、反應條件等的 所有數(shù)字理解為在所有狀況下通過術語"約"修改。因此，除非相反地表示，在W下說明書和 所附權利要求書中所述的數(shù)值參數(shù)是可W根據(jù)尋求通過本發(fā)明獲得的期望的性能而改變 的近似值。至少，并且不是作為限定與權利要求的范圍相當?shù)脑淼膽玫膰L試，各數(shù)值參 數(shù)應當解釋為基于有效數(shù)字的位數(shù)和普通的四舍五入法。
[0023] 雖然陳述本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是具體實施例中所述的 數(shù)值盡可能精確地報告。然而，任何數(shù)值固有地包含由在它們各自的測試測量中發(fā)現(xiàn)的標 準偏差必然導致的確定的誤差。貫穿本說明書中給出的每個數(shù)值范圍將包括落在此類更寬 的數(shù)值范圍內的每個更窄的數(shù)值范圍，仿佛此類較窄的數(shù)值范圍在本文中全部明確寫出。
[0024] 本發(fā)明的另外的優(yōu)勢將在下面的說明中部分地陳述，并且在從描述中部分將是顯 然的，或者可W通過本發(fā)明的實踐來領會。應理解的是如聲稱的，前述一般的描述和后述詳 細的描述均只是示例和解釋，并且不限制本發(fā)明。
[0025] 天然氣的蒸汽重整或甲燒蒸汽重整(SMR)是用于由天然氣生產大體積的氨氣的常 用方法。例如，在金屬系催化劑如儀的存在下，蒸汽與甲燒反應從而得到一氧化碳和氨氣：
[0026] 邸4+出0 一 C0+3 出
[0027] 由生成的一氧化碳也可W生產另外的氨氣：
[002引 C0+出 0一 C02+出
[0029]例如，在美國每年生產的數(shù)百萬噸氨氣的絕大部分是通過天然氣的蒸汽重整生產 的。
[0030] 變壓吸附技術(PSA)即使典型地用于根據(jù)各個氣體的分子特征和對特定吸附劑材 料的親和性在壓力下分離氣體混合物中的氣體。特別的吸附材料如沸石典型地用作分子 篩，優(yōu)先在高壓下吸附特定的氣體。然后該過程"變動"至低壓操作從而使該特定的吸附的 氣體解吸。PSA過程通常用于純化由SMR過程生產的氨氣。
[0031] 盡管復雜，但是簡單循環(huán)動力裝置典型地由連接至發(fā)電機的燃氣滿輪機組成。燃 氣滿輪機典型地由氣體壓縮機、燃料燃燒器和氣體膨脹動力滿輪機來組成。在燃氣滿輪機 中，空氣在氣體壓縮機中壓縮，能量通過在燃燒器中燃燒液體或氣相燃料而加到壓縮空氣 上，并且燃燒的熱的壓縮的產物通過驅動壓縮機和發(fā)電機的燃氣滿輪機膨脹。在聯(lián)合循環(huán) 動力裝置中，從一個系統(tǒng)中的輸出與輸入至簡單循環(huán)蒸汽動力裝置中的總體聯(lián)合從而增加 其總體效率。
[0032] 在其它過程和化學過程中的炭黑處理和等離子體的使用均可W生成有用的氨氣 作為副產物。生產的氨氣可W被其它終端用戶例如像煉油廠那樣來使用。典型地，氨氣需要 在輸送至終端用戶之前純化和壓縮。如本文中所述，許多優(yōu)勢可W通過炭黑和其它等離子 體處理直接集成為現(xiàn)有的過程來實現(xiàn)。例如，作為此類系統(tǒng)的更有利的技術集成的結果，可 W實現(xiàn)無數(shù)的效率。普通的裝備可W共享，如單一的PSA、單一的氨氣壓縮機，等等。多個能 量或化學物質流可W集成，例如，生產的氨氣可W與聯(lián)合循環(huán)動力裝置直接集成，并且可W 接收回電力。
[0033] 美國專利No.6,395，197公開了在等離子體系統(tǒng)中生產炭黑和氨氣、然后使用氨氣 在燃料電池中產生電的方法。它沒有描述等離子體炭黑和氨氣裝置與PSA壓縮系統(tǒng)、聯(lián)合循 環(huán)動力裝置、簡單循環(huán)動力裝置或蒸汽動力裝置的集成。另外，所描述的系統(tǒng)是實驗室規(guī) 模，并且與炭黑氨氣等離子體裝置的集成相關的許多挑戰(zhàn)是規(guī)模的結果。
[0034] 如本文中所述，一個實施方案是僅具有輸入至PSA和壓縮系統(tǒng)的一個流，來自等離 子體過程的廢氣。第二實施方案包括將來自等離子體過程的廢氣與由甲燒蒸汽重整器生成 的原料流混合，然后將組合的輸入流進入PSA和壓縮系統(tǒng)。第Ξ實施方案包括壓縮經(jīng)由甲燒 蒸汽重整生成的原料流，然后將壓縮的來自等離子體過程的廢氣與壓縮的原料流混合。然 后將組合的流注入PSA系統(tǒng)。第四實施方案包括將變壓吸附廢氣的一部分再循環(huán)回到炭黑 生成過程。
[0035] 實施例1
[0036] 如圖1中示意性示出的，70.000百萬標準立方英尺/日（MMSCFD)、97.49%純度、10 磅/平方英寸表壓（931肖）、100叩、973.1百萬英熱單位(匪81'11)高位發(fā)熱量化^/小時）和 824.極MBTU低位發(fā)熱量化HV/小時）的氨氣的原料流（10)在2 X 7000NHP(標稱馬力流量= 70MMSCFD)下流進進料壓縮機（11)。在該點時，將來自炭黑生產裝置的廢氣（12)在其進入 PSA單元（13)之前添加至壓縮的流。還應當注意的是:不要求存在原料流和另外的廢氣流。 原料流可W僅為來自等離子體過程流的廢氣并且在系統(tǒng)（17)的前端添加。廢氣性能在下表 中示出。
[0037] 表 流量 MMSCFD 70 }\iJj psig 10 溫度 叩 100 分子疊 g/vnol 玄'53 氨氣 moi%; 97 49%
[003引氮氣 mol% 化20% 一氧化碳 mo齡： 1.00% 甲焼 mol%:: 1,10% 乙快 mol輸 0.14絲 HCN mol%; 句.07% 氷 mol%: 0.00%
[0039] 壓縮的廢氣流是在365931旨下的70.000115〔。0的97.49%純度的氨氣。？54單元的 輸出是在35化sig、110°F下，在4,500NHP下進入氨氣產品壓縮機（14)，并且在5psig、90°F下 在1，250NHP下進入PSA廢氣壓縮機（15)。從氨氣PSA單元（13)中的氨氣回收率是89.5%。氨 氣產品壓縮機（14)的輸出是具有W下性能的氨氣產品：在100 %純度、900psig、100° F、 827. ΟΜΜΒΤΙΚ皿V/小時）和698.4MMBTIKLHV/小時）下的70.000MMSC抑的氨氣。從PSA廢氣壓 縮機（15)中回收的燃料是具有W下性能的燃料:在50psig、100°F、146.6MMBTlKHHV/Vj^4) 和 127.9MMBTU(LHV/小時)下的8.920MMSCFD的燃料。
[0040] 實施例2
[0041] 圖2示意性示出具有W下性能一1750.0BTU/小時、34.5噸/小時一的天然氣(21)， 其進入具有W下性能一7百萬瓦特/小時/噸(MW/hr/噸）的電效率、70MMBTU/噸的進料效率、 200,000噸/年和25.00噸/小時的炭黑生產一的炭黑生成裝置(22)，生成炭黑（23)和具有W 下性能一1038MMBTU/小時和9.5噸/小時一的氨氣(24)。氨氣流進具有W下性能一6500BTU/ 千瓦小時化Wh)的耗熱率燃料、8500BTU/KWh的耗熱率蒸汽一的聯(lián)合循環(huán)動力裝置(25)，產 生1157.6百萬瓦特(麗)的電力，其中的（26)553麗流進電網(wǎng)（27)和其中的175.0麗(159.7來 自氨氣，28.7來蒸汽，13.4MW過剩需要的/產生的)流回炭黑生成裝置(22)。具有W下性能一 6300MMBTU/小時一的天然氣(29)也流進聯(lián)合循環(huán)動力裝置(25)。
[0042] 實施例3
[0043] 如圖3中示意性示出的，具有W下性能一1,750.0MMBTU/小時、34.5噸/小時(tons/ hr) -的天然氣（31)進入具有W下性能一7MW/hr/噸的電效率、70MMBTU/噸的進料效率、 200，000噸/年和25.00噸/小時的炭黑生產，伴隨有每年322，787噸的二氧化碳減少和每噸 87.5MMBTU的總的進料效率一的炭黑生成裝置（32)，生成炭黑（33)和具有W下性能一 1050.0MMBTU/小時、9.5噸/小時、106，991NmVhr(標準米制，即，氣體在常規(guī)條件即0°C和1 個大氣壓下的立方米)一的氨氣（34)。氨氣流進具有W下性能一8500BTU/K肺的耗熱率燃 料一的簡單循環(huán)動力裝置(35)，產生流回炭黑生成裝置(32)的175.OMW的電力（36) (123.5 來自氨氣、51.5來自天然氣）。具有W下性能一435.7MMBTU/小時、8631千克/小時化g/hr)和 10，788NmV虹一的天然氣(37)和具有W下性能一46，822NmV虹一的氮氣稀釋氣體(38)也流 進簡單循環(huán)動力裝置(25)。
[0044] 實施例4
[0045] 如圖4中示意性示出的，具有W下性能一1，750.01181'11/小時、513分子量(邑/111〇1)、 34.5噸/小時（*〇113/^)-的天然氣（41)流進具有^下性能一71胖/^/噸的電效率、 70MMBTU/噸的進料效率、200,000噸/年和25.00噸/小時的炭黑生產一的炭黑生成裝置 (42)，在800°C下生成炭黑（43)和具有W下性能一1038MMBTU/小時、9.5噸/小時一的氨氣 (45) ，和具有W下性能一287MMBTU/小時、84分子量一的空氣（44)。氨氣和空氣流進具有 0.85的鍋爐效率的鍋爐(46)，在165bar和565°C下生成流進具有0.40的蒸汽循環(huán)效率的傳 統(tǒng)的發(fā)電蒸汽動力裝置(48)的具有W下性能一1,126.13MMBTU/小時一的蒸汽(47)。具有W 下性能一450MMBTU/小時和132麗加強一的生成的電力(49)流回炭黑生成裝置(42)。傳統(tǒng)的 鍋爐蒸汽動力裝置可W是位于炭黑生成設施中的新的裝置，或者它可W是現(xiàn)有的煤炭、石 油、燃氣動力裝置。在現(xiàn)有的化石燃料裝置的情況下，顯著的降低是控類的燃燒，并且還實 現(xiàn)了相關的有毒和無毒的空氣污染物的排放的減少。與工業(yè)蒸汽過程集成的傳統(tǒng)的背壓式 蒸汽輪機的運用也是可W使用的。
[0046] 因而，本發(fā)明的范圍應包括可W落在所附權利要求的范圍內的所有修改和變化。 本發(fā)明的其它實施方案從考慮運里公開的本發(fā)明的說明書和實踐對于本領域技術人員而 言將是顯然的。意圖是說明書和實施例僅作為示例考慮，而本發(fā)明真正的范圍和精神將通 過所附權利要求指明。
【主權項】
1. 一種純化的氫氣和燃料的生產方法，其包括:使來自等離子體過程的廢氣進入變壓 吸附系統(tǒng)而生成純化的氫氣產品和變壓吸附廢氣，將所述純化的氫氣產品分離和壓縮，并 且將所述變壓吸附廢氣分離和壓縮以用作燃料、或者再回用于所述等離子體過程。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其包括將來自等離子體過程的廢氣與來自甲烷蒸汽重 整器的原料流混合之后，使混合的廢氣進入變壓吸附系統(tǒng)。3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中將所述來自甲烷蒸汽重整器的原料流和所述來自 等離子體過程的廢氣在混合之前壓縮。4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其包括在使所述來自等離子體過程的廢氣進入變壓吸 附系統(tǒng)之前將富氫氣體的原料流壓縮并且將其添加至所述來自等離子體過程的廢氣。5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述富氫氣體由蒸汽重整過程生成。6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述廢氣來自炭黑生成過程。7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述變壓吸附廢氣的至少一部分用于所述炭黑生 成過程中。8. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述原料流以70.000百萬標準立方英尺/日 (MMSCFD)流動，所述原料流氫氣是97.49%的純度，流動是在10鎊/平方英寸表壓(？^ 8)、 100°?、973.1百萬英熱單位(1^81'1])高位發(fā)熱量(冊￥/小時)和824.4麗81'1]低位發(fā)熱量〇^￥/ 小時）下，所述原料流壓縮機是在2X7000NHP下，所述純化氫氣在350psig、110°F下流進氫 氣產品壓縮機并且在4,500NHP下壓縮，并且所述變壓吸附廢氣在5psig、90°F下、1，250NHP 下流進PSA廢氣壓縮機，從所述過程中的總的氫氣回收率是89.5%，所述純化的氫氣產品是 在 100% 純度、90(^318、100°卩、827.01??1'1](冊￥/小時）和698.4]\^?1'1](1^^/小時）下的 70.000MMSCFD的氫氣，并且生產的燃料是在50psig、100° F、146.6MMBTU(HHV/小時）和 127 · 9MMBTU(LHV/小時）下的8 · 920MMSCFD的燃料。9. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述廢氣具有70MMSCFD的流量、lOpsig的壓力、 100°F 的溫度、2.53g/mol 的分子量、97.49mol %氛氣、0.20mol % 氣氣、1 .OOmol % -氧化碳、 1.10111〇1%甲烷、0.14111〇1%乙炔、0.07111〇1%!?^和0.00111〇1%水。10. -種從聯(lián)合循環(huán)動力裝置生成和獲取電力的方法，其包括:使天然氣流進等離子體 過程氫氣生成裝置，使生產的氫氣流進聯(lián)合循環(huán)動力裝置，使天然氣流進所述聯(lián)合循環(huán)動 力裝置，導致部分流進電網(wǎng)和部分流回所述等離子體過程氫氣生成裝置的電力的生產，總 體降低從所述聯(lián)合循環(huán)動力裝置的凈空氣排放。11. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述等離子體過程是炭黑生成過程。12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其中1750BTU/小時的天然氣流進所述炭黑生成裝置 中，所述炭黑生成裝置具有7百萬瓦特/小時/噸(MW/hr/噸）的電效率、70MMBTU/噸的進料效 率、200，000噸/年和25.0噸/小時的炭黑生產能力，以1050.0MMBTU/小時、9.5噸/小時生成 氫氣，所述氫氣流進具有8500BTU/KWh的熱耗率燃料的簡單循環(huán)動力裝置，生產123.5MW來 自氫氣、51.5MW來自天然氣的175.0MW的電力，該電力流回所述炭黑生成裝置，并且其中天 然氣以6300MMBTU/小時也流進所述聯(lián)合循環(huán)動力裝置。13. -種獲取從簡單循環(huán)動力裝置中生成的電力的方法，其包括:將天然氣流進等離子 體過程氫氣生成裝置，將生產的氫氣流進簡單循環(huán)動力裝置，將天然氣和氮氣稀釋氣體流 進所述簡單循環(huán)動力裝置，導致流回所述等離子體過程裝置的電力的生產，總體降低從所 述簡單循環(huán)動力裝置的凈空氣排放。14. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述等離子體過程是炭黑生成過程。15. 根據(jù)權利要求14所述的方法，其中1750BTU/小時的天然氣流進所述炭黑生成裝置 中，所述炭黑生成裝置具有7百萬瓦特/小時/噸(MW/hr/噸）的電效率、70MMBTU/噸的進料效 率、200，000噸/年和25.0噸/小時的炭黑生產能力，以1050.0 MMBTU/小時、9.5噸/小時生成 氫氣，所述氫氣流進具有8500BTU/KWh的熱耗率燃料的簡單循環(huán)動力裝置，生產123.5MW來 自氫氣、51.5MW來自天然氣的175.0MW的電力，該電力流回所述炭黑生成裝置;上述方法中 具有以下性能-435 · 7MMBTU/小時、8631千克/小時(Kg/hr)和10，788Nm3/hr的天然氣和46， 822Nm 3/hr氮氣稀釋氣體也流進所述簡單循環(huán)動力裝置。16. 根據(jù)權利要求15所述的方法，其中具有以下性能-435.7MMBTU/小時、8631千克/小 時(Kg/hr)和10，788Nm 3/hr的天然氣和46，822Nm3/hr氮氣稀釋氣體也流進所述簡單循環(huán)動 力裝置。17. -種從蒸汽動力裝置生成和獲取電力的方法，其包括:將電力和天然氣輸入等離子 體過程炭黑、空氣和氫氣生成裝置，將生產的空氣和氫氣流進蒸汽生成鍋爐，將生成的蒸汽 流進蒸汽動力裝置，導致流回等離子體過程裝置或流進電網(wǎng)的電力的生產，總體降低從所 述蒸汽動力裝置中的凈空氣排放。18. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中在所述蒸汽動力裝置中實現(xiàn)化石燃料的消耗和 相關的空氣排放的降低。19. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述等離子體過程是炭黑生成過程。20. 根據(jù)權利要求19所述的方法，其中所述天然氣以34.5噸/小時、1，750.0MMBTU/小時 流進具有7MW/hr/噸的電效率、70MMBTU/噸的進料效率、200,000噸/年和25.0噸/小時的炭 黑生產能力的炭黑生成裝置，生成炭黑，和以9.5噸/小時、1038MMBTU/小時的氫氣和在800 °(：下、以368噸/小時、以287MMBTU/小時的空氣，所述氫氣和空氣流進具有0.85的鍋爐效率 的鍋爐中，產生在165bar和565°C下、1，126.13MMBTU/小時的蒸汽，該蒸汽流進具有0.40的 蒸汽循環(huán)效率的燃煤發(fā)電的蒸汽動力裝置，生成流回所述炭黑生成裝置或流進電網(wǎng)的 132MW的電力，將在燃煤發(fā)電的蒸汽動力裝置中的耗煤量降低約26噸/小時。
【文檔編號】B01D53/02GK105939772SQ201580006640
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】P·L·約翰遜, R·J·漢森, R·W·泰勒
【申請人】巨石材料公司