[发明专利]二氧化碳和氢的分离

摘要

一种用于从包含二氧化碳和氢的合成气流中分离氢和二氧化碳的方法，所述方法包括：(A)在至少50巴表压的压力下将变换了的合成气流供给至少一个装有对H2的选择性超过CO2、大于16的膜的膜分离器单元，从所述膜分离器单元中移出CO2含量低于10摩尔％的富集氢的透过物流和CO2含量为至少63摩尔％CO2，优选至少70摩尔％CO2的富集二氧化碳的保留物流；(B)将所述富集二氧化碳的保留物流供给二氧化碳冷凝装置，在此通过以下步骤将所述保留物流冷却至冷凝出液体CO2：(i)使所述富集二氧化碳的保留物流通过换热器，在此所述保留物流靠外部制冷剂冷却到其露点以下，从而形成包含液相和气相的冷却物流，其中所述液相包含实质上纯的液体CO2，且与所述保留物流相比，所述气相富集氢；(ii)将来自步骤(i)的两相物流通到分离容器中，在此所述液相与所述气相分离，并从所述分离容器中移出液体CO2流和富集氢的蒸汽流；(iii)如果所述富集氢的蒸汽流的CO2含量超过10摩尔％，则使所述蒸汽流通过另一个换热器，在此所述蒸汽流靠另外的外部制冷剂冷却到其露点以下，从而形成包含液相和气相的另一冷却物流，其中所述液相包含实质上纯的液体CO2，且与所述保留物流相比，所述气相更富集氢；(iv)将来自步骤(iii)的两相物流通到另一个分离容器中，在此所述液相与所述气相分离，并从所述另一个分离容器中移出液体CO2流和富集氢的蒸汽流；和(vi)如果需要，则重复步骤(iii)至(iv)，直到从所述另一个分离容器中移出的富集氢的蒸汽流的CO2含量低于10摩尔％为止，(C)在高于发电厂的燃气轮机的操作压力的压力下、将步骤(B)中形成的CO2含量小于10摩尔％的富集氢的蒸汽流和/或步骤(A)中形成的CO2含量小于10摩尔％的富集氢的透过物流作为燃料气体进料流通到至少一个燃气轮机中用于发电；和(D)留住步骤(B)中形成的液体CO2流。

主权项

一种用于(a)将合成气流分成富集氢的蒸汽流和液体二氧化碳流，(b)通过将分离的富集氢的物流作为燃料气流供给发电厂的至少一个燃气轮机的燃烧室，由所述分离的富集氢的物流发电，和(c)留住所述液体二氧化碳流的方法，其特征在于所述方法包括：(A)(a)在至少50巴表压的压力下将变换了的合成气流供给至少一个装有对H2的选择性超过CO2、大于16的膜的膜分离器单元；和(b)从所述膜分离单元中移出CO2含量为10摩尔％或更低的富集氢的透过物流和CO2含量为至少63摩尔％CO2，优选至少70摩尔％CO2的富集二氧化碳的保留物流，其中所述富集氢的透过物流和所述富集二氧化碳的保留物流各自在处于或高于所述发电厂的燃气轮机的燃烧室的最小燃料气体进料压力的压力下从所述膜分离单元中移出；(B)(a)将所述富集二氧化碳的保留物流供给包括第一低温分离站和任选的一个或多个其它低温分离站的二氧化碳冷凝装置，其中所述第一低温分离站和所述任选的其它低温分离站各自包括换热器和分离容器；和(b)通过以下步骤在所述二氧化碳冷凝装置中产生CO2含量为10摩尔％或更低的另一富集氢的蒸汽流和至少一种包含实质上纯的液体CO2的液流：(i)使所述富集二氧化碳的保留物流通过所述第一低温分离站的换热器，在此所述保留物流靠外部制冷剂冷却到其露点以下，从而形成包含液相和气相的冷却物流，其中所述液相包含实质上纯的液体CO2，且与所述保留物流相比，所述气相富集氢；(ii)将来自步骤(i)的两相物流通到所述第一低温分离站的分离容器中，在此所述液相与所述气相分离；(iii)从所述第一低温分离站的分离容器中移出液体CO2流和富集氢的蒸汽流；(iv)如果所述富集氢的蒸汽流的CO2含量超过10摩尔％，则使所述富集氢的蒸汽流通过另一个低温分离站的换热器，在此所述蒸汽流靠另外的外部制冷剂冷却到其露点以下，从而形成包含液相和气相的另一冷却物流，其中所述液相包含实质上纯的液体CO2，且与所述保留物流相比，所述气相更富集氢；(v)将来自步骤(iv)的两相物流通到所述另一个低温分离站的分离容器中，在此所述液相与所述气相分离；(vi)从所述另一个低温分离站的分离容器中移出液体CO2流和富集氢的蒸汽流；和(vii)如果需要，则通过使所述富集氢的蒸汽流通过一个或多个另外的低温分离站重复步骤(iv)至(vi)，直到从所述另外的低温分离站的分离容器中移出的富集氢的蒸汽流的CO2含量为10摩尔％或更低为止，其中控制跨越所述低温分离站的任何压降，使得氢含量为10摩尔％或更低的另一富集氢的蒸汽流在处于或高于所述发电厂的燃气轮机的燃烧室的最小燃料气体进料压力的压力下得到；(C)将步骤(A)中形成的CO2含量小于10摩尔％的富集氢的蒸汽流和/或步骤(B)中形成的CO2含量小于10摩尔％的富集氢的透过物流作为燃料气体进料流通到所述发电厂的燃气轮机的燃烧室中用于发电；和(D)留住步骤(B)中形成的液体CO2物流。