DE69918492T2

Indirect fired gas turbine integrated with an air separation unit

Abstract

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DE69918492T2, drawing sheet 1
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20 claims: 20 independent, 0 dependent

  1. 1
    Verfahren für die Herstellung von Sauerstoff, das umfasst:(i) Komprimieren von Luft, um einen ersten und einen zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom zur Verfügung zu stellen;(ii) Zerlegen des ersten, unter Druck gesetzten Luftstroms in einen sauerstoff-reichen Produkt-Strom und einen stickstoff-reichen Nebenprodukt-Strom;(iii) Erwärmen des stickstoff-reichen Nebenprodukt-Stroms und des zweiten, unter Druck gesetzten Luftstroms durch indirekten Wärmeaustausch mit einem heißen Verfahrensstrom, der durch Verbrennen eines Brennstoffs in einer Verbrennungseinrichtung erzeugt wird, um einen heißen, unter Druck gesetzten Gas-Strom zur Verfügung zu stellen;(iv) arbeitsleistendes Expandieren des heißen, unter Druck gesetzten Gas-Stroms, um Kraft- bzw. Wellen- bzw. Kolben-Arbeit bzw. -Leistung und einen Expander-Auslassstrom mit verringertem Druck zu erzeugen;(v) Ausnutzen wenigstens eines Teils der Kraft-Arbeit, um Arbeit für die Luftkompression (i) zur Verfügung zu stellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mit dem Luft enthaltendem Expander-Auslassstrom mit verringertem Druck verbrannt wird, um den heißen Verfahrensstrom zur Verfügung zu stellen. procedures for the production of oxygen which comprises: (I) compressing of air to a first and a second, pressurized Airflow available to put;(Ii) decomposing the first pressurized air stream in an oxygen-rich product stream and a nitrogen-rich Byproduct stream;(Iii) heating the nitrogen-rich By-product stream and the second pressurized air stream by indirect heat exchange with a hot Process stream in by burning a fuel of a Combustor is generated by a hot, under Pressure to provide compound gas stream;(Iv) work-performing forming expanding the hot, pressurized Gas stream to force or shaft or piston-work or performance and an expander outlet stream to generate reduced pressure;(V) utilizing at least a portion of the force-work to work for the air compression (i) to disposal deliver, characterizedIn that the fuel with the air containing expander outlet stream with reduced pressure is burned to the hot Process stream available deliver.
  2. 2
    The method of claim 1, wherein the nitrogen-rich Byproduct stream with the second pressurized air stream before the indirect heat exchange (Iii) is combined. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der stickstoff-reiche Nebenprodukt-Strom mit dem zweiten, unter Druck gesetztem Luftstrom vor dem indirekten Wärmeaustausch (iii) kombiniert wird.
  3. 3
    The method of claim 2, wherein the nitrogen-rich Byproduct stream before combining with the second pressurized set, air stream is compressed. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der stickstoff-reiche Nebenprodukt-Strom vor dem Kombinieren mit dem zweiten, unter Druck gesetztem Luftstrom komprimiert wird.
  4. 4
    The method of claim 1, wherein the nitrogen-rich Byproduct stream and the second pressurized air stream isolated an indirect heat exchange subjected to (iii) and the resulting hot, pressurized gas streams be separately subjected to the work-producing expansion. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der stickstoff-reiche Nebenprodukt-Strom und der zweite, unter Druck gesetzte Luftstrom getrennt einem indirekten Wärmeaustausch (iii) unterworfen und die sich ergebenden heißen, unter Druck gesetzten Gasströme getrennt der arbeitsleistenden Expansion unterworfen werden.
  5. 5
    The method of claim 4, wherein said force work, the work for the air compression (i) provides, both through the expansion of the nitrogen-rich byproduct stream as well as by the expansion of the second, pressurized Airflow available is provided. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Kraft-Arbeit, die Arbeit für die Luftkompression (i) zur Verfügung stellt, sowohl durch die Expansion des stickstoff-reichen Nebenprodukt-Stroms als auch durch die Expansion des zweiten, unter Druck gesetzten Luftstroms zur Verfügung gestellt wird.
  6. 6
    The method of claim 4 or claim 5, wherein the separate indirect heat exchange the nitrogen-rich byproduct stream and the second, under Pressurized air flow through common, indirect heat exchange hot with the same Process stream is achieved. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei der getrennte, indirekte Wärmeaustausch des stickstoff-reichen Nebenprodukt-Stroms und des zweiten, unter Druck gesetzten Luftstroms durch gemeinsamen, indirekten Wärmeaustausch mit demselben heißen Verfahrensstrom erreicht wird.
  7. 7
    Method according to one of the preceding claims, wherein the first and the second pressurized air stream by compressing of air and dividing the resulting compressed air stream in a first and a second pressurized air stream to disposal be provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite, unter Druck gesetzte Luftstrom durch Komprimieren von Luft und Aufteilen des sich ergebenden, komprimierten Luftstroms in einen ersten und einen zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom zur Verfügung gestellt werden.
  8. 8
    A method according to any one of claims 1 to 6, wherein the first and the second pressurized air stream by compressing air in a multi-stage air compressor, withdrawing compressed Air from a final stage of the compressor to the first, under to provide pressurized airflow available, and withdrawing receive the compressed air from an intermediate stage of the compressor are to the second, pressurized airflow available to put. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste und der zweite, unter Druck gesetzte Luftstrom durch Komprimieren von Luft in einem mehrstufigen Luftkompressor, Abziehen der komprimierten Luft aus einer letzten Stufe des Kompressors, um den ersten, unter Druck gesetzten Luftstrom zur Verfügung zu stellen, und Abziehen der komprimierten Luft aus einer Zwischenstufe des Kompressors erhalten werden, um den zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom zur Verfügung zu stellen.
  9. 9
    A method according to any one of claims 1 to 8, wherein the first and the second pressurized air stream by compressing from air in a first air compressor to the first pressure set air flow available to be made and compressing air in a second air compressor be obtained to the second pressurized air stream to disposal deliver. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste und der zweite, unter Druck gesetzte Luftstrom durch Komprimieren von Luft in einem ersten Luftkompressor, um den ersten, unter Druck gesetzten Luftstrom zur Verfügung zu stellen, und Komprimieren von Luft in einem zweiten Luftkompressor erhalten werden, um den zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom zur Verfügung zu stellen.
  10. 10
    Method according to one of the preceding claims, wherein the first pressurized air stream has a higher fuel flow than the second, pressurized air stream. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste, unter Druck gesetzte Luftstrom eine größere Durchflussmenge als der zweite, unter Druck gesetzte Luftstrom hat.
  11. 11
    The method of claim 10, wherein the molar flow ratio of the nitrogen-rich By-product stream to the second pressurized air stream is in the range 1 to 10 Verfahren nach Anspruch 10, wobei das molare Strömungsverhältnis des stickstoff-reichen Nebenprodukt-Stroms zu dem zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom im Bereich von 1 bis 10 liegt.
  12. 12
    Method according to one of the preceding claims, wherein the air containing Expander output current with reduced pressure Air is added prior to the combustor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Luft enthaltenden Expander-Ausgabestrom mit verringertem Druck vor der Verbrennungseinrichtung Luft zugesetzt wird.
  13. 13
    Method according to one of the preceding claims, wherein uses the oxygen-rich product stream to a carbonaceous gasify feedstock to synthesis gas with hydrogen and carbon monoxide to create. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der sauerstoff-reiche Produkt-Strom dazu verwendet, ein kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial zu vergasen, um Synthesegas mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu erzeugen.
  14. 14
    The method of claim 13, wherein a portion of the synthesis gas at least a portion of the fuel for the combustion device to disposal provides. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Teil des Synthesegases wenigstens einen Teil des Brennstoffes für die Verbrennungseinrichtung zur Verfügung stellt.
  15. 15
    Method according to one of the preceding claims, wherein the decomposition of the first pressurized air stream in a oxygen-rich product stream and a nitrogen-rich Nebenprouct stream is achieved by cryogenic distillation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zerlegung des ersten, unter Druck gesetzten Luftstroms in einen sauerstoff-reichen Produkt-Strom und einen stickstoff-reichen Nebenprodukt-Strom durch Tieftemperatur-Destillation erreicht wird.
  16. 16
    Method according to one of the preceding claims, wherein a part of the force-labor is used to provide electrical energy to create. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teil der Kraft-Arbeit dazu benutzt wird, elektrische Energie zu erzeugen.
  17. 17
    Vorrichtung für die Herstellung von Sauerstoff durch ein Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert wird, wobei die Vorrichtung aufweist:eine Kompressionsanordnung (3) zur Komprimierung von Luft (1), um einen ersten und einen zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom (5, 7) zur Verfügung zu stellen;eine Luftzerlegungsanordnung (15) zur Zerlegung des ersten, unter Druck gesetzten Luftstroms (5) in einen sauerstoff-reichen Produkt-Strom (17) und einen stickstoff-reichen Nebenprodukt-Strom (11);eine Wärmetauscheranordnung (21) zur Erwärmung des stickstoff-reichen Nebenprodukt-Stroms (11) und des zweiten, unter Druck gesetzten Luftstroms (7) durch indirekten Wärmeaustausch mit einem heißen Verfahrensstrom (23), um einen heißen, unter Druck gesetzten Gas-Strom (25) zur Verfügung zu stellen;eine Expansionsanordnung (27) zur arbeitsleistenden Expansion des heißen, unter Druck gesetzten Gas-Stroms (25), um Kraft- bzw. Wellen- bzw. Kolben- Arbeit, die Arbeit für die Kompressionsanordnung (3) zur Verfügung stellt, und einen Expander-Ausgabestrom (29) mit reduziertem Druck zu erzeugen;und eine Verbrennungsanordnung (37) zur Verbrennung eines Brennstoffs (35), um den/die heiße(n) Verfahrensstrom/ströme (23) zur Verfügung zu stellen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (33) vorgesehen ist, um den Expander-Ausgabestrom (29) mit verringertem Druck der Verbrennungseinrichtung (37) zuzuführen. device for the production of oxygen by a method as described in claim 1 is defined, the apparatus comprising: a compression assembly (3) For compressing air (1) To a first and a second pressurized air stream (5. 7) to disposal deliver;an air separation arrangement (15) to Separation of the first pressurized air stream (5) in an oxygen-rich product stream (17) and one nitrogen-rich Byproduct stream (11);a heat exchanger assembly (21) for heating the nitrogen-rich byproduct stream (11) And the second, pressurized air stream (7) By indirect heat exchange with a hot Process stream (23) To a hot, pressurized Gas stream (25) to disposal deliver;an expansion means (27) For work-producing Expansion of the hot, pressurized gas stream (25) To force or wave or piston work, the work for the compression assembly (3) to disposal represents, and an expander output stream (29) To produce a reduced pressure;and a combustion assembly (37) For combustion of a fuel (35), around the / the hot (n) Process stream / streams (23) to disposal ask to, characterized in that an arrangement (33) is provided to the expander output stream (29) With reduced pressure of the incinerator (37) Feed.
  18. 18
    Device according to claim 17 with an arrangement (18) For combining the nitrogen-rich byproduct stream (11) With the second pressurized air stream (7) before the heat exchanger assembly (21). Vorrichtung nach Anspruch 17 mit einer Anordnung (18) zum Kombinieren des stickstoff-reichen Nebenprodukt-Stroms (11) mit dem zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom (7) vor der Wärmetauscheranordnung (21).
  19. 19
    Device according to claim 18 with an arrangement (213) For compressing the nitrogen-rich byproduct stream (11) Prior to combining with the second pressurized Air stream (7). Vorrichtung nach Anspruch 18 mit einer Anordnung (213) zum Komprimieren des stickstoff-reichen Nebenprodukt-Stroms (11) vor dem Kombinieren mit dem zweiten, unter Druck gesetzten Luftstrom (7).
  20. 20
    The apparatus of claim 17, wherein the nitrogen-rich Byproduct stream (11) And the second, pressurized Air stream (7) Isolated an indirect heat exchange in the heat exchanger arrangement (401are subjected to) and the expansion means (27) separate expander (405. 407) For the resultant be called process streams having. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der stickstoff-reiche Nebenprodukt-Strom (11) und der zweite, unter Druck gesetzte Luftstrom (7) getrennt einem indirekten Wärmeaustausch in der Wärmetauscheranordnung (401) unterworfen werden und die Expansionsanordnung (27) getrennte Expander (405, 407) für die sich ergebenden heißen Verfahrensströme aufweist.
Independent claims20