[go: up one dir, main page]

WO2024030043A1 - Method for combustion of hydrocarbon fuel - Google Patents

Method for combustion of hydrocarbon fuel Download PDF

Info

Publication number
WO2024030043A1
WO2024030043A1 PCT/RU2022/000251 RU2022000251W WO2024030043A1 WO 2024030043 A1 WO2024030043 A1 WO 2024030043A1 RU 2022000251 W RU2022000251 W RU 2022000251W WO 2024030043 A1 WO2024030043 A1 WO 2024030043A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carbon dioxide
combustion
hydrocarbon fuel
stream
vol
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.)
Ceased
Application number
PCT/RU2022/000251
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович ЕРШОВ
Александр Владимирович ЗУЙКОВ
Екатерина Станиславовна РЕХЛЕЦКАЯ
Ульяна Александровна МАХОВА
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Obshchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiu "tsentr Razrabotki Nizkouglerodnykh Tekhnologii"
Original Assignee
Obshchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiu "tsentr Razrabotki Nizkouglerodnykh Tekhnologii"
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
Priority claimed from RU2022121266A external-priority patent/RU2022121266A/en
Application filed by Obshchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiu "tsentr Razrabotki Nizkouglerodnykh Tekhnologii" filed Critical Obshchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiu "tsentr Razrabotki Nizkouglerodnykh Tekhnologii"
Publication of WO2024030043A1 publication Critical patent/WO2024030043A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber

Definitions

  • the invention relates to the chemical process of combustion of hydrocarbon fuel, in particular, to the process of combustion of hydrocarbon gases, hydrocarbon liquids, oil residues, to produce thermal energy for its subsequent beneficial use, as well as the capture/recovery of carbon dioxide for subsequent transportation to storage and reduction sites greenhouse gas emissions into the atmosphere.
  • the closest analogue is the method of fuel combustion with subsequent capture of carbon dioxide US2009075219 (A1), published on March 19, 2009.
  • the method includes supplying an oxygen flow to the combustion chamber with subsequent condensation of water vapor, releasing part of the flue gases into the atmosphere and part of the flue gases to the capture process carbon.
  • the disadvantage of this method is the inability to regulate the concentrations of components in the flue gas flow for oxygen in the concentration range from 1% vol. up to 50% vol., for carbon dioxide from 1% vol. up to 50% vol., nitrogen concentration no more than 30% vol., as well as the need for condensation of water vapor, which is ensured by reducing the temperature of the flue gases to 15 °C, which in turn requires significant operating costs for cooling.
  • the patent also does not include the recirculation of the flue gas flow back into the combustion process zone of hydrocarbon gas, hydrocarbon liquid, oil residues and the recirculation of the carbon dioxide and nitrogen flow after the carbon capture process in order to regulate the concentration of components in the combustion zone.
  • the objective of the claimed invention is to develop a method for burning hydrocarbon fuels in order to integrate with the carbon dioxide capture process, allowing to reduce the operating costs of the capture process by up to 40% and increase the concentration of carbon dioxide in the flue gas stream by up to 50%.
  • the technical result of the proposed invention is a reduction in operating costs for the carbon dioxide capture process by 40% and a proportional reduction in greenhouse gas emissions into the atmosphere due to capture and transportation to storage sites.
  • the specified technical result is achieved due to the fact that the combustion method is carried out for hydrocarbon gas, hydrocarbon liquid, oil residues while ensuring combustion in flows with a given concentration of oxygen, nitrogen and carbon dioxide in the required proportions, for oxygen in the concentration range from 1% vol. up to 50% vol., for carbon dioxide from 1% vol. up to 50% vol., minimum nitrogen concentration up to 30% vol.
  • Atmospheric air is supplied to the station/installation for separation into components, containing nitrogen and oxygen in a proportion of 79% vol. and 21% vol.
  • the oxygen flow is directed as an oxidizer to the fire heater to ensure the combustion process of the hydrocarbon gas, hydrocarbon liquid, oil residues at a temperature of 800-1400 °C.
  • the resulting flue gases from the combustion of hydrocarbon fuels are sent to a smoke exhauster/compressor to feed the carbon capture process. A portion of the flue gas flow from the smoke exhauster/compressor is recycled back to the oxygen flow to regulate the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone.
  • a portion of the carbon dioxide and nitrogen stream from the carbon capture process is fed as a recycle stream back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone.
  • Atmospheric air is supplied to the station/installation for separation into components (5) - nitrogen and oxygen.
  • the oxygen flow is sent as an oxidizer to the fire heater (1) to ensure the combustion of hydrocarbon fuel.
  • the resulting flue gases from the combustion of hydrocarbon fuels are sent to the smoke exhauster/compressor (3) to feed the carbon capture process (4).
  • a portion of the flue gas stream from the exhaust fan/compressor can be recycled back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone of the heater/evaporator (1).
  • Flue gas recycle can range from 0.1 to 1000 parts per 1 part hydrocarbon fuel.
  • a portion of the carbon dioxide and nitrogen stream from the carbon capture process (4) may be supplied as a recycle stream back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone of the heater/evaporator (1).
  • the recycle of carbon dioxide and nitrogen from the capture process (4) can range from 0.1 to 1000 parts per 1 part hydrocarbon fuel.
  • oxygen flow, flue gas recycle and carbon dioxide recycle after the carbon capture process makes it possible to increase the concentration of carbon dioxide in the flue gas stream from 12% vol. up to 50% vol. , which fundamentally simplifies the organization of the carbon capture process, reduces capital and operating costs for capturing 1 ton of carbon.
  • carbon dioxide recycle allows you to reduce the concentration of nitrogen, which is a diluent and an inert gas that significantly complicates the operation of the carbon capture process (4),
  • (3) - smoke exhauster/compressor a device that provides transport of the volume of flue gases from the fire heater/evaporator to the process of capturing carbon from the flue gases, as well as recycling part of the flue gases back to the fire heater/evaporator;
  • the combustion process is carried out for hydrocarbon gas in an amount of 100 kg/h.
  • atmospheric air is supplied in proportion to the station/installation for separation into components in an amount of up to 150 kg/h, containing nitrogen and oxygen in a proportion of 21% vol. and 79% vol.
  • the oxygen flow is sent as an oxidizer to the fire heater to ensure the combustion of hydrocarbon gas at a temperature of 900-1100 °C.
  • the resulting flue gases from the combustion of hydrocarbon fuels are sent to a smoke exhauster/compressor to feed the carbon capture process.
  • a portion of the flue gas flow from the smoke exhauster/compressor is recycled back to the oxygen flow to regulate the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone.
  • the oxygen concentration is 42% vol. , carbon dioxide 29% vol., nitrogen 29% vol.
  • a portion of the carbon dioxide and nitrogen stream from the carbon capture process is fed as a recycle stream back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone.
  • the recycle of carbon dioxide and nitrogen from the capture process is up to 100 parts per 1 part hydrocarbon fuel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

The invention relates to a chemical process for the combustion of hydrocarbon fuel, and more particularly to a process for the combustion of hydrocarbon gases, hydrocarbon liquids, and petroleum residues. The method includes combusting fuel in a mixture of a recycle stream of the flue gases produced in the combustion process, a recycle stream of carbon dioxide and nitrogen, a stream of oxygen, and a stream of atmospheric air; removing flue gases from the fuel combustion zone, with the flue gases being partially recycled into the combustion zone; feeding the balance of flue gases to a process for the extraction of carbon dioxide for subsequent storage and the separation of condensate; and recycling carbon dioxide into the combustion zone. The method provides for more efficient extraction of carbon dioxide from the stream of flue gases for subsequent storage, thus reducing the environmental impact.

Description

СПОСОБ ГОРЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА COMBUSTION METHOD OF HYDROCARBON FUEL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ TECHNICAL FIELD

Изобретение относится к химическому процессу горения углеводородного топлива, в частности, к процессу горения углеводородных газов, углеводородных жидкостей, нефтяных остатков, для получения тепловой энергии в целях ее последующего полезного использования, а также улавливанию/извлечению диоксида углерода для последующего транспортирования к местам хранения и снижения выбросов парниковых газов в атмосферу. The invention relates to the chemical process of combustion of hydrocarbon fuel, in particular, to the process of combustion of hydrocarbon gases, hydrocarbon liquids, oil residues, to produce thermal energy for its subsequent beneficial use, as well as the capture/recovery of carbon dioxide for subsequent transportation to storage and reduction sites greenhouse gas emissions into the atmosphere.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE ART

Наиболее близким аналогом является способ горения топлива с последующим улавливанием диоксида углерода US2009075219 (А1 ), опубликованный 19 марта 2009 г. Способ включает подачу потока кислорода в камеру горения с последующей конденсацией паров воды, выводом части дымовых газов в атмосферу и части дымовых газов на процесс улавливания углерода. The closest analogue is the method of fuel combustion with subsequent capture of carbon dioxide US2009075219 (A1), published on March 19, 2009. The method includes supplying an oxygen flow to the combustion chamber with subsequent condensation of water vapor, releasing part of the flue gases into the atmosphere and part of the flue gases to the capture process carbon.

Недостатком способа является отсутствие возможности регулирования концентраций компонентов в потоке дымовых газов для кислорода в диапазоне концентрации от 1 %об. до 50%об., для диоксида углерода от 1 %об. до 50%об., концентрации азота не более 30 %об., а также необходимость конденсации паров воды, что обеспечивается снижением температуры дымовых газов до 15 °C, в свою очередь требующей значительных операционных затрат на охлаждение. В патенте также отсутствует рециркуляция потока дымовых газов обратно в зону процесса горения углеводородного газа, углеводородной жидкости, нефтяных остатков и рециркуляция потока диоксида углерода и азота после процесса улавливания углерода в целях регулирования концентрации компонентов в зоне горения. The disadvantage of this method is the inability to regulate the concentrations of components in the flue gas flow for oxygen in the concentration range from 1% vol. up to 50% vol., for carbon dioxide from 1% vol. up to 50% vol., nitrogen concentration no more than 30% vol., as well as the need for condensation of water vapor, which is ensured by reducing the temperature of the flue gases to 15 °C, which in turn requires significant operating costs for cooling. The patent also does not include the recirculation of the flue gas flow back into the combustion process zone of hydrocarbon gas, hydrocarbon liquid, oil residues and the recirculation of the carbon dioxide and nitrogen flow after the carbon capture process in order to regulate the concentration of components in the combustion zone.

Проведение процесса по методу и условиях, описанных в патенте US2009075219 (А1) приводит к повышению операционных затрат на 35-45%, что не позволяет рассматривать данный способ приемлемым для промышленной реализации процесса горения углеводородного газа, углеводородной жидкости, нефтяных остатков. Carrying out the process according to the method and conditions described in patent US2009075219 (A1) leads to an increase in operating costs by 35-45%, which does not allow us to consider this method acceptable for the industrial implementation of the combustion process of hydrocarbon gas, hydrocarbon liquid, and oil residues.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DISCLOSURE OF INVENTION

Задачей заявленного изобретения является разработка способа горения углеводородного топлива в целях интеграции с процессом улавливания диоксида углерода, позволяющего снизить операционные затраты на процесс улавливания до 40% и повысить концентрацию диоксида углерода в потоке дымовых газов до 50%. The objective of the claimed invention is to develop a method for burning hydrocarbon fuels in order to integrate with the carbon dioxide capture process, allowing to reduce the operating costs of the capture process by up to 40% and increase the concentration of carbon dioxide in the flue gas stream by up to 50%.

Техническим результатом завяленного изобретения является снижение операционных расходов на процесс улавливания диоксида углерода на 40% и пропорциональное снижение выбросов парниковых газов в атмосферу за счет улавливания и транспортирования к местам хранения. The technical result of the proposed invention is a reduction in operating costs for the carbon dioxide capture process by 40% and a proportional reduction in greenhouse gas emissions into the atmosphere due to capture and transportation to storage sites.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ горения проводят для углеводородного газа, углеводородной жидкости, нефтяных остатков при обеспечении горения в потоках с заданной концентрацией кислорода, азота и диоксида углерода в требуемых пропорциях, для кислорода в диапазоне концентрации от 1 %об. до 50%об., для диоксида углерода от 1 %об. до 50%об., минимальной концентрации азота до 30 %об. The specified technical result is achieved due to the fact that the combustion method is carried out for hydrocarbon gas, hydrocarbon liquid, oil residues while ensuring combustion in flows with a given concentration of oxygen, nitrogen and carbon dioxide in the required proportions, for oxygen in the concentration range from 1% vol. up to 50% vol., for carbon dioxide from 1% vol. up to 50% vol., minimum nitrogen concentration up to 30% vol.

Атмосферный воздух подается на станцию/установку разделения на компоненты, содержащий азот и кислород в пропорции 79%об. и 21 %об. Далее поток кислорода направляется в качестве окислителя к огневому нагревателю для обеспечения процесса горения углеводородного газа, углеводородной жидкости, нефтяных остатков при температуре 800-1400 °C. Образующиеся дымовые газы от сгорания углеводородного топлива направляются к дымососу/компрессору для подачи к процессу улавливания углерода. Часть потока дымовых газов от дымососа/компрессора подается в качестве рецикла обратно к потоку кислорода для регулирования концентрации диоксида углерода, азота и кислорода в зоне горения углеводородного топлива. Atmospheric air is supplied to the station/installation for separation into components, containing nitrogen and oxygen in a proportion of 79% vol. and 21% vol. Next, the oxygen flow is directed as an oxidizer to the fire heater to ensure the combustion process of the hydrocarbon gas, hydrocarbon liquid, oil residues at a temperature of 800-1400 °C. The resulting flue gases from the combustion of hydrocarbon fuels are sent to a smoke exhauster/compressor to feed the carbon capture process. A portion of the flue gas flow from the smoke exhauster/compressor is recycled back to the oxygen flow to regulate the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone.

В процессе улавливания диоксида углерода из дымовых газов образуется два концентрированных потока: 1-ый поток конденсата воды и 2-ой поток диоксида углерода, получившиеся при сжигании углеводородного топлива. Балансовое количество диоксида углерода, уловленного в процессе, направляется к месту хранения. In the process of capturing carbon dioxide from flue gases, two concentrated streams are formed: the 1st stream of water condensate and the 2nd stream of carbon dioxide, resulting from the combustion of hydrocarbon fuels. The balance amount of carbon dioxide captured in the process is sent to storage.

Часть потока диоксида углерода и азота с процесса улавливания углерода подается в качестве рециклового потока обратно к потоку кислорода для регулирования концентрации диоксида углерода, азота и кислорода в зоне горения углеводородного топлива. A portion of the carbon dioxide and nitrogen stream from the carbon capture process is fed as a recycle stream back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone.

Использование потока кислорода, рецикла дымовых газов и рецикла диоксида углерода после процесса улавливания углерода позволяет обеспечить повышение концентрации диоксида углерода в потоке дымовых газов до 50%об., что принципиальным образом упрощает организацию процесса улавливания диоксида углерода, снижает капитальные и операционные затраты на улавливание 1 тонны диоксида углерода. Также подача кислорода и рецикл дымовых газов, рецикл диоксида углерода позволяет снизить концентрацию азота до 30%об., который является разбавителем и инертным газом, значительно усложняющий режим работы процесса улавливания диоксида углерода. The use of an oxygen flow, flue gas recycle and carbon dioxide recycle after the carbon capture process allows for an increase in the concentration of carbon dioxide in the flue gas flow to 50% vol., which fundamentally simplifies the organization of the carbon dioxide capture process, reduces capital and operating costs for capturing 1 ton carbon dioxide. Also, the supply of oxygen and recycle of flue gases, recycle of carbon dioxide makes it possible to reduce the concentration of nitrogen to 30% vol., which is a diluent and an inert gas, significantly complicating the operating mode of the carbon dioxide capture process.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Атмосферный воздух подается на станцию/установку разделения на компоненты (5) - азот и кислород. Далее поток кислорода направляется в качестве окислителя к огневому нагревателю (1) для обеспечения процесса сжигания углеводородного топлива. Образующиеся дымовые газы от сгорания углеводородного топлива направляются к дымососу/компрессору (3) для подачи к процессу улавливания углерода (4). Часть потока дымовых газов от дымососа/компрессора может подаваться в качестве рецикла обратно к потоку кислорода для регулирования концентрации диоксида углерода, азота и кислорода в зоне горения углеводородного топлива нагревателя/испарителя (1). Рецикл дымовых газов может составлять от 0,1 до 1000 частей в расчете на 1 часть углеводородного топлива. Atmospheric air is supplied to the station/installation for separation into components (5) - nitrogen and oxygen. Next, the oxygen flow is sent as an oxidizer to the fire heater (1) to ensure the combustion of hydrocarbon fuel. The resulting flue gases from the combustion of hydrocarbon fuels are sent to the smoke exhauster/compressor (3) to feed the carbon capture process (4). A portion of the flue gas stream from the exhaust fan/compressor can be recycled back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone of the heater/evaporator (1). Flue gas recycle can range from 0.1 to 1000 parts per 1 part hydrocarbon fuel.

В процессе улавливания углерода из дымовых газов образуется два концентрированных потока: 1-ый поток конденсата воды, образующейся в результате сжигания углеводородного топлива; 2-ой поток диоксида углерода, также образующиеся при сжигании углеводородного топлива. Балансовое количество диоксида углерода, уловленного в процессе (4), направляется к месту хранения (6). In the process of capturing carbon from flue gases, two concentrated streams are formed: 1st stream of condensate water resulting from the combustion of hydrocarbon fuels; 2nd stream of carbon dioxide, also formed during the combustion of hydrocarbon fuels. The balance amount of carbon dioxide captured in the process (4) is sent to the storage location (6).

Часть потока диоксида углерода и азота с процесса улавливания углерода (4) может подаваться в качестве рециклового потока обратно к потоку кислорода для регулирования концентрации диоксида углерода, азота и кислорода в зоне горения углеводородного топлива нагревателя/испарителя (1). Рецикл диоксида углерода и азота от процесса улавливания (4) может составлять от 0,1 до 1000 частей в расчете на 1 часть углеводородного топлива. A portion of the carbon dioxide and nitrogen stream from the carbon capture process (4) may be supplied as a recycle stream back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone of the heater/evaporator (1). The recycle of carbon dioxide and nitrogen from the capture process (4) can range from 0.1 to 1000 parts per 1 part hydrocarbon fuel.

Использование потока кислорода, рецикла дымовых газов и рецикла диоксида углерода после процесса улавливания углерода позволяет обеспечить повышение концентрации диоксида углерода в потоке дымовых газов от 12% об. до 50%об. , что принципиальным образом упрощает организацию процесса улавливания углерода, снижает капитальные и операционные затраты на улавливание 1 тонны углерода. Также подача кислорода и рецикл дымовых газов, рецикл диоксида углерода позволяет снизить концентрацию азота, который является разбавителем и инертным газом, значительно усложняющим режим работы процесса улавливания углерода (4), The use of oxygen flow, flue gas recycle and carbon dioxide recycle after the carbon capture process makes it possible to increase the concentration of carbon dioxide in the flue gas stream from 12% vol. up to 50% vol. , which fundamentally simplifies the organization of the carbon capture process, reduces capital and operating costs for capturing 1 ton of carbon. Also oxygen supply and flue gas recycle, carbon dioxide recycle allows you to reduce the concentration of nitrogen, which is a diluent and an inert gas that significantly complicates the operation of the carbon capture process (4),

На фиг. 1 представлена схема процесса горения углеродного топлива по заявленному изобретениюIn fig. 1 shows a diagram of the combustion process of carbon fuel according to the claimed invention

(1 ) - огневой нагреватель/испаритель, имеющий камеру сгорания углеводородного топлива;(1) - fire heater/evaporator having a combustion chamber for hydrocarbon fuel;

(2) - потребитель тепловой энергии или конвектор тепловой энергии в иные виды энергии;(2) - a consumer of thermal energy or a convector of thermal energy into other types of energy;

(3) - дымосос/компрессор, аппарат обеспечивающий транспорт объема дымовых газов от огневого нагревателя/испарителя до процесса улавливания углерода из дымовых газов, а также рецикл части дымовых газов обратно к огневому нагревателю/испарителю; (3) - smoke exhauster/compressor, a device that provides transport of the volume of flue gases from the fire heater/evaporator to the process of capturing carbon from the flue gases, as well as recycling part of the flue gases back to the fire heater/evaporator;

(4) - процесс улавливания углерода из дымовых газов; (4) - the process of capturing carbon from flue gases;

(5) - процесс разделения воздуха на компоненты - азот и кислород; (5) - the process of separating air into components - nitrogen and oxygen;

(6) - место хранения уловленного диоксида углерода. (6) - storage location for captured carbon dioxide.

Пример 1 Example 1

Процесс горения проводится для углеводородного газа в количестве 100 кг/ч. Для обеспечения горения подается в пропорции атмосферный воздух на станцию/установку разделения на компоненты в количестве до 150 кг/ч, содержащий азот и кислород в пропорции 21 %об. и 79%об. Далее поток кислорода направляется в качестве окислителя к огневому нагревателю для обеспечения процесса сжигания углеводородного газа при температуре 900-1100 °C. Образующиеся дымовые газы от сгорания углеводородного топлива направляются к дымососу/компрессору для подачи к процессу улавливания углерода. Часть потока дымовых газов от дымососа/компрессора подается в качестве рецикла обратно к потоку кислорода для регулирования концентрации диоксида углерода, азота и кислорода в зоне горения углеводородного топлива. При этом концентрация кислорода составляет 42%об. , диоксида углерода 29%об., азота 29%об. The combustion process is carried out for hydrocarbon gas in an amount of 100 kg/h. To ensure combustion, atmospheric air is supplied in proportion to the station/installation for separation into components in an amount of up to 150 kg/h, containing nitrogen and oxygen in a proportion of 21% vol. and 79% vol. Next, the oxygen flow is sent as an oxidizer to the fire heater to ensure the combustion of hydrocarbon gas at a temperature of 900-1100 °C. The resulting flue gases from the combustion of hydrocarbon fuels are sent to a smoke exhauster/compressor to feed the carbon capture process. A portion of the flue gas flow from the smoke exhauster/compressor is recycled back to the oxygen flow to regulate the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone. In this case, the oxygen concentration is 42% vol. , carbon dioxide 29% vol., nitrogen 29% vol.

В процессе улавливания диоксида углерода из дымовых газов образуется два концентрированных потока: 1-ый поток конденсата воды, образующейся в результате сжигания углеводородного топлива; 2-ой поток диоксида углерода, также образующиеся при сжигании углеводородного топлива. Балансовое количество диоксида углерода, уловленного в процессе, направляется к месту хранения. In the process of capturing carbon dioxide from flue gases, two concentrated streams are formed: 1st stream of water condensate resulting from the combustion of hydrocarbon fuels; 2nd stream of carbon dioxide, also formed during the combustion of hydrocarbon fuels. The balance amount of carbon dioxide captured in the process is sent to storage.

Часть потока диоксида углерода и азота с процесса улавливания углерода подается в качестве рециклового потока обратно к потоку кислорода для регулирования концентрации диоксида углерода, азота и кислорода в зоне горения углеводородного топлива. Рецикл диоксида углерода и азота от процесса улавливания составляет до 100 частей в расчете на 1 часть углеводородного топлива. A portion of the carbon dioxide and nitrogen stream from the carbon capture process is fed as a recycle stream back to the oxygen stream to control the concentration of carbon dioxide, nitrogen and oxygen in the hydrocarbon fuel combustion zone. The recycle of carbon dioxide and nitrogen from the capture process is up to 100 parts per 1 part hydrocarbon fuel.

Использование потока кислорода, рецикла дымовых газов и рецикла диоксида углерода после процесса улавливания углерода позволяет обеспечить повышение концентрации диоксида углерода в потоке дымовых газов до 29% об., что принципиальным образом упрощает организацию процесса улавливания диоксида углерода, снижает капитальные и операционные затраты на улавливание 1 тонны диоксида углерода. Также подача кислорода и рецикл дымовых газов, рецикл диоксида углерода позволяет снизить концентрацию азота до 29% об., который является разбавителем и инертным газом, значительно усложняющим режим работы процесса улавливания диоксида углерода. The use of oxygen flow, flue gas recycle and carbon dioxide recycle after the carbon capture process makes it possible to increase the concentration of carbon dioxide in the flue gas stream to 29% vol., which fundamentally simplifies the organization of the carbon dioxide capture process, reduces capital and operating costs for capturing 1 ton carbon dioxide. Also, the supply of oxygen and recycle of flue gases, recycle of carbon dioxide makes it possible to reduce the concentration of nitrogen to 29% vol., which is a diluent and an inert gas, which significantly complicates the operating mode of the carbon dioxide capture process.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM 1. Способ горения углеводородного топлива, при котором осуществляется следующая последовательность действий: a), концентрирование кислорода из воздуха; b). сжигание углеводородного топлива в смеси рециклового потока дымовых газов, образующихся в процессе горения, рециклового потока диоксида углерода и азота, потока кислорода и потока атмосферного воздуха; c), отвод дымовых газов от зоны горения углеводородного топлива посредством применения дымососа и/или компрессора, с частичным рециклом газов в зону горения; d). подача балансового количества дымовых газов на процесс извлечения диоксида углерода в целях последующего направления на хранение и выделения конденсата воды; e). рецикл диоксида углерода в зону сжигания углеводородного топлива. 1. A method of combustion of hydrocarbon fuels, in which the following sequence of actions is carried out: a), concentration of oxygen from the air; b). combustion of hydrocarbon fuel in a mixture of a recycle stream of flue gases generated during the combustion process, a recycle stream of carbon dioxide and nitrogen, a stream of oxygen and a stream of atmospheric air; c), removal of flue gases from the hydrocarbon fuel combustion zone through the use of a smoke exhauster and/or compressor, with partial recycle of gases into the combustion zone; d). supplying a balance amount of flue gases to the carbon dioxide extraction process for the purpose of subsequent storage and release of water condensate; e). recycle of carbon dioxide into the hydrocarbon fuel combustion zone. 2. Способ по п.1 отличающийся тем, что процесс горения углеводородного топлива проводится в среде с повышенным содержанием кислорода в диапазоне концентраций от 1 %об. до 50% об.;2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion process of hydrocarbon fuel is carried out in an environment with a high oxygen content in the concentration range from 1% vol. up to 50% vol.; 3. Способ по п.1 отличающийся тем, что процесс горения углеводородного топлива проводится в среде с повышенным содержанием диоксида углерода в диапазоне концентраций от 1% об. до 50% об. 3. The method according to claim 1, characterized in that the combustion process of hydrocarbon fuel is carried out in an environment with a high content of carbon dioxide in a concentration range from 1% vol. up to 50% vol. 4. Способ по п.1 отличающийся тем, что процесс горения углеводородного топлива проводится в среде с концентрацией азота не более 30% об.; 4. The method according to claim 1, characterized in that the combustion process of hydrocarbon fuel is carried out in an environment with a nitrogen concentration of no more than 30% vol.; 5. Способ по п.1 отличающийся тем, что процесс горения углеводородного топлива проводится в сочетании с последующим удалением балансового количества диоксида углерода к местам хранения. 5. The method according to claim 1, characterized in that the combustion process of hydrocarbon fuel is carried out in combination with the subsequent removal of the balance amount of carbon dioxide to storage areas. 6. Способ по п.1 отличающийся тем, что процесс горения углеводородного топлива проводится с рециклом потока дымовых газов и рециклом диоксида углерода и азота. 6. The method according to claim 1, characterized in that the combustion process of hydrocarbon fuel is carried out with recycle of the flue gas flow and recycle of carbon dioxide and nitrogen. 7. Способ по п.1 отличающийся тем, что процесс горения углеводородного топлива проводится с подачей потока кислорода, получаемого обогащением из атмосферного воздуха. 7. The method according to claim 1, characterized in that the combustion process of hydrocarbon fuel is carried out with the supply of an oxygen flow obtained by enrichment from atmospheric air.
PCT/RU2022/000251 2022-08-04 2022-08-05 Method for combustion of hydrocarbon fuel Ceased WO2024030043A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022121266A RU2022121266A (en) 2022-08-04 Method of combustion of hydrocarbon fuel and process of capturing carbon dioxide from flue gases for transportation and storage
RU2022121266 2022-08-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024030043A1 true WO2024030043A1 (en) 2024-02-08

Family

ID=89849385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000251 Ceased WO2024030043A1 (en) 2022-08-04 2022-08-05 Method for combustion of hydrocarbon fuel

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024030043A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1462067A1 (en) * 1987-02-11 1989-02-28 Производственно-техническое предприятие Специализированного треста "Укрэнергочермет" Method of controlling combustion process
US20090075219A1 (en) * 2005-10-04 2009-03-19 Regis Vilagines Oxycombustion Method Allowing Capture of All of the Carbon Dioxide Produced
RU135413U1 (en) * 2013-03-14 2013-12-10 Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" STAND FOR TESTS OF EXHAUST GASES OF COMPRESSOR STATIONS
RU2016134225A (en) * 2016-08-22 2018-03-02 Размик Григорьевич Погосян METHOD FOR PRODUCING FUEL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1462067A1 (en) * 1987-02-11 1989-02-28 Производственно-техническое предприятие Специализированного треста "Укрэнергочермет" Method of controlling combustion process
US20090075219A1 (en) * 2005-10-04 2009-03-19 Regis Vilagines Oxycombustion Method Allowing Capture of All of the Carbon Dioxide Produced
RU135413U1 (en) * 2013-03-14 2013-12-10 Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" STAND FOR TESTS OF EXHAUST GASES OF COMPRESSOR STATIONS
RU2016134225A (en) * 2016-08-22 2018-03-02 Размик Григорьевич Погосян METHOD FOR PRODUCING FUEL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8388919B2 (en) Plant and process for removing carbon dioxide from gas streams
WO2007061107A1 (en) Disposal method and equipmnt for exhaust gas from combustion system
RU2010150658A (en) METHOD FOR GAS SEPARATION USING PERMEAT MEMBRANES TO REMOVE CO2 FROM COMBUSTION PRODUCTS
US8387545B2 (en) Water recovery from flue gas in steam-assisted production
EP2600060A1 (en) Hydrogen assisted oxy-fuel combustion
US10364215B2 (en) Zero emission urea process and plant
FR3105013A1 (en) Process and apparatus for separating carbon dioxide from a waste gas from a fluidized bed catalytic cracking (FCC) plant
FR3105014A1 (en) Process and apparatus for separating carbon dioxide from a waste gas from a fluidized bed catalytic cracking (FCC) plant
WO2024030043A1 (en) Method for combustion of hydrocarbon fuel
WO2024054127A1 (en) Regenerating a catalyst and capturing carbon for transportation and storage
CA2081189C (en) Co2 recycle for a gas-fired turbogenerator
RU2022121266A (en) Method of combustion of hydrocarbon fuel and process of capturing carbon dioxide from flue gases for transportation and storage
RU2391379C1 (en) Dry coke quenching method
EP4133212B1 (en) Method for calcining lime or dolomite and annular shaft furnace used
EP4225473A1 (en) Method and apparatus for enhanced carbon dioxide capture in a power plant
JP2005325322A (en) Energy recovery method of reducing gasified wood biomass
US20130152595A1 (en) Process for the enhancement of power plant with co2 capture and system for realization of the process
EP4275784B1 (en) Process and apparatus for purifying a gas stream containing at least one nitrogen oxide
WO1994024230A1 (en) Method of reducing halides in synthesis gas
GB2544802A (en) A combustion method
NL2032269B1 (en) Method and apparatus for recovery and reuse of tail gas and flue gas components
KR20130041595A (en) Method and apparatus for incinerating and melting waste using pure oxygen
SU352930A1 (en) METHOD OF GASIFICATION FUEL
CA1105237A (en) Process for the incineration of chlorinated organic materials
WO2025217582A1 (en) Closed-cycle use of hydrogen and oxygen for carbon capture and emissions reduction

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22954134

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22954134

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1