(57)【要約】本発明は、合成ガス製造ユニットにより合成ガスを製造する方法に関し、合成ガス製造ユニットは、炭化水素（２）から、水素、ＣＯ及びＣＯ２を含有する粗製合成ガス（３）及びＣＯ２を含有する排気ガス（４）を産生する合成ガス製造反応器（１）と、前記粗製合成ガス（３）から製造され、合成ガス製造反応器（１）に再循環される実質的にＣＯ２を含有するガス（１２）を産生するＣＯ２除去装置（５）とを含み、更に、工業現場は、ＣＯ２を含有する排気ガス（８）を産生する少なくとも一つの熱及び/又は電気製造ユニット（６）と現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）とを含み、ここで、合成ガス製造反応器（４）或いは熱及び/又は電気製造ユニット（６）により産生されるＣＯ２を含有する排気ガスの少なくとも一つは、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）で処理され、そして、合成ガス製造反応器及び/又は熱及び/又は電気製造ユニット（６）の排気ガス（４，８）を、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）で処理することにより産生されるＣＯ２（１１）は、合成ガス製造反応器（１）に少なくとも一部は再循環される。
2008528423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
-炭化水素（２）から
・水素、ＣＯ及びＣＯ２を含有する粗製合成ガス（３）及び
・ＣＯ２を含有する排気ガス（４）
を製造する少なくとも一つの合成ガス製造反応器（1）：
-主としてＣＯ２を含むガスを産生し、前記主としてＣＯ２を含むガスは合成ガス製造反応器（１）へと再循環されるものである、前記粗製合成ガスからＣＯ２を除去する装置（５）
を含み、
工業現場には、付加的に、
-ＣＯ２を含有する排気ガス（８）を産生する少なくとも一つの熱電併給ユニット（６）；及び
-現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）
を含む合成ガス製造ユニットを使用する合成ガスの製造方法であって、
-合成ガス製造反応器或いは熱電併給ユニット（６）によって産生されたＣＯ２を含有する排気ガス（４）の少なくとも一つを、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）で処理し、そして
-合成ガス製造ユニット及び/又は熱電併給ユニットからの排気ガス（４、８）を処理することによって産生されるＣＯ２（１１）を、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）を経由して、少なくとも部分的に合成ガス製造反応器（１）に再循環させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、熱電併給ユニット（６）は、ガスタービン（６３）、水蒸気発生用ボイラー（６１）、水蒸気タービン（６２）或いはこれら装置の組合せのうち少なくとも一つの装置を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１或いは２記載の方法であって、合成ガス製造ユニットは、主としてＣＯを含むガス（１８）及び主としてＨ２を含むガス（９）を産生する、合成ガスからＣＯを除去する装置を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、合成ガスからＣＯを除去する装置は、乾燥装置（１３）及びコールドボックス（７）を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３或いは４記載の方法であって、合成ガス製造ユニットは、合成ガスからＣＯを除去する装置により産生された主としてＨ２を含むガスを純化する装置（２２）を含み、前記純化する装置（２２）は、Ｈ２富化されたガスを産生するものであることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、主としてＨ２を含むガスを純化する装置（２２）は、圧力スウィング吸着ＰＳＡプロセスを使用することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、主としてＨ２を含むガスを純化する装置（２２）は、圧力スウィング吸着ＰＳＡプロセスを使用し、そして、主としてＨ２、ＣＯ、及びＣＨ４の混合物を含む排ガス（２９）を産生することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項３〜７の何れか１項記載の方法であって、熱電併給ユニット（６）は、ガスタービンを含み、ガスタービンの燃料が、天然ガス（２）であるか、或いは天然ガス（２）と、合成ガスからＣＯを除去する装置（７）により産生された主としてＨ２を含むガス（９）、主としてＨ２を含むガスを純化する装置（２２）により産生されたＨ２富化されたガス（２８）、コールドボックス（７）からの排ガス（１５）及びコールドボックスからのメタンパージ（３１）から選択される少なくとも１種のガスとの混合物であることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１或いは２記載の方法であって、合成ガス製造ユニットは、合成ガスのＨ２/ＣＯモル比の値を調整する装置を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法であって、合成ガスのＨ２/ＣＯモル比の値を調整する装置は、水素透過膜（２６）であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、水素透過膜（２６）は、乾燥装置（１３）に先行されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項記載の方法であって、合成ガス製造反応器からの排気ガス（４）を、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）に導入する前に、熱電併給ユニットからの排気ガス（８）と混合することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項記載の方法であって、合成ガス製造反応器からＣＯ２を除去する装置及び現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（５、１０）によって製造されたＣＯ２（１１、１２）を、合成ガス製造反応器（１）に再循環させる前に圧縮することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項記載の方法であって、熱電併給ユニットは、合成ガス製造反応器（１）に由来する熱により製造された水蒸気（１４）を部分的に供給される水蒸気タービン（６２）を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項記載の方法であって、熱電併給ユニットは、水蒸気タービン（６２）を含み、水蒸気タービン（６２）からの少なくとも一部の水蒸気（３１）は、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（１０）に使用されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか１項記載の方法であって、粗製合成ガス（３）のＨ２/ＣＯ比は、合成ガス製造ユニットからＣＯ２を除去する装置及び合成ガス製造反応器（１）のある現場からの燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置（５、１０）によって産生されたＣＯ２（１１、１２）の再循環率により調整されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６項記載の方法であって、合成ガス製造ユニットは、合成ガスのＨ２/ＣＯモル比の値を調整する装置（２６）を含まないことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、合成ガス製造現場にあるボイラー、ガスタービン及び/又は水蒸気・電気統合製造ユニットからの二酸化炭素放出を低減することを可能とする方法に関する。
【０００２】
本発明は、環境保護に影響を与える重化学産業、石油化学産業、精製産業及びエネルギー産業のような様々な産業部門に関係する。
【０００３】
これらすべての産業は、合成ガス製造によって、重質炭化水素をより用途の多い化学物質へ変換している。合成ガスは、ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ２及びＨ２Ｏの混合物であり、水蒸気メタン改質法（ＳＭＲ）、炭化水素部分酸化法或いは自動熱改質法（ＡＴＲ）により得られる。水蒸気メタン改質法は、天然ガスから重ナフサまでの範囲の炭化水素からＣＯ富化された合成ガスを製造するために使用されるプロセスである。部分酸化プロセス或いはＰＯＸは、高温高圧下での、炭化水素とコークス或いは石炭と水蒸気及び酸素との間の非触媒反応である。また、自動熱改質プロセスによれば、ＳＭＲ改質と部分酸化とを同じ反応器で併用することにより合成ガスを得ることもできる。ＡＴＲにより処理される炭化水素は、一般的には、天然ガスとナフサである。このＡＴＲプロセスにより、Ｈ２/ＣＯ比の低い合成ガスが得られる。合成ガスはまた、基礎反応物質が天然ガスの時には窒素を含有する。操業条件と合成ガスの用途に応じて、合成ガスの組成は、以下の量で変化する。
【０００４】
Ｈ２＋ＣＯ＝７５〜９７容量％
ＣＨ４＝０．５〜１８容量％
ＣＯ２＝２〜１０容量％
その後、二酸化炭素除去ユニットで処理される。ＣＯが合成ガス製造の所望の生産物であれば、回収された二酸化炭素は、合成ガス製造反応器により処理される反応物質として再循環される。そうでなければ、環境基準が今後の放出を禁止しているため、得られたＣＯ２は貯蔵されるか、再循環されねばならない。二酸化炭素はまた、合成ガス製造反応器からの煙霧や排気ガスにも見出される。これら煙霧は通常は大気中に放出されるが、これは環境基準を満たさない。
【０００５】
本発明は、従来のボイラーのような、熱と電力を結合して（ＣＨＰ）製造する技術が使用される合成ガス製造現場に関する。エネルギー産業においては、これらＣＨＰ技術は、開放サイクル或いは併用サイクルからなる電気の同時製造プラントである。電気-熱同時発生は、電気と水蒸気の同時製造であり、電気は、タービン（通常は、ガス或いは水蒸気タービン）により駆動された交流発電機により生み出され、熱は、水蒸気或いは熱水製造用ボイラーから生じる排気ガスの熱から生じる。２つの型のエネルギーの複合生成は、熱及び/又は電気の別々の従来の製造と比較して、高効率の歩留まりが得られる結果となる。したがって、合成ガス誘導体、水蒸気及び電気に対する需要の高まりに応じるために、製造現場は、合成ガス誘導体、水蒸気及び電気を同時に供給するようますます求められている。しかしながら、これら製造現場の１つの現在の問題は、二酸化炭素放出制限による環境的制約を満足することを可能とすることである。追加的な問題は、合成ガスユニットにより製造されたガスから除去された二酸化炭素貯蔵に対する解決を見出し、合成ガスユニットの信頼性を改善し、費用を減少し、環境尊重を達成することである。
【０００６】
本発明の目的は、二酸化炭素放出が少ない、熱電併給ユニットを含む現場での合成ガス製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、二酸化炭素放出が少なく、そして二酸化炭素を貯蔵する必要のない、熱電併給ユニットを含む現場での合成ガス製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、二酸化炭素放出が少なく、そして製造された合成ガスのＨ２/ＣＯ比を調整することができる、熱電併給ユニットを含む現場での合成ガス製造方法を提供することである
この目的の範囲内で、本発明は、合成ガス製造ユニットを使用する合成ガスの製造方法に関するものであって、
-炭化水素から
・水素、ＣＯ及びＣＯ２を含有する粗製合成ガス；及び
・ＣＯ２を含有する排気ガス
を製造する少なくとも一つの合成ガス製造反応器
-ＣＯ２を主成分とするガスを産生し、前記ＣＯ２を主成分とするガスは、合成ガス製造反応器へと再循環される、前記粗製合成ガスからＣＯ２を除去する装置
を含み、
工業現場には、付加的に、
-ＣＯ２を含有する排気ガスを産生する少なくとも一つの熱電併給ユニット；及び
-現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置
を含み、
その方法においては、
-合成ガス製造反応器或いは熱電併給ユニットによって産生されたＣＯ２を含有する排気ガスの少なくとも一つは、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置で処理され、そして
-合成ガス製造ユニット及び/又は熱電併給ユニットからの排気ガス処理によって産生されるＣＯ２は、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置を経由して、少なくとも部分的に合成ガス製造反応器に再循環されるものである。
【０００９】
本発明により達成される他の特徴と利点は以下の説明を読めば明らかであろう。本発明の形態と具体例は、非限定的実施例により与えられ、本発明による方法のいくつかの変形例の模式図により、第１〜４図で示される。
【００１０】
したがって、本発明による方法は、一方では、粗製合成ガスを得ることを可能とする合成ガス製造反応器を含み、そして他方では、そこからの二酸化炭素を除去するためにこの粗製合成ガスを処理する装置を少なくとも含む、合成ガス製造ユニットを使用する。
【００１１】
粗製合成ガスを得ることを可能とする合成ガス製造反応器は、水蒸気メタン改質（ＳＭＲ）反応器或いは部分酸化（ＰＯＸ）反応器であり、炭化水素を使って、水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びその他化合物を含む粗製合成ガスを製造する。それはまた、ＡＴＲプロセスを実施する反応器である。合成ガス製造反応器で実施される燃焼に基づき（燃焼は、合成反応実施のために反応器温度を上げることを目的とする）、合成ガス製造反応器はまた、合成ガスに加えて排気ガスを産生する。この排気ガスは、炭化水素の燃焼の結果通常生じるＣＯ２を含有する。
【００１２】
二酸化炭素をそこから除去するための粗製合成ガスの処理装置は、好ましくは、通常ＭＤＥＡ（メチルジエタノールアミン）を使用する、アミンで洗浄する方法である。ＣＯ２は、主としてＣＯ２を含むガス（すなわち、ＣＯ２を少なくとも９９容量％含有する）の形で粗製合成ガスから除去され、合成ガス製造反応器へ反応物質として再循環される。
【００１３】
本発明の第一の態様によれば、合成ガス製造ユニットは、主としてＣＯを含むガスと主としてＨ２を含むガスとを産生する合成ガスから、ＣＯを除去する装置を含む。この態様は、工業現場が主に一酸化炭素製造を目的とする時に実施される。合成ガスからＣＯを除去する装置は、通常前記粗製合成ガスからＣＯ２を除去する装置の後に位置する。合成ガスからＣＯを除去する装置は、通常乾燥装置とコールドボックスを含む。このように、ＣＯ２除去装置から出る合成ガスは、コールドボックスに導入される前に先ず乾燥され、低温貯蔵手段によって種々の化合物が分離される。コールドボックスは、少なくとも主としてＣＯを含むガス（すなわち、好ましくは、ＣＯを少なくとも９８容量％含有する）と、主としてＨ２を含むガス（すなわち、好ましくは、Ｈ２を少なくとも９７容量％含有する）、主としてＣＨ４を含むガス（すなわち、好ましくは、ＣＨ４を少なくとも９９容量％含有する）及びＨ２、ＣＯ及びＣＨ４の混合物を含むガスを製造する。コールドボックスの上流でＣＯ２を再循環すると、主としてＣＯを含むガス中の窒素を低減することができる。排ガス、主としてＣＨ４を含むガス及び主としてＨ２を含むガスが、工業現場で実施される全燃焼反応に、特に合成ガス製造で実施される燃焼反応或いは熱電併給ユニットで実施される燃焼反応に、燃料として使用される。主としてＣＨ４を含むガスはまた、反応物質として使用されるために合成ガス製造反応器に導入される。この第一の態様の特定の機器構成によれば、コールドボックスに導入される前に乾燥装置から生じる合成ガスのＨ２/ＣＯモル比を調整することができる。この調整は、膜分離プロセスにより実施される。この第一の態様によれば、合成ガス製造ユニットは、好ましくは、合成ガスからＣＯを除去する装置により産生される主としてＨ２を含むガスを純化する装置を含み、前記純化装置は、Ｈ２富化されたガスを産生する。この主としてＨ２を含むガスを純化する装置は、好ましくは圧力スウィング吸着ＰＳＡプロセスを使用する。この主としてＨ２を含むガスを純化する装置は、主として水素、ＣＯ及びＣＨ４の混合物を含む排ガスを産生する。この排ガスは、工業現場で実施される全燃焼反応に、特に合成ガス製造反応器及び熱電併給ユニットで実施される燃焼反応に、燃料として使用される。
【００１４】
本発明の第二の態様によれば、合成ガス製造ユニットは、合成ガスのＨ２/ＣＯモル比の値を調整する装置を含む。この態様は、工業現場がオキソガスを主に製造することを目的とするときに実施される。オキソガスのＨ２/ＣＯモル比の値を調整する装置は、通常水素透過膜を含む。膜の選択性を選ぶことにより、オキソガスのＨ２/ＣＯモル比の値を調整することができる。この膜は、工業現場で実施される全燃焼反応に、特に合成ガス製造反応器及び熱電併給ユニットで実施される燃焼反応に、燃料として使用される水素浸透液も産生する。透過膜は、乾燥装置に先行されることもある。
【００１５】
本発明によれば、合成ガス製造ユニットが位置する工業現場は、付加的に、少なくとも一つの熱電併給ユニット（ＣＨＰ）を含み、このユニットは、ＣＯ２を含有する排気ガスを産生する。本発明によれば、ＣＯ２を含有する排気ガスを産生する熱電併給ユニットは、以下の装置のうちの少なくとも一つを含む。ガスタービン、水蒸気発生ボイラー、水蒸気タービン、或いはこれら装置の組合せ、特に水蒸気タービンと水蒸気ボイラーとの組合せ、及び水蒸気タービンと組合せてもよいガスタービンとガスボイラーとの組合せ。ガスタービンは、ガスタービンと接続された圧縮機を含む装置として広く知られている。製造された圧縮空気は、燃料と共にタービンの燃焼装置に導入され、発生した燃焼ガスは、ガスタービンを通過して、例えば交流発電機によって電気を発生する。ガスタービンへの燃料は、通常天然ガスである。本発明の第一の態様によれば、天然ガスは、少なくとも一つの以下から選ばれるガスと混合される。：合成ガスからＣＯ除去装置により製造された主としてＨ２を含むガス、合成ガスからＣＯ除去装置により製造された主としＣＨ４を含むガス、純化装置により製造されたＨ２富化ガス、及びコールドボックスからの排ガス。水蒸気製造のためのボイラーは、通常水を水蒸気に変換する熱を発生する装置から成る。このボイラーは、水が流れ、燃焼により発生する熱と接触する一連の熱交換器、例えばコイルから通常成る。このボイラーは、水蒸気タービンと併用される。こうして、ボイラーにより生み出された水蒸気圧は、水蒸気タービンを通って、電気を発生する。水蒸気タービンは、水蒸気と電気を生み出す背圧水蒸気タービンか、水と電気を生み出す圧縮水蒸気タービンの何れかである。一つの特別の変形例によると、水蒸気タービンは、合成ガス製造反応器由来の熱により生み出された水蒸気を部分的に供給される。熱電併給ユニット（ＣＨＰ）は、熱を供給するために実施される燃焼、特には天然ガスの燃焼に基づくＣＯ２を含む排気ガスを産生する。
【００１６】
最後に、本発明によれば、工業現場は、現場で製造可能な燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置を含む。この装置は、燃焼に由来し、ＣＯ２を含有する全排気ガスを処理することができる。燃焼由来の排気ガスは、通常１３〜１６容量％の酸素を含有する。これらのガスからＣＯ２を除去する装置は、それゆえ、そのような酸素含量のガスの処理に適していなければならない。粗製合成ガスは数ppbの酸素を含むだけであるから、例えば、粗製合成ガスからＣＯ２を除去する装置を使用することはできない。ＣＯ２除去装置は、ＭＤＥＡ（メチルジエタノールアミン）を使用するアミン洗浄或いは、スクリーンによる二酸化炭素吸収プロセス或いは膜透過プロセスである。
【００１７】
本発明の第一の主要な特徴は、合成ガス製造反応器か熱電併給ユニット（ＣＨＰ）により発生したＣＯ２を含有する排気ガスの少なくとも一つは、現場の燃焼排気ガスからＣＯ２を除去する装置で処理されるという事実に関連する。本発明によれば、合成ガス製造ユニット由来の排気ガスか、或いは熱電併給ユニット由来の排気ガスか、これら二つのユニット両方由来の排気ガスかのいずれかが処理される。選択は、通常それぞれの排ガスのＣＯ２含有量及び合成ガス製造反応器の所望の再循環率の両方に応じてなされる。もしも、合成ガス製造ユニット及び熱電併給ユニット（ＣＨＰ）双方由来の排気ガスが、現場の排気ガスからＣＯ２を除去する装置により処理されるとするならば、現場の排気ガスからＣＯ２を除去する装置に導入される前に、合成ガス製造反応器由来の排気ガスは、好ましくは、熱電併給ユニット（ＣＨＰ）由来の排気ガスと混合される。
【００１８】
本発明の第二の主要な特徴は、合成ガス製造ユニット由来の排気ガス及び/又は熱電併給ユニット（ＣＨＰ）由来の排気ガスからＣＯ２を除去する装置により製造されるＣＯ２は、少なくとも部分的に、合成ガス製造反応器に再循環される。排気ガス由来のＣＯ２は、合成ガス製造反応器での反応物質として再循環される。排気ガス由来のＣＯ２を除去する装置により産生されるＣＯ２は、合成ガス製造反応器の触媒に対する毒を含有することから、このＣＯ２は、次の少なくとも一つの装置或いは好ましくは両方の装置により処理される。
【００１９】
・活性炭結合床であり、第一の床は、Ｈｇを吸収するために硫黄が含浸されており、第二の床は、Ｈ２Ｓ及びＨＣＮを吸収するために、また、ＡｓＨ３を酸化するために銅及び銀が含浸されている、
・脱酸素反応器であり、イオン化合物吸収のためアルミニウムが装填されており、下流には、Ｏ２、Ｃ２Ｈ４及びＮＯｘ除去のため銅及びパラジウム系触媒が装填されている。
【００２０】
この触媒毒除去処理の間、合成ガス反応器に再導入される前に、ＣＯ２は圧縮され、例えば熱交換器により温度変化を受ける。通常は、粗製合成ガスからのＣＯ２を除去する装置由来のＣＯ２と、排気ガスからのＣＯ２を除去する装置由来の処理ＣＯ２とは、合成ガス製造反応器に再循環される前に混合される。合成ガス製造反応器に再循環される、ＣＯ２除去装置により製造されたＣＯ２の量は、主に、所望の合成ガスのＨ２/ＣＯ比の関数として調整される。ある場合には、工業現場は、合成段階の中間物としてＣＯ２の使用を必要とするが、この場合、ＣＯ２の一部は再循環されない。変形例によれば、合成ガス製造ユニット及び熱電併給ユニット（ＣＨＰ）由来のＣＯ２を除去する装置により製造されるＣＯ２は、少なくとも部分的に、合成ガス製造反応器に再循環される。排気ガス由来のＣＯ２の少なくとも一部は、合成ガス製造反応器での反応物質として再循環される前に、例えば、合成ガス製造ユニットに通常振り向けられている既存の圧縮機により、圧縮される。
【００２１】
特別な場合には、ＣＨＰユニットの水蒸気タービンは、圧縮機に連結される。この圧縮機は、随意に、特に、除去装置が吸収プロセスか膜透過プロセスである場合には、現場の燃焼排気ガス由来のＣＯ２を除去する装置へ導入される前に、ボイラー及び合成ガス製造反応器により産生された排ガス混合物を圧縮する。この圧縮により、ガスのその後の改善された処理が可能となる。
【００２２】
最後に、本発明の方法によれば、粗製合成ガスのＨ２/ＣＯ比は、合成ガス製造ユニット及び合成ガス製造反応器での熱電併給ユニット由来のＣＯ２を除去する装置により産生されるＣＯ２再循環率により調整される。したがって、本発明によれば、排気ガス処理に由来するＣＯ２の再循環量を変更することができる。再循環量が１００％より少ないと、再循環されないＣＯ２は、ＣＯ２の使用が必要な外部のプラントに搬出され、そのときは工業現場が、使用に適したＣＯ２の製造現場となる。一つの有利な態様によれば、合成ガス製造ユニットは、膜のような合成ガスのＨ２/ＣＯモル比の値を調整する手段を含まない。まさしく、本発明による方法は、合成ガス製造反応器出口でのＨ２/ＣＯ比を調節することができるから、それゆえに、合成ガス製造ユニットにより製造される製造物が、オキソガスである時には、合成ガスのＨ２/ＣＯモル比を調節する装置（例えば、膜のような）を取り除くことができる。
【００２３】
図１は、本発明による方法を例示する。炭化水素２は、粗製合成ガス３を製造するために、反応器１で、触媒改質反応、部分酸化反応或いは自己熱改質（ＡＴＲ）反応を受ける。反応器１は、また、（反応物質としてではなく）燃料として使用された炭化水素の燃焼に由来するガスを含有する排気ガス４を産生する。粗製合成ガス３はＣＯ２除去用ユニット５で処理され、ＣＯ２枯渇合成ガス１９及びＣＯ２富化排出物１２を産生する。ＣＯ２枯渇合成ガス１９は、その後、乾燥機１３で乾燥され、ＣＯ２と水除去を増加し、コールドボックス７でのＣＯ２と水の存在を防止する。乾燥ガス１６はコールドボックス７で処理される。コールドボックスでは、乾燥合成ガス１６の温度が下げられ、ＣＯを他の化合物（Ｈ２、Ｎ２及びＣＨ４）から分離する。コールドボックスは主としてＣＯを含むガス１８、主としてＨ２を含むガス９及び排ガス１５を製造する。排ガス１５は、脱色カラムを出たもの（通常“フラシュガス” を意味する）で、Ｈ２、ＣＯ及びＣＨ４の混合物であり、合成ガス製造反応器１或いは熱電併給ユニットで実施される燃焼反応用の燃料として使用される。コールドボックス７のＣＯ/ＣＨ４分離カラムの底部から出るメタンパージ３１もまた、その圧力値及び触媒反応に必要な条件に応じて、燃料として或いは合成ガス製造反応器１への反応物質として使用される。
【００２４】
コールドボックス７から出る主としてＨ２を含むガス９は、水素純化プロセス２２で処理され、高純度水素２８及び排ガス２９（“テールガス”とも称される）を製造する。排ガス２９は、合成ガス製造反応器１或いは熱電併給ユニットで実施される燃焼反応用の燃料として使用される。
【００２５】
工業現場は、また、熱電併給ユニット６を含み、その熱は、炭化水素２及びコールドボックスからの主としてＨ２を含むガス９の燃焼により得られる。ユニット６は、電気２３と二酸化炭素を含有する排気ガス８を産生する。この排気ガス８は合成ガス製造反応器からの排気ガス４と混合される。この排気ガス混合物（４+８）は、現場の燃焼ガスからＣＯ２を除く装置１０で処理される。装置１０は、好ましくはＣＯ２除去装置から選ばれ、低酸素含量の低圧排出物を処理することができる。この装置１０から出るものは、ＣＯ２に乏しい排気ガス２０及びＣＯ２豊富な排出物１１であり、排出物１１は、合成ガス製造ユニットからのＣＯ２除去装置由来のＣＯ２豊富な排出物１２と混合される。このＣＯ２豊富な混合物（１１+１２）は、炭化水素２と共に反応器１に導入される前に圧縮機２１により圧縮される。ＣＯ２に乏しい排気ガス２０は、排気ガスに含有される他の産物と比べてＣＯ２含量はきわめて低く、大気中に放出される。
【００２６】
空気或いは酸素（図示せず）は、燃焼が行われる全装置１、６に供給される。
【００２７】
図２は、熱電併給ユニット６が、ガスタービン６３、ボイラー６１及び水蒸気タービン６２の組合せであるという事実によって図１と異なっている。ガスタービン６３は、炭化水素２とコールドボックスからの主としてＨ２を含むガス９の燃焼により作動する。ボイラー６１は、ガスタービン６３からの排気ガスを受け、水１７を供給され、水蒸気３０を発生し、水蒸気タービン６２を回転させて、電気２３１を発生する。水蒸気タービン６２は、反応器１に接触して入って来る水により発生する水蒸気も供給される。水蒸気タービン６２を出る水蒸気３１は、装置１０でのＣＯ２除去処理を実施するために使用される。ガスタービン６３は、炭化水素２とコールドボックスからの主としてＨ２を含むガス９の燃焼により作動する。ガスタービン６３は、電気２３２と、排気ガス２４を産生するが、排気ガス２４は、一部ボイラー６１で実行される燃焼に使用され、一部合成ガス製造反応器１で実行される燃焼に使用される。タービン６２及び６３により発生された電気は、搬出されるか、或いは、電気製品を作動するために現場内部で使用される。
【００２８】
図３及び図４は、合成ガスユニットがオキソガス製造を目的としているという事実によって夫々、図１及び図２と異なっている。したがって、コールドボックスは、合成ガスのＨ２/ＣＯモル比を調整する装置２６により置き換えられており、合成ガスは、オキソガス２７と、合成ガス製造反応器１及び熱電併給ユニット６で使用される、主として水素２５を含む（そして、ＣＯ含量のより少ない）ガスとを産生する。合成ガスは、随意に、膜に導入される前に、乾燥装置１３により乾燥される。一つの特別な態様によれば、乾燥された合成ガス１６は、直ちに所望のオキソガスのＨ２/ＣＯモル比を有する。この態様に対しては、膜２６は単純な冷却器に置き換えられ、回収された凝縮水は、合成ガス製造反応器（１）及び熱電併給ユニット（６、６１）で再使用される。
【００２９】
以上説明された方法を実施することにより、二酸化炭素放出は、相当程度減少し、製造されたＣＯ２の貯蔵手段を探し出す必要はもはやない。
【００３０】
本方法の一つの利点は、合成ガス製造反応器中のＣＯ２を再循環することに基づき、例えば、天然ガス、ナフサ或いは液化石油ガス（ＬＰＧ）のような炭化水素の消費を減少させることができるということである。
【００３１】
合成ガス製造ユニットの主生産物がＣＯである時は、排気ガス由来のＣＯ２がすべて再循環されれば、炭素回収率殆ど約１００％を達成することができるという、本発明のもう一つの利点が得られる。
【００３２】
種々のユニットの統合に基づいて、以下の利点が得られる。
【００３３】
-エネルギー効率の改善
-ＣＯ２放出の減少による、殆ど１００％の炭素回収率
-信頼性改善
-操作性とメンテナンス性の相乗効果
-経済的利益；及び
-排気ガス中のＮＯＸ及びＳＯＸ放出の減少
本発明による方法は、合成ガス製造ユニットからＣＯ２除去装置下流部分でのＨ２/ＣＯ比を減少させることができる利点を有する。この減少は、ＣＯ２含有ガスを製造する種々の装置由来のＣＯ２を再循環することにより得られる。合成ガス製造反応器中のＣＯ２再循環によって、製造されたガスは、低Ｈ２濃度となる。
【００３４】
実施例
以下の組成を有する天然ガスによるＳＭＲ反応を実施する合成ガス製造ユニットに基づき、いくつかのシミュレーションが実行された。
【００３５】
ＣＨ４：                          ９６．６９６容積％
Ｎ２：                            ０．３９７容積％
Ｃ２Ｈ６：                         ２．３２７容積％
Ｃ３Ｈ８：                         ０．１９２容積％
Ｃ４Ｈ１０：（ｎ-ブタン）           ０．３７７容積％
Ｃ５Ｈ１２：（ｎ-ペンタン）         ０．０１０容積％
ＣＯ２：                          ０．００１容積％
シミュレーションは三つの異なる事例に対して実行された。
【００３６】
-基本事例は、一つの合成ガス製造ユニット及び一つの熱電併給ユニットを含む現場に相当し、熱電併給ユニットにより産生される或いは合成ガス製造反応器からの排気ガス（４）から生じるＣＯ２（８）は、合成ガス製造ユニットへ再循環されなかった。他方、粗製合成ガスからのＣＯ２を除去するプロセスから生じるＣＯ２（１２）が、再循環された。
【００３７】
-事例１は、基本事例と同様の現場に相当するが、合成ガス製造反応器の排気ガス由来のＣＯ２を合成ガス製造ユニットへ再循環するが、熱電併給ユニットの排気ガスから生じるＣＯ２は、合成ガス製造反応器には導入されなかった。この場合、ＣＨＰユニットの排気ガスから生じるＣＯ２は大気中に放出された。
【００３８】
-事例２は、基本事例と同様の現場に相当するが、合成ガス製造反応器の排気ガス由来のＣＯ２及び熱電併給ユニットの排気ガスから生じるＣＯ２は合成ガス製造ユニットへ再循環された。
【００３９】
これら種々の場合に対して、予熱された天然ガスは、水蒸気メタン改質（ＳＭＲ）反応器である合成ガス製造反応器へ導入され、水素添加脱硫処理に付され、ごく微量の硫黄が除去された。すべての事例で、合成ガス製造ユニット由来のＣＯ２を除去する装置から生じる再循環されたＣＯ２もまた、ＳＭＲ反応器に導入された。この再循環ＣＯ２は最初に圧縮された。
【００４０】
これら全ての反応物質は、６５０℃に加熱され、２５気圧で、ＳＭＲ反応器のニッケル系触媒が充填されたチューブに導入された。
【００４１】
粗製合成ガスからのＣＯ２を除去する装置は、アミン洗浄であった。それにより、体積基準で５０ppmより少ないＣＯ２含量の合成ガスを製造することが可能になった。
【００４２】
事例２では、ガスタービン６３は、ソーラーマーズ（Ｓｏｌａｒ  Ｍａｒｓ）１００モデルであった。
【００４３】
事例１及び２では、熱電併給ユニットの排気ガスからＣＯ２を除去するユニットは、アミン洗浄であり、得られた乾燥ＣＯ２の純度は、約０．５５相対気圧下、室温での体積基準で９９．９％であった。
【００４４】
表１は、それぞれの事例の方法の経済的インパクトを比較することを可能にする。
【表１】
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【００４５】
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【００４６】
この実例は、全天然ガスの消費量（反応物質及び燃料として使用された）を減少させることによる、ＳＭＲ反応器中での全ユニットにより産生されたＣＯ２再循環の経済的利益を示す。事例１では、合成ガス製造ユニットにより消費された全天然ガスの消費量は、既に基本事例の７１％に減少している。事例２では、Ｈ２/ＣＯ比は、１．１に低下し、合成ガス製造ユニットにより消費された全天然ガスの消費量は、基本事例と比較して５７％に減少している。
【００４７】
第５図のグラフは、合成ガス製造反応器で再循環されるＣＯ２量（Ｓｍ３/ｈ）（ｙ軸）の関数として、合成ガス製造反応器出口でのＨ２/ＣＯモル比（ｘ軸）を与えるものである。そこには線形関係が見られる。したがって、必要とするＨ２或いはＣＯの製造に応じて、本発明による方法は、ＣＯ２の再循環率を調整することにより、ＣＯ２を搬入する時でさえも、Ｈ２/ＣＯ比を弾力的な方法で変化させることを可能とする。これは、加えて、コールドボックス或いはＰＳＡ上流での膜の追加を回避することも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】記載なし。
【図２】記載なし。
【図３】記載なし。
【図４】記載なし。
【図５】記載なし。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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