СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТВЕРДОГО НОСИТЕЛЯ КИСЛОРОДА

1. Способ сжигания углеродсодержащего топлива в установке для сжигания, при этом способ включает стадии:
(а) введение дисперсного селективного сорбента кислорода в реактор адсорбирования установки сжигания для получения первого слоя частиц в реакторе адсорбирования;
1
(b) псевдоожижение первого слоя частиц при использовании кислородсодержащего первого псевдоожижающего газа до получения первого парциального давления кислорода р в реакторе адсорбирования для адсорбирования кислорода из псевдоожижающего газа на сорбент с получением сорбента, обогащенного кислородом, и обедненного кислородом отходящего газа;
(с) выпуск отходящего газа, обедненного кислородом, из реактора адсорбирования по первому каналу для отходящего газа;
(d) перенос сорбента, обогащенного кислородом, из реактора адсорбирования в реактор сжигания установки сжигания по каналу переноса сорбента для получения второго слоя частиц в реакторе сжигания;
2
2
1
(е) псевдоожижение второго слоя частиц при использовании второго псевдоожижающего газа, обедненного кислородом, до получения второго парциального давления кислорода р в реакторе сжигания, где р является меньшим, чем р, для десорбирования кислорода из сорбента с получением свободного газообразного кислорода и сорбента, обедненного кислородом;
2
2
1
(f) введение твердого углеродсодержащего топлива в реактор сжигания для окисления топлива при использовании свободного газообразного кислорода и получения отходящего газа, содержащего диоксид углерода, и выдерживания низкого парциального давления кислорода р' в реакторе сжигания, где р' является меньшим, чем р, для продолжения десорбирования кислорода из сорбента; и
(g) выпуск отходящего газа, содержащего диоксид углерода, из реактора сжигания по второму каналу для отходящего газа.
2. Способ по п.1, где способ включает дополнительную стадию возврата, по меньшей мере, части сорбента, обедненного кислородом, из реактора сжигания в реактор адсорбирования по каналу возврата сорбента.
3. Способ по п.1, где способ включает дополнительную стадию выпуска из установки сжигания, по меньшей мере, части сорбента, обедненного кислородом, для удаления примесей, адсорбированных на сорбенте.
4. Способ по п.3, где способ включает дополнительные стадии регенерирования, по меньшей мере, части десорбированного сорбента в результате удаления примесей, адсорбированных на сорбенте, и возврата, по меньшей мере, части регенерированного сорбента на стадии регенерирования в реактор адсорбирования.
5. Способ по п.1, где первый псевдоожижающий газ включает воздух.
6. Способ по п.1, где второй псевдоожижающий газ включает диоксид углерода.
7. Способ по п.6, где, по меньшей мере, часть второго псевдоожижающего газа получают в виде побочного потока отходящего газа, содержащего диоксид углерода.
8. Способ по п.6, где второй псевдоожижающий газ включает водяной пар.
9. Способ по п.1, где углеродсодержащее топливо включает, по меньшей мере, одного представителя, выбираемого угля, биотоплива и топлива, получаемого из отходов.
10. Способ по п.1, где реактором адсорбирования является реактор со слоем медленного псевдоожижения.
11. Способ по п.10, где на стадии (а) селективный сорбент кислорода вводят в верхнюю часть реактора адсорбирования, а на стадии (d) сорбент, обогащенный кислородом, переносят из нижней части реактора адсорбирования.
12. Способ по п.1, где реактором адсорбирования является реактор со слоем быстрого псевдоожижения.
13. Способ по п.12, где реактор адсорбирования включает сепаратор частиц для отделения сорбента, обогащенного кислородом, от обедненного кислородом газа, а стадия (d) включает перенос отделенного сорбента, обогащенного кислородом, в реактор сжигания.
14. Способ по п.2, где реактором сжигания является реактор со слоем медленного псевдоожижения.
15. Способ по п.14, где на стадии (d) сорбент, обогащенный кислородом, вводят в верхнюю часть реактора сжигания, а на стадии (h) сорбент, обедненный кислородом, возвращают из нижней части реактора адсорбирования.
16. Способ по п.2, где реактором сжигания является реактор со слоем быстрого псевдоожижения.
17. Способ по п.16, где реактор сжигания включает сепаратор частиц для отделения сорбента, обедненного кислородом, от отходящего газа, содержащего диоксид углерода, а стадия (h) включает перенос отделенного сорбента, обедненного кислородом, в реактор адсорбирования.
18. Способ по п.1, где селективный сорбент кислорода включает материал, относящийся к типу перовскита.
1-x
x
3-δ
19. Способ по п.18, где материал, относящийся к типу перовскита, описывается структурной формулой AMBO, где А представляет собой ион металла из групп 3А и 3В периодической таблицы элементов или их смеси, М представляет собой ион металла из групп 1А и 2А периодической таблицы элементов или их смеси, В представляет собой ион переходного металла из d-элементов периодической таблицы элементов или их смеси, х варьируется в диапазоне от 0 до 1, а δ представляет собой отклонение от стехиометрического состава, получающегося в результате замещения ионов металлов А ионами металлов М.
20. Способ по п.19, где имеет место, по меньшей мере, одно из следующего (i) А представляет собой, по меньшей мере, один лантаноид из f-элементов, (ii) М представляет собой, по меньшей мере, один металл из группы 2А периодической таблицы элементов, и (iii) В представляет собой Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn или их смеси.
21. Способ по п.19, где х находится в диапазоне от 0,2 до 1, и имеет место, по меньшей мере, одно из следующего (i) А представляет собой La, Y, Sm или их смеси, (ii) М представляет собой Sr, Ca, Ba или их смеси, и (iii) В представляет собой V, Fe, Ni, Cu или их смеси.
2
3
2
2
2
2
22. Способ по п.1, где материал селективного сорбента кислорода включает керамические вещества, выбираемые из группы, состоящей из BiO, ZrO, CeO, ThO, HfO и их смесей, при этом керамическое вещество допируют, используя, по меньшей мере, одного представителя, выбираемого из СаО, оксидов редкоземельных металлов и смесей СаО и оксидов редкоземельных металлов.
2
3
2
3
2
3
2
3
23. Способ по п.22, где керамическое вещество допируют, используя оксид редкоземельного металла, выбираемый из группы, состоящей из YO, NbO, SmO, GdO и их смесей.
24. Способ по п.1, где селективный сорбент кислорода включает браунмиллеритовые оксиды.
25. Способ по п.1, где селективный сорбент кислорода обрабатывают веществом, которое промотирует реализацию свойств адсорбирования материалом кислорода.
26. Способ по п.25, где вещество промотора включает переходные металлы из групп 1b и 8 периодической таблицы элементов.
27. Способ по п.25, где вещество промотора выбирают из группы, состоящей из Cu, Ag, Fe, Ni, Rh, Pt или их смесей.
28. Способ по п.1, где способ включает дополнительную стадию извлечения диоксида углерода из отходящего газа, содержащего диоксид углерода.
29. Способ по п.1, где способ включает дополнительную стадию получения водяного пара в результате использования поверхностей теплообмена в реакторе сжигания и, по меньшей мере, в одном устройстве, выбираемом из реактора адсорбирования, первого канала для отходящего газа и второго канала для отходящего газа.
30. Способ по п.1, где способ включает дополнительную стадию нагревания первого псевдоожижающего газа теплом, рекуперированным из отходящего газа, обедненного кислородом.
31. Способ по п.1, где способ включает дополнительную стадию нагревания второго псевдоожижающего газа теплом, рекуперированным из отходящего газа, содержащего диоксид углерода.
32. Установка сжигания для сжигания углеродсодержащего топлива, где установка включает в себя:
реактор адсорбирования и реактор сжигания;
средство введения дисперсного селективного сорбента кислорода в реактор адсорбирования;
средство псевдоожижения слоя селективного сорбента кислорода при использовании кислородсодержащего первого псевдоожижающего газа для получения сорбента, обогащенного кислородом, и обедненного кислородом отходящего газа;
средство выпуска отходящего газа, обедненного кислородом, из реактора адсорбирования;
средство переноса сорбента, обогащенного кислородом, из реактора адсорбирования в реактор сжигания;
средство псевдоожижения слоя, образованного в реакторе сжигания, при использовании второго псевдоожижающего газа, обедненного кислородом, для десорбированного кислорода из сорбента и получения сорбента, обедненного кислородом;
средство введения твердого углеродсодержащего топлива в реактор сжигания для окисления топлива при использовании десорбированного кислорода с получением отходящего газа, содержащего диоксид углерода, и выдерживания низкого парциального давления кислорода в реакторе сжигания для непрерывного десорбирования кислорода из сорбента; и
средство выпуска отходящего газа, содержащего диоксид углерода, из реактора сжигания.
33. Установка сжигания по п.32, где установка включает средство переноса, по меньшей мере, части сорбента, обедненного кислородом, из реактора сжигания в реактор адсорбирования.
34. Установка сжигания по п.32, где установка включает средство выпуска из установки сжигания, по меньшей мере, части сорбента, обедненного кислородом, для удаления примесей, адсорбированных на сорбенте.
35. Установка сжигания по п.34, где установка включает средство регенерирования, по меньшей мере, части выпущенного сорбента в результате удаления примесей, адсорбированных на сорбенте, и средство возврата, по меньшей мере, части регенерированного сорбента в реактор адсорбирования.
36. Установка сжигания по п.32, где установка включает средство компоновки побочного потока содержащего диоксид углерода отходящего газа, находящееся в соединении через текучую среду со средством псевдоожижения слоя, образованного в реакторе сжигания, при использовании второго псевдоожижающего газа, обедненного кислородом.
37. Установка сжигания по п.32, где реактором адсорбирования является реактор со слоем медленного псевдоожижения.
38. Установка сжигания по п.37, где средство введения селективного сорбента кислорода в реактор адсорбирования соединчют с верхней частью реактора адсорбирования, а средство переноса сорбента, обогащенного кислородом, из реактора адсорбирования в реактор сжигания соединяют с нижней частью реактора адсорбирования.
39. Установка сжигания по п.32, где реактором адсорбирования является реактор со слоем быстрого псевдоожижения.
40. Установка сжигания по п.39, где реактор адсорбирования включает сепаратор частиц для отделения сорбента, обогащенного кислородом, от обедненного кислородом газа, а средство переноса сорбента, обогащенного кислородом, из реактора адсорбирования в реактор сжигания включает средство переноса отделенного сорбента, обогащенного кислородом, в реактор сжигания.
41. Установка сжигания по п.33, где реактором сжигания является реактор со слоем медленного псевдоожижения.
42. Установка сжигания по п.41, где средство переноса сорбента, обогащенного кислородом, в реактор сжигания соединяют с верхней частью реактора сжигания, а средство переноса сорбента, обедненного кислородом, из реактора сжигания в реактор адсорбирования соединяют с нижней частью реактора сжигания.
43. Установка сжигания по п.33, где реактором сжигания является реактор со слоем быстрого псевдоожижения.
44. Установка сжигания по п.43, где реактор сжигания включает сепаратор частиц для отделения сорбента, обедненного кислородом, от отходящего газа, содержащего диоксид углерода, а средство переноса сорбента, обедненного кислородом, из реактора сжигания в реактор адсорбирования включает средство переноса отделенного сорбента, обедненного кислородом, в реактор адсорбирования.
45. Установка сжигания по п.32, где установка включает средство извлечения диоксида углерода из отходящего газа, содержащего диоксид углерода.
46. Установка сжигания по п.32, где установка включает средство получения водяного пара, включающее поверхности теплообмена в реакторе сжигания и, по меньшей мере, в одном устройстве, выбираемом из реактора адсорбирования, первого канала для отходящего газа и второго канала для отходящего газа.
47. Установка сжигания по п.32, где установка включает средство нагревания первого псевдоожижающего газа теплом, рекуперированным из отходящего газа, обедненного кислородом.
48. Установка сжигания по п.32, где установка включает средство нагревания второго псевдоожижающего газа теплом, рекуперированным из отходящего газа, содержащего диоксид углерода.