專利名稱：用于產生功率和氫氣的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及方法和設備，其用于由包含吐和二氧化碳(CO2)的氣態混合物來產生功率(power)和氫氣(H2)，和特別是用于由獲自含碳原料(feedstock)的氣化或者重整的氣態混合物，來同時和/或可調整地產生電功率(electric power)和高純度氫氣產物(優選的純度是至少大約99. 9mol %，更優選至少是大約99. 99mol % )。
背景技術：
固體或液體含碳原料的氣化，或者氣態或液體含碳原料的部分氧化或者蒸汽甲烷重整，繼之以從氣化器或者重整器流出物中隨后分離氫氣，是公知的用于生產氫氣的技術， 并且許多年來已經成為研究和開發的主題。同樣已知的，所分離的氫氣產物然后可以根據它的純度而用于許多的用途。例如，氫氣可以用作例如燃氣輪機中(gas turbine)的燃料， 由此產生功率(特別是電功率)，和/或它可以用于精煉、化學和/或燃料電池應用中。在該氫氣產物被作為燃料用于燃氣輪機中來產生功率的情況中，一定程度上較低的純度通常是可接受的，該純度低于用于精煉、化學和/或燃料電池應用(其全部典型的要求H2純度至少是99. 9m0l%，和更典型的是至少99. 99mol% )所要求的氫氣產物的純度。氣化器或者重整器流出物典型的包含H2, CO2和一氧化碳(CO)作為主要成分，具有少量的其他成分例如甲烷(CH4)，氨(NH3)，氮氣(N2)，氬氣(Ar)，和在含硫原料的情況中，具有某些含硫物類(主要是硫化氫(H2S),但是其他物類例如羰基硫(C0Q和二硫化碳(CS2) 也可以在較少程度存在)。這種流出物通常然后經歷水煤氣變換(water-gas-shift)反應， 來通過與H2O反應而將一些或者全部的CO轉化成(X)2和H2。在其中任何的含硫物類沒有通過適當的吸附技術來首先除去的情況中(在使用硫敏感的變換催化劑的情況中，這可能是必需的)，這可能具有也提高了所變換的混合物中H2S濃度的副作用，這歸因于在水煤氣變換反應過程中，粗合成氣物流中的其他硫物類向的轉化。如果期望的是適于作為燃料用于產生功率或者用于精煉、化學或者燃料電池應用中的H2產物，則典型的將需要從氣化器、重整器或者變換-轉化器的流出物的其他成分中進一步分離H2。已經開發了一批用于從這樣的混合物，和從包含壓和(X)2的其他混合物中分離H2的工藝，并且其是已知的。一種方案是利用變壓吸附(PSA)，并且現有技術中已經描述了采用這種方案的多種方法。例如，US-A1-2007/0178035描述了一種用于處理氣態混合物(例如獲自氣化方法)的方法，該混合物包含H2, CO2和一種或多種可燃燒的氣體(即，H2S, CO和CH4)。優選通過變壓吸附(PSA)，從而從該氣態混合物中分離H2，來產生分離的高純度H2氣體和粗的含有可燃燒氣體的(X)2氣體。該粗(X)2氣體進行燃燒來產生熱和(X)2產物氣體(其包含可燃燒氣體的燃燒產物)。通過與吐氣體(向其中可能已經加入了稀釋劑(例如隊或者H2O)) 的間接熱交換來從該(X)2產物氣體中回收熱，并且該升溫的含吐的氣體然后可以作為燃料進料到燃氣輪機。在燃燒產物(一種或多種)包含SOx(SOdnSO3)的情況中，它們可以通過這樣的方法來回收，該方法包括用水洗滌該氣體，并且將該氣體保持在升高的壓力。
US4171206描述了一種方法，在其中兩個PSA系統(每個包含多個平行運行的吸附劑床)被串聯使用來從進料氣體中分離高純度吐產物和(X)2產物，該進料氣體包含H2和 CO2和一種或多種稀釋成分例如CO和CH4。該進料氣體可以例如由烴重整設備中的變換轉化器(shift converter)來生產。將該進料氣體在超大氣壓力進料到第一 PSA系統，并且吸附C02。被推動通過該第一 PSA系統的未吸附的氣體然后進料到第二 PSA系統，在這里吸附稀釋成分，并且將被推動通過第二 PSA系統的未吸附的氣體作為高純度H2產物抽出。該第一 PSA系統使用真空變壓吸附方法，由此在該第一 PSA系統的床的排空(blowdown)和抽空(evacuation)過程中，將在環境和亞環境壓力所獲得的解吸的氣體作為高純度CO2產物抽出。在該第二 PSA系統的床的排空/純化過程中，在大約環境壓力所獲得的解吸的氣體作為含有H2，CO和CH4和具有良好燃料值的產物來抽出。US4790858,US4813980,US4836833,US5133785 描述了許多對于 US4171206 所述方法的修改或者改變。US4790858描述了一種方法，在其中將在大氣壓時獲自第二 PSA系統的含有H2, CO和CH4的產物進行壓縮，并且進料到第三PSA系統，來回收存在于所述進料中的一些H2，作為另外的高純度吐產物。US4813980描述了使用第一和第二 PSA系統來將重整器廢氣(該廢氣包含H2A2，CO2和少量CH4, CO和Ar)分離成高純度氨合成氣(例如包含 3 1比率的H2/N2的產物)，高純度(X)2產物，和含有H2, CH4和CO的產物(該產物能夠作為燃料用于重整器)。US4836833描述了一種方法，在其中進料到第一 PSA系統的進料是來自蒸汽甲烷重整器的重整物(reformate)，并且獲自第二 PSA系統的解吸的產物包含C0，H2 和少量CH4,并且在多膜系統中進一步分離來獲得高純度CO產物。US5133785描述了對于 US4171206中所述PSA循環的某些修改，來運行該第一和第二 PSA系統。US3102013公開了一種方法，使用至少兩個串聯的PSA床來分離至少三種成分(稱作A，B和C)的混合物。將該混合物在高壓進料到第一床，在這里吸附成分C，并且將推動通過第一床的未吸附的氣體進料到第二床，在這里選擇性吸附成分B，由此獲得包含成分A 的產物。一部分的該產物被用于低壓吹掃所述床。來自第一床的吹掃的氣體包含成分A和 C，來自第二床的吹掃的氣體包含成分A和B。這些吹掃的氣體然后分別在另外的分離床中分離成為成分A和C以及A和B。US4042349公開了使用兩個或者更多個串聯和/或并聯的PSA床來分離混合物的方法。在一種實施方案中，將兩個床串聯使用，并且與另外兩個串聯的床并聯使用，來從包含H2, N2, CH4, Ar和NH3的進料混合物中分離H2物流。US4539020公開了一種方法，使用串聯的至少兩個吸附劑床來從通過PSA的進料氣體中分離Co，該進料氣體包含C02，CO和較少可吸附成分(非C0，例如是N2, H2或者CH4)。 第一床從該進料氣體中選擇性吸附C02，并且將推動通過第一床的貧(X)2氣體進料到第二床，其選擇性吸附⑶。被推動通過第二床的氣體包含CO和較少可吸附成分，并且可以用于吹掃第一床，剩余物由于它可觀的CO含量而能夠用作燃料。在真空下從第二床排出的氣體形成了高純度CO產物。在一個實施例中，該方法用于分離包含C0，CO2, N2, H2和&的氣態混合物，其是來自轉化器爐的廢氣。US4696680描述了一種方法，用于大批分離主要包含H2, CO, CH4, CO2和H2S的氣態混合物，該混合物來自于煤的氣化。在一種實施方案中，該氣態混合物是在大約大氣壓進料到第一 PSA床的，該床選擇性吸附了 CO2和吐3。將來自該第一 PSA床的未吸附的氣體(其包含H2, CO和CH4)壓縮和進料到第二 PSA床，其處于H2, CO和CH4全部被吸附的壓力。第二 PSA床中的壓力然后逐步降低來依次解吸高純度H2產物，富含CO的產物和富含CH4的產物。該第一 PSA床是通過在亞大氣壓解吸(X)2和來再生的。該富含CO和CH4的產物可以作為混合物用于提供燃料氣體。US4761167描述一種方法，用于從包含CH4,N2和(X)2的燃料氣體物流中除去N2。將該燃料氣體物流進料到PSA系統，其包含多個并聯使用的吸附劑床，來從混合物中選擇性吸附C02。離開該PSA系統的未吸附的流出物(基本組成是CH4和N2)然后進料到除氮單元 (Nitrogen Rejection Unit，NRU)，其通過分餾來從CH4分離N2。獲自該NRU的氮氣體物流然后可以用于在該床在大氣壓下的再生過程中吹掃該PSA系統的床。US-B1-6340382描述一種PSA系統的設計和運行，該系統用于由氣體物流來產生高純度99. 9% ) H2產物，該氣體物流含有大于大約50mol %的H2,例如這樣的物流，其包含60-90mOl%的H2和包括C02，H2O, CH4, N2和CO。該文獻還交叉參考了許多關于用于產生高純度H2的PSA循環和吸附劑選項的現有技術的工作。US2007/0199446描述了一種真空變壓吸附(VPSA)方法，用于使用一個或者兩個吸附劑床，由高純度(例如管線級別)氫氣氣體物流來生產基本無CO的氫氣氣體物流。該高純度氫氣氣體物流的組成為大約99. 9體積％的H2和至多大約IOOOppm的非氫雜質，并且該基本無CO的氫氣氣體物流包含小于Ippm的CO。該PSA方法使用物理吸附劑，具有氮氣吸附的高熱量，一氧化碳吸附的中熱量和氫氣吸附的低熱量，并且使用真空吹掃的高進料物流壓力(例如進料壓力高到大約IOOObar (IOOMPa))和大于大約30分鐘的進料時間， 來由管線級別氫氣生產基本無CO的氫氣。US-A1-2007/0227353描述了一種方法，用于經由VPSA來從進料物流中分離純度至少SOmol %的(X)2產物，該進料物流至少含有(X)2和H2。該進料可以例如是合成氣物流， 獲自蒸汽甲烷重整和變換-轉化天然氣，將其在超大氣壓力進料到VPSA。將該富含吐的未吸附的流出物送到第二 PSA單元，在這里將它進一步分離來獲得高壓、高純度H2產物。將從處于亞大氣壓的VPSA單元解吸的氣體作為(X)2產物抽出，并且從該第二 PSA單元解吸的氣體可作為燃料物流用于蒸汽甲烷重整器。US-B2-7550030 和 US-A1-2008/0072752 描述了對于 US-A1-2007/0227353 所述方法的變體。在US-B2-7550030的方法中，第三物流獲自VPSA單元，該物流是貧吐的物流(相對于VPSA單元的進料)，其是在亞大氣壓下對所述床抽空之前，在所述床減壓過程中，由從該VPSA床解吸的氣體來形成的。這種貧吐的物流然后可以與從第二 PSA單元解吸的氣體混合，來形成合并的燃料物流，用于蒸汽甲烷重整器，或者可以送到焚化器中或者排掉。在 US-A1-2008/0072752的方法中，在亞大氣壓下對所述床抽空之前，在所述床減壓過程中，將從該VPSA單元的床解吸的氣體所形成的物流再循環到該VPSA單元的新進料中。W02005/118U6描述一種生產高純度氫氣的方法，在其中烴進料在高壓下在部分-氧化或者蒸汽-甲烷重整器中重整，來生產含有H2的高壓流出物，其在PSA單元中被分離來生產高純度產品物流(即，98體積％或者更高的H2)。從該PSA單元排出的含H2的氣體可以燃燒來加熱所述重整器的進料空氣。在這里烴進料是酸性進料(即，包含&S)，在 PSA單元中分離之前，H2S吸附劑(含有例如吸著劑例如氧化鋅)可以用于從該重整器流出物中除去H2S。
FR2899890描述了一種PSA方法，用于由含氫的進料氣體來生產H2產物 (98-99. 5mol%純度)，在其中用于在PSA方法的吹掃步驟過程中吹掃PSA單元床的氣體是富含H2的氣體，其至少部分地獲自外部來源，例如獲自煉油廠的石化或者煉油單元。本發明優選實施方案的一個目標是提供由包含H2和CO2的氣態混合物，例如諸如獲自烴原料氣化或者重整的混合物，來有效和靈活的產生功率和氫氣二者。制造高純度H2 (例如用于出售給用戶)和較低純度H2物流(作為燃料用于通過例如在燃氣輪機中燃燒來產生功率)二者的設備的運行因為多種原因而可能是令人期望的。 特別地，具有產生電功率和高純度H2 二者的能力具有明顯的成本優勢的潛力。歸因于規模經濟，在制造高純度H2之外產生功率所增加的資金和運行成本潛在的明顯小于在孤立設備中制造相同量功率和/或高純度吐的資金和成本。這里還能夠具有這樣的優點，S卩，改變用于銷售的高純度H2與作為燃料用于產生功率的低純度H2之間的生產的靈活性。例如，電功率的價格可能根據因素例如白天或者季節的時節而發生相當大的變化，具有需求高峰和低谷。所以這里會存在著商業利益，即，當電功率價格低時，能夠調低或者關閉燃氣輪機，和當高純度H2的售價能夠高于功率時提高它的生產。同樣，當電功率價格高時，降低或者停止生產高純度H2來提高電功率的產生會具有商業上的利益。另外，存在著這樣的情況，在其中該氣態混合物(由其來產生功率和H2 二者)的來源不可能是完全可靠的。例如，在其中該氣態混合物獲自含碳原料通過數個氣化器的氣化的情況下，可能出現的是已知有一些不可靠的一個或多個氣化器在正常的運行過程中突然和預料不到地發生故障。在其中設備常規用于產生功率和高純度吐二者，并且具有改變其生產的能力的情況中，該設備操作者至少會具有降低或者停止功率或者高純度H2的生產， 來保持另一者期望的生產水平的選項。例如，在需要將高純度H2連續供應給用戶的情況中， 如果必需，通過降低或者停止(至少臨時的)功率生產來保持供應給用戶的水平的能力能夠為該用戶提供更可靠的服務。
發明內容
根據本發明的第一方面，這里提供了由包含吐和(X)2的氣態混合物來同時產生功率和H2的方法，該方法包括將處于超大氣壓力(super-atmospheric pressure)的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含吐的混合物；由一部分的該富含吐的混合物來形成燃料物流，燃燒所述燃料物流和膨脹所形成的燃燒流出物，來產生功率；和將另一部分的處于超大氣壓力的該富含H2的混合物進料到第二 PSA系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，和用所述吸附劑并在所述壓力從所述部分的富含H2的混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得H2產物。根據本發明的第二方面，這里提供了由包含吐和(X)2的氣態混合物來可調節地產生功率和吐中任何一個或者二者的方法，該方法包括
將處于超大氣壓力的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含H2的混合物；和由該富含吐的混合物來形成燃料物流和PSA進料物流中的任何一個或者二者，燃燒該燃料物流，并膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率，和將該PSA進料物流在超大氣壓力進料到第二 PSA系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，用所述吸附劑并在所述壓力從所述PSA進料物流中選擇性吸附CO2,由此來獲得吐產物；其中富含吐的混合物在該燃料物流和PSA進料物流之間的分配(division)是可調整的，由此使得能夠通過降低用于形成PSA進料物流的比例，來提高用于形成燃料物流的富含吐的混合物的比例，反之亦然，而無需停止該氣態混合物向第一 PSA系統的進料。
根據本發明的第三方面，這里提供了設備，其用于由包含吐和(X)2的氣態混合物來產生功率和H2，該設備包含第一變壓吸附(PSA)系統，其包含吸附劑來在超大氣壓力選擇性吸附(X)2 ；導管排布(conduit arrangement)，其用于在超大氣壓力將該氣態混合物進料到第一 PSA系統中；燃氣輪機，其用于燃燒燃料物流，并且膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率；第二 PSA系統，其包含吸附劑來在超大氣壓力選擇性吸附(X)2 ；導管排布，其用于在超大氣壓力從該第一 PSA系統中抽出富含吐的混合物，將由一部分的所述富含H2的混合物形成的燃料物流引入到燃氣輪機中，和將另一部分的所述富含H2的混合物引入到第二 PSA系統中；和導管排布，其用于從所述第二 PSA系統中抽出H2產物。
圖1是流程圖，表示了本發明的一種實施方案；圖2A是流程圖，表示了以第一模式運行的本發明的另一種實施方案；和圖2B是流程圖，表示了以第二模式運行的圖2A的實施方案。
具體實施例方式本發明在一方面提供了由包含H2和(X)2的氣態混合物來同時產生功率和吐的方法，該方法包括將處于超大氣壓力的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含H2的混合物；由一部分的該富含吐的混合物來形成燃料物流，燃燒所述燃料物流和膨脹所形成的燃燒流出物，來產生功率；和將另一部分的處于超大氣壓力的該富含H2的混合物進料到第二 PSA系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，和用所述吸附劑并在所述壓力從所述部分的富含H2的混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得H2產物。如同將要進一步詳細討論的那樣，這種排列(在其中兩個PSA系統串聯使用來從該氣態混合物中分離吐產物，并且在超大氣壓力從該第一 PSA系統獲得的一部分的中間富含H2的混合物被用于形成燃料物流來產生功率)提供了有效的產生功率和高純度吐產物二者的手段。具體的，與下面的可選擇的排列相比，這種排列提供了效率好處所述可選擇的排列可構想為使用單個PSA系統，兩個并聯的PSA系統，或者兩個串聯的PSA系統，并且燃料物流是可選擇形成的。在本發明優選的實施方案中，富含吐的混合物在形成燃料物流與進料到第二 PSA 系統之間的分配是可調整的，由此使得能夠通過降低進料到第二 PSA的比例，來提高用于形成燃料物流的富含吐的混合物的比例，反之亦然，而無需停止該氣態混合物向第一 PSA 系統的進料。這提供了下面的另外的好處在功率和氏產物產生的水平之間提供了靈活性。本發明在另一方面還提供了由包含吐和(X)2的氣態混合物來可調節地產生功率和 H2中任何一個或者二者的方法，該方法包括將處于超大氣壓力的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含H2的混合物；和由該富含吐的混合物來形成燃料物流和PSA進料物流中的任何一個或者二者，燃燒該燃料物流，并膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率，和將該PSA進料物流在超大氣壓力進料到第二 PSA系統，該系統包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，用所述吸附劑在所述壓力從所述PSA進料物流中選擇性吸附CO2,由此來獲得吐產物；其中畜含吐的混合物在該燃料物流和PSA進料物流之間的分配是可調整的，由此使得能夠通過降低用于形成PSA進料物流的比例，來提高用于形成燃料物流的富含吐的混合物的比例，反之亦然，而無需停止該氣態混合物向第一 PSA系統的進料。因此，在這種方法中，功率和吐產物二者還可以通過使用兩個串聯的PSA系統分離包含吐和(X)2的起始氣態混合物來同時產生，由此提供前述的在加工效率方面的好處。 但是，在這種方法中，富含壓的混合物在燃料物流和PSA進料物流之間的分配是完全可調整的，而無需停止該氣態混合物向第一 PSA系統的進料，這樣在任何一個時間點，該方法可以運行來僅僅產生功率或者僅僅產生吐產物。這當然使得該方法的靈活性最大化。在本發明的方法中，如上所述，進料到第一 PSA系統的氣態混合物包含吐和C02。 優選吐和CO2構成了該混合物的主成分(即，這些成分中每個的mol%單個大于該混合物中所存在的任何其他單個成分)。優選該混合物包含大約20-90% mol%，更優選大約 30-75mol% 的 H2 ；和大約 10-60% mol% 的 C02。該氣態混合物可以包含除了吐和(X)2之外的其他成分。例如，該氣態混合物可以進一步包含其他含碳成分例如CO，CH4，和/或長鏈烴；含硫成分例如&S，COS和/或其他硫化物(其中A2S將典型的是主成分，S卩，其存在的mol%大于任何其他單個含硫成分)；一種或多種惰性氣體例如N2和/或Ar ；和/或水。在優選的實施方案中，該混合物進一步包含吐3。在存在吐3的情況中，其優選的存在量至多大約4mol%，更優選至多大約2mol%。 在存在CO的情況中，它優選的存在量不大于IOmol %。在存在CH4的情況中，它優選的存在量不大于IOmol %。優選該氣態混合物獲自含碳原料的氣化或者重整。該含碳原料可以例如是富含碳 (例如煤)或者烴(例如天然氣)的原料。如果在該原料中存在硫(例如原料是煤或者石油焦(petcoke)的情況下)，則這典型的將導致氣態混合物中存在著一種或多種前述含硫成分。氣態混合物中存在的任何惰性氣體例如隊和Ar典型的來自用于氣化/重整的燃料或者氧化劑(例如來自空氣分離單元的大約95%純度的02)。獲自氣化/重整的該氣態混合物還可以經歷一個或多個水煤氣變換反應步驟，由此將來自氣化器/重整器的初始流出物中存在的至少一些CO通過與H2O反應轉化來獲得另外的H2和C02。作為初始氣化/重整工藝的結果，作為隨后的變換反應步驟的結果，和/或作為來自氣化器/重整器的初始流出物的其他形式加工(例如來自于在該氣化器流出物上進行的驟冷步驟，來除去灰分和其他微粒(particulate))的結果，水因此可以存在于該氣態混合物中。所述超大氣壓力(在該壓力時，將氣態混合物進料到第一 PSA系統)優選是大約 I-IOMPa(IO-IOObar)絕壓，和更優選是大約2_7MPa(20_70bar)絕壓。進料溫度通常將是大約10-60°C，例如在大約環境溫度。但是，在第一 PSA系統進行吸附增強的水煤氣變換 (SEffGS)反應的情況中，則典型的將需要更高的進料溫度，例如大約200-500°C。在氣態混合物獲自含碳原料氣化或者重整的情況中，該氣化或者重整方法(和氣化器或者重整器流出物任何隨后的加工)因此優選是在這樣的條件下進行的該條件使得該氣態混合物是在如上所述的壓力和溫度獲得的。例如，運行氣化器，以使得該氣化器流出物是在超大氣壓力時獲得的方法是本領域已知的。但是，當需要時以及如果需要，還可以使用另外的壓縮，加熱和/或冷卻步驟。獲自第一PSA系統的富含吐的混合物相對于氣態混合物是富含H2和貧(X)2的(即， 該富含H2的混合物中的H2的mol %和(X)2的mol %分別大于和小于氣態混合物中)，但是仍然存在著一些CO2 (對于將一部分的該富含H2的混合物作為燃料用于產生功率來說，完全除去(X)2是不必要的和不經濟的)。在該氣態混合物還包含更多的一種或多種其他含碳成分的情況中，該富含H2的混合物還可以貧含一種或多種(或者實際上所有的)所述含碳成分 (即該富含吐的混合物中每個所述成分的m0l%小于所述氣態混合物)。在該氣態混合物還包含H2S的情況中，該富含吐的混合物優選相對于該氣態混合物貧含S卩，該富含H2 的混合物中的的mol%小于該氣態混合物)。在該氣態混合物還包含一種或多種其他含硫成分的情況中，該富含吐的混合物優選還貧含所述含硫成分(即，該富含吐的混合物中每個所述成分的m0l%小于該氣態混合物)。如上所述，來自第一 PSA的至少一部分的富含吐的混合物是或者可以用來形成燃料物流，所述燃料物流進行燃燒，并且將所形成的燃燒流出物膨脹來產生功率。優選所述燃燒和膨脹是在燃氣輪機中進行的。所以優選的是該富含吐的混合物是足夠貧含碳和含硫成分的，來允許該混合物用于形成燃氣輪機(或者運行來燃燒該混合物和膨脹所形成的燃燒流出物的其他系統)的燃料，而無需任何另外的純化。含硫成分在該燃料物流中可接受的含量將取決于SOx (S&和SO3)所允許的排放極限，其將在燃燒后最終處置硫。作為例子，United States Department of Energy報告DOE/ NETL-2007/1281, Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants 第 1 卷 Bituminous Coal and Natural Gas to Electricity(其公開內容以引用的方式在此并入) 給出了用于整合的氣化合并的循環(IGCC)設備的SOx排放允許標準的例子(參見該報告的第35頁)。同樣，在送往燃氣輪機(或者其他燃燒系統)的燃料物流中除了 CO2之外的其它任何含碳成分將氧化成C02，并且將與燃料物流中的(X)2 —起計算為從所述設備中的(X)2排放量，這里對于其典型的也有約束。取決于適用的規則，這將是對于所產生的每單位功率的 0)2量的固定的極限，或者CO2的排放量將被賦予貨幣值(例如碳排放稅(carbon tax), cap & trade)，在該情況中，燃料中的CO2和其他含碳成分的量將被限制到將該功率產生方法保持為經濟可行時所處的水平上。優選該第一 PSA系統吸附了至少大約70%，更優選至少大約80%和最優選至少大約90 %的存在于氣態混合物中的CO2 ；和/或吸附了至少大約70 %，更優選至少大約80 % 和最優選至少大約90%的存在于該氣態混合物中的含碳成分(總共)。因此，該富含H2的混合物中的(X)2回收率(S卩，回收在富含H2的混合物中的氣態混合物中所存在的(X)2的百分比)優選最多是大約30%，更優選是最多大約20%，和最優選最多大約10% ；和/或該富含吐的混合物中的總含碳成分回收率(即，回收在富含吐的混合物中的氣態混合物中所存在的總含碳成分的百分比)優選最多是大約30%，更優選最多大約20 %，和最優選最多大約10%。優選該富含H2的混合物中的H2回收率(S卩，回收在富含H2的混合物中的氣態混合物中所存在的H2的百分比)至少是大約70%，更優選至少大約80%和最優選至少大約 90%。典型的，該第一 PSA系統吸附氣態混合物中存在的最多大約99%的CO2，和因此該富含吐的混合物中的(X)2回收率典型的是至少1%。上述百分比可以由該氣態和富含H2的混合物中的CO2、含碳成分(總)或者吐的相對摩爾含量來計算。因此，如果例如到第一 PSA系統的氣態混合物進料包含90kmol/h的 CO2, lOOkmol/h的總共全部含碳成分(包括CO2)和lOOkmol/h的H2 ；和獲自第一 PSA系統的富含H2的混合物包含9kmol/h的C02，lOkmol/h的總共全部的含碳成分和90kmol/h的 H2 ；則在這種情況中，90%的C02，90%的總含碳成分和10%的H2將被第一 PSA系統吸附，和 10%的C02，10%的含碳成分(總共)和90%的H2將回收在富含H2的混合物中。在該氣態混合物還包含和/或其他含硫成分的情況中，第一 PSA系統優選還吸附了進料中硫的總摩爾數的至少大約95%，更優選至少大約99%和最優選至少大約 99.9%。因此，該富含H2的混合物中的含硫成分的回收率，就與所述氣態混合物相比的該富含H2的混合物中的硫的總摩爾數而言，優選最多是大約5%，更優選最多大約1%，和最優選最多大約0. 1%。優選該富含H2的混合物包含大于大約90mol %的H2。在該氣態混合物包含H2S的情況中，該富含H2的混合物包含優選小于大約50ppm，更優選小于大約20ppm，和最優選小于大約5ppm的H2S。在水也存在于該氣態混合物中的情況中，該富含吐的混合物相對于該氣態混合物優選是貧含水的。優選該富含H2的混合物是基本或者完全無水的。這具有在第二 PSA系統中允許使用吸附劑的優點，其是不容許水的或者在“干燥”環境中表現的更好。在該氣態混合物包含惰性氣體例如隊和Ar的情況中，該富含吐的混合物典型的將富含這些氣體以及H2。獲得該富含吐的混合物時的超大氣壓力優選是與將該氣態混合物進料到該第一 PSA系統時的超大氣壓力相同的或者基本相同的。如下面將要更詳細解釋的那樣，該富含H2 的混合物是至少部分的(優選全部的)由在超大氣壓力(在該壓力時，將該氣態混合物進料到第一 PSA系統)時推動通過第一 PSA系統的床(一個或多個)的氣體形成的。在某些情形中，當氣體推動通過PSA系統的床(一個或多個)時的一些壓力降低會可能是不可避免的，在這種情況中，獲得該氣體時的壓力很顯然將稍微低于氣體進料到第一 PSA系統時的壓力。但是，優選任何這樣的壓力降低被最小化或者避免。在發生這樣的壓力降低的情況中，該壓力降低優選最多是0. IMPa(Ibar)0優選該第一 PSA系統是這樣運行的，S卩，使得獲得該富含壓的混合物時的壓力等同于或者高于進料到第二 PSA系統所需的壓力或者形成燃料物流所需的壓力，該燃料物流將在燃氣輪機中燃燒(或者其他系統，用于燃燒該燃料物流和膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率)。在進料到第二 PSA系統所需的壓力與形成燃料物流所需的壓力不同的情況中(這是經常可能發生的情況)，第一PSA系統特別地可以這樣來運行，即，使得獲得該富含吐的混合物時的壓力與這兩個壓力的較高的或者較低的相同，或者處于這兩個壓力之間。如上所述，至少一部分的該富含H2的混合物被或者可以被進料到第二 PSA系統。 從第一 PSA系統抽出用于進料到第二 PSA系統的該富含H2的混合物可以在它抽出時直接進料到第二 PSA系統，或者它可以送到中間緩沖器/存儲槽中和從這里進料到第二 PSA系統。 使用緩沖器/存儲槽特別地在這樣的方法中是優選的在該方法中該富含吐的混合物在形成燃料物流和進料到第二 PSA系統之間的分配可以變化，因為使用緩沖器/存儲槽能夠減輕這樣的變化對于富含吐的混合物向第二 PSA系統的進料的影響。如上所述，該富含H2的混合物可以在適于進料到第二 PSA系統的壓力獲得。但是， 在并非如此的情況中，進料到第二 PSA系統的該富含H2的混合物的壓力可以根據需要來提高或者降低，例如使用一個或多個壓縮機或者膨脹器來進行。該富含H2的混合物可以在處于它獲自第一 PSA系統時的溫度進料到第二 PSA系統。但是，更優選將進料到第二 PSA系統的該富含吐的混合物在引入到第二 PSA系統之前進行冷卻。這將典型的提高第二 PSA系統的性能，因為較低的進料溫度通常導致較高的吸附劑能力。進料到第二 PSA系統的進料可以經由在一個或多個熱交換器中的間接熱交換來冷卻(使用例如水和/或來自第二 PSA系統的尾氣作為冷卻劑)。如上所述，來自第一 PSA的至少一部分的該富含H2的混合物被或者可以被用于形成燃料物流，其被燃燒并且所形成的燃燒流出物膨脹(優選在燃氣輪機中)，來產生功率。 由已經處于超大氣壓力的氣體來形成該燃料物流(形成它的全部或者至少部分)降低了在燃燒和膨脹之前所需的燃料物流的壓縮量，由此提高功率的產生效率。如上所述，該富含H2 的混合物可以在適于在燃氣輪機(或者其他用于燃燒該燃料物流和膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率的系統)中燃燒的超大氣壓力獲得，而無需任何另外的壓縮。在這樣的情形中，并且取決于與該富含H2的混合物合并來形成燃料物流的任何其他氣體(如果有任何的)的壓力，可以一起避免對于燃燒和膨脹之前，對于該燃料物流的任何另外的壓縮需求。該燃料物流可以僅僅由該富含吐的混合物來形成。但是，優選將用于形成燃料物流的部分的富含H2的混合物與合適的稀釋劑例如N2和/或蒸汽合并，來減少NOx的形成。 該燃料物流可以根據需要加熱或者冷卻到可接受的入口溫度，來使得功率產生最大化(例如大約 100-400°C )。如上所述，在優選的實施方案中，將該燃料物流燃燒，并且所形成的燃燒流出物在燃氣輪機中膨脹。如本領域已知的那樣，燃氣輪機包含與渦輪流體流動連接的燃燒室。將送往該燃氣輪機的燃料物流與氧化劑物流(例如空氣)混合，并且在燃燒室中燃燒來產生處于超大氣壓力的加熱的燃燒流出物，然后通過使得該流出物通過渦輪來產生功率和膨脹的燃燒流出物，來從該燃燒流出物中提取能量。該燃氣輪機典型的進一步包含壓縮機，來在所述物流進入燃燒室之前壓縮空氣(或者其他氧化劑物流)，所述壓縮機典型的是通過渦輪驅動的(除了產生電功率和/或用于其他用途的功率的渦輪之外)，例如通過經由共用的驅動軸來直接連接到渦輪上。獲自第二 PSA系統的H2產物相對于所述富含H2的混合物來說是富含H2的，并且因此進一步相對于所述氣態混合物來說是富含吐的；并且相對于所述富含吐的混合物來說是貧含(X)2的，和因此進一步相對于所述氣態混合物來說是貧含(X)2的。該吐產物還優選是貧含該富含H2的混合物中所存在的除H2之外的任何和全部其它成分的，例如任何和全部殘留的含碳成分(除了 CO2之外)，任何殘留的含硫成分，任何剩余的水，和任何惰性成分(例如Ar和N2)。優選該H2產物的純度是這樣，即，使得它適用于精煉廠、化學或者燃料電池應用。優選該H2產物是基本純凈的H2。例如，該H2產物優選包含至少大約99. 9mol %的H2, 更優選至少大約99. 99mol %的H2。最優選該H2產物包含至少大約99. 9999mol %的H2 (即， 在其中，仍然存在于產物中的任何其他成分的合并總量是大約Ippm或者更低)。H2產物可以例如抽出，并且直接送到一個或多個下游工藝或者用于供應給用戶， 或者可以送去存儲。存儲該H2產物的能力在下面的情況中是特別有益的即，在這里富含 H2的混合物在形成燃料物流和進料到第二 PSA系統之間的分配是可調整的，因為使用存儲在這種情況中能夠減輕進料的變化對于第二 PSA系統的影響。使用存儲例如在下面的情況中會是令人期望的或者甚至必需的即，在這里吐產物供應給要求恒定流量的高純度H2的用戶(并且在這種情況中，存儲應當適當的調整大小來控制進料速率中預期的變化)。該 H2產物可以例如作為氣體或者液體存儲于槽罐，地下，或者管線系統中(通過允許該管線壓力變化來進行)。該第一和第二 PSA系統每個包含一個或多個吸附劑床，如本領域已知的那樣。例如，每個系統可以包含多個床，并且單個床的PSA循環是適當交錯的，以使得在任何時間點，這里總有至少一個床經歷吸附和至少一個床經歷再生，這樣該系統能夠連續分離進料給它的物流。該系統還可以例如包含多于一個串聯排列的床，并且該串聯床同時經歷吸附， 通過一個床的氣體被送往串聯的接下來的床，并且將再生過程中從所述床解吸氣體適當的
口井O每個PSA系統可以包含單個類型的吸附劑(其對于通過所述系統選擇性吸附的全部成分是選擇性的)，或者多于一種類型的吸附劑(該吸附劑組合來提供期望的選擇性吸附)。在存在多于一種類型吸附劑的情況中，它們可以互相混合和/或排列在床的分開的層 /區中，或者存在于串聯排列的分開的床中，或者以本領域中合適的和已知的任何其他方式來排列。如上所述，使用第一 PSA系統來從氣態混合物中分離該富含H2的混合物，并且因此包含了吸附劑，其從處于超大氣壓力(一種或多種)(在該壓力下該氣態混合物被進料到第一 PSA系統中)的氣態混合物中選擇性吸附(X)2 (即，其吸附(X)2優先于吸附H2,或者換種說法，對(X)2的吸附親和力大于H2)。在富含吐的混合物相對于所述氣態混合物還貧含一種或多種其他含碳成分，貧含一種或多種含硫成分和/或水的情況中，則該第一 PSA系統包含這樣的吸附劑(一種或多種)，其在所述壓力(一種或多種)也選擇性吸附(即，吸附優先于吐)這些成分。典型的，第一 PSA系統中所用的吸附劑對于惰性氣體例如不是選擇性的，并且如果是這種情況，則在其中這些氣體存在于該氣態混合物中的情況中，它們將優先與壓一起通過該第一 PSA系統。將對第一 PSA系統中所用的一種或多種吸附劑進行選擇，來提供期望純度的富含 H2的混合物，并且合適的吸附劑是本領域已知的。用于第一 PSA系統中的合適類型的吸附劑的例子包括氧化鋁類，硅膠類，活性炭類和分子篩類。在不需要和/或其他含硫成分的選擇性吸收的情況下，優選的吸附劑可以是活性炭，因為它對CO2 (和其他含碳成分) 具有比H2高的親合力。在需要H2S和/或其他含硫成分的選擇性吸附的情況下，則優選的吸附劑將是硅膠，其具有對于吸附(X)2和H2S 二者的親合力和穩定性，或者硅膠/碳拼合物 (split)。用作H2S的吸附劑的合適類型的硅膠例如是US-A1-2010/0011955中所述的高純度硅膠(大于99%的SiO2)，其公開內容以引用的方式在此并入。如果該第一 PSA系統將進行SEWGS反應(其中該PSA系統以與下面的吸附相同的類型來進行水煤氣變換反應通過變換反應，吸附來自氣態混合物中已存的CO2和從氣態混合物中新形成的(X)2兩者)，則該PSA系統必須包含在該水煤氣變換反應方面同樣是催化活性的材料。EP-B1-1006079和W0-A1-2010/059055 (其公開內容以引用的方式在此并入)所述K2CO3促進的水滑石在這種情況中是優選的材料。US-B2-73M562 (其公開內容以引用的方式在此并入)描述了示例性的SEWGS方法，其能夠通過第一 PSA系統來進行。如上所述，使用第二 PSA系統來從進料到所述系統的富含H2的混合物中分離H2產物，并且因此包含了吸附劑(一種或多種)，來在超大氣壓力(一種或多種)(在該壓力時， 該富含H2的混合物被進料到第二 PSA系統)選擇性吸附CO2 (即，吸附CO2優先于H2，或者換種說法，對(X)2的吸附親和力大于H2),和優選吸附仍然存在于該富含H2的混合物中的除 H2之外的其它任何和全部成分。將對第二 PSA系統中所用的一種或多種吸附劑進行選擇， 來提供期望純度的H2產物，并且同樣合適類型的吸附劑是本領域已知的。典型的，將使用一個或多個吸附劑層，其選自氧化鋁類，硅膠類，活性炭類和沸石分子篩類。為了生產高純度H2產物，可以例如優選的是硅膠/碳/5A沸石拼合物。在其中期望多種具有不同純度等級的吐產物的情況中，第二 PSA系統還可以設計來生產所述多種H2產物。在這種情況中，第二 PSA系統可以例如包含并聯運行的多于一個床或者成組的床，其包含不同的吸附劑和/或是在不同的反應條件下運行的，以便生產不同純度等級的H2產物。第一和第二 PSA系統中的每個可以以與用于分離H2的已知的PSA系統(在此也稱作H2-PSA系統)相同的方式來運行，并且全部已知的PSA循環選項(例如循環和步驟定時；吸附的使用、次序和運行，均衡，重新加壓，減壓和吹掃步驟；等等)適于該技術領域。用于PSA系統的合適的運行條件(目的是獲得如對于該富含H2的混合物和H2產物當前所期望的H2純度/組成)同樣是本領域已知的。在該第一和第二 PSA系統中進行的PSA循環當然將典型的包括至少吸附、排空/ 減壓和吹掃步驟。在第一 PSA系統的情況中，在吸附步驟過程中，將該氣態混合物在超大氣壓力進料到所述床(一個或多個)來經歷吸附步驟，并且選擇性吸附CO2 (和該氣態混合物的任何其他成分，在其中該富含吐的混合物將被貧化)，在這個步驟過程中被推動通過所述床(一個或多個)的氣體形成了全部或者至少一部分的該富含H2的混合物。在排空/減壓步驟(一個或多個)和吹掃步驟過程中，所述床(一個或多個)中的壓力降低，并且吹掃氣體穿過該床(一個或多個)，來解吸ω2和在前面的吸附步驟中所吸附的其他成分，由此再生該床(一個或多個)，來準備用于接下來的吸附步驟。類似的，在第二 PSA系統的情況中，在吸附步驟過程中將富含吐的混合物在超大氣壓力進料到所述床(一個或多個)，經歷吸附步驟，并且選擇性吸附(X)2和優選仍然存在于該富含吐的混合物中的除吐之外的其它全部成分，在這個步驟過程中被推動通過所述床 (一個或多個)的氣體形成了全部或者至少一部分的H2產物。在排空/減壓步驟(一個或多個)和吹掃步驟過程中，所述床(一個或多個)中的壓力降低，并且吹掃氣體穿過該床 (一個或多個)，來解吸(X)2和在前面的吸附步驟中所吸附的其他成分，由此再生該床(一個或多個)，來準備用于接下來的吸附步驟。在吸附步驟過程中進料該氣態混合物和該富含吐的混合物的優選的超大氣壓力和溫度如上所述。在該第一和第二 PSA系統中所用的排空/減壓和吹掃步驟可以例如分別進行低到和處于大約大氣壓力，即，大約0. IMPa(Ibar)絕壓，或者進行低到和處于一定程度上高于大氣壓力，例如大約0. 1-0. 5MPa(l-5bar)絕壓。可選擇的，該第一和/或第二 PSA 系統可以使用真空變壓吸附(VPSA)循環，在這種情況中，PSA系統的床(一個或多個)將減壓到亞大氣壓力和在該亞大氣壓力吹掃。因此，在優選的實施方案中，本發明的方法進一步包含從第一 PSA系統解吸CO2, 該解吸的壓力低于(X)2從所述氣態混合物中選擇性吸附時的所述壓力，來形成富含(X)2的混合物；和從第二 PSA系統解吸CO2,該解吸壓力低于(X)2從該富含H2的混合物中選擇性吸附時的所述壓力，來形成包含吐和(X)2的混合物。該富含(X)2的混合物(在此也稱作第一 PSA尾氣)優選是在前述的PSA循環的排空/減壓和/或吹掃步驟過程中，由獲自第一 PSA系統的氣體來形成的。所以它典型的是在大約，在一定程度上高于或者在低于大氣壓時獲得的，如上所述。該富含(X)2的混合物相對于所述氣態混合物是富含(X)2的，但是典型的將包含一些H2。這是因為雖然如前所述，第一 PSA系統中的吸附劑在所述氣態混合物進料到第一 PSA系統時的壓力下，對于(X)2是選擇性的(即，吸附CO2優先于H2),但是該吸附劑典型的還將從該氣態混合物中吸附一些H2。 另外，當開始產生富含(X)2的混合物時(例如在減壓和/或吹掃步驟開始時)，一些H2典型的也將存在于空隙(void)(即，沒有被吸附劑材料占據的吸附劑床(一個或多個)之中和周圍的空間)中。在該富含H2的混合物還貧含一種或多種其他含碳成分，貧含&S，貧含一種或多種其他含硫成分和/或貧含水的情況中，則該富含(X)2的混合物還可以富含(相對于所述氣態混合物)一種、大于一種或者全部這樣的成分。優選該富含CO2的混合物包含至少大約70mol %的CO2,更優選至少大約80mol %的C02。該富含(X)2的混合物的精確組成將取決于生產它的加工條件，例如進行解吸的壓力和任何吹掃氣體的組成。該包含吐和(X)2的混合物(在此也稱作第二 PSA尾氣)優選是在前述的PSA循環的排空/減壓和/或吹掃步驟過程中，由獲自第二 PSA系統的氣體來形成的。所以它典型的是在大約，在一定程度上高于或者在低于大氣壓時獲得的，如上所述。該包含H2和(X)2的混合物還包含H2，這同樣歸因于第二PSA系統中的吸附劑，盡管其對于CO2是選擇性的(即， 吸附(X)2優先于H2)，還從該富含H2的混合物中吸附了一些H2，和/或歸因于當開始產生該包含H2和(X)2的混合物時在空隙中存在的一些H2。實際上，雖然作為吸附劑選擇性的結果，第二 PSA系統所吸附的該富含H2的混合物中存在的(X)2的比例將大于第二 PSA系統所吸附的該富含H2的混合物中存在的H2的比例，這歸因于該富含H2的混合物的H2的相對高含量 (優選90mol %或者更高)，但是通過第二 PSA系統所吸附的實際H2量可能高于通過第二 PSA系統所吸附的(X)2的量。該包含H2和(X)2的混合物可以例如包含至少40mol %的H2。作為優選的，在該吐產物還貧含仍然存在于該富含壓的混合物中的除吐之外的其它任何和全部成分的情況中，則該包含H2和(X)2的混合物典型的還將包含這些成分。該包含(X)2的混合物的精確組成將取決于生產它的加工條件，例如進行解吸的壓力和任何吹掃氣體的組成。該富含(X)2的混合物(第一 PSA尾氣)和包含H2/0)2的混合物(第二 PSA尾氣) 可以以多種方式進一步加工和/或使用。來自第一 PSA尾氣的CO2優選用于增強油回收率(EOR)或者地質存儲。在其中第一 PSA尾氣包括相對高純度(X)2的情況中，該尾氣可以用于EOR或者地質存儲，而無需進一步純化。在其中該第一 PSA尾氣包含顯著量的H2，其他含碳成分，和/或含硫成分(例如 H2S)的情況中，會需要對尾氣中存在的(X)2進行進一步純化。特別地，在該第一 PSA尾氣包含一種或多種可燃燒的成分例如H2，一種或多種可燃燒的含碳成分(例如CH4或者CO)和/或一種或多種可燃燒的含硫成分(例如H2Q的情況中，至少一部分所述尾氣可以例如通過在仏存在下燃燒來進一步加工，從而產生(X)2產物， 其包含所述可燃燒成分的燃燒產物。H2的燃燒產物將是水(其可以通過冷凝或者干燥來除去)，任何可燃燒的含碳成分的燃燒產物(一種或多種)將包括CO2 (因此為EOR或者存儲提供另外的CO2),并且可燃燒的含硫成分的燃燒產物將是S0X。在該燃燒產物(一種或多種)包括SOx的情況中，則可以如下來將SOx從所述燃燒流出物中除去冷卻燃燒流出物來冷凝出水和將SO3轉化成硫酸， 并且在O2、水和NOx存在下將該冷卻的燃燒流出物在升高的壓力保持足夠的時間來將SO2R 化成硫酸和將NOx轉化成為硝酸。除去SOx的方法可以具體的在US2007/0178035中進一步描述，其公開內容以引用的方式在此并入。可選擇的，該第一 PSA尾氣可以通過適于獲得期望的(X)2純度水平的任何其他方式，來進一步加工。例如，H2S在存在的情況中可以經由已知的克勞斯(Claus)方法來除去。 H2S和/或其他含硫成分能夠替代性地或者另外地經由其它吸附方法(使用一次性吸附劑， 或者可再生方法例如變溫吸附和/或另外的PSA)來除去。CO2能夠經由已知的吸附性酸性氣體除去方法，來與H2和其他非酸性氣體成分(例如其他含碳成分例如CO和CH4)進一步分離。(X)2還能夠經由另外的PSA，經由膜分離和/或經由部分冷凝方法，來與吐和/或其他含碳成分例如CO和/或CH4進一步分離。全部或者一部分的第二 PSA尾氣可以用于形成另外的燃料物流。該另外的燃料物流可以用于任何期望的方法，現場或者非現場的。該燃料物流可以例如作為燃料物流，用于燃燒，來提供熱量給如前所述用來生產該氣態混合物的重整器(例如蒸汽-甲烷重整器) 或者氣化器。全部或者一部分的第二 PSA尾氣可以以與上述用于第一 PSA尾氣相同的方式來進一步加工。因此，例如，至少一部分的第二 PSA尾氣可以在&存在下燃燒，來產生(X)2產物，其包含H2和任何其他可能存在于第二 PSA尾氣中的可燃燒的成分(例如CH4, CO和/或H2S)的燃燒產物。所述燃燒產物然后可以(如果需要的話或者根據需要)以與上述獲自第一 PSA尾氣燃燒的(X)2產物中存在的燃燒產物相同的方式，來進行處理。在全部或者一部分的第一 PSA尾氣和第二 PSA尾氣二者都是以上述方式燃燒的情況中，這可以如下來進行將該第一 PSA尾氣和第二 PSA尾氣(或者其一部分)合并，然后在A存在下燃燒該合并的氣體，來產生(X)2產物，其包含所述可燃燒成分的燃燒產物。在這種情況中，第一 PSA尾氣和第二 PSA尾氣能夠共用吹掃/緩沖槽組合件，這能夠提供氣體組合物和流動的更好的混合和均化。可選擇的，該第一 PSA尾氣和第二 PSA尾氣(或者其部分)能夠作為分開的物流，在相同爐子中燃燒，在這種情況中，第二PSA尾氣(或者其部分) 例如能夠燃燒來提供用于第一 PSA尾氣中的可燃燒成分(一種或多種)穩定燃燒的火焰。 仍然可選擇的，第一 PSA尾氣和第二 PSA尾氣二者都能夠在分開的爐子中燃燒。在任何這些排列中，來自第一 PSA尾氣和/或第二 PSA尾氣燃燒的熱量可以以多種方式使用。例如，它能夠用于在所述燃料物流(即，來自一部分或者全部的獲自第一 PSA 的富含吐的混合物的燃料物流)燃燒和所形成的燃燒流出物膨脹來產生功率之前，升高所述燃料物流的溫度。替代性地或者另外地，它能夠例如通過進料到HRSG(熱回收蒸汽發生器)系統來對高壓蒸汽升溫而使用，該蒸汽然后進料到蒸汽渦輪來產生另外的功率。全部或者一部分的第二 PSA尾氣可以壓縮和再循環到第一 PSA系統用于進一步分離。這可以進行來從第二 PSA尾氣中回收另外的H2，和/或來分離出另外的(X)2和/或如果存在的吐3和/或任何其他含硫成分。該尾氣可以以多種方式再循環。例如全部或者一部分的第二 PSA尾氣可以a)壓縮到與所述氣態混合物相同的超大氣壓力，并且在該混合物進料到第一 PSA 系統中來吸附(X)2和產生富含吐的混合物之前，加入到所述混合物中。b)壓縮到與所述氣態混合物相同的超大氣壓力，并且在吸附步驟(氣態混合物在其過程中進料到第一 PSA系統的床(一個或多個)中)之前或者之后，進料到第一 PSA系統的床(一個或多個)中。如果第二 PSA尾氣中CO2的摩爾分數大于所述氣態混合物，則優選在吸附步驟之后將所述尾氣進料到第一 PSA系統。如果第二 PSA尾氣中(X)2的摩爾分數小于所述氣態混合物，則優選在吸附步驟之前將所述尾氣進料到第一 PSA系統。在任一情況中，在進料第二 PSA尾氣的步驟過程中，被推動通過第一 PSA系統的床(一個或多個) 的另外的氣體可形成該富含吐的混合物另外的部分。可選擇的，在這個步驟過程中被推動通過第一 PSA系統一個床的氣體可以用于重新加壓該第一 PSA系統的經歷重新加壓步驟的另一個床。c)壓縮到中間壓力，該壓力處于獲得第二 PSA尾氣時的壓力與所述氣態混合物進料到第一 PSA系統時的超大氣壓力之間，并且遵循第一 PSA系統床之間的壓力平衡步驟，進料到第一 PSA系統的床中。如果第二 PSA尾氣中的(X)2摩爾分數大于所述氣態混合物，則優選將該尾氣加入到在前面的平衡步驟過程中降壓的床中。如果第二 PSA尾氣中的CO2摩爾分數小于所述氣態混合物，則優選將該尾氣加入到在前面的平衡步驟過程中升壓的床中。 所述床的產物端(即，與在吸附步驟過程中富含壓的混合物加入端相對的床的一端)可以保持封閉，以使得該床中的壓力升高。可選擇的，該床的產物端可以保持連接到它在前面的平衡步驟中所連接的床上，以使得在尾氣加入時這兩個床的壓力升高，但是保持大致彼此相等。仍然可選擇的，該床的產物端可以保持開放，并且離開該產物端的氣體可以用于吹掃第一 PSA系統的另一個床。全部或者一部分的第二 PSA尾氣可以作為吹掃氣體或者作為另外的吹掃氣體使用，用于第一 PSA系統。這能夠具有改進該第一 PSA系統性能的效果，其歸因于提高了該第一 PSA系統對于(X)2和有待選擇性吸附的所述氣態混合物的其他成分的動態生產能力。 這種使用全部或者一部分的第二 PSA尾氣在下面的情況中可能是特別優選的在這里第一 PSA系統具有選擇性的(X)2和其他成分是以相對低的濃度存在的。該吹掃氣體可以以 FR-AH899890(其公開內容以引用的方式在此并入)所述方式在第一 PSA系統的床(一個或多個)的產物端加入。可選擇的，該吹掃氣體可以供應到第一 PSA系統的床(一個或多個)內部的中間(中點)位置。在第二 PSA尾氣用作另外的吹掃氣體的情況中，則這種另外的吹掃氣體可以在用例如獲自第一 PSA系統本身的吹掃氣體吹掃之前、之中(例如如 FR-A1-2899890所述)或者之后加入。一部分的該第二 PSA尾氣可以壓縮到富含吐的混合物進料到第二 PSA系統時的超大氣壓力，并且進料回到第二 PSA系統用于進一步的分離。所述尾氣部分可以與富含H2的混合物混合，并且作為合并的混合物引入第二 PSA系統。可選擇的，所述部分的尾氣能夠在吸附步驟(在此過程中富含H2的混合物被引入)后分開引入第二 PSA系統的床(一個或多個)中，并且在第二 PSA尾氣引入過程中被推動通過第二 PSA系統的床(一個或多個)的另外的氣體可以形成另外部分的吐產物。在任一情況中，這將能夠獲得從第二 PSA的更大的吐回收率，同時提高了尾氣中CO2和優選該富含吐的混合物中除H2之外的其它任何和全部成分的濃度。第二 PSA尾氣的其余部分(一個或多個)可以以此處所述的任何其他方式來使用或者加工。全部或者一部分的第二 PSA尾氣可以排出或者燒掉，這可以特別地是優選的選項，在這里尾氣中惰性成分例如隊或者Ar的量是相對高的。這可以例如經由在HRSG中的 “管道點火(duct firing)”來進行。更具體的，全部或者一部分的尾氣可以例如在空氣、 富氧空氣或者高純度氧氣中燃燒，并且將所形成的燃燒流出物與膨脹的燃燒流出物氣體合并，該流出物氣體獲自(經由燃燒和膨脹，優選在燃氣輪機中，如前所述)由富含H2的混合物所形成的燃料物流；并且使用該合并的氣體來在HRSG中產生蒸汽，該蒸汽然后可以在蒸汽渦輪中膨脹，來制造功率。在合并的循環中(例如在例如IGCC中)，來自燃氣輪機煙道氣的熱量被用于在HRSG中產生蒸汽，該蒸汽然后供應到蒸汽渦輪，其膨脹了所述蒸汽和制造了功率(典型的電功率)。通過管道點火所述第二 PSA尾氣和將所形成的燃燒流出物與燃氣輪機煙道氣合并，由此形成溫度升高的合并的煙道氣，能夠產生處于更高溫度/壓力的更多的蒸汽，導致來自蒸汽渦輪的更大的功率。全部或者一部分的第二 PSA尾氣可以壓縮和加入到用來形成燃料物流的部分富含氏的混合物中，其然后(優選在燃氣輪機中)燃燒和將所形成的燃燒流出物膨脹來產生功率。如果H2S和/或其他含硫成分存在于進料到第二 PSA系統中的該富含H2的混合物中，則第二 PSA尾氣典型的將相對于所述富含吐的混合物來說富含這些含硫成分。在這種情況中，可能需要另外的測量來確保該燃料物流的總硫含量是這樣，即，使得當燃燒時，不超過SOx的排放極限。這可以例如進一步包含將全部或者一部分的第二 PSA尾氣通過吸附劑系統(例如包含ZnO吸附劑的一次性單元)，來降低或者除去任何含硫成分，然后將所述尾氣與富含H2的混合物合并來形成燃料物流。可選擇的，該第一 PSA系統可以以這樣的方式運行，S卩，使得由其所獲得的富含H2 的混合物包含了比如果所述混合物本身燃燒所必需的更低濃度的含硫成分。更具體的，該富含H2的混合物中含硫成分的濃度在這種情況中是足夠低的，這樣在所述混合物與第二 PSA尾氣合并后，由其所形成的燃料物流仍然具有這樣的含硫成分濃度其足以滿足SOx燃
燒所需。在其中富含吐的混合物在形成燃料物流和進料到第二 PSA系統之間的分配是可調整的這些實施方案中，和(當部分的富含H2的混合物進料到第二 PSA系統時)全部或者一部分的第二 PSA尾氣被壓縮和加入到用于形成燃料物流的部分的該富含壓的混合物中時，同樣在調整該富含吐的混合物的分配時可能需要另外的測量來控制燃料物流的組成。 例如a)第一 PSA系統可以連續運行，以使得該富含吐的混合物中的含硫成分的含量足夠低，以至于無論加入到該富含吐的混合物中來形成燃料物流的第二 PSA尾氣的量如何 (在正常的運行參數內)，該燃料物流的燃燒不導致超出SOx的排放極限。b)第一 PSA系統能夠這樣運行，S卩，使得改變該富含吐的混合物的分配來提高進料到第二 PSA系統的所述混合物的量(因此提高了產生和混入到燃料物流中的第二 PSA尾氣的量)時，該第一 PSA系統是這樣改變的，S卩，使得該富含吐的混合物中含硫成分的量降低，由此將燃料物流中含硫成分的量保持在不超過SOx排放極限的水平上。該第一 PSA系統的運行可以例如通過下面的一種或多種來改變(i)降低第一 PSA系統中所用的PSA循環時間(其將降低該富含H2的物流中H2S的濃度，雖然也付出了降低H2回收率的成本)；(ii) 降低進入第一 PSA系統的氣態混合物的流量(來降低H2S在每個PSA循環中的負載，由此同樣降低了該富含H2的物流中H2S的濃度)；(iii)提高了用于吹掃第一 PSA系統的吹掃氣體的量(同樣，這可降低該富含H2的物流中H2S的濃度，雖然也付出了降低H2回收率的成本)；(iv)使用來自第二PSA的部分的尾氣作為另外的吹掃氣體，用于純化第一PSA系統 (其可提高第一 PSA系統的H2S生產能力，由此同樣降低該富含H2的物流中H2S的濃度)。c)在調整富含吐的混合物的分配導致燃料物流中(X)2含量變化的情況中，可以改變加入來形成燃料物流的任何隊的量，來保持相同的燃氣輪機(或者其他燃燒系統)性能 (特別是關于火焰溫度)。d)如果改變第一 PSA系統的運行(如上面的選項(b)下所討論的)來響應該富含吐的混合物分配的調整，則隨著該富含H2的混合物中含硫成分量的降低，CO2含量也會降低。如果處理該第一 PSA尾氣來純化其中所包含的CO2,則一部分的這種純化的CO2可以加入到該富含H2的混合物中來形成燃料物流，代替隊添加(如上面的選項(c)下所討論的) 或者作為其額外添加。除了任何上述用途之外，第二 PSA尾氣溫度可以如下來提高(例如在以任何上述方式另外地使用之前)作為冷卻劑，用于一個或多個熱交換器中，該熱交換器用于(如前所述)經由間接熱交換來降低第二 PSA系統的進料氣體(即，富含H2的混合物)的溫度。第二 PSA尾氣可以直接進料來用于任何的上述方法中，或者可以收集到吹掃/緩沖槽中(例如來允許從該槽中除去恒定的氣體物流，來減輕來自第二 PSA系統的流量和壓力變化)。
本發明另一方面提供了用于進行本發明方法的設備。更具體的，提供了設備，其用于由包含吐和(X)2的氣態混合物來產生功率和H2,該設備包含第一變壓吸附(PSA)系統，其包含吸附劑來在超大氣壓力選擇性吸附(X)2 ；導管排布，其用于在超大氣壓力將該氣態混合物進料到第一 PSA系統中；燃氣輪機，其用于燃燒燃料物流，并且膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率；第二 PSA系統，其包含吸附劑來在超大氣壓力選擇性吸附(X)2 ；導管排布，其用于在超大氣壓力從該第一 PSA系統中抽出富含H2的混合物，將由一部分的所述富含H2的混合物形成的燃料物流引入到燃氣輪機中，和將另一部分的所述富含H2的混合物引入到第二 PSA系統中；和導管排布，其用于從第二 PSA系統中抽出H2產物。在優選的實施方案中，所述導管排布，S卩，用于從第一 PSA系統中抽出富含H2的混合物，將由其的一部分形成的燃料物流引入到燃氣輪機中，和將其的另一部分引入到第二 PSA系統中的導管排布，包括閥門系統，用于可調節地控制該富含H2的物流在燃氣輪機和第二 PSA系統之間的分配。在優選的實施方案中，所述閥門系統能夠在下面兩種設置之間調整S卩，將全部的富含吐的混合物送到燃氣輪機的設置與將全部的富含吐的混合物送到第二 PSA系統的設置。該設備另外優選的實施方案將從上面對本發明方法實施方案的說明中而變得顯而易見。例如，該設備可以進一步包含一個或多個熱交換器，用于經由間接熱交換(使用例如水或者第二 PSA尾氣作為冷卻劑)來冷卻引入到第二 PSA系統中的部分富含H2的混合物。用于抽出富含H2的混合物的導管排布和/或用于抽出H2產物的導管排布可以進一步包含一個或多個緩沖器/存儲槽，用于以上述方式存儲富含吐的混合物和/或吐產物。 該設備可以進一步包含合適的導管排布和系統，用于抽出和進一步加工/使用第一和第二 PSA尾氣，同樣以上述的任何/全部方式。如上所述，本發明的方法和設備(在其中使用串聯的兩個PSA系統來從氣態混合物中分離H2產物，并且一部分的在超大氣壓力獲自第一 PSA系統的中間的富含H2的混合物被用于形成產生功率的燃料物流，和在其中富含H2的混合物在用于形成燃料物流和進一步在第二PSA系統中分離之間的分配優選是可調整的)提供了在能夠產生功率和高純度吐產物二者方面的效率和靈活性的好處。具體的，這些方法/設備提供了與下面的可選擇的排列相比的效率優勢該可選擇的排列可能構想為使用單個PSA系統，并聯的兩個PSA系統， 或者與可選擇形成的燃料物流串聯的兩個PSA系統。更具體的，在本發明的方法和設備中，僅僅第一 PSA系統需要設計用于大量除去該氣態混合物中所可能存在的CO2，任何其他含碳和/或任何含硫成分。這種系統還能夠在全部的時間內滿負荷工作，來生產具有足夠(但不是不必過量的)純度的H2的富含H2的混合物，用于燃燒和膨脹來產生功率，處于已經超大氣壓力的這種混合物還能夠用于降低燃氣輪機(或者其他系統，在其中所述混合物燃燒，并且所形成的燃燒流出物膨脹)的壓縮需求。第二 PSA系統因此僅僅需要進一步純化打算由其來生產期望的高純度壓產物的富含 H2的混合物部分。此外，在其中期望改變(因為任何原因)功率與H2產物生產比率的情況中，這可以通過調整富含H2的混合物在燃氣輪機(或者其他功率產生系統)和第二 PSA系統之間的分配，來簡單的實現。第二 PSA系統因此可以打開和關閉，或者升高和降低，和燃氣輪機(一個或多個)(或者其他功率產生系統)相應的關閉和打開，或者降低和升高，來提高H2產物生產與功率產生的交換，反之亦然，當需要和不需要(必需)調整第一 PSA系統的運行時。 使用串聯的兩個PSA系統還提供了使用第二 PSA尾氣的機會，其允許進一步整合兩個PSA 系統的運行，由此改進整體工藝性能，這對于僅僅使用并聯的PSA系統來說是不可能的。相反的，如果使用單個PSA系統來分離該氣態混合物以獲得單個H2產物(例如以 US2007/0178035所述的方式)，并且這種產物然后分裂來提供燃料物流和用于精煉/化學 /燃料電池應用的物流，則該系統中的PSA將必須進行設計，以使得該H2產物滿足精煉/化學/燃料電池應用的最低純度規格，并且作為結果，該燃料物流的純度同樣將高于所需。制造更高純度的H2需要更多的吸附劑，這導致了更大的容器尺寸和更高的資金成本，并且吸附劑還必須更多吹掃來除去雜質，這意味著較低的H2回收率。同樣，如果并聯使用兩個PSA系統來分離該氣態混合物，并且一個PSA系統設計和運行來提供較低純度的吐物流用作燃料物流，另一個系統設計和運行來制造較高純度的H2 產物用于精煉/化學/燃料電池應用，則兩個系統都必須設計和運行來用于從該氣態混合物中大量除去(X)2和打算除去的任何其他含碳或者任何含硫成分，這同樣將增加資金成本。 該方法在能夠用于根據需要改變功率的產生與高純度H2產物方面也具有局限更大的靈活性。例如，如果期望所述設備能夠改變在100%功率產生與50% /50%功率和高純度壓產物之間的生產，則使用兩個并聯PSA系統時，生產用作燃料的H2產物的系統將需要適應這樣的進料量，該量是當該設備用于100%功率產生運行時所接受的量。但是，當該設備用于 50% /50%功率和高純度吐產物生產運行時，這種PSA系統因此僅僅使用了一半的進料，這遠遠沒有充分利用可利用的吸附劑。最后，如果(采用類似于例如US4171206中所述的排列)兩個PSA系統是串聯使用的，但是將獲自第一 PSA系統的全部的富含H2的混合物進料到第二 PSA系統用于進一步分離成合適純度的吐產物來用于例如精煉/化學/燃料電池應用，則任一部分的這種高純度H2產物將必須用于形成產生功率的燃料物流，或者一部分或者全部的第二 PSA尾氣可能必須用于形成燃料物流。使用一部分的該高純度H2產物作為燃料物流是(如上面在與使用單個PSA系統有關的問題中所述那樣)同樣地低效的，因為這樣的產物對于燃料物流來說不必是高H2純度的。同樣，使用第二 PSA尾氣未必是最佳的，因為雖然其會包含顯著量的 H2和因此具有良好的燃料值，但是該氣體仍然將固有地包含提高濃度的含碳成分和(在存在于富含吐的混合物中的情況中)含硫成分(與存在于富含吐的混合物中的這些相比)。 此外，所述尾氣將處于明顯低于富含H2的混合物的壓力。因此，使用第二 PSA尾氣同樣會要求另外的純化和壓縮，這同樣將增加運行成本。本發明的方面包括#1.由包含吐和(X)2的氣態混合物來同時產生功率和吐的方法，該方法包括將處于超大氣壓力的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含在所述壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含H2的混合物；由一部分的該富含H2的混合物來形成燃料物流，燃燒所述燃料物流和膨脹所形成的燃燒流出物，來產生功率；和將另一部分的處于超大氣壓力的該富含H2的混合物進料到第二 PSA系統，該系統包含在所述壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑，和用所述吸附劑并在所述壓力從所述部分的富含H2的混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得H2產物。#2.根據#1的方法，其中富含H2的混合物在形成所述燃料物流與進料到所述第二 PSA系統之間的分配是可調整的，由此使得能夠通過降低進料到所述第二 PSA系統的比例， 來提高用于形成所述燃料物流的所述富含H2的混合物的比例，反之亦然，而無需停止該氣態混合物向所述第一 PSA系統的進料。#3.由包含吐和(X)2的氣態混合物來可調節地產生功率和吐中任何一個或者二者的方法，該方法包括將處于超大氣壓力的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含在所述壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含H2的混合物；和由該富含吐的混合物來形成燃料物流和PSA進料物流中的任何一個或者二者，燃燒該燃料物流，并膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率，和將該PSA進料物流在超大氣壓力進料到第二 PSA系統，該第二 PSA系統包含在所述壓力選擇性吸附CO2的吸附劑，用所述吸附劑并在所述壓力從所述PSA進料物流中選擇性吸附CO2,由此來獲得H2產物；其中富含吐的混合物在該燃料物流和PSA進料物流之間的分配是可調整的，由此使得能夠通過降低用于形成所述PSA進料物流的比例，來提高用于形成所述燃料物流的所述富含H2的混合物的比例，反之亦然，而無需停止該氣態混合物向所述第一 PSA系統的進料。#4.根據#1_#3任一的方法，其中該氣態混合物進一步包含吐5，和該第一 PSA系統包含在所述氣態混合物進料到該第一 PSA系統時的超大氣壓力選擇性吸附(X)2和H2S的吸附劑，用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2和H2S,由此來獲得所述富含吐的混合物。#5.根據#1_#4任一的方法，其中該氣態混合物包含大約30-75mol %的H2 ；大約 10-60mol % 的 CO2 ；和大約 0_2mol % 的 H2S0#6.根據#1_#5任一的方法，其中該氣態混合物是在處于大約2-7MPa(20_70bar) 絕壓范圍下進料到該第一 PSA系統的。#7.根據#1_#6任一的方法，其中該富含H2的混合物中的(X)2回收率最多是大約 30%，和該富含H2的混合物中的H2回收率至少是大約70%。#8.根據#1_#7任一的方法，其中該富含H2的混合物包含大于大約90mol %的H2。#9.根據#1_#8任一的方法，其中該富含H2的混合物是在這樣的壓力獲得的即， 該壓力等于或者基本等于該氣態混合物進料到所述第一 PSA系統時所處的超大氣壓力。#10.根據#1_#9任一的方法，其中在引入到所述第二PSA系統之前，將進料到該第二 PSA系統的所述富含吐的混合物進行冷卻。#11.根據#1_#10任一的方法，其中將該燃料物流進行燃燒，并且將燃燒流出物在燃氣輪機中膨脹。#12.根據#1_#11任一的方法，其中將該富含H2的混合物與N2和/或蒸汽合并，來形成所述燃料物流。#13.根據#1-#12任一的方法，其中該H2產物包含至少大約99. 9mol%的H2。#14.根據#1_#13任一的方法，其中該方法進一步包含在比CO2從該氣態混合物中被選擇性吸附的所述壓力更低的壓力，從該第一 PSA 系統中解吸CO2，來形成富含(X)2的混合物；和在比CO2從該富含H2的混合物中被選擇性吸附的所述壓力更低的壓力下，從所述第二 PSA系統中解吸CO2，來形成含有H2和(X)2的混合物。#15.根據#14的方法，其中該富含(X)2的混合物包含一種或多種可燃燒的成分，并且至少一部分所述混合物在A存在下燃燒，來產生ω2產物，該產物包含所述可燃燒成分的燃燒產物。#16.根據#14或者#15的方法，其中至少一部分的該含有H2和(X)2的混合物在仏存在下燃燒，來產生(X)2產物，該產物包含吐和所述混合物中所存在的任何其他可燃燒成分的燃燒產物。#17.根據#15或者#16的方法，其中將來自所述富含CO2的和含有H2和CO2的混合物燃燒的熱量用于升高由該富含吐的混合物所形成的燃料物流的溫度，和/或用來產生蒸汽，該蒸汽被進料到蒸汽渦輪中來產生另外的功率。#18.根據#14_#17任一的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物進行壓縮，并且再循環到該第一 PSA系統來進一步分離。#19.根據#14_#18任一的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物用作所述第一 PSA系統的吹掃氣體。#20.根據#14_#19任一的方法，其中將一部分的該含有壓和(X)2的混合物壓縮和再循環到所述第二 PSA系統來進一步分離。#21.根據#14_#20任一的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物燃燒，將所形成的燃燒流出物與膨脹的獲自由所述富含H2的混合物所形成的所述燃料物流的燃燒流出物合并，和使用該合并的氣體來在熱回收蒸汽發生器中產生蒸汽。#22.根據#14_#21任一的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物壓縮，并且加入到用于形成所述燃料物流的部分的所述富含H2的混合物中。#23.用于由包含吐和(X)2的氣態混合物來產生功率和吐的設備，該設備包含第一變壓吸附(PSA)系統，其包含在超大氣壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑；導管排布，其用于在超大氣壓力將該氣態混合物進料到所述第一 PSA系統中；燃氣輪機，其用于燃燒燃料物流，并且膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率；第二 PSA系統，其包含在超大氣壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑；導管排布，其用于在超大氣壓力從該第一 PSA系統中抽出富含H2的混合物，將由一部分的所述富含H2的混合物形成的燃料物流引入到所述燃氣輪機中，和將另一部分的所述富含吐的混合物引入到所述第二 PSA系統中；和導管排布，其用于從所述第二 PSA系統中抽出H2產物。#24.根據#23的設備，其中所述用于從所述第一 PSA系統中抽出所述富含H2的混合物，將由其的一部分形成的燃料物流引入到所述燃氣輪機中，和將其的另一部分引入到所述第二 PSA系統中的導管排布包括閥門系統，用于可調節地控制該富含壓的物流在所述
24燃氣輪機和第二 PSA系統之間的分配。#25.根據#24的設備，其中所述閥門系統能夠在下面的設置之間調整即，將全部的所述富含吐的混合物送到所述燃氣輪機的設置與將全部的所述富含吐的混合物送到所述第二 PSA系統的設置。僅僅是作為舉例，現在將參考附圖來描述本發明的某些實施方案。參考圖1，表示了根據本發明的第一示例性方法，在其中功率和高純度H2產物是由包含酸性合成氣的氣態混合物來同時產生的。將獲自氣化器和水煤氣變換反應器(未示出)的酸性合成氣物流(1)在超大氣壓力進料到第一 PSA系統(101)中，該系統包含對于 CO2和H2S來說選擇性的吸附劑。該酸性合成氣物流包含60%的H2, 38%的CO2, 2%的H2S 和痕量的隊，Ar, CH4和CO。該第一 PSA系統將該酸性合成氣物流分離成富含吐的混合物， 其是在與該酸性合成氣物流大約相同的超大氣壓力獲得的，并且作為富含H2的物流(3)抽出，和在大約大氣壓獲得的第一 PSA尾氣O)。該第一 PSA尾氣包含14%的H2,81%的(X)2 和5%的H2S。該富含H2的物流包含93%的H2, 7%的C02，3ppm的H2S和痕量的N2, Ar，CH4 和C0，該組成使得該物流適于用作燃氣輪機燃料。將該富含H2的物流(3)分成燃料物流(6)，和送往第二 PSA系統(102)的進料物流(7)，該第二 PSA系統(102)包含對于CO2, H2S, N2, Ar，CH4和CO選擇性的吸附劑，兩股物流具有相同的組成，并且處于與該富含吐的物流相同的壓力。將燃料物流送到一個或多個燃氣輪機(未示出)，形成IGCC(未示出)的一部分，在這里將它燃燒，并且將所形成的燃燒流出物膨脹來產生電功率。第二 PSA系統將富含H2的混合物的進料物流(7)分離成H2 產物物流(8)，其是在與進料物流(7)大約相同的超大氣壓力獲得的，和在大約大氣壓獲得的第二 PSA尾氣(9)。該第二 PSA尾氣包含59%的H2,41 %的CO2,19ppm的H2S和痕量N2, Ar, CH4 和 CO。該 H2 產物物流包含 99. 99+% 的 H2, < Ippm 的 CO2 和< Ippb 的 H2S。如果多種不同的H2產物物流是期望的，則第二 PSA系統(102)還可以包括一組并聯的PSA單元，進料物流(7)能夠分配到其之間，并且每個PSA單元產生了不同純度的吐產物。取決于待加工的進料氣體的量，即使在打算生產單個H2產物的情況中，也可能需要大于一個的PSA單元。參考圖2A和2B，表示了根據本發明的第二示例性方法，在其中在第一運行模式 (如圖2A所示)中，僅有功率由酸性合成氣來產生，和在第二運行模式(如圖2B所示)中， 功率和高純度H2產物二者由酸性合成氣來同時產生。為了簡略起見，在圖2A和2B中，使用了與圖1相同的附圖標記來表示共同的特征。因此，如圖2A所示，在第一運行模式中，將在第一 PSA系統(101)中由酸性合成氣進料(1)所分離的富含吐的物流(3，4)整個用來形成燃料物流(6)，將其送到一個或多個燃氣輪機(未示出)中，形成IGCC(未示出)的一部分，在這里將它燃燒，并且將所形成的燃燒流出物膨脹來產生電功率。在這種情況中，該燃料物流(6)是通過將富含吐的物流(3， 4)與包含高純度隊的稀釋劑物流( 合并來形成的。如圖2B所示，在第二模式中，調整所述方法的運行，來提供電功率和高純度H2 二者。這現在是如下來進行的將富含壓的物流( 分成用于形成燃料物流(6)的物流(4) 和用于送到第二 PSA系統(102)的進料物流(7)，該第二 PSA系統如今在線地將進料物流 (7)分離成所期望的H2產物(8)和第二 PSA尾氣(9)。在這種運行模式中，燃料物流(6)然后是如下來形成的將形成所述物流(4)的所述部分的富含H2的物流與包含高純度隊的稀釋劑物流( 和第二 PSA尾氣(9) 二者合并。在該第一和第二運行模式中，不同物流的組成表示在下表1和2中。從表1可見，在第一運行模式中，第一 PSA系統運行來提供90 %的(X)2和90 %的 H2回收率。在這種實施方案中，對于燃氣輪機燃料來說，IOppm的H2S是可允許的含硫成分含量。表1-僅僅產生功率。
權利要求
1.由包含吐和(X)2的氣態混合物來同時產生功率和吐的方法，該方法包括將處于超大氣壓力的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含在所述壓力選擇性吸附CO2的吸附劑，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含H2的混合物；由一部分的該富含吐的混合物來形成燃料物流，燃燒所述燃料物流和膨脹所形成的燃燒流出物，來產生功率；和將另一部分的處于超大氣壓力的該富含H2的混合物進料到第二 PSA系統，該系統包含在所述壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑，和用所述吸附劑并在所述壓力從所述部分的富含H2 的混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得H2產物。
2.根據權利要求1所述的方法，其中富含吐的混合物在形成所述燃料物流與進料到所述第二 PSA系統之間的分配是可調整的，由此使得能夠通過降低進料到所述第二 PSA系統的比例，來提高用于形成所述燃料物流的所述富含H2的混合物的比例，并且反之亦然，而無需停止該氣態混合物向所述第一 PSA系統的進料。
3.根據權利要求1所述的方法，其中該氣態混合物進一步包含&S，和該第一PSA系統包含在所述氣態混合物進料到該第一 PSA系統時的超大氣壓力選擇性吸附(X)2和的吸附劑，用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2和H2S,由此來獲得所述富含吐的混合物。
4.根據權利要求1所述的方法，其中該氣態混合物包含大約30-75mOl%的吐；大約 10-60mol % 的 CO2 ；和大約 0_2mol % 的 H2S0
5.根據權利要求1所述的方法，其中該氣態混合物是在處于大約2-7MPa(20-70bar)絕壓范圍進料到該第一 PSA系統的。
6.根據權利要求1所述的方法，其中該富含H2的混合物中的(X)2回收率最多是大約 30%，和該富含H2的混合物中的H2回收率至少是大約70%。
7.根據權利要求1所述的方法，其中該富含H2的混合物包含大于大約90mOl%的H2。
8.根據權利要求1所述的方法，其中該富含H2的混合物是在這樣的壓力獲得的即，該壓力等于或者基本等于該氣態混合物進料到所述第一 PSA系統時所處的超大氣壓力。
9.根據權利要求1所述的方法，其中在引入到所述第二PSA系統之前，將進料到該第二 PSA系統的所述富含吐的混合物進行冷卻。
10.根據權利要求1所述的方法，其中將該燃料物流進行燃燒，并且將燃燒流出物在燃氣輪機中膨脹。
11.根據權利要求1所述的方法，其中將該富含H2的混合物與隊和/或蒸汽合并，來形成所述燃料物流。
12.根據權利要求1所述的方法，其中該H2產物包含至少大約99.9mol%的H2。
13.根據權利要求1所述的方法，其中該方法進一步包括在比(X)2從該氣態混合物中被選擇性吸附的所述壓力更低的壓力，從該第一 PSA系統中解吸CO2，來形成富含(X)2的混合物；和在比CO2從該富含吐的混合物中被選擇性吸附的所述壓力更低的壓力下，從所述第二 PSA系統中解吸CO2,來形成含有H2和(X)2的混合物。
14.根據權利要求13所述的方法，其中該富含(X)2的混合物包含一種或多種可燃燒的成分，并且至少一部分所述混合物在A存在下燃燒，來產生(X)2產物，該產物包含所述可燃燒成分的燃燒產物。
15.根據權利要求14所述的方法，其中至少一部分的該含有吐和(X)2的混合物在A存在下燃燒，來產生ω2產物，該產物包含吐和所述混合物中所存在的任何其他可燃燒成分的燃燒產物。
16.根據權利要求15所述的方法，其中將來自所述富含CO2的和含有H2和CO2的混合物燃燒的熱量用于升高由該富含吐的混合物所形成的燃料物流的溫度，和/或用來產生蒸汽，該蒸汽被進料到蒸汽渦輪中來產生另外的功率。
17.根據權利要求13所述的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物進行壓縮，并且再循環到該第一 PSA系統來進一步分離。
18.根據權利要求13所述的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物用作所述第一 PSA系統的吹掃氣體。
19.根據權利要求13所述的方法，其中將一部分的該含有吐和(X)2的混合物壓縮和再循環到所述第二 PSA系統來進一步分離。
20.根據權利要求13所述的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物燃燒，將所形成的燃燒流出物與膨脹的獲自由所述富含H2的混合物所形成的所述燃料物流的燃燒流出物合并，和使用該合并的氣體來在熱回收蒸汽發生器中產生蒸汽。
21.根據權利要求13所述的方法，其中將全部或者一部分的該含有吐和(X)2的混合物壓縮，并且加入到用于形成所述燃料物流的部分的所述富含H2的混合物中。
22.由包含吐和(X)2的氣態混合物來可調節地產生功率和吐中任何一個或者二者的方法，該方法包括將處于超大氣壓力的該氣態混合物進料到第一變壓吸附(PSA)系統，該系統包含在所述壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑，和用所述吸附劑并在所述壓力從該氣態混合物中選擇性吸附CO2,由此獲得處于超大氣壓力的富含H2的混合物；和由該富含吐的混合物來形成燃料物流和PSA進料物流中的任何一個或者二者，燃燒該燃料物流，并膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率，和將該PSA進料物流在超大氣壓力進料到第二 PSA系統，該第二 PSA系統包含在所述壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑，用所述吸附劑并在所述壓力從所述PSA進料物流中選擇性吸附CO2,由此來獲得吐產物；其中富含吐的混合物在該燃料物流和PSA進料物流之間的分配是可調整的，由此使得能夠通過降低用于形成所述PSA進料物流的比例，來提高用于形成所述燃料物流的所述富含H2的混合物的比例，并且反之亦然，而無需停止該氣態混合物向所述第一 PSA系統的進料。
23.用于由包含吐和(X)2的氣態混合物來產生功率和吐的設備，該設備包含第一變壓吸附(PSA)系統，其包含在超大氣壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑；導管排布，其用于在超大氣壓力將該氣態混合物進料到所述第一 PSA系統中；燃氣輪機，其用于燃燒燃料物流，并且膨脹所形成的燃燒流出物來產生功率；第二 PSA系統，其包含在超大氣壓力選擇性吸附(X)2的吸附劑；導管排布，其用于在超大氣壓力從該第一 PSA系統中抽出富含吐的混合物，將由一部分的所述富含H2的混合物形成的燃料物流引入到所述燃氣輪機中，和將另一部分的所述富含H2的混合物引入到所述第二 PSA系統中；和導管排布，其用于從所述第二 PSA系統中抽出H2產物。
24.根據權利要求23所述的設備，其中所述用于從所述第一PSA系統中抽出所述富含 H2的混合物，將由其的一部分形成的燃料物流引入到所述燃氣輪機中，和將其的另一部分引入到所述第二 PSA系統中的導管排布包括閥門系統，用于可調節地控制該富含H2的物流在所述燃氣輪機和第二 PSA系統之間的分配。
25.根據權利要求M所述的設備，其中所述閥門系統能夠在下面的設置之間調整即， 將全部的所述富含吐的混合物送到所述燃氣輪機的設置與將全部的所述富含壓的混合物送到所述第二 PSA系統的設置。
全文摘要
本發明涉及用于產生動力和氫氣的方法和設備。使用串聯的第一和第二變壓吸附(PSA)系統，由包含H2和CO2的氣態混合物來產生功率和H2。該氣態混合物是在超大氣壓力時進料到第一PSA系統的，其包含吸附劑來在所述壓力選擇性吸附CO2，并且CO2被吸附，由此提供處于超大氣壓力的富含H2的混合物。由一部分的該富含H2的混合物來形成燃料物流，將其燃燒，并且將該燃燒流出物膨脹來產生功率。將另一部分的該富含H2的混合物送到第二PSA系統，其包含吸附劑來在超大氣壓力選擇性吸附CO2，并且CO2被吸附，由此提供高純度H2產物。在優選的實施方案中，富含H2的混合物在形成燃料物流與進料到第二PSA系統之間的分配是可調整的。
文檔編號C01B3/56GK102442645SQ20111022164
公開日2012年5月9日 申請日期2011年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者A·D·賴特, J·R·赫夫頓, T·C·戈爾登, V·懷特 申請人:氣體產品與化學公司