[发明专利]生产二氧化碳的方法和装置

权利要求书

1．生产二氧化碳的方法，包括以下步骤：

(A)含氧的第一工作气体沿第一氧选择性的离子迁移膜的阴极侧流动，所述膜在有效的操作条件下将第一渗透氧部分从所述阴极侧迁移到相对的阳极侧；

(B)含碳的第二工作气体沿所述第一阳极侧流动，其质量流速可以与所述第一渗透氧部分一起有效地提供化学计量过量的氧；

(C)燃烧所述含碳的第二工作气体和所述第一渗透氧部分的第一混合物，使基本上所有的含碳的第二工作气体转化为水和二氧化碳的第二混合物；并且将所述二氧化碳从所述第二混合物分离出来。

2．权利要求1的方法，其中所述膜被布置在至少第一级和第二级，并且其中渗余物流在所述第一级和第二级之间被冷却。

3．权利要求1的方法，其中在所述的燃烧步骤前，吹扫气体与所述含碳的第二工作气体混合。

4．权利要求1的方法，还包括以下步骤：

(A)所述含氧的第一工作气体的第一渗余物部分的至少一部分沿第二氧选择性离子迁移膜的第二阴极侧流动，所述膜在有效的操作条件下，第二渗透氧部分从所述第二阴极侧迁移到相对的第二阳极侧；并且

(B)从第二渗余物部分回收所需的产物气体，其中所述产物气体选自氮气、氩气及其混合物。

5．权利要求4的方法，包括第二反应性吹扫气体沿所述第二阳极侧流动的步骤。

6．权利要求5的方法，其中所述第二反应性吹扫气体与所述第二渗透氧部分进行部分氧化反应。

7．共同生成二氧化碳、氮气和电能的方法，包括以下步骤：

(A)加压的含氧的第一工作气体沿第一氧选择性的离子迁移膜的阴极侧流动，所述膜在有效的操作条件下，第一渗透氧部分从所述阴极侧迁移到相对的阳极侧；

(B)形成所述第一渗透氧部分和加压二氧化碳的混合物，并燃烧所述混合物从而生成高温、高压的燃烧产物气体；

(C)在燃气轮机中膨胀所述燃烧产物气体从而产生电能和低压、低温的燃烧产物气体；

(D)从所述低压、低温的燃烧产物气体中回收二氧化碳；

(E)压缩并循环回收的二氧化碳的一部分到所述第一氧选择性的离子迁移膜的阳极侧；

(F)将第一渗余物部分从所述第一氧选择性的离子迁移膜传送到第二氧选择性的离子迁移膜的阴极侧，所述第二氧选择性离子迁移膜在有效的操作条件下，将第二渗透氧部分迁移到相对的阳极侧；并且

(G)从第二渗余物部分回收含氮的气体。

8．权利要求7的方法，包括用接受氧的化合物吹扫第二氧选择性离子迁移膜的所述阳极侧。

9．共同生成二氧化碳、氧、氮气和电能的方法，包含以下步骤：

(A)加压的含氧的第一工作气体沿第一氧选择性离子迁移膜的阴极侧流动，所述膜在有效的操作条件下，第一渗透氧部分从所述阴极侧迁移到相对的阳极侧；

(B)第一渗余物部分沿第二氧选择性离子迁移膜的第二阴极侧流动，所述膜在有效的操作条件下，第二渗透氧部分从所述第二阴极侧迁移到相对的第二阳极侧；

(C)从第二渗余物部分回收氮气；

(D)使燃料与所述第二渗透氧部分反应从而生成第一燃烧产物；

(E)所述第一燃烧产物沿所述第一阳极侧流动，并且将所述第一渗透氧部分和所述燃烧产物混合从而形成第二混合物；

(F)通过将适用的热量传至加压的水源，从所述第二混合物移走热量，由此生成加压的高温蒸汽和低温的第二混合物产物；

(G)在蒸汽涡轮中膨胀所述加压的高温蒸汽从而产生电能；并且

(H)通过将水冷凝从所述低温的第二混合物中分离出二氧化碳-氧的混合物。

10．权利要求9的方法，还包括从二氧化碳-氧的混合物中分离出二氧化碳。