Base de données sur les brevets canadiens / Sommaire du brevet 2739420 

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Disponibilité de l'Abrégé et des Revendications

L'apparition de différences dans le texte et l'image des Revendications et de l'Abrégé dépend du moment auquel le document est publié. Les textes des Revendications et de l'Abrégé sont affichés :

  • lorsque la demande peut être examinée par le public;
  • lorsque le brevet est émis (délivrance).
(12) Brevet: (11) CA 2739420
(54) Titre français: SYSTEMES ET PROCEDES DE PRODUCTION D'ELECTRICITE A PARTIR DE MATIERE CARBONEE AVEC SUBSTANTIELLEMENT PEU D'EMISSIONS DE DIOXYDE DE CARBONE
(54) Titre anglais: SYSTEMS AND METHODS FOR GENERATING ELECTRICITY FROM CARBONACEOUS MATERIAL WITH SUBSTANTIALLY NO CARBON DIOXIDE EMISSIONS
(51) Classification internationale des brevets (CIB):
  • F01K 13/00 (2006.01)
  • F01K 23/06 (2006.01)
  • F02C 3/28 (2006.01)
(72) Inventeurs (Pays):
  • ZUBRIN, ROBERT M. (Etats-Unis d'Amérique)
  • BERGGREN, MARK H. (Etats-Unis d'Amérique)
(73) Titulaires (Pays):
  • PIONEER ENERGY, INC. (Etats-Unis d'Amérique)
(71) Demandeurs (Pays):
  • PIONEER ENERGY, INC. (Etats-Unis d'Amérique)
(74) Agent: RICHES, MCKENZIE & HERBERT LLP
(45) Délivré: 2013-02-05
(22) Date de dépôt: 2011-05-09
(41) Mise à la disponibilité du public: 2011-09-20
Requête d’examen: 2011-07-15
(30) Licence disponible: S.O.
(30) Langue des documents déposés: Anglais

Abrégé français

Système et procédé de production d'électricité « propre » à partir de matière carbonée, et de production de dioxyde de carbone à pression élevée qui peut être facilement séquestré ou utilisé de façon avantageuse, par exemple pour la production de carburant. Ce système et procédé utilise un processus de reformation qui reforme le carburant carboné grâce à la vapeur surchauffée en mélange gazeux à pression élevée riche en dioxyde de carbone et en hydrogène gazeux. Ce gaz à pression élevée échange la chaleur excédentaire avec la vapeur qui provient d'une chaudière. Une fois refroidi, le gaz à pression élevée passe à travers un séparateur de dioxyde de carbone, après quoi le gaz riche en dioxyde de carbone est séquestré sous la terre ou réutilisé avantageusement. Le gaz riche en hydrogène qui reste est utilisé pour générer de l'énergie dans un sous-système de génération d'énergie, comme une turbine à gaz ou une pile à combustible. Donc, de l'énergie est produite sans émission de carbone, à partir de charbon, de biomasse, de gaz naturel ou d'autre source carbonée.


Abrégé anglais

Disclosed herein is a system and method for generating"clean" electricity from carbonaceous material, and producing high-pressure CO2 which can be easily sequestered or utilized for a beneficial purpose, such as fuel production. This system and method utilizes a reformation process thatreforms carbonaceous fuel with superheated steam into a high-pressure gaseous mixture that is rich in carbon dioxide and hydrogen gas. This high-pressure gas exchanges excess heat with the incoming steam from a boiler. Once cooled, the high-pressure gas goes through a CO2separator,after which the CO2-rich gas is sequestered underground or beneficially re-used. The remaining hydrogen-rich gas is used to generate power in a power generation subsystem, such as a gas turbine or a fuel cell. Therefore, carbon-free power is produced from coal, biomass, natural gas, or another carbon-based feedstock.


Note : Les revendications sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.


CLAIMS
What is claimed is:

1. An apparatus for generating electricity from carbonaceous material having
substantially low carbon dioxide emissions, comprising:

a boiler to boil water to generate steam;

a steam reformer to react the carbonaceous material with the steam at high-
pressure
in an absence of air to generate a high-pressure gas comprising primarily
carbon dioxide
gas and hydrogen gas, wherein sufficient water is provided to ensure a
substantial majority
of the carbonaceous material is converted into carbon dioxide gas and hydrogen
gas;

a heat exchanger after the steam reformer to exchange heat from hot gas
exiting the
steam reformer to boil water into the steam;

a CO2 separator to separate at high pressure at least a portion of the carbon
dioxide
gas from the high-pressure gas to generate a carbon dioxide-rich gas and a
hydrogen-rich
fuel gas; and

a gas turbine to utilize a portion of the hydrogen-rich fuel gas to generate
electricity,
wherein waste heat from the gas turbine is used to provide heat needed to boil
water in the
boiler, and

wherein the carbon dioxide-rich gas is utilized in an industrial process,
thereby
generating electricity with substantially low carbon dioxide emissions.

2. The apparatus of claim 1, wherein the carbonaceous material is selected
from the
group consisting of coal, biomass, natural gas, crude petroleum, ethanol,
methanol, and
trash.

3. The apparatus of claim 1, wherein the substantially low carbon dioxide
emissions are
selected at a level that is substantially less than carbon dioxide emissions
associated with
electricity generated from combustion of natural gas.

4. The apparatus of claim 1, wherein an amount of carbon dioxide released in
the
industrial process is less than an amount of carbon dioxide utilized in the
industrial process.
28


5. The apparatus of claim 1, wherein the high-pressure gas further comprises
residual
carbon monoxide, and wherein the apparatus further comprises:

a water gas-shift reactor disposed downstream of the steam reformer for
converting
the residual carbon monoxide into additional carbon dioxide gas and additional
hydrogen
gas.

6. The apparatus of claim 1, wherein the high-pressure gas further comprises
residual
carbon monoxide, and wherein the apparatus further comprises:

a methanation reactor disposed downstream of the steam reformer for converting
the
residual carbon monoxide into methane.

7. The apparatus of claim 1, further comprising:

a furnace to utilize a portion of the hydrogen-rich fuel gas to generate heat
necessary
to drive the steam reformer.

8. The apparatus of claim 7, further comprising:

a second heat exchanger disposed between the boiler and the furnace to
exchange
heat between the hot gas exiting the furnace and the steam generated by the
boiler.

9. The apparatus of claim 1, further comprising:

a condenser disposed after the heat exchanger to condense and cool high-
pressure gas
before entering the CO2 separator.

10. The apparatus of claim 1, further comprising:

a compressor to compress the carbon dioxide-rich gas to a pressure appropriate
for
injection into a petroleum reservoir to extract hydrocarbons.

29


11. The apparatus of claim 1, wherein the steam reformer operates at a
pressure of
approximately 5 bar to 100 bar.

12. The apparatus of claim 1, wherein the CO2 separator is a methanol-based
separator.
13. The apparatus of claim 12, wherein the methanol-based separator operates
in a
temperature-swing cycle between approximately -60° C and +40° C.

14. The apparatus of claim 1, further comprising:

a control system to control an operation of the apparatus based on a market
price of
the carbonaceous material, a market price of electricity, and a market price
of a product of
the industrial process.

15. The apparatus of claim 1, wherein the steam reformer is selected from the
group
consisting of a fixed bed reformer, a fluidized bed reformer, and an entrained-
flow
reformer.

16. The apparatus of claim 1, wherein the industrial process is fuel
production.

17. The apparatus of claim 1, wherein the industrial process is selected from
the group
consisting of growing algae and growing plants in greenhouses.

18. The apparatus of claim 1, wherein the industrial process is carbon
sequestration in a
location selected from the group consisting of saline aquifer, depleted oil
field, depleted gas
field, unmineable coal seam, and the ocean.

19. The apparatus of claim 1, wherein the industrial process is enhanced oil
recovery
(EOR).



20. The apparatus of claim 1, wherein the industrial process is enhanced gas
recovery.
21. A method for generating power from carbonaceous material, comprising:

boiling water into steam;

reforming the carbonaceous material with the steam to generate a high-pressure
gas
comprising carbon dioxide gas and hydrogen gas, wherein sufficient steam is
provided to
ensure a substantial majority of the carbonaceous material is converted into
carbon dioxide
gas and hydrogen gas;

exchanging heat from hot gas exiting the reforming step with the steam
entering the
reforming step;

separating at least a portion of the carbon dioxide gas from the high-pressure
gas to
generate a carbon dioxide-rich gas and a hydrogen-rich gas;

utilizing the carbon dioxide-rich gas in an industrial process; and

generating power in a power generation system from a portion of the hydrogen-
rich
gas.

22. The method of claim 21, wherein the carbonaceous material is selected from
the
group consisting of coal, biomass, natural gas, crude petroleum, ethanol,
methanol, and
trash.

23. The method of claim 21, wherein the power generated effects the output of
carbon
dioxide emissions at a level substantially less than carbon dioxide emissions
associated
with power generated from combustion of natural gas.

24. The method of claim 21, wherein an amount of carbon dioxide released in
the
industrial process is less than an amount of carbon dioxide utilized in the
industrial process.
31


25. The method of claim 21, wherein the high-pressure gas further comprises
residual
carbon monoxide, and wherein the method further comprises:

water-gas-shifting the residual carbon monoxide into additional carbon dioxide
gas
and additional hydrogen gas.

26. The method of claim 21, wherein the high-pressure gas further comprises
residual
carbon monoxide, and wherein the method further comprises:

converting the residual carbon monoxide into methane.
27. The method of claim 21, further comprising:

utilizing a portion of the hydrogen-rich gas to generate heat necessary to
drive the
steam reformer.

28. The apparatus of claim 21, further comprising:

condensing the high-pressure gas after the reforming step and before the
separating
step.

29. The method of claim 21, further comprising:

compressing the carbon dioxide-rich gas to a pressure appropriate for
injection into a
petroleum reservoir to extract hydrocarbons.

30. The method of claim 21, wherein the reforming step is performed at a
pressure of
approximately 5 bar to 100 bar.

31. The method of claim 21, wherein the separating step utilizes a methanol-
based
separation method.

32


32. The method of claim 31, wherein the methanol-based separation method
operates in a
temperature-swing cycle between approximately -60°C and +40°C.

33. The method of claim 21, further comprising:

controlling the method based on a market price of the carbonaceous material, a

market price of electricity, and a market price of a product of the industrial
process.

34. The method of claim 21, wherein the reforming step utilizes a reformer
selected from
the group consisting of a fixed bed reformer, a fluidized bed reformer, and an
entrained-
flow reformer.

35. The method of claim 21, wherein the industrial process is fuel production.

36. The method of claim 21, wherein the industrial process is selected from
the group
consisting of growing algae and growing plants in greenhouses.

37. The method of claim 21, wherein the industrial process is carbon
sequestration in a
location selected from the group consisting of saline aquifer, depleted oil
field, depleted gas
field, and unmineable coal seam.

38. The method of claim 21, further comprising:

supplying oxidizing agent during the reforming step to create autothermal
reforming
conditions.

39. The method of claim 21, wherein the power generation system is a gas
turbine.
40. The method of claim 21, wherein the power generation system is a fuel
cell.
33


Une figure unique qui représente un dessin illustrant l’invention.

Pour une meilleure compréhension de l’état de la demande ou brevet qui figure sur cette page, la rubrique Mise en garde , et les descriptions de Brevet , États administratifs , Taxes périodiques et Historique des paiements devraient être consultées.

États admin

Titre Date
(22) Dépôt 2011-05-09
Requête d'examen 2011-07-15
(41) Mise à la disponibilité du public 2011-09-20
(45) Délivré 2013-02-05

Taxes périodiques

Description Date Montant
Dernier paiement 2017-04-13 100,00 $
Prochain paiement si taxe applicable aux petites entités 2018-05-09 100,00 $
Prochain paiement si taxe générale 2018-05-09 200,00 $

Avis : Si le paiement en totalité n’a pas été reçu au plus tard à la date indiquée, une taxe supplémentaire peut être imposée, soit une des taxes suivantes :

  • taxe de rétablissement prévue à l’article 7 de l’annexe II des Règles sur les brevets ;
  • taxe pour paiement en souffrance prévue à l’article 22.1 de l’annexe II des Règles sur les brevets ; ou
  • surtaxe pour paiement en souffrance prévue aux articles 31 et 32 de l’annexe II des Règles sur les brevets.

Historique des paiements

Type de taxes Anniversaire Échéance Montant payé Date payée
Enregistrement de documents 100,00 $ 2011-05-09
Dépôt 200,00 $ 2011-05-09
Requête d'examen 400,00 $ 2011-07-15
Final 150,00 $ 2012-11-22
Taxe périodique - brevet - nouvelle loi 2 2013-05-09 100,00 $ 2013-03-21
Taxe périodique - brevet - nouvelle loi 3 2014-05-09 50,00 $ 2014-04-15
Taxe périodique - brevet - nouvelle loi 4 2015-05-11 50,00 $ 2015-03-04
Taxe périodique - brevet - nouvelle loi 5 2016-05-09 300,00 $ 2016-09-15
Taxe périodique - brevet - nouvelle loi 6 2017-05-09 100,00 $ 2017-04-13

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Description du
Document
Date
(yyyy-mm-dd)
Nombre de pages Taille de l’image (Ko)
Description 2011-07-15 27 1 476
Dessins représentatifs 2011-09-09 1 10
Page couverture 2011-09-09 2 50
Abrégé 2011-05-09 1 21
Description 2011-05-09 27 1 470
Revendications 2011-05-09 6 152
Dessins 2011-05-09 8 107
Revendications 2012-05-24 6 195
Page couverture 2013-01-16 2 50
Correspondance 2011-07-26 1 13
Correspondance 2011-05-19 2 81
Poursuite-Amendment 2011-07-15 2 83
Correspondance 2011-07-15 4 155
Poursuite-Amendment 2011-07-15 4 120
Poursuite-Amendment 2012-01-24 1 21
Poursuite-Amendment 2012-02-28 2 52
Poursuite-Amendment 2012-05-24 17 517
Correspondance 2012-11-22 1 60
Taxes 2013-03-21 1 56