用于通过催化蒸汽重整含烃进料气体生产氢气的方法和设备技术

用于通过催化蒸汽重整由含烃进料气体和蒸汽生成氢气的设备和方法，其中合成气体和烟道气的热量用于由锅炉给水生成输出蒸汽并且由从该合成气体分离的冷凝物生成工艺蒸汽，并且其中在锅炉给水脱气过程中从该锅炉给水排出的气体和在用于生成输出蒸汽和工艺蒸汽的蒸汽锅炉的淘析水减压过程中获得的蒸气用于预热用于运行蒸汽重整装置的燃烧器的燃料气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过催化蒸汽重整含烃进料气体生产氢气的方法和设备
本专利技术涉及一种用于由含烃进料气体和蒸汽生产氢气的方法，该方法包括以下工艺步骤：-通过蒸汽重整将含烃进料气体转化为合成气体，该合成气体主要由氢气和一氧化碳组成，其中工艺蒸汽用于该蒸汽重整并且其中该重整在重整炉中进行，该重整炉配备有填充有催化剂的重整炉管和加热这些重整炉管的燃烧器，这些燃烧器用工艺内产生的燃料气体和/或含烃进料气体以及含氧进料气体运行，其中产生烟道气，-将该产生的合成气体冷却至适合于处理该合成气体以便通过PSA(变压吸附)工艺分离氢气的温度，其中冷却该合成气体包括将其用作传热介质通过在该合成气体中形成含水冷凝物而用于生成输出蒸汽和/或工艺蒸汽和/或用于锅炉给水的热脱气，其中该输出蒸汽和/或工艺蒸汽的生成和/或该锅炉给水的热脱气是在容器中进行，从这些容器中排放出排气流和淘析流，-通过使用该PSA工艺将该氢气从该冷却的合成气体中分离，其中获得了清洁氢气和PSA残余气体，将该清洁氢气作为工艺产物排放，将该PSA残余气体作为燃料气体再循环用于运行该重整炉的这些燃烧器。本专利技术进一步涉及一种用于进行该方法的设备。
技术介绍
此类方法和设备本身是已知的。用于催化蒸汽重整含烃进料气体的基础方法例如描述于UllmannsEncyclopediaIndustrialChemistry[乌尔曼工业化学百科全书]，第六版，第15卷，GasProduction[气体生产]，第2章。在升高的压力(例如在20至35巴下)和高温(例如800℃至950℃)下使进料气体即含烃气体(诸如例如天然气和蒸汽)穿过填充有催化剂的外部加热的反应器管。这些进料气体被转化为富含氢气和一氧化碳的合成气体。当使用天然气作为进料气体时，这种管式反应器常常被称为SMR，并且该工艺被称为SMR工艺(蒸汽甲烷重整装置(Steam-Methane-Reformer)的缩写)。为了将该氢气级分从该合成气体中分离，常常采用变压吸附(PSA)工艺，该工艺描述于相同的乌尔曼卷的第5.5.3章中。对于该工艺的经济性，尽可能地使用加热这些进料气体和进行全部的吸热重整反应所耗费的热能用于蒸汽生成是重要的。与该含烃进料气体一起使用的蒸汽被称为工艺蒸汽。该工艺蒸汽通过再蒸发冷凝物(所谓的工艺冷凝物)获得，该冷凝物是在冷却合成气体时从该合成气体形成并沉积的。然而，该合成气体和烟道气的热含量超过生成该工艺蒸汽所需的热量。为了充分利用该过剩热，将其用于生成所谓的输出蒸汽，该输出蒸汽主要用于SMR工艺之外。为了不使该输出蒸汽负载有来自该SMR工艺的杂质，将新鲜的锅炉给水用于输出蒸汽的生成。利用该输出蒸汽的一部分来补偿在该工艺蒸汽生成过程中的淘析损失。用于优化热回收的方法和设备例如描述于以下申请和专利说明书中：DE102004030246A1描述了用于通过蒸汽重整获得氢气的方法和装置，其中供应至脱气锅炉的锅炉给水流借助于热交换器通过从该锅炉中排放出的流来加热。DE102010020406A1描述了用于生产合成气体的方法，其中示出了通过与进料气体、天然气和空气热交换，以及通过蒸汽生成进行的从SMR重整装置的产生的烟道气中的热回收。DE102010044939B3描述了用于在生产合成气体的重整反应器中生成工艺蒸汽和锅炉给水蒸汽的方法。示出了通过工艺产物流合成气体和烟道气与离析物流之间的热交换进行的热回收。在其蒸发之前，使用于生成输出蒸汽的锅炉给水脱除其中含有的气体。这通过热脱气来完成。出于此目的，使该锅炉给水在轻微超压下在锅炉中沸腾。通常将排出的气体排放到大气中。排放到大气中的替代方案呈现于文献US2011/0239864A1中。在该文献中，提出将这些气体混合到热烟道气中，以便从而破坏该气体的有害成分。本专利技术的次要方面是提供其替代方案。本专利技术的另一个次要方面是增加该蒸汽重整工艺所耗费的热能的利用率。将一小部分水从这些蒸汽锅炉中连续淘析，以避免杂质的积累。将这些淘析水通过压力释放从这些锅炉中排放出。在现有技术的方法和设备中，将减压过程中获得的蒸气排放到大气中。
技术实现思路
该目的基本上通过根据权利要求1所述的方法并且通过根据本专利技术的具有如权利要求7所述的特征的设备得以解决。根据本专利技术的方法：一种用于由含烃进料气体和蒸汽生产氢气的方法，包括以下工艺步骤：a)通过蒸汽重整将含烃进料气体转化为合成气体，该合成气体主要由氢气和一氧化碳组成，其中工艺蒸汽用于该蒸汽重整并且其中该重整在重整炉中进行，该重整炉配备有填充有催化剂的重整炉管和加热这些重整炉管的燃烧器，这些燃烧器用工艺内产生的燃料气体和/或含烃进料气体以及含氧进料气体运行，其中产生烟道气，b)将a)部分中产生的该合成气体冷却至适合于处理该合成气体以便根据PSA(变压吸附)工艺分离氢气的温度，其中冷却该合成气体包括将其用作传热介质通过在该合成气体中形成含水冷凝物而用于生成输出蒸汽和/或工艺蒸汽和/或用于锅炉给水的热脱气，其中该输出蒸汽和/或工艺蒸汽的生成和/或该锅炉给水的热脱气是在容器中进行，从这些容器中排放出排气流和淘析流，c)通过使用该PSA工艺将该氢气从根据步骤b)冷却的该合成气体中分离，其中获得了清洁氢气和PSA残余气体，将该清洁氢气作为工艺产物排放，将该PSA残余气体作为燃料气体再循环至步骤a)，其特征在于在步骤c)中，该PSA残余气体通过与这些淘析流和/或排气流中的一种或多种间接热交换来加热。根据本专利技术的设备：一种用于由含烃进料气体和蒸汽生产氢气的设备，包括：-重整炉，该重整炉配备有填充有催化剂的重整炉管和加热这些重整炉管的燃烧器，其中这些燃烧器适合于用工艺内产生的燃料气体和/或含烃进料气体以及含氧进料气体运行，-用于该重整炉中产生的合成气体和烟道气的排放导管，-至少一个用于冷却该重整炉中产生的该合成气体的冷却装置，其中该冷却装置与至少一个用于该输出蒸汽和/或工艺蒸汽的生成和/或该锅炉给水的热脱气的容器呈热交换关系，其中该至少一个容器包括用于排气流和/或淘析流的排放导管，-PSA设备，该PSA设备包括用于冷却的合成气体的进料导管和用于清洁氢气和PSA残余气体的排放导管，以及用于将该PSA残余气体再循环至这些燃烧器的返回导管，其特征在于-通过与至少一种淘析流和/或排气流间接热交换来加热该PSA残余气体的加热装置。由于根据本专利技术的热交换，可以将该残余气体(在很多情况下以约30℃离开该PSA设备)加热至大约80℃并且因此作为燃料气体供应至该SMR重整装置的这些燃烧器。本专利技术的优选方面根据本专利技术的方法的优选方面是冷却该合成气体还包括与环境空气和/或冷却水的热交换。以此方式可以进行冷却，部分地独立于蒸汽生成的要求。根据本专利技术的方法的另一个优选方面是根据权利要求1的步骤a)产生的该烟道气由于其在该输出蒸汽和/或工艺蒸汽的生成中用作传热介质而也被冷却。以此方式，该烟道气中存在的热能也得以利用。根据本专利技术的方法的另一个优选方面是将该合成气体中形成的该冷凝物机械分离并且用作用于生成该工艺蒸汽的进料。该冷凝物的机械分离已充分建立已久并且不带来太高的能量和投资成本。根据本专利技术的方法的另一个优选方面是对这些淘析流进行减压，将所得的减压气体和减压蒸气分离并且通过间接热交换用于加热该残余气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由含烃进料气体和蒸汽生产氢气的方法，包括以下工艺步骤：a)通过蒸汽重整将含烃进料气体转化为合成气体，该合成气体主要由氢气和一氧化碳组成，其中工艺蒸汽用于该蒸汽重整并且其中该重整在重整炉中进行，该重整炉配备有填充有催化剂的重整炉管和加热这些重整炉管的燃烧器，这些燃烧器用工艺内产生的燃料气体和/或含烃进料气体以及含氧进料气体运行，其中产生烟道气，b)将a)部分中产生的该合成气体冷却至适合于处理该合成气体以便通过PSA(变压吸附)工艺分离氢气的温度，其中冷却该合成气体包括将其用作传热介质通过在该合成气体中形成含水冷凝物而用于生成输出蒸汽和/或工艺蒸汽和/或用于锅炉给水的热脱气，其中该输出蒸汽和/或工艺蒸汽的生成和/或该锅炉给水的热脱气是在容器中进行，从这些容器中排放出排气流和淘析流，c)通过使用该PSA工艺将该氢气从根据步骤b)冷却的该合成气体中分离，其中获得了清洁氢气和PSA残余气体，将该清洁氢气作为工艺产物排放，将该PSA残余气体作为燃料气体再循环至步骤a)，其特征在于在步骤c)中，该PSA残余气体通过与这些淘析流和/或排气流中的一种或多种间接热交换来加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.22 EP 16400011.91.一种用于由含烃进料气体和蒸汽生产氢气的方法，包括以下工艺步骤：a)通过蒸汽重整将含烃进料气体转化为合成气体，该合成气体主要由氢气和一氧化碳组成，其中工艺蒸汽用于该蒸汽重整并且其中该重整在重整炉中进行，该重整炉配备有填充有催化剂的重整炉管和加热这些重整炉管的燃烧器，这些燃烧器用工艺内产生的燃料气体和/或含烃进料气体以及含氧进料气体运行，其中产生烟道气，b)将a)部分中产生的该合成气体冷却至适合于处理该合成气体以便通过PSA(变压吸附)工艺分离氢气的温度，其中冷却该合成气体包括将其用作传热介质通过在该合成气体中形成含水冷凝物而用于生成输出蒸汽和/或工艺蒸汽和/或用于锅炉给水的热脱气，其中该输出蒸汽和/或工艺蒸汽的生成和/或该锅炉给水的热脱气是在容器中进行，从这些容器中排放出排气流和淘析流，c)通过使用该PSA工艺将该氢气从根据步骤b)冷却的该合成气体中分离，其中获得了清洁氢气和PSA残余气体，将该清洁氢气作为工艺产物排放，将该PSA残余气体作为燃料气体再循环至步骤a)，其特征在于在步骤c)中，该PSA残余气体通过与这些淘析流和/或排气流中的一种或多种间接热交换来加热。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，冷却该合成气体还包括与环境空气和/或冷却水的热交换。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据权利要求1的步骤a)产生的该烟道气由于其在该输出蒸汽和/或工艺蒸汽的生成中用作传热介质而被冷却。4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，将该合成气体中形成的该冷凝物机械分离并且用作用于生成该工艺蒸汽的进料。5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，对这些淘析流进行减压，将所得的减压气体和减压蒸气分离并且通过间接热交换用于加热该残余气体。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在与该PSA残余气体热交换之后，将这些减压气体和减压蒸气以及这些排气流混合到用于运行这些燃烧器的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：让菲利普·塔迪耶洛，姜泰宇，托马斯·文茨，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR