本发明专利技术提供了一种使用离子迁移膜共同制备氧气、氢气和氮气的方法。此方法包括在离子迁移膜中分离经压缩的热空气料流，从而制得产物氧气料流和热的富含氮气的料流；使用至少一部分的所述热的富含氮气的料流作为热源用于重整烃料流，从而制得合成气料流和热的产物氮气料流；并且将合成气料流分离成产物氢气料流和富含二氧化碳的料流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求于2012年12月13日递交的美国申请N0.13/713，646的权益，将其内容全部引入本文供参考。背景离子迀移膜(ITM)由离子性和混合导电的陶瓷氧化物组成，所述陶瓷氧化物能在1475-1650F的高温下传导氧离子。空气被压缩到约230psia，加热到1650F，并加入ITM中。热的氧气渗透通过所述膜。渗透物压力必须保持在低水平以提供在膜上的氧气分压驱动力。通常，回收50-80%的氧气是可能的。概述本专利技术提供了一种使用离子迀移膜共同制备氧气、氢气和氮气的方法。此方法包括在离子迀移膜中分离经压缩的热空气料流，从而制得产物氧气料流和热的富含氮气的料流；使用至少一部分的热的富含氮气的料流作为热源用于重整烃料流，从而制得合成气料流和热的产物氮气料流；并且将合成气料流分离成产物氢气料流和富含二氧化碳的料流。在另一个实施方案中，此方法包括在离子迀移膜中分离经压缩的热空气料流，从而制得热的产物氧气料流和富含氮气的产物料流；使用至少一部分的热的产物氧气料流作为热源用于重整烃料流，从而制得合成气料流；并且将合成气料流分离成产物氢气料流和富含二氧化碳的料流。在另一个实施方案中，此方法包括在第一离子迀移膜中分离至少一部分的经压缩的热空气料流，从而制得产物氧气料流和第一种热的富含氮气的料流；将至少一部分的经压缩的热空气料流和第一烃料流引入第二离子迀移膜反应器中，从而制得第一合成气料流和第二种热的富含氮气的料流，将第一种热的富含氮气的料流与第二种热的富含氮气的料流合并成产物氮气料流；将第一合成气料流和和第二烃料流引入合成气重整器中，从而制得第二合成气料流；并且将第二合成气料流分离成产物氢气料流和富含二氧化碳的料流。在另一个实施方案中，此方法包括将第一烃料流和第一水蒸气料流引入交换重整器中，从而制得第一合成气料流，在第一离子迀移膜中分离至少一部分的经压缩的热空气料流，从而制得产物氧气料流和第一种热的富含氮气的料流；将至少一部分的经压缩的热空气料流和第一合成气料流引入第二离子迀移膜反应器中，从而制得第二合成气料流和第二种热的富含氮气的料流，将第一种热的富含氮气的料流与第二种热的富含氮气的料流合并成产物氮气料流；并且将第二合成气料流分离成产物氢气料流和富含二氧化碳的料流。附图简述图1是本专利技术的一个实施方案的示意图。图2是本专利技术的一个实施方案的示意图。图3是本专利技术的一个实施方案的示意图。图4是本专利技术的一个实施方案的示意图。优选实施方案的描述本专利技术的示例性实施方案如下所述。对于本专利技术可以进行各种改变和采取其它形式，其具体实施方案已经如附图中所示并且如下详细说明。但是，应当理解的是，这些具体实施方案的描述并非意欲将本专利技术限制为具体公开的形式，而是覆盖在所附权利要求定义的本专利技术主旨和范围内的所有改变、等同形式和可替换形式。当然可以理解的是，在任何实际实施方案的开发中，各种对于具体决定的措施必须实现开发者的具体目标，例如符合与体系相关和商业相关的规定，这将根据实施情况而不同。此外，应当理解的是，这种开发努力可能是复杂和耗时的，但是本领域技术人员能够在本专利技术公开内容的基础上实施。为了降低对于氧气的压缩要求，提供了多阶段膜体系。氧气在连续降低的压力下取出。参见图1，空气料流101在压缩器102中压缩，从而制得压缩料流103。压缩料流103然后通过在换热器104中与提纯的氮气料流115进行间接热交换而被加热，从而制得经压缩的热空气料流105。热空气料流105可以具有800-1000°C的温度。将热空气料流105引入离子迀移膜(ITM) 106，其中形成氧气产物料流107和热的富含氮气的料流108。氧气产物料流107可以具有约0.5-2.0barA的压力。氧气产物料流107可以然后冷却、压缩和用于其它下游中(未显示)。热的富含氮气的料流108可以具有约800-1000°C的温度，并且根据在离子迀移膜106中回收的氧气量，也可以具有存在的氧气。热的富含氮气的料流108可以与氢气料流125混合并被引入燃烧室109，从而达到在料流127中的所需的残余氧气水平，以及提高此料流的温度。旁路料流130和/或受热料流127合并成氮气料流110，其然后引入换热器重整器111中。另外，将烃料流112和水蒸气料流113引入换热器重整器111中，在这里利用料流110的热量制备合成气料流114。经燃烧的富含氮气的残余料流115是高纯度的氮气料流，在至少一部分其热量用于换热器重整器111中之后将其输送到空气加热器104，从而提供额外的热量。在与压缩料流103进行间接热交换之后，经冷却的氮气料流126可以用于下游或其它工艺中(未显示)。然后将合成气料流114引入水煤气转换反应器116中，在这里制备转换料流117。然后可以在二氧化碳去除装置118中用溶剂例如胺从经转换的合成气料流117中除去富含二氧化碳的料流119。二氧化碳的去除是任选的。提纯过的转换合成气料流120是通过二氧化碳去除装置118制得的。将提纯过的转换合成气料流120引入PSA121中，在这里得到尾气料流122和富含氢气的料流123。富含氢气的料流123中的一部分125可以在燃烧室109中用作燃料，其余部分124被取出用于其它用途。尾气料流122可以含有未转化的014和CO以及未转化的H2，并且可以用作燃料。从各种料流例如合成气出口重整器回收热量，并且没有显示转换反应器。热量可以用于产生水蒸气或加热工艺料流。在对经提纯的氮气进行冷却时回收通过氢气和氧气燃烧制得的水。这种冷凝物可以用于产生水蒸气重整所需要的水蒸气。参见图2，空气料流201在压缩器202中压缩，从而制得压缩料流203。压缩料流203然后通过在换热器204中与提纯的氮气料流215进行间接热交换而被加热，从而制得经压缩的热空气料流205。热空气料流205可以具有800-1000°C的温度。将热空气料流205引入离子迀移膜(ITM) 206，其中形成氧气产物料流207和热的富含氮气的料流208。氧气产物料流207可以具有约0.5-2.0barA的压力。氧气产物料流207可以然后冷却、压缩和用于其它下游中(未显示)。热的富含氮气的料流208可以具有约800-1000°C的温度，并且根据在离子迀移膜206中回收的氧气量，也可以具有存在的氧气。热的富含氮气的料流208可以与氢气料流225混合并被引入燃烧室209，从而达到在料流215中的所需的残余氧气水平，以及提高此料流的温度。经燃烧的富含氮气的残余料流215是高纯度的氮气料流，将其输送到空气加热器204，从而提供额外的热量。在与压缩料流203进行间接热交换之后，经冷却的氮气料流226可以用于下游或其它工艺中(未显示)O氧气产物料流207的一部分210与烃料流212合并，并且将水蒸气料流213引入自热重整器211中，在这里至少部分地利用料流210的热量以制备合成气料流214。将合成气料流214冷却(未显示)，然后引入水煤气转换反应器216中，在这里制备转换料流217。然后可以在二氧化碳去除装置218中用溶剂例如胺从经转换的合成气料流217中除去富含二氧化碳的料流219。二氧化碳的去除是任选的。提纯过的转换合成气料流220是通过二氧化碳去除装置218制得的。将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使用离子迁移膜共同制备氧气、氢气和氮气的方法，此方法包括：●在离子迁移膜中分离经压缩的热空气料流，从而制得产物氧气料流和热的富含氮气的料流；●使用至少一部分的所述热的富含氮气的料流作为热源用于重整烃料流，从而制得合成气料流和热的产物氮气料流；并且●将所述合成气料流分离成产物氢气料流和富含二氧化碳的料流。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·S·格罗弗，
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
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