用于制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法和设备技术方案

本发明专利技术涉及一种用于制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法和设备，具体地一种用于从包含甲烷的第一进料流和包含高级烃、烯烃和二烯烃的第二进料流制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法和设备。根据本发明专利技术，单烯烃和二烯烃的所需加氢以及进料流中所包含的有机硫化合物的加氢脱硫在每种情形中优化的工艺条件下逐步进行。此外，控制进入相应的反应区的入口温度，以避免原料过热，否则会导致不希望的焦炭沉积、堵塞和所使用的催化剂的加速失活。

Method and apparatus for preparing a mixed feed stream for a steam reforming system

The invention relates to a method for preparing for the mixed steam reforming system feeding method and equipment, specifically for the first feed stream containing methane and higher hydrocarbons, including olefin and diene second feed streams for the preparation of mixed steam reforming system feeding method and equipment flow. In accordance with the present invention, the required hydrogenation of single olefins and dienes, and the hydrodesulfurization of organic sulfur compounds contained in the feed stream, are carried out in the optimum process conditions in each case. In addition, the inlet temperature of the corresponding reaction zone is controlled to avoid overheating of the raw material, which can lead to unexpected coke deposition, blockage, and accelerated deactivation of the used catalyst.

【技术实现步骤摘要】
用于制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法和设备
本专利技术涉及一种制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法，该蒸汽重整系统包含至少一个重整级。混合进料流包括包含甲烷的第一进料流和包含高级烃、烯烃和二烯烃的第二进料流，其中第一和/或第二进料流还包含有机硫化合物。可以使用天然气作为第一进料流，并且可以使用例如炼厂废气作为第二进料流。第二进料流还能够包含甲烷、氢气以及金属和氯化物。此外，本专利技术还涉及一种用于实施这种方法的设备。
技术介绍
能够通过使用蒸汽将烃催化转化为合成气，即氢(H2)和一氧化碳(CO)的混合物。如在乌尔曼工业化学百科全书，第六版，1998电子版本，关键词“气体制备”中所解释的，这种所谓的蒸汽重整是制备合成气的最常用的方法，合成气随后能够被转化为诸如甲醇或氨的更重要的基础化学品。天然气的蒸汽重整强烈吸热地进行。因此，其在重整炉中进行，在重整炉中，许多含催化剂的重整器管平行地布置，在重整器管中发生蒸汽重整反应。重整器管主要通过燃烧器点火，燃烧器安装在重整炉的内部空间中的上侧或下侧或侧壁上，并且直接点燃重整器管之间的空间。在通过热交换器或燃烧加热器预热之后，烃-蒸汽混合物在最终加热之后进入重整器管并且在重整器管中在重整催化剂处转化以获得一氧化碳和氢气。产物气体的组成由反应平衡决定；除了一氧化碳和氢气之外，产物气体因此还包含二氧化碳、未转化的甲烷和蒸汽。对于能量优化和/或在具有高级烃的原料中，在预热器之后的所谓的预重整器能够被用于预裂解原料。在另一加热器中，然后将预裂化原料加热到进入主重整器(例如蒸汽重整器)的期望入口温度。常规预重整能够被定义为在有限温度(明显低于700℃)下的蒸汽重整过程。其导致气态中间产物，其主要成分是甲烷和蒸汽。中间产物不含或仅含少量高级烃。该中间产物通常在称为主重整器的蒸汽重整器中进一步被处理。如在在上述引文中的乌尔曼工业化学百科全书中所解释的，镍基催化剂通常用于蒸汽重整。它们通常对催化剂毒物如硫、砷、铜、钒、铅和氯或卤素敏感。硫特别明显地降低催化剂活性，并且实际上能够在适合作为蒸汽重整的进料的所有原料中找到。较早的脱硫系统用浸渍的活性炭作为吸附剂并且在环境温度下操作。然而，该吸附方法的效率取决于进料气流中的具体硫化合物而不同。为此，现在优选如下脱硫系统：其中在350-400℃的温度下对作为吸附剂的氧化锌进行硫化合物的除去。这些基于氧化锌的脱硫系统在吸收硫化氢和诸如硫化羰和硫醇的硫化合物(有局限性)方面是非常可靠的。另一方面，除去诸如例如噻吩的环状有机硫化合物通常需要在通常为350℃至380℃的温度下用氢气或含氢气体在钴-钼或镍-钼催化剂上加氢。这里也参考加氢脱硫或加氢脱硫(HDS)。将环状硫化合物加氢成硫化氢，然后将硫化氢结合在下游固定的氧化锌床中。该加氢同时能够用于在进料气中对不饱和烃(例如，烯烃或二烯烃)加氢。由于该加氢的温度范围通常限于250℃至400℃，所以进料气中不饱和化合物的含量必须受到限制，这是因为它们的加氢强烈放热地进行。对于蒸汽重整，使用含甲烷的天然气作为原料或所谓的进料是主要的；但是，根据局部可用性，还使用其它烃，例如石脑油、液化气或炼厂气。美国专利说明书US3,477,832例如描述了一种通过石脑油和类似烃的催化蒸汽重整来制备合成气的方法。本申请意义上的石脑油应理解为平均碳数为七的烃，其包含直链烃和支链烃，一定量的芳香烃和烯烃以及各种杂质，例如硫组分。为了在环境条件下将该物质混合物液体转移到用于蒸汽重整的进料流中，将其蒸发并加热，其中温度理想地应在260℃至316℃之间，但绝不应超过343℃，否则包含在进料中的组分的分解将通过在蒸汽重整系统和上游系统部件中形成不期望的碳沉积物而发生。国际专利申请WO2011/016981A2公开了一种制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法，其中炼厂气，例如FCC废气或焦化废气用作基础，这些废气与天然气流混合。除烯烃外，这两种炼厂气还包含二烯烃，例如1，3-丁二烯。据教导，烯烃含量和这些流在有机硫化合物中的含量需要预处理，以避免碳沉积在重整催化剂上或催化剂受到硫化合物毒害，否则可能导致这种催化剂失活。美国专利说明书US7,037,485B1也教导了用于蒸汽重整的混合进料的形成，该混合进料包括天然气流和炼厂气流。最初将两种进料流合并并且混合，随后通过与来自蒸汽重整系统下游的CO转化系统的热产物流进行间接热交换而加热。随后，将加热的混合物流在反应器中处理，该反应器包含用于烯烃和硫化合物的加氢以及用于部分自热重整(ATR)的催化剂。当反应器以部分ATR模式被操作时，将用作温度调节剂的蒸汽以及可选地氧气添加到反应器中，其中已经实现了高级烃预重整成甲烷和合成气组分。不利的是供应蒸汽和氧气需要物流。过多的蒸汽添加也能够使反应器中的温度下降过多，并且因此不利地影响预重整。此外，下游的硫析出也受损。US7,037,485B1进一步教导了该方法的两个实施方案，其中天然气流和炼厂气流被完全单独预处理，并且仅在引入到蒸汽重整单元中之前才被合并。非常不利的是，所有预处理装置因此必须存在两次。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是指示一种制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法和设备，该方法和设备能够没有现有技术的所述缺点。该目的通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求10的特征的设备来实现。本专利技术的其它方面将在各个从属权利要求中找到。根据本专利技术的方法：一种制备蒸汽重整系统的混合进料流的方法，该蒸汽重整系统包含至少一个重整级，该混合进料流包括包含甲烷的第一进料流和包含高级烃、烯烃和二烯烃的第二进料流，其中第一和/或第二进料流还包含硫化合物，并且其中该方法包括以下步骤：(a)提供第一进料流和第二进料流，(b)在第一加热装置中加热第一进料流，(c)使第一进料流的至少一部分与第二进料流合并并且混合、将该混合物引入到第一加氢区中、使二烯烃在第一加氢区中在二烯烃加氢条件下至少部分地转化、从第一加氢区排出二烯烃加氢产物流，(d)将二烯烃加氢产物流引入到第二加氢区中、使烯烃在第二加氢区中在烯烃加氢条件下至少部分地转化、从第二加氢区排出烯烃加氢产物流，(e)将烯烃加氢产物流引入到第三加氢区中，使硫化合物在第三加氢区中在加氢脱硫(HDS)条件下至少部分转化为脱硫烃和硫化氢、从第三加氢区排出HDS产物流，(f)将HDS产物流引入到至少一个吸附区中，所述至少一个吸附区填充有对硫化氢有选择性的吸附剂、通过吸附在吸附剂上而至少部分地分离硫化氢、从吸附区排出硫化氢贫化的吸附器产物流，(g)将吸附器产物流作为混合进料流引入到至少一个重整级中。根据本专利技术的设备：一种制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的设备，该蒸汽重整系统包含至少一个重整级，该混合进料流包括包含甲烷的第一进料流和包含高级烃、烯烃和二烯烃的第二进料流，其中第一和/或第二进料流还包含硫化合物，并且其中该设备包括彼此流体连接的以下部件：(a)用于提供第一进料流和第二进料流的器具，(b)用于加热第一进料流的第一加热装置，(c)用于使第一进料流的至少一部分与第二进料流合并并且混合的器具、第一加氢区、用于将该混合物引入到第一加氢区中的器具、用于从第一加氢区排出二烯烃加氢产物流的器具，(d)第二加氢区、用于将二烯烃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法，所述蒸汽重整系统包含至少一个重整级，所述混合进料流包括包含甲烷的第一进料流和包含高级烃、烯烃和二烯烃的第二进料流，其中所述第一进料流和/或所述第二进料流还包含硫化合物，并且其中所述方法包括以下步骤：(a)提供所述第一进料流和所述第二进料流，(b)在第一加热装置中加热所述第一进料流，(c)使所述第一进料流的至少一部分与所述第二进料流合并并且混合、将混合物引入到第一加氢区中、使所述二烯烃在所述第一加氢区中在二烯烃加氢条件下至少部分地转化、从所述第一加氢区排出二烯烃加氢产物流，(d)将所述二烯烃加氢产物流引入到第二加氢区中、使所述烯烃在所述第二加氢区中在烯烃加氢条件下至少部分地转化、从所述第二加氢区排出烯烃加氢产物流，(e)将所述烯烃加氢产物流引入到第三加氢区中、使所述硫化合物在所述第三加氢区中在加氢脱硫(HDS)的条件下至少部分地转化为脱硫烃和硫化氢、从所述第三加氢区排出HDS产物流，(f)将所述HDS产物流引入到填充有对硫化氢有选择性的吸附剂的至少一个吸附区中、通过吸附在所述吸附剂上而至少部分地分离所述硫化氢、从所述吸附区排出硫化氢贫化的吸附器产物流，(g)将所述吸附器产物流作为混合进料流引入到至少一个重整级中。...

【技术特征摘要】
2016.03.16 EP 16400005.11.一种用于制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的方法，所述蒸汽重整系统包含至少一个重整级，所述混合进料流包括包含甲烷的第一进料流和包含高级烃、烯烃和二烯烃的第二进料流，其中所述第一进料流和/或所述第二进料流还包含硫化合物，并且其中所述方法包括以下步骤：(a)提供所述第一进料流和所述第二进料流，(b)在第一加热装置中加热所述第一进料流，(c)使所述第一进料流的至少一部分与所述第二进料流合并并且混合、将混合物引入到第一加氢区中、使所述二烯烃在所述第一加氢区中在二烯烃加氢条件下至少部分地转化、从所述第一加氢区排出二烯烃加氢产物流，(d)将所述二烯烃加氢产物流引入到第二加氢区中、使所述烯烃在所述第二加氢区中在烯烃加氢条件下至少部分地转化、从所述第二加氢区排出烯烃加氢产物流，(e)将所述烯烃加氢产物流引入到第三加氢区中、使所述硫化合物在所述第三加氢区中在加氢脱硫(HDS)的条件下至少部分地转化为脱硫烃和硫化氢、从所述第三加氢区排出HDS产物流，(f)将所述HDS产物流引入到填充有对硫化氢有选择性的吸附剂的至少一个吸附区中、通过吸附在所述吸附剂上而至少部分地分离所述硫化氢、从所述吸附区排出硫化氢贫化的吸附器产物流，(g)将所述吸附器产物流作为混合进料流引入到至少一个重整级中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一进料流的至少一部分与所述第二进料流的组合和混合被实现为使得在进入所述第一加氢区时，所述混合物具有低于300℃，优选低于250℃，最优选低于230℃的温度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，-在所述第一加热装置中加热之后，将所述第一进料流分成第一加氢分流和第二加氢分流，-将所述第一加氢分流引入到冷却装置中，-将冷却的第一加氢分流从所述冷却装置排出，-使所述冷却的第一加氢分流与所述第二进料流合并并且混合，-将由此获得的混合物引入到所述第一加氢区中。4.根据权利要求3的方法，其特征在于，使所述二烯烃加氢产物流与所述第二加氢分流合并并且混合，并且将由此获得的混合物引入到所述第二加氢区中。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，空气冷却器或热交换器被用作冷却装置，其中在使用热交换器时，优选地在所述第一加热装置之前通过与所述第一进料流的至少一部分间接热交换来实现冷却。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却装置的冷却能力和/或所述第一加氢分流对所述第二加氢分流的量比被选择为使得在进入所述第一加氢区时，所述混合物具有低于300℃，优选低于250℃，最优选低于230℃的温度。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在与所述第一进料流的至少一部分合并并且混合之前，将所述第二进料流引入到填充有对金属有选择性的吸附剂的吸附区中。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一加热装置设计为热交换器，其中所述第一进料流通过与来自所述蒸汽重整系统的热的粗制合成气产物流、与来自重整炉的热的烟道气流，或与来自所述蒸汽重整系统下游的CO转化系统(CO变换)的热的产物气流间接热交换而被加热。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述蒸汽重整系统包括预重整级(预重整器)，在所述预重整级中，在预重整条件下将高级烃至少部分地转化为甲烷。10.一种用于制备用于蒸汽重整系统的混合进料流的设备，所述蒸汽重整...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·奥特，迈克·莱曼，塞巴斯蒂安·尼丁，克里斯蒂安·赛莱特，
申请(专利权)人：乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR