本发明专利技术涉及一种用于增加设备的前端容量的改造方法，所述设备包含：‑重整工段，其中在至少一个重整步骤中将进料重整为包含CH4、CO、CO2、H2和H2O的重整流；‑变换工段，其中在至少一个高温变换步骤中的变换反应中变换重整流，所述方法包括以下步骤：‑在高温变换步骤中，将原始的Fe基催化剂与非Fe基催化剂交换；‑增加进入重整工段的进料流量，和‑与用原始Fe基催化剂的原始HTS步骤中的原始蒸汽/干燥气体比(S/DG)相比，HTS步骤在降低的S/DG下进行。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含蒸汽重整工段和水煤气变换工段的设备的低蒸汽/碳改造遵循今天的例如在氨生产方面的需求和竞争，已经投入大量精力来开发氨设备的优化生产，目标是提高整体能源效率，并降低资金成本。对于更具成本效益的生产解决方案的需求已经刺激了用于大规模氨生产装置的技术和催化剂的开发，以便从规模经济中受益。生产设备(如H2和氨设备)的使用寿命长，这意味着该领域的发展在旧设备“耗尽”之前已经为新设备带来了新的更好的解决方案。然而，通过改造现有的设备，可以优化较旧的设备，以实现对场地、经济和环境参数的积极影响。因此，对现有设备进行有针对性的改造是一个重要而非微不足道的选择，因为在新设备中可行的解决方案相对于现有设备的改造可能不一定是最佳的选择，并且在新设备中可能不是最佳选择的解决方案在改造期间可能仍然提供重大的改进。根据本专利技术，提供了一种用于增加设备的前端容量的方法，所述设备包含：-重整工段，其中在至少一个重整步骤中将进料重整为包含CH4、CO、CO2、H2和H2O的重整流，-变换工段，其中在至少一个高温变换(HTS)步骤中变换重整流，所述方法包括以下步骤：-在HTS步骤中，将原始Fe基催化剂与非Fe基催化剂交换，-增加进入重整工段的进料流量，和-与用原始Fe基催化剂的原始HTS步骤中的原始蒸汽/干燥气体比(S/DG)相比，HTS步骤在降低的S/DG下进行。即，通过本方法，可以通过高效的改造解决方案来增加现有前端的容量，从而增加现有生产设备和工艺的容量。通过减少进料中的相对蒸汽量，可以减少通过设备的质量流量，这允许更大的天然气通量并因此提高设备的容量。即使在重整器工段中(例如在初级重整器中)的燃烧曲线保持恒定时，通过本专利技术的改造设备的方法当在现有氨设备中使用时也可以将生产容量提高高达例如3至5％。当应用于现有的H2设备、NH3设备或生产用于生产H2或NH3的合成气的设备中时，本方法可能是特别有益的。取决于设备的类型、位置、现场可用的进料等，进料可以是天然气(例如主要包括CH4，包括可能少量的高级烃、氮、CO2和其他痕量物质)、石脑油、富煤气、LPG等或其组合。在上述类型的已知标准设备中，标准原始催化剂是Fe基催化剂，其包含Fe、Cr(0–20％wt/wt)和/或Cu(0-10％wt/wt)的氧化物。上述Fe基催化剂通常含有氧化铁作为主要组分；即，以重量计的氧化铁含量超过50％。这对于氧化和还原(活化)形式的催化剂都是有效的。非Fe基催化剂可以完全不含铁(除了痕量水平外)或可以含有有限量的Fe(以重量计，最多10％的氧化铁)。Fe基催化剂具有固有的弱点，即，它们在低S/DG比的条件下倾向于形成铁碳化物或甚至元素铁。这通过以下反应来示例：碳化铁和/或元素铁的形成会削弱催化剂颗粒并可能导致催化剂崩解和压降增加。此外，碳化铁将催化Fischer-Tropsch副产物形成Fischer-Tropsch反应消耗氢气，从而降低了变换工段的效率。因此，铁基HT变换催化剂的标准使用需要约2.6或更高的蒸汽/碳(S/C)比以避免形成碳化铁。申请人已经表明，使用非Fe基催化剂是标准原始Fe基催化剂的非常有利的替代品，该非Fe基催化剂是例如促进的基于锌-铝氧化物的催化剂，例如SK-501FlexTMHT变换催化剂，其能够使重整工段和HT变换工段在低至0.3的S/C比下操作。新的非Fe基HTS催化剂不受S/C和/或S/DG要求的限制，这导致操作灵活性高，并见到了用非Fe基催化剂(例如促进的基于锌-铝氧化物的催化剂，例如SK-501FlexTM)改造容量的益处，这是以前的传统HTS催化剂无法实现的。在该方法的有利实施方案中，非Fe基催化剂是基于锌-铝氧化物的催化剂，其活性形式包含锌铝尖晶石和氧化锌的混合物与选自Na、K、Rb、Cs及其混合物的碱金属的组合，以及任选的与Cu的组合。基于氧化催化剂的重量，催化剂的Zn/Al摩尔比可以为0.5至1.0，碱金属的含量为0.4至8.0wt％，且铜的含量为0至10％。变换工段可以包括一个或多个HT变换步骤以及一个或多个中温(MT)变换步骤和/或一个或多个低温(LT)变换步骤。HT变换步骤中的温度可以例如是300至600℃，例如360至470℃。例如，高温变换入口温度可以是300至400℃，例如350至380℃。对S/C和/或S/DG比的这种降低的要求使得进入重整工段的进料流量增加，这导致生产率增加。在优选的实施方案中，HTS步骤可以在0.1至0.9(例如0.2至0.5或0.25至0.45或0.3至0.44)的降低的S/DG比下进行。HTS反应器中的最小S/DG比的要求代表了许多希望在当前市场中保持竞争力的生产者的一个重大障碍。根据本专利技术去除或最小化S/DG限制允许生产者通过增加的生产容量实现更好的盈利能力，这在当今成本上升和市场快速波动的经济中是必不可少的。S/DG比被定义为以摩尔计的进入HTS反应器的蒸汽和干燥工艺气体的比。S/C比被定义为以摩尔计的添加到HT变换工段上游的重整工段的所有蒸汽与进入重整工段的进料气体中的烃的比。在各种实施方案中，相对于原始S/DG比，S/DG比降低5至25％，例如10至20％，例如12至17％。原始S/DG、原始HTS步骤、原始Fe基催化剂、原始蒸汽添加是指改造之前的S/DG、HTS步骤、催化剂、蒸汽添加。即原始用于术语改造前。优选地，进料流量增加至少2％，优选至少5％。例如，进料流量增加2至25％，例如4至20％。当进料流量增加并且蒸汽添加保持恒定或仅增加小于进料流量时，与原始工艺相比，S/DG比降低。然而，与原始蒸汽添加相比，HTS步骤上游的蒸汽添加可能减少0.1至50％，例如0.5％至15％，例如1至10％。通过减少进料中的蒸汽量，减少了通过设备的质量流量，这允许更大的天然气通量，并因此增加设备的容量。初级重整器中的燃烧曲线可以保持恒定，以维持初级重整器和/或重整工段的其他部分的设计条件。当设备的容量增加时，与原始dP相比，压降dP通常增加。如果需要，可以通过使用低压降催化剂(例如在重整工段和额外的变换步骤中)至少部分地补偿可能通过本方法诱导的压降dP的增加(这是由于容量增加高达例如3至5％时设备负荷的增加)。通过在HTS反应器的底部用催化剂载体网格替换大部分铝载体球，可以进一步降低压降。载体网格由改进的出口收集器、出口支架、出口连接杆、裙部和网格部分组成，所有这些都漂浮在容器的底部。重整工段可以包括初级重整器，其可以与预重整器和/或额外的重整器类型并联和/或串联组合。变换工段还可以包括一个或多个中温和/或低温变换步骤。任选地改造重整工段以包括一个或多个重整器类型，绝热、气体/烟道气对流、气体/气体对流、辐射、自热。此外，本专利技术的现有工艺和设备的改造可以与重整工段上游和/或下游的一个或多个额外的改造组合。实施例从表1中可以看出，通过S/C梯度降低0.1(从2.8到2.5)，对于每个还原步骤可以获得1.5％的可能的容量增加(对于S/C＝2.5，为4.5％)。在以下实施例中，NG负荷增加高达6.6％，且蒸汽负荷减少至4.8％。实例S/C容量NG负荷增加(％)蒸汽负荷增加(％)S/DG入口HTS反应器基础2.8100--0.48C102.7101.52.1-1.50.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于增加设备的前端容量的方法，所述设备包含：‑重整工段，其中在至少一个重整步骤中将进料重整为包含CH4、CO、CO2、H2和H2O的重整流，‑变换工段，其中在至少一个高温变换步骤中的变换反应中变换重整流，所述方法包括以下步骤：‑在高温变换步骤中，将原始Fe基催化剂与非Fe基催化剂交换，‑增加进入重整工段的进料流量，和‑与用原始Fe基催化剂的原始HTS步骤中的原始蒸汽/干燥气体比(S/DG)相比，HTS步骤在降低的S/DG下进行。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.29 DK PA2016001271.一种用于增加设备的前端容量的方法，所述设备包含：-重整工段，其中在至少一个重整步骤中将进料重整为包含CH4、CO、CO2、H2和H2O的重整流，-变换工段，其中在至少一个高温变换步骤中的变换反应中变换重整流，所述方法包括以下步骤：-在高温变换步骤中，将原始Fe基催化剂与非Fe基催化剂交换，-增加进入重整工段的进料流量，和-与用原始Fe基催化剂的原始HTS步骤中的原始蒸汽/干燥气体比(S/DG)相比，HTS步骤在降低的S/DG下进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中进料包含天然气、石脑油、富煤气、LPG等或其组合。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述设备是H2设备或NH3设备或用于H2或NH3生产的合成气设备。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中原始Fe基催化剂包括铁、铬和任选的铜的氧化物。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中非Fe基催化剂包含Zn、Al和选自Na、K、Rb和Cs的碱金属以及任选的Cu的氧化物或其他化合物。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中HTS步骤在低于0.9、例如低于0.6、例如0.1至0.5的降低的S/DG比下进行。7....
【专利技术属性】
技术研发人员：T·罗斯特鲁普尼埃森，N·C·施约德特，C·H·斯佩斯，A·E·克勒尔延森，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK
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