本发明专利技术涉及具有有限蒸汽输出的蒸汽烃重整方法。本发明专利技术公开了一种在其中几乎不产生或不产生输出蒸汽的生产设备中制氢和／或合成气的方法。由来自过程中的废热所产生的高压蒸汽的大部分或全部用于几乎没有或没有蒸汽输出的蒸汽烃重整炉中。该方法使用增氧燃烧，其可以包括吹氧和／或富氧燃烧。使用该方法的设备效率可以比得上现有技术类型的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过蒸汽(steam)烃重整来产生氢和/或合成气 并使用来自该蒸汽烃重整过程的废热来产生蒸汽的方法。更具体的 说，本专利技术涉及这样一种方法在几乎没有或没有蒸汽输出(steam export)的重整炉1M吏用增氧燃，免(oxygen-enhanced combustion)方法。
技术介绍
合成气用于生产例如氨、曱醇和氢之类的产品。合成气通过高温 过程产生，其中大量废热可用。废热通常用于产生蒸汽，并帮助改善 合成气设备的总效率。在典型设备中，废热所产生的蒸汽量显著地超 过用于在蒸汽烃重整炉中重整烃类进料所需的蒸汽量。过量的蒸汽被 输出或用于在汽轮机中发电。然而，输出蒸汽需要昂贵的管路系统，包括控制和安全阀、凝汽 缶、伴热等。当附近需要蒸汽和/或顾客乐于为蒸汽支付合理价格时， 输出蒸汽被证明是正确的。输出蒸汽还可能限制电站的位置，以便尽 可能减少蒸汽输出管路的长度。用于生产合成气的设备产生大量来自废热的蒸汽。根据设计，总 蒸汽量可以比蒸汽烃重整炉内部用途所需的量多出35%到300%。目 前的工业实践将过量蒸汽输出或将蒸汽应用于电力生产用汽轮机中。 这两种选择均需要额外的资本支出，并且当没有顾客乐于以合理价格购买蒸汽时或者当不能具有竟争性地发电时其可能成本过高。对于其中未证明蒸汽输出的小型制氢单元来说， 一部分过量蒸汽经常以较低效率应用于过程中或者被出售。制氢设备可以设计为具有 较少的热量回收设备，从而导致设备的效率更低。存在多种已用于改变来自合成气设备的总蒸汽产生并减少蒸汽 输出的设计方案。这些设计方案考虑了过程限制，例如催化剂蒸汽重 整炉的附加燃料需要。一项广泛使用的选择是将供重整炉使用的燃烧空气预热到高温，例如，高达60(TC (1100。F)。燃烧空气通常在重整炉的对流段中预热， 并且可以根据所需预热温度而设置为使用一级或二级。将燃烧空气预 热有助于减少重整炉中燃烧所需的燃料量。因为使用了较少的燃料， 来自重整炉的烟道气流被减少了 ，从而导致更少的用于产生蒸汽的废热。燃料预热对总蒸汽产生的影响与此类似，但影响较小。 另一项选择是使用绝热预重整炉。绝热预重整炉是一种填充有镍 基重整催化剂的容器，其位于主重整炉的上游。蒸汽与烃的混合进料 在高温下进料到绝热预重整炉中。预重整过的产品通过燃烧产物气体 再次加热，然后进料到主重整炉中。使用预重整炉允许通过加热预重整炉的排出物流而将从烟道气 中回收的额外的热返回到过程中，由此减少了可用于产生蒸汽的热 量。使用预重整炉具有其它利益，例如从进料到主重整炉的进料物流 中除去高级烃。包括预重整炉的设备通常是成本有效的，因为可以减少主重整炉 的尺寸同时保持高效率。这些减少蒸汽量的方法可用于输出蒸汽几乎没有或没有价值的 情况。然而，使用空气预热和/或预重整炉仍然具有显著的废热，并且 在不受益于蒸汽输出的情况下不能提供合适的效率。当所生产的蒸汽的效用不能合理地成为影响合成气生产设备的 效率的因子时，需要减少对设备效率的影响的方法。当几乎不需要或不需要或者几乎不产生或不产生输出蒸汽时，需 要减少对设备效率的影响。合意的是在重整过程汇总产生氢，同时几 乎不产生或不产生输出蒸汽并同时保持总的设备效率。
技术实现思路
本专利技术涉及一种在生产设备中生产氢的方法。该方法包括由进料 (feed)蒸汽物流和含烃的重整炉原料(feedstock)物流形成重整炉进料气体混合物物流，其中所述进料蒸汽物流具有第 一 蒸汽质量流量R,;将该重整炉进料气体混合物物流引入催化蒸汽重整炉的多个含催 化刑的重整炉管中，并在有效形成含氬的重整气体混合物的反应条件 下在重整反应中使烃与蒸汽反应；将燃料引入重整炉的燃烧段；将氧 和氮引入重整炉的燃烧段中，其中02/]^2摩尔比为0.35到2.3或0,6 到0,8;在有效地使燃料燃烧形成燃烧产物气体混合物并产生热量以 便为重整反应供应能量的条件下，在燃烧段中用氧来燃烧燃料；从重 整炉的燃烧段抽出燃烧产物气体混合物；从多个含催化剂的重整炉管 中抽出重整的气体混合物；和经由含液态水的物流与由重整的气体混 合物形成的物流和由燃烧产物气体混合物形成的物流中的至少 一 种 之间的间接换热，从含液态水的物流形成包含蒸汽的中间气体物流， 其中所述中间气体物流包含压力为2 MPa到12 MPa或者2 MPa到5MPa的蒸汽，并且具有第二蒸汽质量流量R2,其中0"*"'2或所述第二蒸汽质量流量R2的90%-100%可通过含液态水的物流与 由重整的气体混合物形成的物流之间的间接换热产生。所述第二蒸汽质量流量R2的0%-10%可通过含液态水的物流与由 燃烧产物气体混合物形成的物流之间的间接换热产生。R2可以等于Ri，且所述第二蒸汽质量流量R2的100%可经由含液 态水的物流和含重整的气体混合物的物流之间的间接换热而产生，且 所述第二蒸汽质量流量R 2的0 %可经由含液态水的物流和含燃烧产物 气体的物流之间的间接换热而产生。该方法还可包含用由至少一部分含蒸汽的中间气体物流形成的 物流来补足进料蒸汽物流。燃料的氢浓度可以为0-40 molQ/o或0-20 mol%。氧和氮可作为富氧的氧化剂混合物而共同引入。被引入到燃烧段中的氣的第 一 部分可作为氧浓度为20mol%-26 mol%的第 一 氧化剂混合物来引入，且被引入到燃烧段中的氧的第二部 分可作为氧浓度为26mol。/。-100mol。/。的第二氧化剂混合物来引入。所 迷第一部分可以是氧浓度为21 mol。/o的空气。该方法还可包括经由中间气体物流与由重整的气体混合物形成的物流的至少 一部分或由重整气体混合物形成的另 一物流之间的间 接换热而使至少 一 部分中间气体物流过热，从而形成过热的中间气体 物流，并用由至少 一部分过热的中间气体物流形成的物流来补足进料蒸汽物流。所述过热的中间气体物流可以过热40。C到175°C。该方法还可包括经由中间气体物流与由燃烧产物气体混合物形成的物流的至少 一部分或由燃烧产物气体混合物形成的另 一物流之间的间接换热而使至少 一 部分中间气体物流过热，从而形成过热的中间气体物流，并用至少 一部分过热的中间气体物流来补足进料蒸汽物流。所述过热的中间气体物流可过热4(TC到175°C。该方法还可包括将由重整的气体混合物形成的温度为80CTC到9 3 (TC的物流的至少 一 部分引入到含氧化铜基催化剂的变换反应器中。该方法还可包括经由中间气体物流与由重整的气体混合物形成 的物流的至少 一部分或由重整的气体混合物形成的另 一物流之间的 间接换热而使中间气体物流过热，从而形成过热的中间气体物流，使 至少一部分过热的中间气体物流通过汽轮才几来发电，并从而形成来自 过热的中间气体物流的汽轮机流出物，并且用至少 一部分汽轮机流出 物来补足进料蒸汽物流。该方法还可包括使用通过所述汽轮机产生的 电力来进行氧生产。该方法还可包括经由中间气体物流与由重整的气体混合物形成 的物流的至少 一 部分或由重整的气体混合物形成的另 一 物流之间的 间接换热而使中间气体物流过热，从而形成过热的中间气体物流，使 至少 一 部分过热的中间气体物流通过汽轮机来产生轴功，并从而形成 来自过热的中间气体物流的汽轮机流出物，并且用至少本文档来自技高网...
【技术保护点】
在生产设备中制氢的方法，其包括： 由进料蒸汽物流和含烃的重整炉原料物流形成重整炉进料气体混合物物流，其中所述进料蒸汽物流具有第一蒸汽质量流量Ｒ↓［１］； 将所述重整炉进料气体混合物物流引入催化蒸汽重整炉的多个含催化剂的重整炉管中 ，并在有效形成含氢的重整的气体混合物的反应条件下在重整反应中使烃与蒸汽反应； 将燃料引入重整炉的燃烧段中； 将氧和氮引入重整炉的燃烧段中，其中Ｏ↓［２］／Ｎ↓［２］摩尔比为０．３５到２．３； 在有效地使燃料燃烧以形成燃烧产 物气体混合物并产生热量以便为重整反应供应能量的条件下在燃烧段中用氧来燃烧燃料； 从重整炉的燃烧段抽出燃烧产物气体混合物； 从多个含催化剂的重整炉管中抽出重整的气体混合物；和 经由含液态水的物流与由重整的气体混合物形成的物流 和由燃烧产物气体混合物形成的物流中的至少一种之间的间接换热，从含液态水的物流产生包含蒸汽的中间气体物流，所述中间气体物流包含压力为２ＭＰａ到１２ＭＰａ的蒸汽，并且具有第二蒸汽质量流量Ｒ↓［２］，其中０．９≤Ｒ↓［２］／Ｒ↓［１］≤１．２。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：ES根金，SP老迪马蒂诺，MR阿尔瓦雷茨，DA扎格诺利，CF哈里斯，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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