具有有限的蒸汽输出的蒸汽-烃重整方法技术

一种在生产设备中用于产生氢气和／或合成气的方法，其中产生了很少或者没有产生输出蒸汽。由工艺废热产生的大部分或全部的蒸汽被用于蒸汽－烃重整器中。重整气体被通到变压吸附系统用于Ｈ↓［２］提纯。在所述方法中，在将残余气体循环到重整器用作进料和燃料前，从变压吸附器残余气体中除去ＣＯ↓［２］。比较了使用该方法和现有技术类型方法的装置效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过蒸汽-烃重整产生氢气和/或合成气以及使用来自该蒸汽-烃重整工艺的废热产生蒸汽的方法。更特别地，本专利技术涉及具有很少或者没有蒸汽输出的这样的工艺。
技术介绍
合成气用来制造产品如氨、曱醇和氢气。合成气通过高温工艺来产生，其中许多废热是可用的。废热通常用于产生蒸汽和有助于改善合成气设备的总效率。在典型设备中，从废热产生的蒸汽的数量显著地超过在蒸汽-烃重整器中重整烃进料所需要的蒸汽的数量。过多蒸汽被输出或者用于在汽轮机中产生动力。然而，输出蒸汽需要昂贵的管道系统，其包括控制和安全阀、汽阱、伴热等。当蒸汽在附近需要时和/或当消费者乐于为蒸汽支付合理价格时，输出蒸汽证明是正确的。输出蒸汽还可能约束于装置位置以便最小化蒸汽输出管道系统的长度。用于制造合成气的设备从废热中产生大量蒸汽。取决于设计，总蒸汽产量可能高于蒸汽-烃重整器中内部使用所需要的35%-300%。目前工业实践是将过多蒸汽输出或者在汽轮机中使用蒸汽进行电力生产。两种选择需要附加的投资支出并且可能对于其中没有消费者乐于以合理价格购买蒸汽，或者不能有竟争力地生产电力的工程来讲在成本上是不可行的。对于小型制氢单元来说，其中没有调整蒸汽输出， 一部分的过多蒸汽经常在工艺中以较差效率进行使用或者被排放掉。制氢装置可能设计有较少的热量回收设备，这导致较差的装置效率。存在着许多设计选4奪，它们已经^:用于改变来自合成气装置的总蒸汽产量并且降低蒸汽输出。这些设计选择考虑了工艺限制条件，如用于催化蒸气重整器的附加的燃料需要。 —种广泛使用的选择是将用于重整器的燃烧空气预热至高温，例如高达600。C(1100。F)。燃烧空气典型地在重整器的对流段中预热并且可以使用1或2级进行排列，这取决于所要求的预热温度。预热燃烧空气有助于降低在重整器中燃烧所需要的燃料的数量。因为使用较少的燃料，来自重整器的烟道气的流量被降低，这导致用于产生蒸汽的较少的废热。燃料预热对总蒸汽产量具有相似的但较小的影响。另一选择是使用绝热预重整器。绝热预重整器是填充有镍基重整催化剂的容器，其位于主重整器的上游。蒸汽与烃的混合进料在高温被进料到绝热预重整器。预重整产物被燃烧产物气体再一次加热并且然后进料到主重整器。使用预重整器允许通过加热预重整器流出物物流，从烟道气中将附加热量回收回到工艺中，因而降低可用于产生蒸汽的热量的数量。使用预重整器具有其他好处，例如将高级烃从进料物流中取出送至主重整器。包括预重整器的设备典型地是有成本效率的，因为主重整器的尺寸可以被缩小同时保持高效率。这些用于降低蒸汽数量的方法可用于其中输出蒸汽具有很少或没有价值的情况。然而，使用空气预热和/或预重整器仍然具有大量的废热并且不能在没有受益于蒸汽输出的情况下提供适当的效率。当所制造的蒸汽的功劳不能合理地归结于合成气制造设备的效率中时，需要各种方法来降低对装置效率的影响。当很少有或没有输出蒸汽的需要或者很少有或没有产生输出蒸汽时，需要降低对装置效率的影响。所希望的是在重整工艺中制造氢气，同时很少有或没有产生输出蒸汽并且同时保持总装置效率。
技术实现思路
本专利技术涉及在生产设备中产生氢气和/或合成气的方法。该方法包括从重整器的多个含催化剂的重整器管取出包括H2、 CO、C02和H20的重整气体混合物；从重整气体混合物中形成H2产物气体物流、C02副产物物流、和残余气体物流，其中残余气体物流具有质量流速『r，并且包含小于10 mol% C02和小于65 mol% H2;任选地将第 一部分的残余气体物流引入变换反应器，其中第 一部分的残余气体物流具有质量流速『/;从进料蒸汽物流、第二部分的残余气体物流、和含烃的重整器原料物流形成重整器进料气体混合物物流，其中进料蒸汽物流具有第 一蒸汽质量流速A,其中第二部分的残余气体物流具有质量流速『2;将重整器进料气体混合物物流引入多个含催化剂的重整器管，在有效形成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；将含可燃气体的燃料物流引入重整器的燃烧段，燃料物流包括第三部分的残余气体物流和附加的燃料物流，第三部分的残余气体物流具有质量流速^;将含氧气的氧化剂物流引入重整器的燃烧段；在有效燃烧可燃气体的条件下在燃烧段中用氧气燃烧可燃气体以便形成燃烧产物气体混合物并且产生热量来为重整反应提供能量；从重整器的燃烧段取出燃烧产物气体混合物；和在含液体水的物流和由重整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之一之间经由间接热交换由含液体水的物流产生含蒸汽的中间气体物流，含蒸汽的中间气体物流具有2MPa至12MPa或2MPa至5MPa的压力并且具有第二蒸汽质量流速& ，其中0.9《&^1.2或0.9S^^1.1。在该工艺中制造了用于重整的提供给重整器的90%至120%的蒸汽。第一部分的残余气体物流的质量流速『,和第二部分的残余气体物流的质量流速『2的总和可能小于残余气体物流的总质量流速『r的35%。被引入变换反应器的第 一部分的残余气体物流的质量流速W可能是零至残余气体物流的总质量流速『r的10%。残余气体物流的总质量流速『r的80%至100%纟皮循环返回到工艺中，作为第一部分的残余气体、第二部分的残余气体、和第三部分的残余气体。小于20%的残余气体可以被转移到其他工艺或者经 火炬燃烧(废弃掉)。 C02副产物物流可以包含80至100 mol% C02，按干基计。燃料物流可以具有0至小于50mol。/。H2的氲气浓度。燃 料物流可以具有20至48 mol% H2的氢气浓度。燃料物流可以具有10 至50 mol% CO的CO浓度。该方法可以进一步包括从由至少一部分的含蒸汽的中间 气体物流形成的物流补充进料蒸汽物流。该方法可以进一步包括在中间气体物流和至少一部分的 由重整气体混合物形成的物流或另 一 由重整气体混合物形成的物流 之间，经由间接热交换，过热至少一部分的中间气体物流，由此形成 过热的中间气体物流；和从由至少一部分的过热的中间气体物流形成 的物流补充进料蒸汽物流。过热的中间气体物流可以被过热40°C至 175。C。该方法可以进一步包括在中间气体物流和至少一部分的 由燃烧产物气体混合物形成的物流或另 一 由燃烧产物气体混合物形 成的物流之间，经由间接热交换，过热至少一部分的中间气体物流， 由此形成过热的中间气体物流；和从至少 一部分的过热的中间气体物 流补充进料蒸汽物流。过热的中间气体物流可以过热40°C至175。C。该方法可以进一步包括将温度185°C至230°C的至少一 部分的由重整气体混合物形成的物流引入含基于铜氧化物的催化剂 的变换反应器。该方法可以进一步包括在中间气体物流和至少一部分的 由重整气体混合物形成的物流或另 一 由重整气体混合物形成的物流 之间经由间接热交换过热中间气体物流，由此形成过热的中间气体物 流；使至少 一 部分的过热的中间气体物流通过汽轮机以产生动力并且 由此从过热的中间气体物流形成汽轮机流出物；和从至少一部分的汽 丰仑才几流出物补充进津+蒸汽物流。形成C02副产物物流、H2产物气体物流、和残余气体物 流的步骤可以包括将至少 一部分的重整气体混合物通到C02提取器 以便形成C02副产物物流和乏C02的重整气体混合物；和将本文档来自技高网...

【技术保护点】
在生产设备中产生氢气和／或合成气的方法，其包括：　从重整器的多个含催化剂的重整器管取出包括Ｈ↓［２］、ＣＯ、ＣＯ↓［２］和Ｈ↓［２］Ｏ的重整气体混合物；　从重整气体混合物中形成Ｈ２产物气体物流、ＣＯ↓［２］副产物物流、和残余气体 物流，其中残余气体物流具有质量流速ＷＴ，并且包含小于１０ｍｏｌ％ＣＯ↓［２］和小于６５ｍｏｌ％Ｈ↓［２］；　任选地将第一部分的残余气体物流引入变换反应器，其中第一部分的残余气体物流具有质量流速Ｗ↓［１］；　从进料蒸汽物流、第二部 分的残余气体物流、和含烃的重整器原料物流形成重整器进料气体混合物物流，其中进料蒸汽物流具有第一蒸汽质量流速Ｒ↓［１］，其中第二部分的残余气体物流具有质量流速Ｗ↓［２］；　将重整器进料气体混合物物流引入多个含催化剂的重整器管，在有效形成 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；　将含可燃气体的燃料物流引入重整器的燃烧段，燃料物流包括第三部分的残余气体物流和任选地附加的燃料物流，第三部分的残余气体物流具有质量流速Ｗ↓［３］；　将含氧气的氧化剂物流引入 重整器的燃烧段；　在有效燃烧可燃气体的条件下在燃烧段中用氧气燃烧可燃气体以便形成燃烧产物气体混合物并且产生热量来为重整反应提供能量；　从重整器的燃烧段取出燃烧产物气体混合物；和　在含液体水的物流与由重整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之一之间经由间接热交换由含液体水的物流产生含蒸汽的中间气体物流，含蒸汽的中间气体物流具有２ＭＰａ至１２ＭＰａ的压力并且具有第二蒸汽质量流速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：GH古维利奥格卢，ES根金，KA斯科特，DA扎格诺利，
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]