二氧化碳排放减少的蒸汽－烃重整制造技术

相比于常规氢气生产方法具有减少的二氧化碳排放的含氢产物气体生产方法。将烃和蒸汽在重整器中重整并且将所得重整料流在一个或多个变换反应器中进行变换。洗涤变换混合物以除去二氧化碳从而形成贫含二氧化碳的料流。将该贫含二氧化碳的料流分离以形成含氢产物气体和副产物气体。使用部分含氢产物气体作为重整器中的燃料并且使部分副产物气体再循环回到该工艺中。该方法可任选地包括在预重整器和／或氧气第二重整器中进行重整。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳排放减少的蒸汽-烃重整
技术介绍
对减少来自工业过程的二氧化碳排放存在逐渐增加的压力。大的氢气生产工厂每 年可产生高达900，000公吨的二氧化碳，因此可以认为其是明显的二氧化碳来源。在欧洲、加拿大和加利福尼亚，逐步采用二氧化碳减少法规。这意味着温室效应气 体(GHG)立法仍然是2012-2015时间框架计划中的重要考虑事项。对该问题的当前理解是 新工厂将必须为二氧化碳捕集作出计划，但是在投入生产日期可以不要求按照和运行这样 的系统。因此，工业上希望可在需要时实施的灵活二氧化碳捕集即用设计。工业上希望通过蒸汽_烃重整生产氢气并同时捕集二氧化碳从而降低或消除二 氧化碳排放。工业上希望基于法规和经济性来调节二氧化碳捕集的量。工业上希望一种与传统方法相比二氧化碳排放降低的能量有效的大规模氢气生 产方法。
技术实现思路
本专利技术涉及用于生产含氢产物气体的方法。该方法包括(a)将包含蒸汽和至少一种选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及己烷的烃的工艺料 流引入到重整炉内的多个含催化剂的重整管中，并且在700°C -1000°C的第一温度和2-50 个大气压(atmosphere)的第一压力下使工艺料流在所述多个含催化剂的重整管内反应以 形成包含氢气、一氧化碳、甲烷和蒸汽的重整料流，将该重整料流从所述多个含催化剂的重 整管中取出；(b)在190°C _500°C的第二温度和2-50个大气压的第二压力下使该重整料流在变 换催化剂存在下反应以形成包含二氧化碳、氢气、一氧化碳和甲烷的第二工艺料流；(c)将该第二工艺料流用洗涤料流洗涤以形成贫含二氧化碳的料流和载有二氧化 碳的洗涤料流；(d)分离贫含二氧化碳的料流以形成含氢产物气体以及包含甲烷和一氧化碳的副 产物气体；(e)将该副产物气体的一部分引入到处于所述多个含催化剂的重整管上游位置的 工艺料流中和/或引入到处于第二重整反应器的重整催化剂上游位置的重整料流中；和(f)使包含部分含氢产物气体、任选的部分副产物气体和任选的增补燃料的燃料 气体在所述多个含催化剂的重整管外部的重整炉中燃烧以给在所述多个含催化剂的重整 管内部使工艺料流反应供给能量，并将烟道气从重整炉中取出。可以将步骤(d)中所形成的副产物气体的50体积％ -98体积％引入到步骤(e) 的工艺料流中。该方法可以包括在425°C _600°C的第三温度和2_50个大气压的第三压力下在第 二重整催化剂存在下使工艺料流在非燃烧的反应器中反应以在将工艺料流引入到所述多 个含催化剂的重整管之前在工艺料流中形成二氧化碳和氢气。可以将副产物气体的一部分引入到非燃烧的反应器的工艺料流上游中。非燃烧的反应器中反应的工艺料流可包含部分 副产物气体。该方法可以包括在将重整料流从所述多个含催化剂的重整管中取出后将富氧气体引入到重整料 流中以使重整料流部分氧化；和在使重整料流在变换催化剂存在下反应之前，在重整催化剂存在下于第二重整反 应器中使部分氧化的重整料流在足以于重整料流中形成包含一氧化碳和氢气的反应产物 的反应条件下反应。可以将副产物气体的一部分引入到处于第二重整反应器上游位置的重整料流中。 该重整料流可包含至少部分副产物气体。该方法可以包括在将重整料流从所述多个含催化剂的重整管中取出后，将包含至少一种烃和任选 蒸汽的原料气引入到重整料流中，所述至少一种烃选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和己 烷；在将重整料流从所述多个含催化剂的重整管中取出后将富氧气体引入到重整料 流中以使重整料流部分氧化；和在使重整料流在变换催化剂存在下反应之前，在重整催化剂存在下于第二重整 反应器中使部分氧化的重整料流在足以于重整料流中形成包含一氧化碳和氢气的反应产 物的反应条件下反应。该方法还可以包括在190°C -300°C的第四温度和2_50个大气压的第四压力下使 第二工艺料流在第二变换催化剂存在下反应以在洗涤第二工艺料流的步骤之前在第二工 艺料流中形成二氧化碳和氢气。第二变换催化剂可以包含铜。燃料气体可以包含30体积％ -98体积％的含氢产物气体和2体积％ -70体积％ 的副产物气体。附图说明图1是用于减少二氧化碳排放地生产含氢产物气体方法的工艺流程图。图2是用于减少二氧化碳排放地生产含氢产物气体方法的另一个工艺流程图。图3是用于减少二氧化碳排放地生产含氢产物气体方法的又一个工艺流程图。图4是用于生产含氢产物气体的现有技术方法的工艺流程图。具体实施例方式当应用于本说明书和权利要求中所描述的本专利技术的实施方案中的任何特征时，本 文中使用的不定冠词“a”和“an”是指一个或多个。使用“a”和“an”，不局限于是指单个特 征，除非这样的限制被明确指出。在单数或复数名词或名词短语前的定冠词“the”表示一 个或多个特别指定的特征并且可以具有单数或复数含义，这取决于其中使用其的上下文内 容。形容词“任何(any)”是指一个、一些或全部，不区分数量如何。短语“至少一部分”是指“部分或全部”。如本文所使用的，“多个”是指至少两个。为简化和清楚的目的，众所周知的装置、线路和方法的详细说明被省略，使得不会 由于不必要的细节而使得本专利技术的描述变得模糊。本专利技术涉及用于生产含氢产物气体的方法。该方法与常规蒸汽/烃重整方法相比 特别适用于减少二氧化碳排放地生产含氢产物气体。参考图1-3，该方法包括将包含蒸汽和至少一种选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷 和己烷的烃的工艺料流10引入到重整炉100内的多个含催化剂的重整管104中，并且在 7000C -1000°C的温度和2-50个大气压的压力下使至少一种烃和蒸汽在所述多个含催化 剂的重整管104内反应以在工艺料流10中形成氢气和一氧化碳，并且将重整料流12从所 述多个含催化剂的重整管104中取出。如本文所使用的，重整料流为包含由烃和蒸汽的重整反应形成的氢气和一氧化碳 的任何料流。工艺料流10可以含有超过一种烃。该工艺料流可以由天然气和蒸汽、液化石油气 (LPG)和蒸汽、石脑油和蒸汽和/或本领域已知的其它进料初始构成。如以下更为详细地描 述，在将工艺料流10引入到所述多个含催化剂的重整管104中之前，可以在预重整器中处 理工艺料流10。具有多个含催化剂的重整管的重整炉(即管状重整器)在本领域是众所周知的。 合适的材料和构造方法是已知的。含催化剂的重整管中的催化剂可以是本领域已知的任何 合适的催化剂，例如包含镍的负载催化剂。将从所述多个含催化剂的重整管104中取出的重整料流12在热交换器30(其可 以是锅炉)中冷却以通过间接热传递由含水料流34产生蒸汽36，从而从重整料流12中除 去热。将重整料流32从锅炉30中取出。可以将重整料流12通到热交换器30以从重整料 流12中除去热，从而改善该方法的热效率。将重整料流通到变换反应器40。该方法还包括在190°C -500°C的温度和2_50个 大气压的压力下在变换催化剂44存在下使一氧化碳和蒸汽在重整料流32中反应以形成包 含二氧化碳、氢气、一氧化碳和甲烷的第二工艺料流42。变换反应器和合适的变换催化剂在本领域中是已知的，该变换催化剂可以是铁基 高温变换催化剂或铜基中温变换催化剂或铜基低温变换催化剂。可使用任何合适的变换催 化剂，本领域技术人员可轻易选择合适的变换催化剂。变换催化剂44可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产含氢产物气体的方法，该方法包括：（ａ）将包含蒸汽和至少一种选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及己烷的烃的工艺料流引入到重整炉内的多个含催化剂的重整管中，并且在７００℃－１０００℃的第一温度和２－５０个大气压的第一压力下使该工艺料流在所述多个含催化剂的重整管内反应以形成包含氢气、一氧化碳、甲烷和蒸汽的重整料流，和将该重整料流从所述多个含催化剂的重整管中取出；（ｂ）在１９０℃－５００℃的第二温度和２－５０个大气压的第二压力下使该重整料流在变换催化剂存在下反应以形成包含二氧化碳、氢气、一氧化碳和甲烷的第二工艺料流；（ｃ）将该第二工艺料流用洗涤料流洗涤以形成贫含二氧化碳的料流和载有二氧化碳的洗涤料流；（ｄ）分离贫含二氧化碳的料流以形成含氢产物气体以及包含甲烷和一氧化碳的副产物气体；（ｅ）将该副产物气体的一部分引入到处于所述多个含催化剂的重整管上游位置的工艺料流中和／或引入到处于第二重整反应器的重整催化剂上游位置的重整料流中；和（ｆ）使包含部分含氢产物气体、任选的部分副产物气体和任选的增补燃料的燃料气体在所述多个含催化剂的重整管外部的重整炉中燃烧以给在所述多个含催化剂的重整管内部使工艺料流反应供给能量，并将烟道气从重整炉中取出。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WR利奇特，SP老迪马蒂诺，ES津津，李先明，BC小霍克，
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]