本发明专利技术涉及用于通过重整烃原料高度热整合的制备氢气的装置的起动方法，包括：阶段ａ，其中将烃原料和空气的混合物供给用于起动的燃烧器，阶段ｂ，其中通过与该方法的至少一种热物流的间接热交换使水蒸汽蒸发，阶段ｃ，其中将待重整的烃原料蒸发并加热，然后以气体形式引入重整反应器中，和阶段α，其中使该起动燃烧器停止，并将持久运行的燃烧器点燃。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过重整烃原料来制备氢气的领域。氢气在多种化学应用中用作原料。其是替代燃料，其可以供应例如燃料电池。后 者已经成为该领域中的绝对必需品，因为其提供了对制备非污染能量的可能回应。各种方法用于由烃燃料制备氢气-部分氧化(根据英语术语POX表示部分氧化)是非常常见的催化放热反应，其通 过原料和包含在例如空气中的氧气(O2)之间的反应制备氢气(H2)在甲烷的情况中，例如CH4+l/202 — C0+2H2该反应用于区分以下与不产生氢气的完全氧化(Τ0Χ表示完全氧化)在甲烷的情况中，例如CH4+202 — C02+2H20-蒸汽重整(根据英语术语SMR表示蒸汽重整)也是催化吸热反应，其通过原料与 水(H2O)的反应制备氢气在甲烷的情况中，例如CH4+H20 — C0+3H2-自热重整(根据英语术语ATR表示自热重整)是部分氧化反应和蒸汽重整的结I=I O由此该部分氧化的放热补偿了蒸汽重整的吸热，自热重整器能够是绝热的，没有 热量损失。因此这种运行模式对于能量管理是重要的。该蒸汽重整或自热重整优选在本专利技术的范围内，因为其产生了合成气(一氧化碳 (CO)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)的混合物)，其比部分氧化更富含氢气。在重整装置的出口处，该富氢物流出气包含很多杂质，特别是一氧化碳(CO)。后者 特别令人讨厌，因为其会使电池的催化剂中毒。为此目的通常安装净化区段以提取纯氢气。在下面的描述中，该术语“净化”用于很多种可以从已经包含氢气的气体中富集氢 气，或者转化一些杂质，或者进一步除去所述气体中任选存在的一些杂质(例如一氧化碳) 的方式。这些方式可以例如是下述的Pl P4方式。这些方式能够单独或任选地结合使用， 特别是在需要的氢气纯度是非常高时。Pl)已知能够通过使用用于将一氧化碳转化为水的反应降低一氧化碳含量(根据 英语术语WGS表示水煤气转换反应)。CO + H2O H CO2 + H2 (WGS)在该反应中，所用的水蒸汽可以是在流出物中过量存在的那些或者添加到该重整 器中的水蒸汽。需要使用适合的催化剂。在用于将一氧化碳转化为水的反应器的出口处， 一氧化碳(CO)的摩尔百分比为约0.5或更高。该流出物还包括水和二氧化碳(CO2)。根据 使用者希望得到的纯度水平，使用另外的净化方式可能是适合的。P2) 一种可能性是单独或例如与方式Pl结合使用用于通过吸附进行净化的系统 (变压吸附方法或根据英语术语PSA表示变压吸附)。该技术在一氧化碳转化之后可以由重整产物得到非常高纯度的氢气(更高99.9体积％)。该PSA是基于分子筛床中杂质的吸 附原理的。通过该吸附床的膨胀和内吹扫气的冲洗获得再生。通过同时安装几个罐确保该 系统的连续性。P3)另一种可能性在于优先氧化反应(根据英语术语PrOx表示优先氧化)。C0+l/202 — CO2 (PrOx)该反应是在包含适合的催化剂的反应器中在促进用空气中的氧气对一氧化碳的 氧化的温度以及在氢气存在下进行的，但不消耗或氧化基本量的氢气也不导致一氧化碳转 化为水的逆反应(在英语术语中RWGS表示反向水煤气转换(Reverse Water Gas Shift))。P4)膜净化也是通常用于从富氢气体中除去杂质的系统，特别是在所需要的氢气 纯度非常高(例如高于99体积％或高于99. 5体积％ )时。该大规模氢气制备方法主要用于需要纯氢气用于特定的化学操作的工业中或用 于供应固定燃料电池(stationary fuel cells) 0这些大型装置的优点是可以通过非常强 地并以复杂方式整合该装置的所有单元使氢气产率最大化。也可以使用耐受非常高的温度 的昂贵的结构材料。用于制备纯氢气的该小规模方法是对氢气的输送和储存问题的回应。 更低成本和更灵活的小单元可以具有接近需要其的装置的氢气源。液体形式的燃料，例如乙醇，比气体原料对于使用者更容易操作。然而，液体原料 的使用提出了另外的将该原料蒸发的问题。事实上，在进入该自热重整器之前，该原料需要 处于蒸气状态并与水蒸汽和空气混合。因此该方法一方面要将该液体原料蒸发，另一方面 要产生该反应所需要的水蒸汽。在这些条件下设计完全自热的方法而不会由此降低该装置 的纯氢气产率是困难的。对氢气的需要可能是波动的(主要是对于小装置而言)。因此，更好地该发生器能 够频繁停止和起动。因此另一个困难是快速并高性能地实施起动程序，同时维持经济性。现有技术在现有技术中已经研究了用于制备氢气的装置的快速起动问题。总的来讲，提出 了两种原理或者在进入该重整器之前将该原料本身直接或间接加热，或者是在引入待重 整的原料之前将该反应器和其催化床加热。根据第一种解决方案，专利US 4788004提出了使用用于重整方法的起动阶段的 燃烧器。后者燃烧适当的燃料提供足够的热量以将该重整反应的反应剂直接或间接加热至 其自燃温度。专利申请US 2003/0154654提出通过在燃烧器中将水直接蒸发而不用热物流出 物进行间接热交换以便于对与燃料电池结合的小型氢气制备单元进行快速起动。根据第二种解决方案，专利申请US 2003/0019156提出为了加速该用于重整烃原 料的单元的起动，使用空气在足以使该重整催化剂氧化的温度将该重整反应器预加热。这 样，该催化剂产生其自己热量，该热量添加到该空气的热量中，加速了该反应器的预加热。专利申请WO 2005/090230公开了氢气制备单元的起动方法，其首先用热的富氧 气体加热该重整反应器以及另一下游单元。该方法意于在重整条件下重整气体的典型地烃 原料。专利US 6521204中公开的用于进行重整系统的方法包括快速起动方法，其在于使用烃原料含量低的烃原料和空气的混合物。该混合物通过产生热量而在该重整反应器的 催化剂上反应同时使碳的生成最小化。为了快速加热该重整反应器以及用于制备经重整气体的方法的其它装置，德国专 利申请DE 10 2004 001 310 Al的专利技术人在第一步骤中在重整催化剂上进行混合有从燃烧 器排出的烟的该气体烃原料的完全氧化。当结合这两种解决方案时改善了热整合。因此，专利申请US2003/0093950描述了 通过重整燃料的整合能量制备系统和热整合的燃料电池的使用。使得该系统一旦起动，就 会快速达到其操作所需的温度，同时使其电能消耗最小化，两个燃烧器同时操作，一个用于 加热该重整反应器，另一个用于蒸发水并加热该重整器下游的其他装置。专利US 6635372更特别地研究了使用液体烃原料。对于起动阶段，该方法使用在 前面使用过程中被蒸发并以吸附形式储存的气体部分。在起动过程中，将这些蒸汽解吸并 与空气燃烧。该热的流出物被设计以快速加热该重整反应器。专利技术_既述本专利技术涉及用于热整合的氢气制备单元(thermal ly-integrated hydrogen production unit)的起云力方法,包括-阶段a，其中用烃原料和空气的混合物供给其目的是用于确保该单元起动的燃 烧器，由此燃烧所述混合物，由所述燃烧器得到的该热的流出物加热进入重整反应器并从 中离开的气体流，直至由所述重整反应器得到的流的温度达到超过200°C的值；_在阶段a之后开始的阶段b，其中通过与该方法的至少一种热物流的间接热交换 使水流蒸发，产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
热整合的氢气制备单元的起动方法，包括：－阶段ａ，其中将烃原料和空气的混合物供给其目的是确保该单元起动的燃烧器，由此燃烧所述混合物，由所述燃烧器得到的该热的流出物加热进入重整反应器并从中离开的气体流，直至由所述重整反应器得到的流的温度达到超过２００℃的值；－在阶段ａ之后开始的阶段ｂ，其中通过与该方法的至少一种热物流的间接热交换使水流蒸发，产生进入所述重整反应器的水蒸汽流，直至由该反应器得到的流达到超过３００℃的温度以及所有的水都被蒸发；－在阶段ｂ之后开始的阶段ｃ，其中通过与该方法的至少一种热物流的间接热交换，当待重整的烃原料是液体原料时将其蒸发，或当其是气体原料时将其加热；然后将所述原料引入该重整反应器中，其可以制备富氢的流出物流；－在阶段ｃ之后开始的阶段ｄ，其中将该起动燃烧器停止，取而代之地将持久运行的燃烧器点燃，其中用残余空气和由用于净化该富氢物流的区段排放的残余气体的混合物供给所述燃烧器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C布瓦耶，F吉鲁迪埃，S贝尔托兰，A萨塔尔，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：FR[]
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