具有高輸出蒸汽的氫生產(chǎn)方法
【專利說明】具有高輸出蒸汽的氫生產(chǎn)方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本專利申請(qǐng)和與本申請(qǐng)同時(shí)提交的題為"IntegratedProcessfortheProduction ofHydrogenandWater(用于生產(chǎn)氫和水的聯(lián)合方法）"的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朮X/XXXXXX相 關(guān)。
[0002] 背景 通常由催化蒸汽-烴重整過程產(chǎn)生輸出蒸汽以回收熱量，否則所述熱量排放至大氣從 而浪費(fèi)。然而，由于產(chǎn)生的輸出蒸汽的量提高超過閾值限度，總體催化蒸汽-烴重整過程的 能效降低。當(dāng)產(chǎn)生較多的輸出蒸汽時(shí)，常規(guī)的蒸汽-烴重整過程必須燃燒更多燃料并且降 低高水平熱量(否則其將加熱燃燒空氣和其它過程流)，用于水的低水平加熱以產(chǎn)生輸出蒸 汽。這種熱源和熱沉的不匹配導(dǎo)致燃燒另外的燃料和提高形成的燃燒產(chǎn)物氣體（煙道氣） 的量，從而經(jīng)由煙道氣損失增加熱量損失到環(huán)境。
[0003] 當(dāng)提高產(chǎn)生的輸出蒸汽的量時(shí)，工業(yè)上期望改進(jìn)催化蒸汽_烴重整過程的能效。
[0004] 簡(jiǎn)述 本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)含氫產(chǎn)物和蒸汽產(chǎn)物的方法。本發(fā)明特別可用于生產(chǎn)提高量 的輸出蒸汽。
[0005] 所述方法有若干方面，如以下概述。在以下將概述方法的具體方面。放在括號(hào)中 的附圖標(biāo)記和表述涉及實(shí)例實(shí)施方案，在以下參考附圖對(duì)其進(jìn)一步解釋，所述附圖標(biāo)記和 表述為了方便讀者而提供。然而，附圖和表述僅為說明性的，并且不將所述方面限制于實(shí)例 實(shí)施方案的任何具體部件或特征。所述方面可按照權(quán)利要求闡釋，在權(quán)利要求中，放在括號(hào) 中的附圖標(biāo)記和表述被省略或被其它適當(dāng)?shù)靥娲?br>[0006] 方面1. 一種用于生產(chǎn)含氫產(chǎn)物（105)和蒸汽產(chǎn)物（150)的方法，所述方法包括： (a) 將重整器進(jìn)料氣體混合物（15)引入到重整器爐中（10)的多個(gè)含催化劑的重整器 管（20)中，在有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整產(chǎn)物（25)的反應(yīng)條件下，使所述重整 器進(jìn)料氣體混合物（15)在重整反應(yīng)中反應(yīng)，和從所述多個(gè)含催化劑的管（20)取出所述重 整產(chǎn)物（25); (b) 在所述多個(gè)含催化劑的重整器管（20)外部，在所述重整器爐（10)的燃燒部分 (30)中，按一定條件用加熱的氧化劑氣體（7)燃燒燃料（5)，所述條件有效地使所述燃料 (5)燃燒以形成燃燒產(chǎn)物氣體（35)，并產(chǎn)生熱量以供應(yīng)能量用于使所述多個(gè)含催化劑的重 整器管（20)內(nèi)部的所述重整器進(jìn)料氣體混合物（15)反應(yīng)；和從所述燃燒部分（30)取出所 述燃燒產(chǎn)物氣體（35); (c) 通過與來自所述燃燒部分（30)的燃燒產(chǎn)物氣體（35)間接傳熱，加熱氧化劑氣體 (3)，從而形成所述加熱的氧化劑氣體（7)和冷卻所述燃燒產(chǎn)物氣體； (d) 通過與所述燃燒產(chǎn)物氣體（35)間接傳熱，加熱第一水進(jìn)料流（87)，從而進(jìn)一步冷 卻所述燃燒產(chǎn)物氣體，其中在從所述燃燒產(chǎn)物氣體提取熱量以加熱所述第一水進(jìn)料流（87) 之前，從所述燃燒產(chǎn)物氣體提取熱量以加熱所述氧化劑氣體（3); (e) 通過與從所述多個(gè)含催化劑的管（20)取出的重整產(chǎn)物（25)間接傳熱，加熱第二 水進(jìn)料流（85); (f) 使所述第一水進(jìn)料流（87)和所述第二水進(jìn)料流（85)通向脫氣器（110)，使所述第 一水進(jìn)料流在被所述燃燒產(chǎn)物氣體加熱后通向所述脫氣器（110)，使所述第二水進(jìn)料流在 被所述重整產(chǎn)物（25)加熱后通向所述脫氣器（110)，在所述脫氣器（110)中，從所述第一水 進(jìn)料流（87)和從所述第二水進(jìn)料流（85)汽提溶解的氣體，從所述脫氣器（110)取出排出 流（17)，所述排出流（17)包含蒸汽和由從所述第一水進(jìn)料流（87)和從所述第二水進(jìn)料流 (85)汽提的溶解的氣體形成的氣體，和從所述脫氣器（110)取出鍋爐進(jìn)料水流（123)，所述 鍋爐進(jìn)料水流（123)包含至少一部分所述第一水進(jìn)料流（87)和至少一部分所述第二水進(jìn) 料流（85); (g) 在所述重整產(chǎn)物（25)已加熱所述第二水進(jìn)料流（85)之后，由所述重整產(chǎn)物（25) 形成所述含氫產(chǎn)物（105);和 (h) 由從所述脫氣器（110)取出的至少一部分所述鍋爐進(jìn)料水流123形成所述蒸汽產(chǎn) 物（150)。
[0007] 方面2.方面1的方法，其中所述含氫產(chǎn)物（105)具有質(zhì)量流速由所述過程 輸出的所述蒸汽產(chǎn)物（150)具有質(zhì)量流速ms_?,所述重整器進(jìn)料氣體混合物（15)具有重 整器進(jìn)料氣體混合物質(zhì)量流速，所述第一水進(jìn)料流（87)具有第一進(jìn)料水進(jìn)料流質(zhì)量流速， 所述第二水進(jìn)料流（85)具有第二水進(jìn)料流質(zhì)量流速，所述燃料（5)具有燃料質(zhì)量流速，所 述氧化劑氣體（3)具有氧化劑氣體質(zhì)量流速，其中所述重整器進(jìn)料氣體混合物質(zhì)量流速、 所述第一水進(jìn)料流質(zhì)量流速、所述第二水進(jìn)料流質(zhì)量流速、所述燃料質(zhì)量流速和所述氧化
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于生產(chǎn)含氫產(chǎn)物和蒸汽產(chǎn)物的方法，所述方法包括： (a) 將重整器進(jìn)料氣體混合物引入到重整器爐中的多個(gè)含催化劑的重整器管中，使所 述重整器進(jìn)料氣體混合物在重整反應(yīng)中反應(yīng)，以形成包含H2、CO、CH4和H20的重整產(chǎn)物，和 從所述多個(gè)含催化劑的管取出所述重整產(chǎn)物； (b) 在所述多個(gè)含催化劑的重整器管外部，在所述重整器爐的燃燒部分中，用加熱的 氧化劑氣體燃燒燃料，以形成燃燒產(chǎn)物氣體，并產(chǎn)生熱量以供應(yīng)能量用于使所述多個(gè)含催 化劑的重整器管內(nèi)部的所述重整器進(jìn)料氣體混合物反應(yīng)；和從所述燃燒部分取出所述燃燒 產(chǎn)物氣體； (c) 通過與來自所述燃燒部分的燃燒產(chǎn)物氣體間接傳熱，加熱氧化劑氣體，從而形成 所述加熱的氧化劑氣體和冷卻所述燃燒產(chǎn)物氣體； (d) 通過與所述燃燒產(chǎn)物氣體間接傳熱，加熱第一水進(jìn)料流，從而進(jìn)一步冷卻所述燃 燒產(chǎn)物氣體，其中在從所述燃燒產(chǎn)物氣體提取熱量以加熱所述第一水進(jìn)料流之前，從所述 燃燒產(chǎn)物氣體提取熱量以加熱所述氧化劑氣體； (e) 通過與從所述多個(gè)含催化劑的管取出的重整產(chǎn)物間接傳熱，加熱第二水進(jìn)料流； (f) 使所述第一水進(jìn)料流和所述第二水進(jìn)料流通向脫氣器，使所述第一水進(jìn)料流在被 所述燃燒產(chǎn)物氣體加熱后通向所述脫氣器，使所述第二水進(jìn)料流在被所述重整產(chǎn)物加熱后 通向所述脫氣器，在所述脫氣器中，從所述第一水進(jìn)料流和從所述第二水進(jìn)料流汽提溶解 的氣體，從所述脫氣器取出排出流，所述排出流包含蒸汽和由從所述第一水進(jìn)料流和從所 述第二水進(jìn)料流汽提的溶解的氣體形成的氣體，和從所述脫氣器取出鍋爐進(jìn)料水流，所述 鍋爐進(jìn)料水流包含至少一部分所述第一水進(jìn)料流和至少一部分所述第二水進(jìn)料流； (g) 在所述重整產(chǎn)物已加熱所述第二水進(jìn)料流之后，由所述重整產(chǎn)物形成所述含氫產(chǎn) 物；和 (h) 由從所述脫氣器取出的至少一部分所述鍋爐進(jìn)料水流形成所述蒸汽產(chǎn)物。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述含氫產(chǎn)物具有質(zhì)量流速由所述過程輸出的所述 蒸汽產(chǎn)物具有質(zhì)量流速
所述重整器進(jìn)料氣體混合物具有重整器進(jìn)料氣體混合物質(zhì) 量流速，所述第一水進(jìn)料流具有第一進(jìn)料水進(jìn)料流質(zhì)量流速，所述第二水進(jìn)料流具有第二 水進(jìn)料流質(zhì)量流速，所述燃料具有燃料質(zhì)量流速，所述氧化劑氣體具有氧化劑氣體質(zhì)量流 速，和 其中所述重整器進(jìn)料氣體混合物質(zhì)量流速、所述第一水進(jìn)料流質(zhì)量流速、所述第二水 進(jìn)料流質(zhì)量流速、所述燃料質(zhì)量流速和所述氧化劑氣體質(zhì)量流速使得
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中通過與所述燃燒產(chǎn)物氣體間接傳熱而加熱所述氧化劑 氣體的步驟包括： (cl)通過與所述燃燒產(chǎn)物氣體間接傳熱，加熱第一鍋爐進(jìn)料水流； (c2)使來自步驟（cl)的至少一部分所述第一鍋爐進(jìn)料水流通向第一換熱器；和 (c3)在所述第一換熱器中，通過與至少一部分所述第一鍋爐進(jìn)料水流間接傳熱，加熱 所述氧化劑氣體。
4. 權(quán)利要求3的方法，所述方法還包括： 使來自步驟（Cl)的所述第一鍋爐進(jìn)料水流的至少另一部分通向第二換熱器；和 在所述第二換熱器中，通過與所述第一鍋爐進(jìn)料水流的至少另一部分間接傳熱，加熱 至少一部分燃料。
5. 權(quán)利要求3或4的方法，所述方法還包括： 使所述第一鍋爐進(jìn)料水流的至少一部分從所述第一換熱器通向第三換熱器，和/或使 所述第一鍋爐進(jìn)料水流的至少另一部分從所述第二換熱器通向第三換熱器；和 在所述第三換熱器中，通過與所述重整產(chǎn)物間接傳熱，加熱所述第一鍋爐進(jìn)料水流的 所述至少一部分和/或至少另一部分。
6. 權(quán)利要求5的方法，其中在步驟（cl)中加熱的所述第一鍋爐進(jìn)料水流由以下形成： 從所述脫氣器取出的鍋爐進(jìn)料水流的一部分，以及來自所述第三換熱器的第一鍋爐進(jìn)料水 流的至少一部分和來自所述第三換熱器的第一鍋爐進(jìn)料水流的至少另一部分中的至少一 個(gè)。
7. 權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)的方法，所述方法還包括： 將來自步驟（cl)的所述第一鍋爐進(jìn)料水流的一部分引入到蒸汽鼓中。
8. 任意前述權(quán)利要求的方法，其中通過與所述重整產(chǎn)物間接傳熱，另外加熱所述氧化 劑氣體。
9. 任意前述權(quán)利要求的方法，其中在步驟（c)中，所述氧化劑氣體被所述燃燒產(chǎn)物氣 體加熱至l〇〇°C-260°C的溫度。
10. 任意前述權(quán)利要求的方法，其中在步驟（d)中，所述第一水進(jìn)料流被所述燃燒產(chǎn)物 氣體加熱至65°C-125°C的溫度。
11. 任意前述權(quán)利要求的方法，其中作為加熱所述第一水進(jìn)料流的結(jié)果，所述燃燒產(chǎn)物 氣體冷卻至50°C-125°C的溫度。
12. 任意前述權(quán)利要求的方法，其中在步驟（e)中，所述第二水進(jìn)料流被所述重整產(chǎn)物 加熱至65°C_125°C的溫度。
13. 任意前述權(quán)利要求的方法，其中形成所述含氫產(chǎn)物的步驟包括通過壓力搖擺吸附 分離至少一部分所述重整產(chǎn)物，以產(chǎn)生所述含氫產(chǎn)物和副產(chǎn)物氣體。
14. 權(quán)利要求13的方法，其中所述燃料包含所述副產(chǎn)物氣體和補(bǔ)充燃料。
15. 權(quán)利要求14的方法，所述方法還包括將烴原料引入到加氫脫硫單元中，以從所述 烴原料除去硫，并由得自所述加氫脫硫單元的所述烴原料的至少一部分形成所述補(bǔ)充燃 料。
16. 任意前述權(quán)利要求的方法，其中通過與所述燃燒產(chǎn)物氣體和/或所述重整產(chǎn)物間 接傳熱，將至少一部分所述燃料加熱至l〇〇°C-260°C的溫度。
【專利摘要】一種用于生產(chǎn)含氫產(chǎn)物和輸出蒸汽的催化蒸汽-烴重整方法，其中在引入到脫氣器中之前，補(bǔ)給水的第一流被來自重整器的煙道氣加熱，而補(bǔ)給水的第二流被來自重整器的重整產(chǎn)物加熱。
【IPC分類】C01B3-38, F22B1-18
【公開號(hào)】CN104555924
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310574338
【發(fā)明人】彭向東, D.A.扎諾利
【申請(qǐng)人】氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年11月18日
【公告號(hào)】CA2833696A1, US8956587