專利名稱：用于自熱重整的氫氣富集方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生成合成氣的水蒸汽和烴的自熱重整，該合成氣可用于氨、甲醇的生產(chǎn)，費(fèi)—托合成，石油改質(zhì)和其它工藝，本發(fā)明特別涉及將部分合成氣再循環(huán)以便于降低汽碳比而不形成煤煙的自熱重整。
背景技術(shù)：
自熱水蒸汽重整是眾所周知的，并且已經(jīng)成功地在商業(yè)上應(yīng)用。水蒸汽和烴的混合物同空氣，富氧空氣或氧氣一起加入到自熱重整器中，并在自熱重整器頂端入口處使用專門適合的燃燒器進(jìn)行部分燃燒。部分燃燒產(chǎn)物在固定催化劑上反應(yīng)形成合成氣，通常合成氣含有水蒸汽，氫氣，一氧化碳和二氧化碳。該方法提供了基本簡單，可靠和經(jīng)濟(jì)合算的合成氣生產(chǎn)工藝。
然而，期待提高的一個操作特性是自熱重整器也能夠依靠外部的氫氣供應(yīng)在啟動時自動點(diǎn)火，如依靠5摩爾％的氫氣進(jìn)料。另一個期待提高的特性是一般使用相對高的汽碳比以確保無煤煙操作。高的汽碳比導(dǎo)致更高的資金成本，因?yàn)樾枰笮偷脑O(shè)備加熱進(jìn)料和將進(jìn)料提供給重整器，并從重整器的流出物中回收多余的熱量。高的汽碳比并不適合需要減小設(shè)備尺寸以獲得單系工藝和規(guī)模經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化百萬噸合成氣工廠。還已知升高進(jìn)料混合物預(yù)熱溫度有助于無煤煙操作。但同樣與高資金成本和高能源消耗相關(guān)聯(lián)。
最近，有人提議添加預(yù)重整器，以將含有水蒸汽—天然氣的混合物的進(jìn)料流加入到自熱重整器中。這樣在自熱重整器的進(jìn)料中稀釋了烴并提供了一部分氫氣。有助于汽碳比的降低。盡管如此，在降低汽碳比方面期待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及將一小部分自熱重整器的流出物再循環(huán)到水蒸汽—烴的進(jìn)料流中，優(yōu)選通過使用預(yù)熱進(jìn)料混合物作為運(yùn)動流的熱壓機(jī)噴射泵。適合于高溫操作的噴射泵能夠獲得合成氣再循環(huán)流與運(yùn)動流的摩爾比為0.2-1。這樣再循環(huán)氣體流的流速與烴—水蒸汽進(jìn)料混合物成比例，使得噴射器出口處得到始終如一的，充分混合的氫氣—水蒸汽富集?？梢詾榫唧w的操作選擇精確的再循環(huán)流與運(yùn)動流的比值以使整個配置最優(yōu)化。
在某一升高的溫度下，再循環(huán)可以方便地將氫氣和水蒸汽導(dǎo)入到自熱重整器的進(jìn)料中。離開噴射器的混合物具有較高的汽碳比，而且還包含有再循環(huán)中的氫氣和具有較高的進(jìn)料溫度(這里再循環(huán)是在較高溫度下進(jìn)行的)。因此，重整器可以以無煤煙方式進(jìn)行操作以避免催化床和下游設(shè)備的堵塞。由于經(jīng)過噴射泵時損失，造成原料進(jìn)料水蒸汽—天然氣的混合物與重整器進(jìn)料之間存在輕微壓力下降，這需要在稍微高的壓力下提供原料進(jìn)料混合物，但是相比沒有再循環(huán)的現(xiàn)有技術(shù)來說，由于在前端存在較少量的水蒸汽，因此可以由過程加熱器和其他上游設(shè)備中存在的較少的壓力降低來補(bǔ)償。過程加熱器的負(fù)載也可以減小并降低資金成本和能量損耗。由于重整器流出物中水蒸汽的比例較小，還可以減小下游設(shè)備的尺寸，如使用更小的廢熱鍋爐和/或重整交換器，和使用更小的其他余熱回收和制冷設(shè)備。同時，相對于總的合成氣產(chǎn)物來說，自熱重整器的尺寸與沒有流出物再循環(huán)操作所需尺寸大致相同。
一種實(shí)施方案是，本發(fā)明提供了一種水蒸汽重整工藝，包括(a)加熱含有烴和水蒸汽原料混合物的氣態(tài)進(jìn)料流；(b)加熱含有氧化劑氣體的第二進(jìn)料流；(c)將進(jìn)料管路中的加熱過的氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的加熱過的第二進(jìn)料流提供給自熱重整器；(d)從自熱重整器中回收合成氣的流出氣流；(e)將部分合成氣的流出氣流作為再循環(huán)氣體導(dǎo)入到氣態(tài)進(jìn)料流中，以獲得含有氫氣的進(jìn)料混合物；(f)其中再循環(huán)氣體與氣態(tài)進(jìn)料流的比值為0.2-1；和(g)在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作。再循環(huán)氣體優(yōu)選在位于進(jìn)料管路的熱壓機(jī)噴射泵處導(dǎo)入，并用氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流。再循環(huán)氣體的溫度優(yōu)選高于氣態(tài)進(jìn)料流的溫度。烴優(yōu)選天然氣。氧化劑可以選自氧、富氧空氣和空氣。第二進(jìn)料流可以含水蒸汽。進(jìn)料混合物含有5-50摩爾％的氫氣。原料混合物優(yōu)選汽碳比為0.6-3。水蒸汽重整工藝也可以包括冷卻合成氣的流出氣流和從冷卻的合成氣的流出氣流中抽取再循環(huán)氣體。合成氣的流出氣流可以在廢熱鍋爐或重整交換器中冷卻。優(yōu)選地，再循環(huán)氣與運(yùn)動流的比值為0.3-0.7和進(jìn)料混合物含有20-40摩爾％的氫氣。該方法也可以包括對噴射器上游的氣態(tài)進(jìn)料流進(jìn)行預(yù)重整，優(yōu)選在加熱氣態(tài)進(jìn)料流前進(jìn)行。
另一種實(shí)施力案是，本發(fā)明提供了一種水蒸汽重整工藝，包括(a)加熱含有烴和水蒸汽的原料混合物的第一和第二氣態(tài)進(jìn)料流；(b)加熱含有氧化劑氣體的第三進(jìn)料流；(c)將進(jìn)料管路中的加熱過的第一氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的第三進(jìn)料流提供給自熱重整器；(d)回收從自熱重整器出來的第一合成氣的流出氣流；(e)提供加熱過的第二進(jìn)料流給自熱轉(zhuǎn)換器以用于自熱轉(zhuǎn)換器的管道中進(jìn)行的吸熱催化轉(zhuǎn)化，形成第二合成氣流出氣流；(f)混合第一合成氣的流出氣流和第二合成氣的流出氣流以形成合成氣混合物；(g)以熱交換的方式將合成氣混合物穿過重整交換器管路，以此將冷卻了的合成氣產(chǎn)物提供給合成氣產(chǎn)物管路；(h)將部分合成氣產(chǎn)物作為再循環(huán)氣體導(dǎo)入第一氣態(tài)進(jìn)料流，以獲得含有氫氣的進(jìn)料混合物，其中再循環(huán)氣體與第一氣態(tài)進(jìn)料流的比值為0.2-1；和(i)在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作。由于氫氣和水蒸汽的富集加上進(jìn)料溫度的升高，在這種實(shí)施方案中這種方法是合理的。
在這種實(shí)施方案中，優(yōu)選在位于進(jìn)料管路中的熱壓機(jī)噴射泵處導(dǎo)入再循環(huán)氣體，并用氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流。再循環(huán)氣體溫度優(yōu)選高于氣態(tài)進(jìn)料流溫度。烴優(yōu)選天然氣。氧化劑可以選自氧、富氧空氣和空氣。第三流體可以含水蒸汽。進(jìn)料混合物優(yōu)選含有5-50摩爾％的氫氣。原料混合物優(yōu)選汽碳比為0.6-3。優(yōu)選地，再循環(huán)氣與第一氣態(tài)進(jìn)料流的比值為0.3-0.7和進(jìn)料混合物含有20-40摩爾％的氫氣。該方法也可以包括對噴射器上游的氣態(tài)進(jìn)料流進(jìn)行預(yù)重整，優(yōu)選在加熱氣態(tài)進(jìn)料流前進(jìn)行。
再一種實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了水蒸汽重整的設(shè)備。該設(shè)備包括加熱含有烴和水蒸汽原料混合物的氣態(tài)進(jìn)料流的裝置和加熱含有氧化劑氣體的第二進(jìn)料流的裝置。提供將進(jìn)料管路中加熱過的氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的第二進(jìn)料流供應(yīng)給自熱重整器的裝置。提供回收從自熱重整器出來的合成氣流出氣流的裝置。提供將部分合成氣的流出氣流作為再循環(huán)氣體使用氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流在位于進(jìn)料管路的熱壓機(jī)噴射泵處導(dǎo)入氣態(tài)進(jìn)料流，以獲得含有氫氣的進(jìn)料混合物的裝置，其中再循環(huán)氣體與運(yùn)動流的比值為0.2-1。提供在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作的裝置。本發(fā)明還可以包括預(yù)重整器以對噴射器上游的氣態(tài)進(jìn)料流進(jìn)行預(yù)重整，優(yōu)選在加熱氣態(tài)進(jìn)料流之前。
再一種實(shí)施方案中，本發(fā)明提供水蒸汽重整設(shè)備，包括加熱含有烴和水蒸汽的原料混合物的第一和第二氣態(tài)進(jìn)料流的裝置，加熱含有氧化劑氣體的第三進(jìn)料流的裝置，將進(jìn)料管路中的加熱過的第一氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的第三進(jìn)料流提供給自熱重整器的裝置，回收自熱重整器出來的第一合成氣的流出氣流的裝置，向在重整交換器的管中進(jìn)行吸熱催化轉(zhuǎn)化的重整交換器提供加熱過的第二進(jìn)料流以形成第二合成氣流出氣流的裝置，混合第一合成氣氣流和第二合成氣氣流以形成合成氣混合物的裝置，以熱交換形式將合成氣混合物穿過重整交換器的管道，以此提供給合成氣產(chǎn)物管路冷卻的合成氣產(chǎn)物之用的裝置，將部分合成氣產(chǎn)物作為再循環(huán)氣體使用第一氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流在位于進(jìn)料管路的熱壓機(jī)噴射泵處導(dǎo)入第一氣態(tài)進(jìn)料流，以獲得含氫氣的進(jìn)料混合物的裝置，其中再循環(huán)氣體與運(yùn)動流的比值為0.2-1，提供在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作的裝置。本發(fā)明也可以包括預(yù)重整器對噴射器上游的氣態(tài)進(jìn)料流進(jìn)行預(yù)重整，優(yōu)選在加熱氣態(tài)進(jìn)料流的裝置之前。
本發(fā)明還有一種實(shí)施方案是，提供啟動所描述的設(shè)備進(jìn)行連續(xù)操作的方法。方法包括的步驟有(a)在啟動第三進(jìn)料流之前加熱第一和第二氣態(tài)進(jìn)料流，其中第一和第二進(jìn)料流基本上未添加氫氣；(b)將產(chǎn)氫氣化合物導(dǎo)入第一或第二進(jìn)料流或第一和第二進(jìn)料流的混合物中，產(chǎn)氫氣化合物分別在自熱重整器，重整交換器或兩者中分解以形成氫氣；(c)從重整交換器將合成氣產(chǎn)物再循環(huán)到第一氣態(tài)進(jìn)料流中；(d)當(dāng)?shù)谝粴鈶B(tài)進(jìn)料流在自熱重整器入口處達(dá)到或超過它的最低自動點(diǎn)火溫度時，啟動第三進(jìn)料流以在自熱重整器中獲得自動點(diǎn)火；和(e)在確定自動點(diǎn)火進(jìn)行后，終止步驟(b)。
詳細(xì)說明參照圖1，該圖表明了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的自熱水蒸汽重整工藝。經(jīng)管路100供應(yīng)烴和水蒸汽的混合物，經(jīng)管路102供應(yīng)氧化劑氣體。烴可為任意可蒸汽重整的烴，但通常為石腦油或預(yù)重整過的石腦油，或優(yōu)選天然氣。氧化劑氣體可為任意含氧的氣體，例如空氣，富氧空氣或氧氣?！把鯕狻敝缚梢酝ㄟ^常規(guī)的空氣分離設(shè)備獲得的基本純凈的氧氣，如95-99％的氧氣，一般為約98％的氧氣。
混合物和氧化劑氣體在常規(guī)的過程加熱器104中加熱，或在其它常規(guī)的廢氣廢物熱回收設(shè)備(如氣輪機(jī)廢氣)中加熱，然后通過管路106，108提供給自熱重整器110中的燃燒器。自熱重整器中含有本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員公知的重整催化劑。如本領(lǐng)域所公知的，從重整器110中出來的管路112的流出物在廢熱鍋爐114中冷卻，通過管路116提供給冷卻器118，并從管路120回收合成氣產(chǎn)物。舉個一般例子，對本發(fā)明不作任何限制，管路106，108的氧化劑和天然氣—水蒸汽混合物加熱到大約500℃，流出氣流112的溫度大約為980-1000℃，廢熱鍋爐114排出的氣流溫度大約為350-700℃，合成氣產(chǎn)物管路120的溫度大約為50-350℃。
根據(jù)本發(fā)明的原理，從重整器110下游回收部分合成氣流出物并通過管路122和熱壓機(jī)噴射泵124再循環(huán)到管路106。熱壓機(jī)噴射泵在市場上是可以買得到的，并能夠在管路106和112的溫度下操作。熱壓機(jī)噴射泵124使用管路106中的流體將管路122出來的再循環(huán)氣以恒定的比例連續(xù)導(dǎo)入管路106A。與此同時，噴射器124充分混合流體以便于導(dǎo)入重整器110的燃燒器中作連續(xù)點(diǎn)火用。
管路122中的再循環(huán)流出物與管路106中的加熱器流出物的比例應(yīng)當(dāng)能夠充分維持噴射器124下游管路106A中氫氣含量適當(dāng)，以避免重整器110中煤煙的形成，管路106A中優(yōu)選5-50摩爾％的氫氣，更優(yōu)選20-40摩爾％的氫氣，基于干燥的。管路122與管路106中的流體摩爾比優(yōu)選0.2-1.0，特別優(yōu)選0.3-0.6。由于管路106A中存在氫氣，以及再循環(huán)中增加的水蒸汽和溫度，因此使重整器110在汽碳摩爾比低于現(xiàn)有重整器的汽碳摩爾比，即低于3.6，優(yōu)選0.6-3.0的條件下進(jìn)行連續(xù)操作。為了滿足下游工序所需，選擇特殊的汽碳比以優(yōu)化重整器流出物的組成成分，即對于與甲醇合成相對的氨合成，精煉廠的氫氣生成或費(fèi)—托合成或類似反應(yīng)，可以使用不同的汽碳比。
通過噴射器124為再循環(huán)氣體的導(dǎo)入提供原動力，管路106與106A之間壓力的下降一般大約為150-300kPa。因此，管路106中加熱器104的排出氣的壓力通常要比沒有再循環(huán)的高出150-300kPa。同樣，由于管路122的再循環(huán)氣體比管路106中的原料進(jìn)料混合物的溫度要高，因此，可以減少加熱器104的負(fù)載。通過管路126，128，130或132中的一個或多個，可以在重整器110下游的任何位置抽出再循環(huán)氣，這取決于管路122的再循環(huán)氣所需的溫度和壓力。通常，再循環(huán)氣抽出的位置越在下游，溫度、壓力和水蒸汽含量越低，且氫氣含量越高。例如，管路112和管路126中的氣體包含有直接從重整器110出來的高溫流出物，而管路120和管路132中的產(chǎn)物氣體，在溫度和壓力方面比管路106中的要低得多，同時由于水冷凝和分離，比管路112中的氣體含有更少量的水蒸汽和更多的氫氣。相比管路120、130，交換器118上游的管路116和130處于更高的溫度和稍高的壓力下。管路128表示，再循環(huán)氣體也可以取自廢熱鍋爐114的對應(yīng)所需溫度的適當(dāng)位置。為了所需溫度、壓力和最后所得到的再循環(huán)氣體混合物的組成，再循環(huán)氣體也可以取自于安裝有合適閥門(未顯示)的許多位置，以從每個相應(yīng)位置獲得所需比例。
參照圖2，該圖表示了結(jié)合用于另外合成氣生成的重整交換器的優(yōu)選實(shí)施方案，其使用自熱重整器的流出物給重整交換器中的吸熱重整反應(yīng)提供熱量。從兩條不同管路202，204提供烴/水蒸汽混合物給點(diǎn)火的過程加熱器200，以分別在管路206，208中獲得預(yù)熱的進(jìn)料混合物。使用管路206的進(jìn)料混合物作為熱壓機(jī)噴射泵214的運(yùn)動流以從管路236導(dǎo)出循環(huán)氣體，并將其得到的混合物通過管路216提供給自熱重整器218。水蒸汽和氧化劑氣體混合物以前面圖1所描述的類似方式，通過管路222輸送，在過程加熱器200中加熱，然后通過管路224傳遞給自熱重整器218。通過管路220從自熱重整器218中獲得熱的合成氣流出物。
將管路208的進(jìn)料混合物提供給常規(guī)的重整交換器226，其中進(jìn)料混合物穿過重整催化劑，重整催化劑一般在多個管道228的每個管道中。重整過的氣體存在于管道228中，因此它與從自熱重整器出來通過管路220的熱的重整氣進(jìn)行殼側(cè)混合。最終得到的混合物然后經(jīng)通過殼側(cè)，穿過管道228將熱量提供給在管道228里進(jìn)行的吸熱重整反應(yīng)。通過殼側(cè)排放管路230可以獲得混合的、部分冷卻的合成氣產(chǎn)物，合成氣產(chǎn)物可以在對流熱交換裝置232中進(jìn)一步冷卻并通過管路234回收。如前面參照圖1所描述的類似方法，再循環(huán)氣優(yōu)選取自管路230并通過管路236提供給噴射器214。管路236可以選擇性地和/或額外地從重整交換器226的殼的任意位置分出，以使溫度和壓力得到優(yōu)化。
在這種實(shí)施方案下，由于汽碳比的減少，盡管由于再循環(huán)流量增加了，自熱重整器218和重整交換器226的工藝負(fù)載相比沒有再循環(huán)的現(xiàn)有技術(shù)來說，通常不需要增加。
圖2的實(shí)施方案也顯示了可選擇性的預(yù)重整工藝，其中管路207的前進(jìn)料混合物經(jīng)過催化預(yù)重整器210，如前所述的，以便在通過管路202將氣體提供給前述的加熱器200之前將氣體部分轉(zhuǎn)化為氫氣與碳氧化物。預(yù)重整器210可以選擇性地設(shè)置在加熱器200上游的管路204中，或者加熱器200后方和熱壓機(jī)噴射泵214上游的管路206中。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案中的一個優(yōu)選方法，自熱重整器218的啟動可以有利地進(jìn)行。管路202，204中的水蒸汽/天然氣混合物在過程加熱器200中加熱后，供應(yīng)給重整交換器226和自熱重整器218，直到管路216的進(jìn)料溫度在它的自動點(diǎn)火溫度以上才提供氧化劑氣體給自熱重整器218。隨著過程加熱器200的燃燒加大，溫度盡可能升高，如可達(dá)550℃。由于通過管路238在加熱器200的上游管路202和/或204中，優(yōu)選至少管路204中導(dǎo)入產(chǎn)氫氣化合物，例如1-5％甲醇和/或氨，溫度進(jìn)一步升高且自動點(diǎn)火溫度降低。在預(yù)重整器210，自熱重整器218和/或重整交換器216中生成氫氣，氫氣通過噴射器214再循環(huán)到自熱重整器進(jìn)料管路216中，可以相對常規(guī)操作條件在更高的再循環(huán)與運(yùn)動流的比例下進(jìn)行操作，以達(dá)到管路216的氫氣含量最大化。如果使用預(yù)重整器210，則優(yōu)選將全部或部分產(chǎn)氫氣化合物加入到預(yù)重整器的上游管路206中(未顯示)。該啟動方案方便地避免了現(xiàn)有技術(shù)中沒有再循環(huán)的常規(guī)流程圖，其包括將氫氣直接導(dǎo)入自熱重整器的進(jìn)料中。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的自熱水蒸汽重整工藝的簡化示意圖，其中合成氣在廢熱鍋爐里冷卻。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的自熱水蒸汽重整工藝的簡化示意圖，其中重整交換器與自熱重整器同時使用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例對于根據(jù)圖2的實(shí)施方案的重整，重整的一些操作條件的具體實(shí)施例列于表1，表1顯示了不同的總汽碳比和氧化劑
表1

已經(jīng)由以上闡述的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，本發(fā)明的許多變化和改進(jìn)對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說都是顯而易見的。因此，所有在附加權(quán)利要求書的范圍和精神之內(nèi)的變化和改進(jìn)都包含在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種水蒸汽重整工藝，包括加熱含有烴和水蒸汽原料混合物的氣態(tài)進(jìn)料流；加熱含有氧化劑氣體的第二進(jìn)料流；將進(jìn)料管路中的加熱過的氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的加熱過的第二進(jìn)料流提供給自熱重整器；從自熱重整器中回收合成氣的流出氣流；將部分合成氣的流出氣流作為再循環(huán)氣體導(dǎo)入到氣態(tài)進(jìn)料流中，以獲得含有氫氣的進(jìn)料混合物；其中再循環(huán)氣體與氣態(tài)進(jìn)料流的比值為0.2-1；在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作。
2.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，其中再循環(huán)氣是在位于進(jìn)料管路中的熱壓機(jī)噴射泵處使用氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流導(dǎo)入的。
3.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，其中再循環(huán)氣的溫度高于加熱過的氣態(tài)進(jìn)料流溫度。
4.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，其中烴中含有天然氣。
5.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，其中氧化劑氣體選自氧氣、富氧空氣和空氣。
6.權(quán)利要求5的水蒸汽重整工藝，其中第二進(jìn)料流含有水蒸汽。
7.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，其中進(jìn)料混合物含有5-50摩爾％的氫氣。
8.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，其中原料混合物的汽碳比為0.6-3。
9.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，進(jìn)一步包括冷卻合成氣的流出氣流和從冷卻了的合成氣的流出氣流中取出再循環(huán)氣。
10.權(quán)利要求9的水蒸汽重整工藝，其中合成氣的流出氣流是在廢熱鍋爐里被冷卻的。
11.權(quán)利要求9的水蒸汽重整工藝，其中合成氣的流出氣流是在重整交換器中被冷卻的。
12.權(quán)利要求1的水蒸汽重整工藝，其中再循環(huán)氣與氣態(tài)進(jìn)料流的比例為0.3-0.7，且進(jìn)料混合物中含有20-40摩爾％的氫氣。
13.一種水蒸汽重整工藝，包括加熱含有烴和水蒸汽的原料混合物的第一和第二氣態(tài)進(jìn)料流；加熱含有氧化劑氣體的第三進(jìn)料流；將進(jìn)料管路中的加熱過的第一氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的第三進(jìn)料流提供給自熱重整器；回收從自熱重整器出來的第一合成氣的流出氣流；提供加熱過的第二進(jìn)料流給自熱轉(zhuǎn)換器以用于在自熱轉(zhuǎn)換器的管道中進(jìn)行吸熱催化轉(zhuǎn)化，形成第二合成氣流出氣流；混合第一合成氣的流出氣流和第二合成氣的流出氣流以形成合成氣混合物；以熱交換的方式將合成氣混合物穿過重整交換器管路，以此將冷卻了的合成氣產(chǎn)物提供給合成氣產(chǎn)物管路；將部分合成氣產(chǎn)物作為再循環(huán)氣體，使用第一氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流在進(jìn)料管線的熱壓機(jī)噴射泵處導(dǎo)入第一氣態(tài)進(jìn)料流，以獲得含有氫氣的進(jìn)料混合物；其中再循環(huán)氣體與運(yùn)動流的比值為0.2-1；在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作。
14.權(quán)利要求13的水蒸汽重整工藝，其中再循環(huán)氣是在位于進(jìn)料管路中的熱壓機(jī)噴射泵處使用氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流導(dǎo)入的。
15.權(quán)利要求13的水蒸汽重整工藝，其中再循環(huán)氣的溫度高于加熱過的氣態(tài)進(jìn)料流溫度。
16.權(quán)利要求13的水蒸汽重整工藝，其中烴中含有天然氣。
17.權(quán)利要求13的水蒸汽重整工藝，其中氧化劑氣體選自氧氣、富氧空氣和空氣。
18.權(quán)利要求13的水蒸汽重整工藝，其中第三進(jìn)料流含有水蒸汽。
19.權(quán)利要求13的水蒸汽重整工藝，其中進(jìn)料混合物含有5-50摩爾％的氫氣。
20.權(quán)利要求13的水蒸汽重整工藝，其中原料混合物的汽碳比為0.6-3。
21.權(quán)利要求20的水蒸汽重整工藝，其中再循環(huán)氣與運(yùn)動流的比例為0.3-0.7，進(jìn)料混合物中含有20-40摩爾％的氫氣。
22.一種水蒸汽重整的設(shè)備，該設(shè)備包括加熱含有烴和水蒸汽原料混合物的氣態(tài)進(jìn)料流的裝置；加熱含有氧化劑氣體的第二進(jìn)料流的裝置；將進(jìn)料管路中加熱過的氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的第二進(jìn)料流供應(yīng)給自熱重整器的裝置；回收從自熱重整器出來的合成氣流出氣流的裝置；將部分合成氣的流出氣流作為再循環(huán)氣體使用氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流在位于進(jìn)料管路的熱壓機(jī)噴射泵處導(dǎo)入氣態(tài)進(jìn)料流，以獲得含有氫氣的進(jìn)料混合物的裝置，其中再循環(huán)氣體與運(yùn)動流的比值為0.2-1；在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作的裝置。
23.權(quán)利要求22的設(shè)備，其中烴含有天然氣。
24.權(quán)利要求22的設(shè)備，其中氧化劑選自氧氣，富氧空氣和空氣；
25.權(quán)利要求22的設(shè)備，其中第二進(jìn)料流包括水蒸汽。
26.權(quán)利要求22的設(shè)備，其中進(jìn)料混合物含有5-50摩爾％的氫氣。
27.權(quán)利要求22的設(shè)備，其中原料混合物的汽碳比為0.6-3。
28.權(quán)利要求22的設(shè)備，進(jìn)一步包括冷卻合成氣的流出氣流的裝置和從冷卻了的合成氣的流出氣流中取出部分再循環(huán)氣的裝置。
29.權(quán)利要求28的設(shè)備，其中合成氣的流出氣流冷卻裝置包括廢熱鍋爐。
30.權(quán)利要求28的設(shè)備，其中合成氣的流出氣流冷卻裝置包括重整交換器。
31.權(quán)利要求22的設(shè)備，其中再循環(huán)氣與運(yùn)動流的比例為0.3-0.7，進(jìn)料混合物中含有20-40摩爾％的氫氣。
32.一種水蒸汽重整設(shè)備，包括加熱含有烴和水蒸汽的原料混合物的第一和第二氣態(tài)進(jìn)料流的裝置；加熱含有氧化劑氣體的第三進(jìn)料流的裝置；將進(jìn)料管路中的加熱過的第一氣態(tài)進(jìn)料流和氧化劑供應(yīng)管路中的第三進(jìn)料流提供給自熱重整器的裝置；回收自熱重整器出來的第一合成氣流出氣流的裝置；為了在重整交換器的管道中進(jìn)行吸熱催化轉(zhuǎn)化，向重整交換器提供加熱過的第二進(jìn)料流以形成第二合成氣流出氣流的裝置；混合第一合成氣氣流和第二合成氣氣流以形成合成氣混合物的裝置；以熱交換形式將合成氣混合物穿過重整交換器的管道，以此提供給合成氣產(chǎn)物管路冷卻的合成氣產(chǎn)物的裝置；將部分合成氣產(chǎn)物作為再循環(huán)氣體使用第一氣態(tài)進(jìn)料流作為運(yùn)動流在位于進(jìn)料管路的熱壓機(jī)噴射泵處導(dǎo)入第一氣態(tài)進(jìn)料流，以獲得含氫氣的進(jìn)料混合物的裝置，其中再循環(huán)氣體與運(yùn)動流的比值為0.2-1；在汽碳比小于3.6的條件下對自熱重整器進(jìn)行操作的裝置。
33.權(quán)利要求32的設(shè)備，其中烴含有天然氣。
34.權(quán)利要求32的設(shè)備，其中氧化劑選自氧氣，富氧空氣和空氣。
35.權(quán)利要求34的設(shè)備，其中第三進(jìn)料流包括水蒸汽。
36.權(quán)利要求32的設(shè)備，其中進(jìn)料混合物含有5-50摩爾％的氫氣。
37.權(quán)利要求32的設(shè)備，其中原料混合物的汽碳比為0.6-3。
38.權(quán)利要求37的設(shè)備，其中再循環(huán)氣與運(yùn)動流的比例為0.3-0.7，進(jìn)料混合物中含有20-40摩爾％的氫氣。
39.一種啟動權(quán)利要求28的設(shè)備進(jìn)行連續(xù)操作的方法，包含步驟(a)在啟動第三進(jìn)料流之前加熱第一和第二氣態(tài)進(jìn)料流，其中第一和第二進(jìn)料流基本上未添加氫氣；(b)將產(chǎn)氫氣化合物導(dǎo)入第一或第二進(jìn)料流或第一和第二進(jìn)料流的混合物中，產(chǎn)氫氣化合物分別在自熱重整器，重整交換器或兩者中分解以形成氫氣；(c)從重整交換器將合成氣產(chǎn)物再循環(huán)到第一氣態(tài)進(jìn)料流中；(d)當(dāng)?shù)谝粴鈶B(tài)進(jìn)料流在自熱重整器入口處達(dá)到或超過它的最低自動點(diǎn)火溫度時，啟動第三進(jìn)料流以在自熱重整器中獲得自動點(diǎn)火；(e)在確定自動點(diǎn)火進(jìn)行后，終止步驟(b)。
全文摘要
公開了借助熱壓機(jī)噴射泵，使用預(yù)熱的進(jìn)料混合物作為運(yùn)動流，將部分自熱重整器流出物再循環(huán)至水蒸汽－烴的進(jìn)料流中。合成氣再循環(huán)流與運(yùn)動流的摩爾比為0.2－1.0，選擇該比例以優(yōu)化整個配置。這種再循環(huán)將氫氣和水蒸汽導(dǎo)入進(jìn)料中，并升高進(jìn)料溫度，得到無煤煙方式進(jìn)行的重整操作。在原料進(jìn)料水蒸汽—天然氣混合物和重整器進(jìn)料之間存在一定的壓力降低，這需要原料進(jìn)料混合物以更高的壓力進(jìn)料，但由于水蒸汽量較少，在過程加熱器和其他上下游裝置中的壓力降低較小，這可以補(bǔ)償上述壓力降低。當(dāng)自熱重整器的尺寸相比沒有流出物再循環(huán)操作所需的尺寸大約相同時，進(jìn)料預(yù)熱器可以減少負(fù)載，上下游裝置可以減小尺寸。
文檔編號B01J8/06GK1495126SQ0313274
公開日2004年5月12日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月23日
發(fā)明者S·P·辛, A·馬爾霍特拉, S P 辛, 秈乩 申請人:凱洛格·布朗及魯特有限公司, 凱洛格 布朗及魯特有限公司