用于以减少的腐蚀制造氢的工艺的制作方法

本发明涉及用于以减少的腐蚀制造氢的工艺。

背景技术：

已知由于co2应力协助的腐蚀和h2脆化的原因，氢生产设施有工艺管路腐蚀问题。通过所谓的焊接后热处理来减轻残余焊接应力在本行业中是已知的。

管路的一个特别脆弱的区域是连接重整产物分离鼓和压力摆动吸附单元的管路。

本行业希望防止氢生产设施中的工艺管路的腐蚀。

本行业希望有一种能量效率高的氢生产工艺。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于制造含氢产物气体的工艺和设备。该工艺和设备特别适合阻止连接冷凝物分离器和压力摆动吸附单元的管路的腐蚀。

在下面略述本发明的几方面。在下面，略述本发明的特定方面。放在括号中的参考标号和表达引用了下面参照附图进一步解释的示例实施例。但是，参考标号和表达仅是说明性的，而且不将所述方面局限于示例实施例的任何特定构件或特征。各方面可表示为权利要求，其中省略了放在括号中的参考标号和表达或者在合适的时候由其它代替。

方面1.一种工艺，其用于制造含氢产物气体(30)，同时阻止操作性地连接分离器(321)和压力摆动吸附单元(501)的管路(357)的腐蚀，该工艺包括：

通过多个热交换器将来自变换反应器(303)的重整产物(25)传送到分离器(321)，所述多个热交换器操作性地设置在变换反应器(303)和分离器(321)之间，从而使重整产物(25)中的水冷凝，以在分离器(321)中形成水冷凝物(240)和贫水重整产物(29)；

从分离器(321)中抽出水冷凝物(240)；

从分离器(321)中抽出贫水重整产物(29)(与水冷凝物分开地)；

加热从分离器(321)中抽出的贫水重整产物(29)；以及

将经加热的贫水重整产物(29)的至少一部分传送到压力摆动吸附单元(501)，以用贫水重整产物的至少一部分形成含氢产物气体(30)和副产物气体(82)。

方面2.方面1的工艺，其中，从分离器(321)中抽出的贫水重整产物(29)加热到比贫水重整产物(29)的露点温度高至少3摄氏度或至少5摄氏度。

方面3.方面1或方面2的工艺，进一步包括用热隔离件来热隔离操作性地连接分离器和压力摆动吸附单元的管路的至少一部分。

方面4.方面3的工艺，其中，热隔离件构造成使得贫水重整产物在高于贫水重整产物的露点温度的温度下到达压力摆动吸附单元。

方面5.方面1至4中的任一方面的工艺，其中，贫水重整产物(29)在第一热交换器(322)中通过与通往第一热交换器(322)的供给(347)的间接热传递来被加热，供给包括锅炉给水、蒸汽或者它们的混合物。

方面6.方面5的工艺，进一步包括：

从第一热交换器(322)中抽出流出物(349)，流出物(349)由通往第一热交换器的供给(347)形成，以及

将来自第一热交换器(322)的流出物(349)传送到脱气器(711)。

方面7.方面5或方面6的工艺，进一步包括：

通过与重整产物(25)的间接热传递来加热通往第二热交换器(318，320)的供给(376)，其中，多个热交换器包括第二热交换器(318，320)；以及

从第二热交换器(318，320)中抽出流出物(377)，来自第二热交换器(318，320)的流出物(377)由通往第二热交换器(318，320)的供给(376)形成，其中，通往第一热交换器(322)的供给(347)包括来自第二热交换器(318，320)的流出物(377)的至少一部分。

方面8。权利要求7的工艺，进一步包括：

将来自第二热交换器(318，320)的流出物的第二部分(348)传送到脱气器(711)，其中，第二部分(348)绕过第一热交换器(322)。

方面9.方面7或方面8的工艺，其中，第二热交换器(318)是低压锅炉，并且来自第二热交换器(318)的流出物(377)是压力范围为180kpa(绝对)至400kpa(绝对)的蒸汽。

方面10.方面3至9中的任一方面的工艺，其中，通往第一热交换器(322)的供给(347)是压力范围为180kpa(绝对)至400kpa(绝对)的蒸汽。

方面11。前述方面中的任一方面的工艺，其中，方面6的通往第二热交换器(318)的供给(376)包括方面5的来自脱气器(711)的脱气水流出物(245)的一部分。

方面12.方面7或方面8或方面10的工艺，其中，通往第二热交换器(320)的供给(376)包括下者中的一个或多个：(i)来自用于加热燃烧空气(99)的热交换器(214)的水流出物(215)的至少一部分，(ii)来自用于加热来自压力摆动吸附单元(501)的副产物气体(82)的热交换器(515)的水流出物(516)的至少一部分，以及(iii)来自分离器(321)的水冷凝物(240)的至少一部分(241)。

方面13.方面7或方面8或方面10的工艺，其中，通往第二热交换器(320)的供给(376)包括(i)来自用于加热燃烧空气(99)的热交换器(214)的水流出物(215)，(ii)来自用于加热来自压力摆动吸附单元(501)的副产物气体(82)的热交换器(515)的水流出物(516)，以及(iii)来自分离器(321)的水冷凝物(240)的至少一部分(241)。

方面14.方面7至13中的任一方面的工艺，进一步包括：

在第三热交换器(316)中通过与重整产物(25)的间接热传递来加热输入的水(补充水)(400)，其中，多个热交换器包括第三热交换器(316)，以及其中，在重整产物(25)在第三热交换器(316)中加热输入的水(400)之前，重整产物(25)在第二热交换器(320)中加热通往第二热交换器(320)的供给(376)。

方面15.方面14的包括方面6的工艺，进一步包括：

将输入的水(400)从第三热交换器(316)传送到脱气器(711)。

方面16.方面14或方面15的工艺，进一步包括：

在第四热交换器(311)中通过与重整产物(25)的间接热传递来加热烃给料(75)，其中，多个热交换器包括第四热交换器(311)，以及其中，在重整产物(25)在第二热交换器(320)中加热通往第二热交换器(320)的供给(376)之前，重整产物(25)在第四热交换器(311)中加热烃给料(75)。

方面17.方面16的工艺，进一步包括：

在第五热交换器(314)中通过与重整产物(25)的间接热传递来加热蒸汽鼓供给(220)，蒸汽鼓供给包括来自脱气器(711)的脱气水流出物(245)的一部分，其中，多个热交换器包括第五热交换器(314)，以及其中，在重整产物在第四热交换器(311)中加热烃给料(75)之后，并且在重整产物在第二热交换器(320)中加热通往第二热交换器(320)的供给(376)之前，重整产物在第五热交换器(314)中加热蒸汽鼓供给(220)；以及

将经加热的蒸汽鼓供给(220)传送到蒸汽鼓(712)。

方面18.方面17的工艺，进一步包括：

在第六热交换器(315)中通过与重整产物(25)的间接热传递来加热蒸汽鼓供给(220)，其中，在重整产物传送到变换反应器(303)之前，重整产物在第六热交换器(315)中加热蒸汽鼓供给(220)，以及其中，在蒸汽鼓供给(220)在第六热交换器(315)中被加热之前，蒸汽鼓供给(220)在第五热交换器(314)中被加热。

方面19.方面17或方面18的工艺，进一步包括：

在第七热交换器(312)中通过与重整产物(25)的间接热传递来加热烃给料(75)，其中，多个热交换器包括第七热交换器，其中，在重整产物(25)在第五热交换器(314)中加热脱气水流出物(245)的一部分之后，并且在重整产物(25)在第二热交换器(320)中加热通往第二热交换器(320)的供给(376)之前，重整产物(25)在第七热交换器(312)中加热烃给料(75)，以及/或者其中，在烃给料(75)在第四热交换器(311)中被加热之前，烃给料(75)在第七热交换器(312)中被加热。

方面20。前述方面中的任一方面的工艺，其中，传送到压力摆动吸附单元(501)的贫水重整产物(29)的至少一部分由于压力摆动吸附单元(501)中的吸附而分离，以形成含氢产物气体(30)和副产物气体(82)。

方面21。一种设备，其用于制造含氢产物气体(30)，同时阻止操作性地连接分离器(321)和压力摆动吸附单元(501)的管路(357)的腐蚀，该设备包括：

变换反应器(303)，其具有用于接收重整产物(25)的入口和用于在变换反应器(303)中的反应之后排出重整产物(25)的出口；

分离器(321)，其具有操作性地设置成接收来自变换反应器的重整产物的入口、用于排出贫水重整产物(29)的出口，以及用于排出水冷凝物(240)的出口；

操作性地设置在变换反应器(303)和分离器(321)之间的多个热交换器；

压力摆动吸附单元(501)，其具有操作性地设置成接收来自分离器(321)的贫水重整产物(29)的入口、用于排出含氢产物气体(30)的出口，以及用于排出副产物气体(82)的出口；以及

第一热交换器(322)，其操作性地设置在分离器(321)和压力摆动吸附单元(501)之间，以通过与通往第一热交换器(322)的供给(347)的间接热传递来加热贫水重整产物(29)。

方面22.方面21的设备，其中，用热隔离件来热隔离操作性地连接分离器(321)和压力摆动吸附单元(501)的管路(357)的至少一部分。

方面23.方面22的设备，其中，热隔离件构造成使得贫水重整产物(29)在高于贫水重整产物(29)的露点温度的温度下到达压力摆动吸附单元(501)。

方面24.方面21至23中的任一方面的设备，进一步包括：

第二热交换器(318，320)，其具有操作性地设置成接收来自变换反应器(303)的出口的重整产物(25)的第一入口和用以将重整产物(25)排出第二热交换器(318，320)的第一出口、操作性地设置成接收通往第二热交换器(318，320)的供给(376)的第二入口和用于将流出物(377)排出第二热交换器(318，320)的第二出口，其中，第一热交换器(322)操作性地设置成接收来自第二热交换器的流出物(377)的一部分作为通往第一热交换器(322)的供给(347)，以及其中，多个热交换器包括第二热交换器(318，320)。

方面25.方面24的设备，其中，第二热交换器(318)是低压锅炉。

方面26.方面24或方面25的设备，进一步包括：

第三热交换器(316)，其用于通过与重整产物(25)的间接热传递来加热输入的水(400)，第三热交换器(316)具有操作性地设置成接收来自第二热交换器(318，320)的第一出口的重整产物(25)的第一入口和用以将重整产物(25)排出第三热交换器(316)的第一出口、操作性地设置成接收输入的水(400)的第二入口和用以排出输入的水(400)的第二出口，其中，多个热交换器包括第三热交换器。

方面27.方面24至26中的任一方面的设备，进一步包括：

第四热交换器(311)，其用于通过与重整产物(25)的间接热传递来加热烃给料(75)，第四热交换器(311)具有操作性地设置成接收来自变换反应器(303)的出口的重整产物(25)的第一入口和用以将重整产物(25)排出第四热交换器(311)的第一出口、操作性地设置成接收烃给料(75)的第二入口和用以排出烃给料(75)的第二出口，其中，多个热交换器包括第四热交换器。

方面28.方面27的设备，进一步包括：

第五热交换器(314)，其用于通过与重整产物(25)的间接热传递来加热蒸汽鼓供给(220)，第五热交换器(314)具有操作性地设置成接收来自第四热交换器(311)的第一出口的重整产物(25)的第一入口和用以将重整产物(25)排出第五热交换器的第一出口、操作性地设置成接收蒸汽鼓供给(220)的第二入口和用以排出蒸汽鼓供给(220)的第二出口，其中，多个热交换器包括第五热交换器(314)。

方面29.方面28的设备进一步包括：

第六热交换器(312)，其用于通过与重整产物(25)的间接热传递来加热烃给料(75)，第六热交换器(312)具有操作性地设置成接收来自第五热交换器(314)的第一出口的重整产物(25)的第一入口和用以将重整产物(25)排出第六热交换器(312)的第一出口、操作性地设置成接收烃给料(75)的第二入口和用以排出烃给料(75)的第二出口，其中，第四热交换器(311)的第二入口操作性地设置成接收来自第六热交换器(312)的第二出口的烃给料(75)，以及其中，多个热交换器包括第六热交换器(312)。

方面30.方面24至29中的任一方面的设备，进一步包括：

用于加热燃烧空气(99)的热交换器(214)，其通过与通往用于加热燃烧空气(99)的热交换器(214)的锅炉给水的间接热传递来加热燃烧空气(99)，用于加热燃烧空气的热交换器具有操作性地设置成接收锅炉给水的第一入口和用以将水流出物(215)排出用于加热燃烧空气(99)的热交换器(214)的第一出口、操作性地设置成接收燃烧空气(99)的第二入口和用以排出燃烧空气(99)的第二出口，其中，第二热交换器(320)的第二入口操作性地设置成接收来自用于加热燃烧空气(99)的热交换器(214)的水流出物(215)。

方面31.方面24至29中的任一方面的设备，进一步包括：

用于加热副产物气体(82)的热交换器(515)，其通过与通往用于加热副产物气体(82)的热交换器(515)的锅炉给水的间接热传递来加热副产物气体(82)，用于加热副产物气体(82)的热交换器具有操作性地设置成接收锅炉给水的第一入口和用以将水流出物(516)排出用于加热副产物气体(82)的热交换器(515)的第一出口、操作性地设置成接收来自压力摆动吸附单元(501)的副产物气体(82)的第二入口和用以排出副产物气体(82)的第二出口，其中，第二热交换器(320)的第二入口操作性地设置成接收来自用于加热副产物气体(82)的热交换器(515)的水流出物(516)。

方面32.方面24至31中的任一方面的设备，其中，第二热交换器(320)操作性地设置成接收来自分离器(321)的水冷凝物(240)的至少一部分(241)。

附图说明

图1是氢生产设施的方框流程图，它举例说明了本设备且适合执行本工艺。

图2是氢生产设施的方框流程图，它举例说明了本设备且适合执行本工艺。

具体实施方式

接下来的详细描述仅提供优选的示例性实施例，而且不意于限制本发明的范围、适用性或构造。优选的示例性实施例的接下来的详细描述而是将对本领域技术人员提供用于实现本发明的优选的示例性实施例的能够实施的描述，要理解的是，可对元件的功能和布置作出各种改变，而不偏离由权利要求限定的本发明的范围。

如本文使用，当应用于说明书和权利要求中描述的本发明的实施例中的任何特征时，冠词“一”和“一种”表示一个或多个。使用“一”和“一种”不会将含义局限于单个特征，除非明确陈述了这种限制。在单数或复数名词或名词短语前面的冠词“该”表示特定的规定特征或多个特定的规定特征，而且可具有单数或复数含义，这取决于其中使用了它的上下文。

置于第一实体和第二实体之间的用语“和/或”包括以下任何含义：(1)仅第一实体，(2)仅第二实体，和(3)第一实体和第二实体。置于3个或更多个实体的列表中的最后两个实体之间的用语“和/或”表示列表中的至少一个实体，包括此列表中的实体的任何特定组合。例如，“a、b和/或c”与“a和/或b和/或c”具有相同意思，并且包括a、b和c的以下组合：(1)仅a，(2)仅b，(3)仅c，(4)a和b，不含c，(5)a和c，不含b，(6)b和c，不含a，以及(7)a和b和c。

前述特征或实体列表的短语“至少一个”表示实体列表中的一个或多个特征，但不必包括实体列表中特别列出的各个实体和每个实体中的至少一个，而且不排除实体列表中的实体的任何组合。例如，“a、b或c中的至少一个”(或者同样“a、b和c中的至少一个”或同样“a、b和/或c中的至少一个”)具有与“a和/或b和/或c”相同的意思，并且包括a、b和c的以下组合：(1)仅a，(2)仅b，(3)仅c，(4)a和b，不含c，(5)a和c，不含b，(6)b和c，不含a，以及(7)a和b和c。

用语“多个”表示“两个或超过两个”。

短语“至少一部分”表示“一部分或全部”。流的至少一部分可具有与形成它的流相同的浓度和相同的组成的各个物质。流的至少一部分可具有与形成它的流不同的浓度的物质。流的至少一部分可仅包括形成它的流的特定物质。

如本文使用，压力是绝对压力(不是计示压力)，除非另有明确的陈述。

如本文使用，流的“分割部分”是具有与从其中获得它的流相同的化学组成和物质浓度的部分。

如本文使用，流的“分离部分”是具有与从其中获得它的流不同的化学组成和不同的物质浓度的部分。

如本文使用，“第一”、“第二”、“第三”等用来区分多个步骤和/或特征，而且不表示总数，或者在时间和/或空间方面的相对位置，除非明确地有这样的陈述。

用语“贫”表示比形成它的原始流具有更小摩尔%浓度的所指组分。“贫”不意味着流完全缺乏所指组分。

用语“富”或“富化”表示比形成它的原始流具有更大摩尔%浓度的所指组分。

如本文使用，“热”和“加热”可包括明显和潜伏的热和加热。

如本文使用，“间接热传递”是从一个流到另一个流的热传递，其中流不混合在一起。间接热传递包括，例如，热在热交换器中从第一流体传递到第二流体，其中流体被板或管分开。间接热传递包括热从第一流体传递到第二流体，其中中间工作流体用来将来自第一流体的热携带到第二流体。第一流体可使工作流体在蒸发器中蒸发成例如水蒸汽，其中工作流体传送到另一个热交换器或冷凝器，其中工作流体将热传递到第二流体。可使用热管、热虹吸管、锅式锅炉等等来提供使用工作流体间接将热从第一流体到第二流体。

如本文使用，“直接热传递”是从一个流到另一个流的热传递，其中流密切地混合在一起。直接热传递包括例如湿化，其中水直接喷射到热空气流中，并且来自空气的热使水蒸发，从而得到更冷的空气流。

在下面描述本发明的示例性实施例。虽然本发明可有各种修改和备选形式，但在图中以示例方式显示本发明的特定实施例，并且在本文更详细地描述特定实施例。但应当理解的是，本文对特定实施例的描述不意于将本发明局限于公开的特定形式，而是相反，本发明覆盖了落在由权利要求限定的本发明的范围内的所有修改、等效物和备选形式。

为了简洁和清楚，省略了对众所周知的装置、电路和方法的详细描述，以便避免不必要的细节使本发明的描述模糊不清。

本发明涉及用于制造含氢产物气体的工艺和设备。含氢产物气体可为工业级氢。含氢产物气体可为至少96体积%的氢或至少99体积%的氢。

工艺和设备可利用催化蒸汽-烃重整。催化蒸汽-烃重整也称蒸汽甲烷重整(smr)、催化蒸汽重整或蒸汽重整，其被限定为用来通过使重整器给料与蒸汽在催化剂上反应将重整器给料转化成重整产物的任何工艺。重整产物也称为合成气体或简单地称为合成气，如本文使用，其为包括氢和一氧化碳的任何混合物。重整反应是吸热反应，并且大体可描述成cnhm+nh2o→nco+(m/2+n)h2。当产生重整产物时，产生氢。

参照图1和图2来描述该工艺，图1和图2显示了适合执行本工艺的催化蒸汽-烃重整工艺的方框流程图。

本工艺特别地涉及阻止操作性地连接分离器321和压力摆动吸附单元501的管路357以及与压力摆动吸附单元501直接相关联的入口歧管和管路的腐蚀。

工艺包括通过多个热交换器将重整产物25从变换反应器303传送到分离器321。重整产物用来加热其它工艺流，并且它本身在多个热交换器中被冷却。在图1中，显示了重整产物传送通过热交换器311、314、312、320、316和323。在图2中，显示了重整产物传送通过热交换器311、314、312、318、316和323。在热交换器323(所谓的调温冷却器)中，可使用冷却水来冷却重整产物，冷却水到循环水冷却塔(未显示)。在较冷的环境中，重整产物可在热交换器323中通过空气冷却。由于传送通过热交换器，所以重整产物中的水冷凝。冷却流传送到分离器321，以便分离水冷凝物240与贫水重整产物29。分离器321可为任何适当的蒸气-液体分离器，例如，所谓的分离鼓或分离罐。

水冷凝物240从分离器321中抽出，并且贫水重整产物29与水冷凝物240分开地从分离器321抽出。

工艺包括加热从分离器321中抽出的贫水重整产物29。从分离器321中抽出的贫水重整产物29可加热到比贫水重整产物29的露点温度高至少3摄氏度或至少5度。因为过热仅需要克服任何冷凝风险，所以仅需要少量热负荷。然后从分离器321中抽出的贫水重整产物29可加热到超过贫水重整产物29的露点温度不到20摄氏度或不到15摄氏度。

露点温度或露点是重整产物中的水蒸气在重整产物的压力下将开始冷凝而脱离气相的温度。

被加热的贫水重整产物29的至少一部分传送到压力摆动吸附单元501，以用贫水重整产物29的至少一部分形成含氢产物气体30和压力摆动吸附单元副产物气体82。

通过将贫水重整产物29加热到高于露点温度，分离器321和压力摆动吸附单元501之间的管路将不存在液体水。已经发现消除液体水可阻止这个管路的腐蚀。

在分离器321和压力摆动吸附单元501之间的管路357的至少一部分可被热隔离，以使贫水重整产物29保持高于露点温度。分离器321和压力摆动吸附单元501之间的所有管路357可被热隔离，以使贫水重整产物29保持高于露点温度。热隔离分离器321和压力摆动吸附单元501之间的管路357对于冷气候中的运行可为尤其重要的。

为了阻止腐蚀，还可执行焊接后热处理。

含氢产物气体30可由压力摆动吸附单元501中的贫水重整产物29的至少一部分形成。包括贫水重整产物29的至少一部分的压力摆动吸附单元供给可由压力摆动吸附单元501中的吸附分离，以形成含氢产物气体30和压力摆动吸附单元副产物气体82，也称为pas尾气和psa吹扫气体。压力摆动吸附单元是众所周知的。可在本工艺中使用任何适当的压力摆动吸附单元。

可使用任何已知的压力摆动吸附循环来运行压力摆动吸附单元501。压力摆动吸附循环在本领域中是众所周知的，并且各种步骤在例如美国专利申请公开no.2014/0373713中有描述，该申请通过引用而结合在本文中。在2015年4月29日的ip.com编号000241449的相伴文献“用于4至7个吸附床的压力摆动吸附循环”以及2015年5月18日的ip.com编号000241619的相伴文献“用于7或更多个吸附床的压力摆动吸附循环”中提供特定压力摆动吸附循环。

贫水重整产物29可在热交换器322中由于与通往热交换器322的供给347的间接热传递而被加热，供给347包括锅炉给水、蒸汽或者它们的混合物。

热交换器322的设计可为壳管式热交换器，其中，贫水重整产物29在壳侧上。热交换器322可直接安装在分离器321上，以最大程度地减小暴露于饱和贫水重整产物29的管路的距离。

如图1和图2中显示的那样，工艺可包括通过与重整产物25的间接热传递来加热通往热交换器320(图1)或热交换器318(图2)的供给376，以及从热交换器320或热交换器318中抽出流出物377，流出物377由供给376形成，其中，通往热交换器322的供给347包括流出物377的一部分。

如图1和图2中显示的那样，在重整产物25已经加热了其它流之后，用重整产物25加热供给376，以及仅使用加热流出物377的一部分加热贫水重整产物29，会对贫水重整产物29提供热，而不牺牲工艺的能量效率。

如图1中显示的那样，通往热交换器320的供给376可包括锅炉给水，锅炉给水包括一个或多个流的至少一部分，一个或多个流包括(i)来自用于加热燃烧空气99的热交换器214的水流出物215，(ii)来自用于加热副产物气体82的热交换器515的水流出物516，以及(iii)来自分离器321的水冷凝物240的至少一部分241。

通往热交换器320的供给376可包括(i)来自用于加热燃烧空气99的热交换器214的水流出物215，(ii)来自用于加热来自压力摆动吸附单元501的副产物气体82的热交换器515的水流出物516，以及(iii)来自分离器321的水冷凝物240的至少一部分241。

如图2中显示的那样，通往热交换器318的供给376可包括来自脱气器711的脱气水流出物245的一部分。热交换器318可为低压蒸汽锅炉，并且来自热交换器318的流出物377可为压力范围为180kpa(绝对)至400kpa(绝对)的低压蒸汽。然后通往热交换器322的供给347可为压力范围为180kpa(绝对)至400kpa(绝对)的低压蒸汽。

流出物349可从热交换器322中抽出，并且从热交换器322传送到脱气器711，以使锅炉给水脱气。蒸汽流可传送到脱气器711，以协助对引入到脱气器711中的水流脱气。蒸汽流的蒸汽可来自蒸汽鼓712、低压蒸汽锅炉(例如热交换器318)或其它蒸汽源。

工艺可进一步包括将来自热交换器320(图1)或热交换器318(图2)的流出物的第二部分348传送到脱气器711，其中，第二部分348绕过热交换器322。

如本文使用，脱气器是在蒸汽的协助下从水中移除溶解气体的任何装置。蒸汽可引入到脱气器中或者在现场形成。脱气器的制造和运行是众所周知的。

溶解气体可包括甲醇，通过排出流从脱气器711中移除溶解气体。为了减少来自氢生产设施的voc排放，来自脱气器711的脱气器排出流可喷射到重整器炉201中，如以下文献中描述的那样：“关于规定1189的排放极限的报告—来自氢装置工艺出口的排放”，南海岸空气质量管理区，2001年6月7日(http//www3.aqmd.gov/hb/attachments/2002/020620b.doc)，以及“最终环境评估：建议规定1189—来自氢装置工艺出口的排放”scaqmdno.1189021199，南海岸空气质量管理区1999年12月7日(http：//www.aqmd.gov/docs/default-source/ceqa/documents/aqmd-projects/2000/final-ea-for-proposed-amended-rule-1189.docsfvrsn=4)。

来自脱气器711的脱气锅炉给水245可分成各种分离部分，以及被重整产物和/或燃烧产物气体加热以制造蒸汽和/或热其它工艺流的各种部分。

加热锅炉给水可用来在热交换器214中加热燃烧空气99和/或在热交换器515中加热热压力摆动吸附副产物气体82。加热热交换器214中的燃烧空气99的部分作为水流出物215抽出，并且加热热交换器515中的副产物气体82的部分作为水流出物516抽出。

在压力摆动吸附单元副产物气体82在重整器炉201的燃烧区段中作为燃料燃烧之前，压力摆动吸附单元副产物气体82可加热。从us8,187,363，而且还从较早的公开wo2007/020514a2、us.7,377,951和us.7,850,944中了解到加热压力摆动吸附单元副产物气体。

来自蒸汽鼓712的锅炉给水流可传送到废热锅炉(未显示)，在那里锅炉给水流通过与重整产物25的间接热传递而被加热，并且形成蒸汽和水的两相混合物，它返回到蒸汽鼓712，以形成蒸汽。高压蒸汽可从蒸汽鼓712中抽出，并且传送到重整器炉201的对流区段中的热交换器，以被过热。过热蒸汽的一部分可作为输出蒸汽从系统中移除，并且另一部分可用来形成通往重整器的混合供给。

工艺可进一步包括在热交换器316中通过与重整产物25的间接热传递来加热400输入的水(即，补充水)。在重整产物传送到热交换器316，以加热输入的水400之前，重整产物25可传送到热交换器320，以加热锅炉给水347。在热交换器316中被加热之后，输入的水400可传送到脱气器711，以如上面描述的那样使用添加蒸汽来对输入的水400脱气。

工艺可进一步包括在热交换器312和311中通过与重整产物25的间接热传递来加热烃给料75。烃给料75首先可在热交换器312中被加热，然后在热交换器311中被加热。重整产物25可从变换反应器303传送到热交换器311，以在热交换器311中加热烃给料，然后重整产物传送到热交换器314，以加热蒸汽鼓供给220，然后传送到热交换器312，以加热烃给料75。

如图1和图2中显示的那样，然后重整产物25可随后传送到热交换器320或318，传送到热交换器316，以加热输入的水400，传送到热交换器(调温冷却器)323，以使重整产物中的水冷凝，并且将输入的水400传送到分离器321。

为了形成重整产物25，工艺可利用催化蒸汽-烃重整。

在使用催化蒸汽-烃重整的工艺中，重整器供给气体混合物15引入到重整器炉201中的多个含有催化剂的重整器管中。重整器供给气体混合物15在对于形成重整产物25有效的反应条件下在重整反应中反应，重整产物25包括h2、co、ch4和h2o，并且重整产物25从多个含有催化剂的重整器管中抽出。

重整器供给气体混合物15可为适合引入到催化蒸汽-烃重整器中以形成重整产物的任何供给气体混合物。重整器供给气体混合物15包括至少一种烃和蒸汽。至少一种烃可为甲烷。重整器供给气体混合物15由烃给料75和蒸汽形成。重整器供给可在氢单元中氢化和/或在加氢脱硫单元中以添加氢的方式脱硫。氢化和加氢脱硫可在组合单元300或分离单元中完成。可从含氢产物气体30中提供氢。

重整器供给气体混合物15可预重整；通过使烃给料75和蒸汽在预重整器141中反应而形成。烃给料75可由烃供给形成，烃供给可为天然气、甲烷、石脑油、丙烷、精炼燃料气体、精炼废气、本领域中已知的其它适当的烃供给或者它们的组合。

重整反应在重整器炉201中的多个含有催化剂的重整器管中发生。重整器炉也称为催化蒸汽重整器、蒸汽甲烷重整器和蒸汽-烃重整器，其在本文被限定为用来通过使包含元素氢和碳的给料与蒸汽在催化剂上利用燃料燃烧所提供的热而反应，来将包含元素氢和碳的给料转化成重整产物的任何燃烧炉。

具有多个含有催化剂的重整器管的重整器炉(即，管状重整器)在本领域中是众所周知的。可使用任何适当数量的含有催化剂的重整器管。适当的材料和构建方法是已知的。含有催化剂的重整器管中的催化剂可为本领域中已知的任何适当的催化剂，例如，包括镍的载体催化剂。

对于在多个含有催化剂的重整器管中形成重整产物25有效的反应条件可包括范围为500℃至1000℃的温度和范围为203kpa至5066kpa(绝对)的压力。反应条件温度可由任何适当的温度传感器测量，例如r型热电偶。反应条件压力可由本领域已知的任何适当的压力传感器测量，例如可从mensor获得的压力计。

工艺包括使燃料35与氧化剂气体99在多个含有催化剂的重整器管外部的重整器炉201的燃烧区段中燃烧。燃料在对于燃烧燃料有效的条件下燃烧，以形成燃烧产物气体100(包括co2和h2o)，并且产生热来供应能量，以使重整器供给气体混合物15在多个含有催化剂的重整器管的内部反应。然后燃烧产物气体100从重整器炉201的燃烧区段中抽出。

任何适当的喷燃器都可用来将燃料35和氧化剂气体99引入到燃烧区段203中。燃料35与氧化剂气体99燃烧会产生热，以供应能量来使重整器供给气体混合物15在多个含有催化剂的重整器管的内部反应。燃烧产物气体100从重整器炉201的燃烧区段中抽出，并且传送到重整器炉201的对流区段，以对其它工艺流供应热。重整器炉的燃烧区段(也称为辐射、照射或放射区段)是重整器炉的包含多个含有催化剂的重整器管的部分。重整器炉的对流区段是重整器炉的除了多个含有催化剂的重整器管之外包含热交换器的部分。对流区段中的热交换器可用于加热除了来自多个含有催化剂的重整器管的重整产物之外的工艺流体，诸如水/蒸汽、空气、压力摆动吸附单元副产物气体、引入到含有催化剂的重整器管中之前的重整器供给气体混合物、预重整的重整器供给气体等。对流区段必要时还可包含对流预重整器。

对于燃烧燃料有效的炉条件可包括范围为600℃至1500℃的炉温度和范围为98kpa至101.4kpa(绝对)的压力。实际火焰温度大体更高。温度可由热电偶、高温计或者本领域已知的用于测量炉温度的任何其它已校准的温度测量装置测量。压力可由本领域已知的任何适当的压力传感器测量，例如可从mensor获得的压力计。

燃料35可由来自压力摆动吸附单元501的副产物气体82和补充燃料形成。来自压力摆动吸附单元的副产物气体通常称为压力摆动吸附器废气，并且补充燃料通常称为配平燃料。副产物气体82和补充燃料可在用作燃料之前被加热。副产物气体82和补充燃料可掺合和共同通过喷燃器引入到燃烧区段，或者它们可单独通过喷燃器中的不同端口引入。备选地，副产物气体82可通过一级喷燃器引入，并且补充燃料可通过喷燃器附近的喷枪引入。

氧化剂气体99是包含氧的气体，并且可为空气、富氧空气、贫氧空气(诸如燃气涡轮排气)、工业级氧，或者已知在重整器炉用于燃烧的任何其它含氧气体。例如，如图1和图2中显示的那样，空气90可在强制抽风机(未显示)中被压缩，在热交换器214中加热，以及作为氧化剂气体99传送到重整器炉201。来自热交换器214的加热空气必要时可在重整器炉201的对流区段中进一步加热。

燃烧产物气体100可加热重整器炉201的对流区段中的多个不同的工艺流。燃烧产物气体100可以各种不同构造(加热顺序)加热流。

燃烧产物气体100可加热通往预重整器141的供给、重整器供给气体混合物15、用以形成过热蒸汽的蒸汽和锅炉给水。

重整产物25可从多个含有催化剂的重整器管传送到变换反应器303。在传送到变换反应器303之前，重整产物25可与多个流交换热。例如，从多个含有催化剂的重整器管中抽出的重整产物25可传送到所谓的废热锅炉，在那里，重整产物25加热锅炉供给，从而形成引入到蒸汽鼓中的两相的水和蒸汽流。

在变换反应器303中，重整产物25在足以使重整产物25变换而在重整产物25中形成额外的h2的反应条件下，在存在变换催化剂的情况下反应。额外的氢气可通过一氧化碳和蒸汽的催化反应获得。这个反应是发热的且通常被称为水-气体变换反应或变换反应：co+h2o→co2+h2。通过传送一氧化碳和水通过适当的催化剂床来实现该反应。对于在重整产物25中形成额外的氢有效的反应条件可包括范围为190℃至500℃的第二温度和范围为203kpa至5066kpa(绝对)的第二压力。

可使用任何适当的变换催化剂。变换反应器可为所谓的高温变换(hts)、低温变换(lts)、中温变换(mts)或者它们的组合。可使用一个或多个变换反应器。

对于高温变换，范围为310℃至370℃的入口温度和范围为400℃至500℃的出口温度是典型的。通常氧化铁/氧化铬催化剂用于高温变换。高温变换对于本工艺可为优选的。

对于低温变换，范围为190℃至230℃的入口温度和范围为220℃至250℃的出口温度是典型的。通常包括金属铜、氧化锌和一种或多种其它难以还原的氧化物(诸如氧化铝或氧化铬)的催化剂用于低温变换。

对于中温变换，范围为190℃至230℃的入口温度和高达350℃的出口温度是典型的。按适当的配方形成的载体铜催化剂可用于中温变换。

组合可包括一系列的高温变换、通过间接热交换冷却和低温变换。必要时，任一变换阶段可通过夹有冷却来细分。

参照图1和图2简要地描述设备，图1和图2显示了催化蒸汽-烃重整设备的方框流程图。根据图1和图2以及对工艺的描述，设备的结构应当是清楚的。

设备包括变换反应器303、分离器321、操作性地将变换反应器303连接到分离器321上的多个热交换器、操作性地设置成接收来自分离器321的贫水重整产物的压力摆动吸附单元501，以及操作性地设置在分离器321和压力摆动吸附单元501之间以加热来自分离器321的贫水重整产物的热交换器322。

设备可包括热交换器320(图1)或热交换器318(图2)，其操作性地设置成通过与重整产物25的间接热传递来加热供给376，以及排出流出物377，流出物377的一部分是通往热交换器322的供给347。热交换器318可为低压锅炉。

多个热交换器可包括：热交换器316，其用于通过与重整产物25的间接热传递来加热输入的水(补充水)400；热交换器311和热交换器312，其用于通过与重整产物25的间接热传递来加热烃给料75；以及热交换器314，其用于与重整产物25的间接热传递来加热蒸汽鼓供给220。

设备还可包括：热交换器214，其用于通过与锅炉给水的间接热传递来加热燃烧空气99；以及热交换器515，其用于通过与锅炉给水的间接热传递来加热来自压力摆动吸附单元501的副产物气体82。热交换器320(图1)可操作性地设置成接收来自热交换器214的锅炉给水流出物和/或来自热交换器515的锅炉给水流出物和/或来自分离器321的水冷凝物240的部分241。

示例1

使用艾斯本技术有限公司的aspenplus®来模拟本工艺和比较性工艺。使用用于商业催化蒸汽-烃重整的典型条件，诸如天然气给料和蒸汽-碳比率。针对预重整器141和中温变换反应器303的情况模拟工艺。

使用相同输入参数来模拟根据本发明的工艺和比较性工艺。图1显示针对模拟的示例1的根据本发明的工艺，并且该工艺包括在重整器和热交换器315之间的废热锅炉(未显示)，以及所有热交换器315、311、314、312、320、316、323、214和515。所模拟的比较性工艺与本发明的工艺相同，但没有热交换器322。在本发明的工艺中，小部分流出物377传送到热交换器322，以加热贫水重整产物。流出物377的较大部分348传送到脱气器711。对于比较性情况，所有流出物377都作为流348传送到脱气器711。

可使用净比能(nse)来比较生产氢的各种工艺的热能消耗，净比能量的单位为j/nm³，nse可定义为

，其中

hhvfuel是引入到燃烧区段中的补充燃料的高发热值(j/nm³)，

ffuel是燃料的流率(nm³/h)，

hhvsupply是引入到重整器中的重整器给料的高发热值(j/nm³)，

fsupply是重整器给料的流率(nm³/h)，

δh是在25℃下输出蒸汽和水之间的焓差(j/kg)，

fsteam是输出蒸汽的质量流量(kg/h)，以及

hpr是氢生产速率(nm³/h)。

图1中显示的本工艺的净比能比比较性工艺小0.06%，但比较性工艺对分离鼓和压力摆动吸附单元之间的管路中的腐蚀更敏感。

示例2

在示例2中使用相同的输入参数来模拟根据本发明的工艺和比较性工艺。所模拟的示例2的根据本发明的工艺在图2中显示，并且包括在重整器和热交换器315之间的废热锅炉(未显示)，以及所有热交换器315、311、314、312、318、316和323。所模拟的比较性工艺与本发明的工艺相同，但没有热交换器322。在本发明的工艺中，一部分流出物377传送到热交换器322，以加热贫水重整产物。流出物377的另一个部分348传送到脱气器711。对于比较性情况，所有流出物377都作为流348传送到脱气器711。

图2中显示的本工艺的净比能比比较性工艺小0.3%，但比较性工艺对分离鼓和压力摆动吸附单元之间的管路的腐蚀更敏感。