具有高输出蒸汽的氢生产方法
【专利说明】具有高输出蒸汽的氢生产方法
[0001] 相关申请的交叉引用 本专利申请和与本申请同时提交的题为"IntegratedProcessfortheProduction ofHydrogenandWater(用于生产氢和水的联合方法）"的美国专利申请号XX/XXXXXX相 关。
[0002] 背景 通常由催化蒸汽-烃重整过程产生输出蒸汽以回收热量，否则所述热量排放至大气从 而浪费。然而，由于产生的输出蒸汽的量提高超过阈值限度，总体催化蒸汽-烃重整过程的 能效降低。当产生较多的输出蒸汽时，常规的蒸汽-烃重整过程必须燃烧更多燃料并且降 低高水平热量(否则其将加热燃烧空气和其它过程流)，用于水的低水平加热以产生输出蒸 汽。这种热源和热沉的不匹配导致燃烧另外的燃料和提高形成的燃烧产物气体（烟道气） 的量，从而经由烟道气损失增加热量损失到环境。
[0003] 当提高产生的输出蒸汽的量时，工业上期望改进催化蒸汽_烃重整过程的能效。
[0004] 简述 本发明涉及一种用于生产含氢产物和蒸汽产物的方法。本发明特别可用于生产提高量 的输出蒸汽。
[0005] 所述方法有若干方面，如以下概述。在以下将概述方法的具体方面。放在括号中 的附图标记和表述涉及实例实施方案，在以下参考附图对其进一步解释，所述附图标记和 表述为了方便读者而提供。然而，附图和表述仅为说明性的，并且不将所述方面限制于实例 实施方案的任何具体部件或特征。所述方面可按照权利要求阐释，在权利要求中，放在括号 中的附图标记和表述被省略或被其它适当地替代。
[0006] 方面1. 一种用于生产含氢产物（105)和蒸汽产物（150)的方法，所述方法包括： (a) 将重整器进料气体混合物（15)引入到重整器炉中（10)的多个含催化剂的重整器 管（20)中，在有效形成包含H2、CO、CH4和H2O的重整产物（25)的反应条件下，使所述重整 器进料气体混合物（15)在重整反应中反应，和从所述多个含催化剂的管（20)取出所述重 整产物（25); (b) 在所述多个含催化剂的重整器管（20)外部，在所述重整器炉（10)的燃烧部分 (30)中，按一定条件用加热的氧化剂气体（7)燃烧燃料（5)，所述条件有效地使所述燃料 (5)燃烧以形成燃烧产物气体（35)，并产生热量以供应能量用于使所述多个含催化剂的重 整器管（20)内部的所述重整器进料气体混合物（15)反应；和从所述燃烧部分（30)取出所 述燃烧产物气体（35); (c) 通过与来自所述燃烧部分（30)的燃烧产物气体（35)间接传热，加热氧化剂气体 (3)，从而形成所述加热的氧化剂气体（7)和冷却所述燃烧产物气体； (d) 通过与所述燃烧产物气体（35)间接传热，加热第一水进料流（87)，从而进一步冷 却所述燃烧产物气体，其中在从所述燃烧产物气体提取热量以加热所述第一水进料流（87) 之前，从所述燃烧产物气体提取热量以加热所述氧化剂气体（3); (e) 通过与从所述多个含催化剂的管（20)取出的重整产物（25)间接传热，加热第二 水进料流（85); (f) 使所述第一水进料流（87)和所述第二水进料流（85)通向脱气器（110)，使所述第 一水进料流在被所述燃烧产物气体加热后通向所述脱气器（110)，使所述第二水进料流在 被所述重整产物（25)加热后通向所述脱气器（110)，在所述脱气器（110)中，从所述第一水 进料流（87)和从所述第二水进料流（85)汽提溶解的气体，从所述脱气器（110)取出排出 流（17)，所述排出流（17)包含蒸汽和由从所述第一水进料流（87)和从所述第二水进料流 (85)汽提的溶解的气体形成的气体，和从所述脱气器（110)取出锅炉进料水流（123)，所述 锅炉进料水流（123)包含至少一部分所述第一水进料流（87)和至少一部分所述第二水进 料流（85); (g) 在所述重整产物（25)已加热所述第二水进料流（85)之后，由所述重整产物（25) 形成所述含氢产物（105);和 (h) 由从所述脱气器（110)取出的至少一部分所述锅炉进料水流123形成所述蒸汽产 物（150)。
[0007] 方面2.方面1的方法，其中所述含氢产物（105)具有质量流速由所述过程 输出的所述蒸汽产物（150)具有质量流速ms_?,所述重整器进料气体混合物（15)具有重 整器进料气体混合物质量流速，所述第一水进料流（87)具有第一进料水进料流质量流速， 所述第二水进料流（85)具有第二水进料流质量流速，所述燃料（5)具有燃料质量流速，所 述氧化剂气体（3)具有氧化剂气体质量流速，其中所述重整器进料气体混合物质量流速、 所述第一水进料流质量流速、所述第二水进料流质量流速、所述燃料质量流速和所述氧化
【主权项】
1. 一种用于生产含氢产物和蒸汽产物的方法，所述方法包括： (a) 将重整器进料气体混合物引入到重整器炉中的多个含催化剂的重整器管中，使所 述重整器进料气体混合物在重整反应中反应，以形成包含H2、CO、CH4和H20的重整产物，和 从所述多个含催化剂的管取出所述重整产物； (b) 在所述多个含催化剂的重整器管外部，在所述重整器炉的燃烧部分中，用加热的 氧化剂气体燃烧燃料，以形成燃烧产物气体，并产生热量以供应能量用于使所述多个含催 化剂的重整器管内部的所述重整器进料气体混合物反应；和从所述燃烧部分取出所述燃烧 产物气体； (c) 通过与来自所述燃烧部分的燃烧产物气体间接传热，加热氧化剂气体，从而形成 所述加热的氧化剂气体和冷却所述燃烧产物气体； (d) 通过与所述燃烧产物气体间接传热，加热第一水进料流，从而进一步冷却所述燃 烧产物气体，其中在从所述燃烧产物气体提取热量以加热所述第一水进料流之前，从所述 燃烧产物气体提取热量以加热所述氧化剂气体； (e) 通过与从所述多个含催化剂的管取出的重整产物间接传热，加热第二水进料流； (f) 使所述第一水进料流和所述第二水进料流通向脱气器，使所述第一水进料流在被 所述燃烧产物气体加热后通向所述脱气器，使所述第二水进料流在被所述重整产物加热后 通向所述脱气器，在所述脱气器中，从所述第一水进料流和从所述第二水进料流汽提溶解 的气体，从所述脱气器取出排出流，所述排出流包含蒸汽和由从所述第一水进料流和从所 述第二水进料流汽提的溶解的气体形成的气体，和从所述脱气器取出锅炉进料水流，所述 锅炉进料水流包含至少一部分所述第一水进料流和至少一部分所述第二水进料流； (g) 在所述重整产物已加热所述第二水进料流之后，由所述重整产物形成所述含氢产 物；和 (h) 由从所述脱气器取出的至少一部分所述锅炉进料水流形成所述蒸汽产物。
2. 权利要求1的方法，其中所述含氢产物具有质量流速由所述过程输出的所述 蒸汽产物具有质量流速
所述重整器进料气体混合物具有重整器进料气体混合物质 量流速，所述第一水进料流具有第一进料水进料流质量流速，所述第二水进料流具有第二 水进料流质量流速，所述燃料具有燃料质量流速，所述氧化剂气体具有氧化剂气体质量流 速，和 其中所述重整器进料气体混合物质量流速、所述第一水进料流质量流速、所述第二水 进料流质量流速、所述燃料质量流速和所述氧化剂气体质量流速使得
3. 权利要求1或2的方法，其中通过与所述燃烧产物气体间接传热而加热所述氧化剂 气体的步骤包括： (cl)通过与所述燃烧产物气体间接传热，加热第一锅炉进料水流； (c2)使来自步骤（cl)的至少一部分所述第一锅炉进料水流通向第一换热器；和 (c3)在所述第一换热器中，通过与至少一部分所述第一锅炉进料水流间接传热，加热 所述氧化剂气体。
4. 权利要求3的方法，所述方法还包括： 使来自步骤（Cl)的所述第一锅炉进料水流的至少另一部分通向第二换热器；和 在所述第二换热器中，通过与所述第一锅炉进料水流的至少另一部分间接传热，加热 至少一部分燃料。
5. 权利要求3或4的方法，所述方法还包括： 使所述第一锅炉进料水流的至少一部分从所述第一换热器通向第三换热器，和/或使 所述第一锅炉进料水流的至少另一部分从所述第二换热器通向第三换热器；和 在所述第三换热器中，通过与所述重整产物间接传热，加热所述第一锅炉进料水流的 所述至少一部分和/或至少另一部分。
6. 权利要求5的方法，其中在步骤（cl)中加热的所述第一锅炉进料水流由以下形成： 从所述脱气器取出的锅炉进料水流的一部分，以及来自所述第三换热器的第一锅炉进料水 流的至少一部分和来自所述第三换热器的第一锅炉进料水流的至少另一部分中的至少一 个。
7. 权利要求3-6中任一项的方法，所述方法还包括： 将来自步骤（cl)的所述第一锅炉进料水流的一部分引入到蒸汽鼓中。
8. 任意前述权利要求的方法，其中通过与所述重整产物间接传热，另外加热所述氧化 剂气体。
9. 任意前述权利要求的方法，其中在步骤（c)中，所述氧化剂气体被所述燃烧产物气 体加热至l〇〇°C-260°C的温度。
10. 任意前述权利要求的方法，其中在步骤（d)中，所述第一水进料流被所述燃烧产物 气体加热至65°C-125°C的温度。
11. 任意前述权利要求的方法，其中作为加热所述第一水进料流的结果，所述燃烧产物 气体冷却至50°C-125°C的温度。
12. 任意前述权利要求的方法，其中在步骤（e)中，所述第二水进料流被所述重整产物 加热至65°C_125°C的温度。
13. 任意前述权利要求的方法，其中形成所述含氢产物的步骤包括通过压力摇摆吸附 分离至少一部分所述重整产物，以产生所述含氢产物和副产物气体。
14. 权利要求13的方法，其中所述燃料包含所述副产物气体和补充燃料。
15. 权利要求14的方法，所述方法还包括将烃原料引入到加氢脱硫单元中，以从所述 烃原料除去硫，并由得自所述加氢脱硫单元的所述烃原料的至少一部分形成所述补充燃 料。
16. 任意前述权利要求的方法，其中通过与所述燃烧产物气体和/或所述重整产物间 接传热，将至少一部分所述燃料加热至l〇〇°C-260°C的温度。
【专利摘要】一种用于生产含氢产物和输出蒸汽的催化蒸汽-烃重整方法，其中在引入到脱气器中之前，补给水的第一流被来自重整器的烟道气加热，而补给水的第二流被来自重整器的重整产物加热。
【IPC分类】C01B3-38, F22B1-18
【公开号】CN104555924
【申请号】CN201310574338
【发明人】彭向东, D.A.扎诺利
【申请人】气体产品与化学公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年11月18日
【公告号】CA2833696A1, US8956587