[发明专利]具有再循环的催化蒸汽重整

说明书

技术领域

本发明涉及在催化(水)蒸汽(steam)重整器中生产氢气的方法。

背景技术

在传统的催化蒸汽重整工艺中，将重整器给料引入脱硫单元以脱硫并形成贫硫重整器给料。去除重整器给料中的硫以防止重整催化剂的中毒。此外，在加氢脱硫单元中，重整器给料中至少部分不饱和烃转化为饱和烃。

将贫硫重整器给料与含蒸汽的气体(例如工艺蒸汽)结合以形成贫硫给料混合物(结合给料)。非必要地，可以将所述贫硫给料混合物加热，然后在预重整器中进行预重整，在其中用蒸汽对一部分烃进行重整以形成氢气和一氧化碳。

将所述贫硫给料混合物或预重整器的流出物作为重整器进料气体混合物引入催化蒸汽重整器中。所述重整器进料气体混合物可以在引入所述催化蒸汽重整器之前非必要地经过加热。在所述催化蒸汽重整器中，在重整催化剂上由蒸汽对烃进行重整，以形成重整气体混合物。所述重整气体混合物通常包含氢气、一氧化碳、二氧化碳和未转化的烃和蒸汽。

催化蒸汽重整器具有多个包含蒸汽重整催化剂的反应管，称作重整炉管，通常在重整器中彼此平行排列。所述重整器是一种炉子，其中燃料在重整管外部燃烧为重整反应提供热量。燃料和氧化剂(通常为空气)引入通过燃烧器，通过辐射和对流将生产的热能传递到重整管中。

重整器进料混合物引入到重整管中，在其中发生重整反应形成重整气体混合物。将来自重整管的重整气体混合物收集在共用集管中。将所述重整气体混合物作为流出物从所述重整器中去除。所述重整气体混合物通常称作合成气体或合成气。所述重整气体混合物可以进一步在转移反应器(shift reactor)中处理和/或在氢气变压吸附系统中分离以形成含氢产物流。作为选择，作为合成气的重整气体混合物可以用于合成其它化学物质，例如甲醇。

在热交换器(称作废热锅炉)中回收所述重整气体混合物中所含的大部分热量以生产蒸汽。在所述废热锅炉中生产的蒸汽可以用于形成重整反应所用的含蒸汽的气体和/或可以输出到另一个附近的工艺中。

除了为精炼厂提供氢气之外，氢气生产装置经常需要提供在合同约束下最小量的输出蒸汽。输出蒸汽是由氢气生产装置生产并输出到另一工艺中的蒸汽。

存在氢气生产速率降低到设计容量之下的情况(即停炉)。氢气生产速率可能会由于氢气需求的正常波动而降低。氢气生产速率可能会由于精炼厂需求缺乏而降低。氢气生产速率可能会由于缺乏氢气管道需求而降低。

在氢气生产停炉过程中会发生氢气生产装置生产的蒸汽量也降低的问题。这种蒸汽产量降低部分是因为可由重整器得到的流出物以及来自废热锅炉的流出物的有关热量的降低。蒸汽的生产量与氢气的生产量直接相关。这可能导致由于氢气产量的降低而使得输出蒸汽的需求不能得到满足的情况。

在氢气生产装置中以不同氢气生产速率有效生产蒸汽将是所需的，特别是在停炉条件下。

发明内容

本发明涉及一种在生产装置中生产氢气的方法。更特别地，本发明涉及一种使用催化蒸汽重整器生产氢气的方法。

所述方法包括(a)由含蒸汽的气体、贫硫(sulfur-depleted)重整器给料和单独(separate)含蒸汽再循环气体混合物形成重整器进料气体混合物，(b)将所述重整器进料气体混合物引入催化蒸汽重整器的多个含催化剂的重整管中，以形成包含氢气的重整气体混合物，(c)将燃料在多个含催化剂的重整管外部燃烧以提供用于重整所述重整器进料气体混合物的能量，(d)将来自多个含催化剂的重整管的重整气体混合物或重整气体混合物的一部分通入锅炉中，用所述重整气体混合物或所述重整气体混合物的一部分形成锅炉流出物，并由含液态水的进料生产蒸汽，和(e)由所述锅炉流出物的第一部分形成单独含蒸汽再循环气体混合物。

形成所述单独含蒸汽再循环气体混合物的步骤可以包括冷却所述锅炉流出物的第一部分以形成所述锅炉流出物的冷却部分，和压缩所述锅炉流出物的所述冷却部分以形成所述锅炉流出物的压缩部分从而形成单独含蒸汽再循环气体混合物。形成所述单独含蒸汽再循环气体混合物的步骤可以进一步包括加热所述锅炉流出物的压缩部分。

所述方法可以进一步包括将所述锅炉流出物的第二部分通入至少一个热交换器中以加热重整器给料和含液态水的进料中的至少一种。所述方法可以进一步包括将所述重整器给料通入脱硫单元以由重整器给料形成贫硫重整器给料。