[发明专利]具有有限的蒸汽输出的蒸汽-烃重整方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求临时申请U.S.SER.No.61/037,195的优 先权，其申请日为2008年3月17日，其内容由此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及通过蒸汽-烃重整产生氢气和/或合成气以及使 用来自该蒸汽-烃重整工艺的废热产生蒸汽的方法。更特别地，本发明 涉及具有很少或者没有蒸汽输出的这样的工艺。

背景技术

合成气用来制造产品如氨、甲醇和氢气。合成气通过高温 工艺来产生，其中许多废热是可用的。废热通常用于产生蒸汽和有助 于改善合成气设备的总效率。在典型设备中，从废热产生的蒸汽的数 量显著地超过在蒸汽-烃重整器中重整烃进料所需要的蒸汽的数量。过 多蒸汽被输出或者用于在汽轮机中产生动力。

然而，输出蒸汽需要昂贵的管道系统，其包括控制和安全 阀、汽阱、伴热等。当蒸汽在附近需要时和/或当消费者乐于为蒸汽支 付合理价格时，输出蒸汽证明是正确的。输出蒸汽还可能约束于装置 位置以便最小化蒸汽输出管道系统的长度。

用于制造合成气的设备从废热中产生大量蒸汽。取决于设 计，总蒸汽产量可能高于蒸汽-烃重整器中内部使用所需要的 35％-300％。目前工业实践是将过多蒸汽输出或者在汽轮机中使用蒸 汽进行电力生产。两种选择需要附加的投资支出并且可能对于其中没 有消费者乐于以合理价格购买蒸汽，或者不能有竞争力地生产电力的 工程来讲在成本上是不可行的。

对于小型制氢单元来说，其中没有调整蒸汽输出，一部分 的过多蒸汽经常在工艺中以较差效率进行使用或者被排放掉。制氢装 置可能设计有较少的热量回收设备，这导致较差的装置效率。

存在着许多设计选择，它们已经被用于改变来自合成气装 置的总蒸汽产量并且降低蒸汽输出。这些设计选择考虑了工艺限制条 件，如用于催化蒸气重整器的附加的燃料需要。

一种广泛使用的选择是将用于重整器的燃烧空气预热至 高温，例如高达600℃(1100°F)。燃烧空气典型地在重整器的对流段 中预热并且可以使用1或2级进行排列，这取决于所要求的预热温度。 预热燃烧空气有助于降低在重整器中燃烧所需要的燃料的数量。因为 使用较少的燃料，来自重整器的烟道气的流量被降低，这导致用于产 生蒸汽的较少的废热。

燃料预热对总蒸汽产量具有相似的但较小的影响。

另一选择是使用绝热预重整器。绝热预重整器是填充有镍 基重整催化剂的容器，其位于主重整器的上游。蒸汽与烃的混合进料 在高温被进料到绝热预重整器。预重整产物被燃烧产物气体再一次加 热并且然后进料到主重整器。

使用预重整器允许通过加热预重整器流出物物流，从烟道 气中将附加热量回收回到工艺中，因而降低可用于产生蒸汽的热量的 数量。使用预重整器具有其他好处，例如将高级烃从进料物流中取出 送至主重整器。

包括预重整器的设备典型地是有成本效率的，因为主重整 器的尺寸可以被缩小同时保持高效率。

这些用于降低蒸汽数量的方法可用于其中输出蒸汽具有 很少或没有价值的情况。然而，使用空气预热和/或预重整器仍然具有 大量的废热并且不能在没有受益于蒸汽输出的情况下提供适当的效 率。

当所制造的蒸汽的功劳不能合理地归结于合成气制造设 备的效率中时，需要各种方法来降低对装置效率的影响。

当很少有或没有输出蒸汽的需要或者很少有或没有产生 输出蒸汽时，需要降低对装置效率的影响。所希望的是在重整工艺中 制造氢气，同时很少有或没有产生输出蒸汽并且同时保持总装置效 率。

发明内容