[发明专利]蒸汽重整天然气的方法，具有产生向该方法供应所需热量的热烟气的两个燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及蒸汽重整天然气的方法，具有产生向该方法供应所需热量的热烟气的串联或并联的两个燃烧室。

背景技术

HyGenSys工艺是由甲烷生产氢气的方法。该方法的基本原理和主要特征主要在专利EP 2 447 210中提供。从机械设计和紧凑型和允许并导致节约大量能量的先进的热集成的角度来看，这种氢气生产模式的原始特征在于非常特殊的交换器-反应器。与通常输出蒸汽（steam）的大多数现有技术的方法相反，并且实际上在宽的S/C比（蒸汽对烃进料的摩尔比的缩写，所述烃进料在这种情况下为天然气）范围内，这种先进的热集成意味着可以获得完全适应所述方法的需要的蒸汽消耗。

这一特征构成了非常重要的优点，只要能够容纳通过甲烷的蒸汽重整制造氢气（其缩写为SMR，即“蒸汽甲烷重整”）的单元的场所，如炼油厂，通常具有多余的蒸汽，并且容纳更多蒸汽生产设备没有好处。

现有技术检查

专利EP 2 447 210描述了称为“HyGenSys”法的通过蒸汽重整天然气制氢的工艺的基本流程图，该方法简要说明如下：

高度吸热的甲烷蒸汽重整反应所需的热量由燃烧室所产生的加压烟气提供，主要由来自氢气提纯步骤（PSA，英文术语“变压吸附（Pressure Swing Absorption）”的缩写）的吹扫气体（purge gas）和补充燃料来供应该燃烧室。

在高温下反应后，以蒸汽形式利用来自烟气的剩余热量，所述蒸汽供应该方法和驱动产生加压烟气所需空气压缩机的涡轮机。这种操作模式特别适于要求保护的1.5至2的蒸汽对烃进料之（摩尔）比的优选范围。但是，SMR单元通常以过量蒸汽运行，蒸汽对碳的（摩尔）比为2至4（S. Reyes等人, Ind. Eng. Chem. Res., 第42卷, 第8期, 2003）。

本发明的方法包含第二燃烧室，并具有甚至更先进的热集成，这意味着可以扩展“HyGenSys”工艺的蒸汽重整交换器-反应器的可能的工作范围。

第二燃烧室的优点还在于使得该方法在启动水平方面和在操作方面，还有在处理的天然气类型方面更为灵活。由于第二燃烧室，本发明中描述的热集成可用于优化配置以最大化该设备的能量产率。

附图说明

·图1代表了本发明的方法的第一配置，主燃烧室（the primary combustion chamber）与辅助燃烧室(the secondary combustion chamber)串联运行。

·图2代表了本发明的方法的第二配置，其中辅助燃烧室并非串联，而是生成烟气，该烟气随后与来自主燃烧室的烟气混合以生成再加热烟气的整体流。

·图3代表了本发明的方法的第三配置，其中辅助燃烧室与主燃烧室并联运行，并生成独立的烟气流，其不与获自主燃烧室的烟气流混合。

·在本文的剩余部分，术语“第一燃烧室”将用于主燃烧室，而“第二燃烧室”将用于辅助燃烧室，描述词“主”表示该主室或第一燃烧室中生成的烟气向该催化蒸汽重整交换器-反应器供应热量。

发明内容

本发明可以视为对专利EP 2 447 210中描述的通过蒸汽重整天然气制造合成气的工艺的改进。

所引入的改进构成如下：基本上包括增加第二燃烧室以生成再加热的烟气流，其事实上可用于提高用于该方法的过热蒸汽的产量，并由此提供比现有技术更宽的S/C摩尔比范围的路径。该S/C摩尔比范围由此拓宽至1.5至5、优选2至4的区间。

更精确地，本发明可以定义为使用蒸汽重整交换器-反应器（3000）、通常称为WGS反应器（水煤气变换）的用于将CO转化为CO₂的反应器（3001）、和用于通过PSA提纯氢气的单元（4300）的蒸汽重整天然气的方法，其目的在于制造合成气，其中蒸汽重整反应所需的热量以通过与第一燃烧室串联或并联连接的第二燃烧室（3200）补充的第一加压燃烧室（3100）中生成的燃烧烟气来提供，以便采用获自第一和第二燃烧室的所述烟气在交换器（1007）中产生蒸汽流以满足用于蒸汽重整反应的蒸汽和用于蒸汽轮机（6000）以供应空气压缩机（5200）的蒸汽两者的需要，通过该方法生成的所述蒸汽用于在蒸汽重整交换器-反应器（3000）中获得1.5至5、并优选2至4的S/C摩尔比。

本发明可以根据第二燃烧室连接到生成用于该方法的热烟气的第一燃烧室的方式分解成三种变体。

在本方法的第一种变体中，第二燃烧室用获自第一燃烧室的烟气供应并提高它们的温度水平。