[发明专利]用于重整烃的方法和装置

说明书

本发明涉及生产富氢气体、特别是用于生产氨、甲醇、二甲醚(DME)、氢气和通过费-托合成(Fischer-Tropsch synthesis)生产烃的合成气的方法和装置。更详细地讲，本发明涉及通过使用其中加入冷却介质的换热重整生产合成气的方法和用于该目的的装置。

重整气体的产物流在换热重整中作为热源的用途在本领域中是已知的。因此，EP-A-0033128和EP-A-0334540涉及并联配置，其中将烃进料平行引入辐射炉和换热重整器中。随后将来自辐射炉的部分重整的气体用作换热重整器中的重整反应的热源。

在EP-A-0440258中，我们公开了其中使烃进料首先穿过第一换热重整器以提供部分重整流的方法。随后将该部分重整流平行引入辐射炉和第二换热重整器中。将来自两重整器的产物流合并且引入自热重整器中。将来自自热重整器的产物气体用作第二换热重整器中的热源，同时将来自所述第二换热重整器的产物气体用作第一换热重整器中的热源。

US 4,376,717和我们的US 2009/0184293公开了其中使烃进料首先穿过辐射炉(管状重整器)、随后使部分重整的气体经受换热重整且最后自热重整的方法。来自自热重整的产物气体用作换热重整中的热源。在我们的US 2009/0184293中，我们特别地发现，通过提供其中使全部烃进料穿过串联配置的辐射炉、换热器重整器和自热重整器的方法，显著降低了金属粉尘化的危险。在另外的常规方法中，诸如换热重整器与辐射炉或自热重整器并联或串联，换热重整器的金属部件随着来自自热重整器的排出物气体在其穿过换热重整器期间冷却而经历低温。因此，换热重整器的金属部件落在金属粉尘化温度的限制性范围内。

在JP 59217605中，公开了在体壳中除了重整部件之外还具有用于CO的变换反应部件、能够在紧凑装置中由烃给出氢气的装置。在US 3334971和US 2005287053中描述了生产合成气的其他装置。

我们现在已经发现，通过提供其中使诸如烃进料的工艺气体穿过换热器重整器且将冷却介质独立于进料到该重整器中的实际工艺气体而加到该换热重整器中的方法和装置，可以构造明显更加廉价的换热重整器。

在更广泛的方面，如在权利要求5中限定的本发明提供用于由烃进料生产合成气的方法，所述方法包括使所述烃进料穿过在提供有含有与加热介质处于间接导热关系的重整催化剂的多个催化剂管的换热重整器中的重整阶段，和从所述换热重整器中移出以重整烃流形式的合成气，其特征在于所述方法还包括向所述换热重整器中加入冷却介质。

在从属权利要求6-12中记载了本发明的特定实施方案。

术语“催化剂管”是指用诸如微粒催化剂的催化剂填充、由此形成固定床的管；或其中催化剂粘着为涂层或涂覆在适合于管的内周边的箔片上的管；或其中催化剂涂覆或浸渍在适合在管内的诸如整体料的结构元件上的管。

“间接导热关系”是指在催化剂与加热介质之间不直接接触，且由此在穿过催化剂的流和加热介质之间之间没有直接接触，因为由金属壁、即含有催化剂的管的壁隔开。

烃进料优选在进入换热重整器之前与蒸汽混合。

优选结合上述实施方案和一个或多个下述实施方案，所述方法还包括将冷却介质直接加到换热重整器的管支撑结构中。

术语“管支撑结构”是指与催化剂管的外表面直接接触且将所述管机械固定在重整器内的结构。在下文中，管支撑结构还可以称作管支(tube sheet)。

因此，冷却介质在反应器中在其中其可与管支的金属部件直接接触且同时催化剂管的外部金属部件横越所述管支的点引入。通常管支撑结构(管支)安置在换热重整器的上部。冷却介质填充在管支撑结构之上产生的重整器的上部腔室且由此冷却管结构。

在另一实施方案中，结合上述实施方案和一个或多个下述实施方案，所述方法还包括在换热重整器中使优选为蒸汽的冷却介质与进入所述换热重整器的烃进料混合。所述冷却介质优选在沿相当于管结构被定位处的水平的换热重整器的长度的点引入换热重整器中。由此，管结构通过与冷却介质直接接触来冷却。蒸汽可来源于在上游第一重整阶段如在蒸汽甲烷重整器(SMR)中的初次重整中加到烃进料中的蒸汽。

尽管换热重整是一个吸热过程并由此需要增加能量，但向换热重整器加入冷却介质、优选冷却气体如蒸汽在重整器的金属部件中产生冷端，这使得可以构造机械稳定的管支撑且使用不特定地研发用以经受住金属粉尘化、而同时不损害重整性能的材料。