[发明专利]用于在生产合成气体的可加热重整反应器中生产工艺蒸气和锅炉给水水蒸气的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于在生产合成气体的可加热重整反应器中产生工艺蒸气和锅炉给水水蒸气的方法。本发明方法用于利用从烃类和水蒸气生产的合成气体的显热由此获得两种类型的蒸气，各自是当加热和蒸发锅炉给水和工艺冷凝液时产生的，其中该方法还包括转化该合成气体中包含的一氧化碳，并且其中该方法包括通过从加热该重整反应器获得的烟气任选地加热该锅炉给水。该方法允许更有效地利用该合成气体的和来自加热器的烟气的显热，同时避免由于烟气管道中可获得的热量的波动造成的烟气加热的缺点。本发明还涉及一种用于进行这一方法的装置。

合成气体可以（例如）通过借助可加热的重整反应器中的水蒸气催化转化气态或蒸发的烃类而产生，加热是通过用含氧气体燃烧燃料气体来进行的。当产生时该合成气体具有大约800°C至大约900°C的温度。所得到的合成气体的显热由此可以用于水蒸气产生。加热产生了一种烟气，该烟气也带有显热并且可以同样用于水蒸气产生。反过来，该水蒸气可以用于操作辅助单元或蒸气轮机。

对于水蒸气产生，该工艺冷凝液可以用作给水，该给水是当冷却合成气体时形成的冷凝水。然而，这种工艺冷凝液涉及的缺点是它包含与该合成气体中含有的相同杂质。这类杂质常常地具有不希望的腐蚀作用使得蒸气不能无限制地适合用于所有应用。因此这种蒸气通常用作重整反应中的起始蒸气。

此外，从该工艺冷凝液得到的蒸气的量通常不足以操作所有二级单元，这些二级单元经常需要恒定量的蒸气。为了解决这一问题，可以从洁净的锅炉给水产生另外的蒸气。这种蒸气不包含任何杂质以使得它满足待由蒸气轮机的操作所提出的严格要求。因此得到了两种类型的蒸气。

两个蒸气系统的操作涉及很大优点。有可能使来自该工艺冷凝液的蒸气与（例如）来自该锅炉水的蒸气混合以便确保可供使用的足够量的蒸气用于合成气体生产或以便根据该方法或下游应用所要求的纯度影响蒸气构成。

从该锅炉给水得到的蒸气不仅可以用于操作辅助单元或蒸气轮机，而且还可以被输出或用作产生合成气体用的进料蒸气。来自该锅炉给水的蒸气（例如）可以通过用工艺气体加热该锅炉给水来产生，该工艺气体是新鲜生产的高温合成气体。类似地，来自该工艺冷凝液的蒸气可以通过用合成气体加热该工艺冷凝液来产生，该蒸气是从该合成气体冷凝的水。在此，典型的工序是在设计成热交换器的一个预热器中加热该锅炉给水或该工艺冷凝液并且然后在一个蒸气发生器中蒸发被加热的水。该蒸气发生器可以（例如）被设计成一种蒸气锅筒（Dampftrommel），该蒸气锅筒经由流体输送型热交换器盘管通过合成气体加热。

WO2010051900A1传授了用于通过蒸气利用含烃原料的蒸气重整中的热量的一种方法和一种装置，其中一个蒸气重整装置被用于产生带有一定量的热量的合成气体，该蒸气重整装置包括至少六个热交换器、一个水处理单元、一个冷却段、一个高温转化单元、至少两个增压单元、至少一个消耗装置、以及用于进一步处理所得到的合成气体的至少一个单元，其中带有该第一量的热量的、所产生的合成气体通过该高温转化单元，在这里它的大部分被转化成二氧化碳和氢气，并且所产生的载热合成气体被送入一个第一热交换器用于进一步热传递，然后通过至少两个另外的热交换器，这些热交换器被操作为锅炉给水预热器、产物冷凝液热交换器或低压蒸发器并且以所希望的任何顺序串联连接，从该低压蒸发器产生的合成气体首先被送入另一个锅炉给水预热器，在这里热能被传递至来自该水处理单元的锅炉给水的部分流（Teilstrom），所产生的合成气体接着通过该冷却段，在这里该合成气体被进一步冷却并且产生一个冷凝液流，并且所产生的合成气体最终穿过至少一个用于进一步处理的单元。该方法没有传授任何利用该高温转化单元上游的合成气体热量的可能性。

为了从该工艺冷凝液产生该蒸气，还可能使用该烟气的显热。US2009242841A1传授了一种用于产生合成气体的方法，其中该合成气体是通过一个重整反应器中的蒸气重整来产生的，该重整反应器具有一个燃烧空气流、一个对流区以及一个烟气流；并且该方法包括以下处理步骤：燃烧空气通过该对流区中的一个初步热交换器系统以便在与该烟气的间接热交换中加热该燃烧空气，其中被预热的燃烧空气的温度处在大约93°C（200°F）与204°C（400°F）之间的范围。根据该方法的一个实施例，通过使锅炉给水在待加热的燃烧空气之后或与其并行地通过合成气体冷却段和燃烧空气对流区来加热锅炉给水，该对流区是通过烟气流来加热。