[发明专利]生产含H2的气体和纯化水的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请是2013年4月8日提交的美国申请号13/858,363的部分继续申请，其要求2012年5月18日提交的临时申请序列号61/648,662的权益，这些文献各自的内容通过如同全面阐述的引用一样结合到本文中。

背景

热水纯化过程，例如使用多效蒸馏(MED)使盐水热脱盐，使用来自低压热能源(steam energy source)的热量，以进行水的纯化过程。低压蒸汽采用普通锅炉技术来生成(参见，例如，美国专利号4,338,199和5,441,548)。

已知使用其它能量形式用于脱盐。例如，美国专利号5,421,962将太阳能利用于脱盐过程，美国专利公布号2011/0162952利用来自气化过程的能量，而美国专利公布号2011/0147195使用来自发电厂的废热用于脱盐过程。

氢生产过程，例如催化的蒸汽-烃重整(catalytic steam-hydrocarbon reforming)，部分氧化重整，催化的部分氧化重整，和自热重整(autothermal reforming)需要将热量排放到环境中。在分离气体分离器中的合成气体以形成氢或其它含氢产物气体之前，可需要从中间体合成气流中除去废热。废热一般通过由冷风扇和/或调温冷却器(其中冷却通过冷水提供)驱动的空气冷却器而被排放到环境中。

工业界期望利用来自重整过程(reforming process)的废热。例如，催化蒸汽-烃重整过程在各种状况下释放大量废热。一种状况是当能量成本低且在热量回收上花费较少资本时。另一种状况是当所述过程由于缺乏输出蒸汽需求而不生产大量的高压输出蒸汽时。低的或零输出蒸汽产量减少了用于该过程的热沉(heat sink)，导致大量废热。

工业界期望在水源紧张的区域生产纯化水。这样的水可用作催化蒸汽-烃重整过程中的补充水，使所述过程对水自足。水还可作为产品销售用于工业和市政用途。

工业界期望降低或消除催化蒸汽-烃重整工厂中的水处理成本。目前，需要在催化蒸汽-烃重整工厂中处理补充水，以使其符合用于锅炉进水的要求。这些处理包括过滤以去除颗粒、脱矿物质以去除矿物质和脱气以去除可溶气体例如O₂和CO₂。

工业界期望降低重整过程的资本和能量成本。重整过程的热效率取决于低水平热量的利用。当能量成本高时，为了更好的热效率或更低的能量成本，回收更多低水平的热量。然而，回收更多热量意味着使用更多和/或更大的换热器，导致更高的资本成本。相反地，当能量成本低时，牺牲热效率或能量成本以使换热器的资本成本最小化。

本领域存在对生产含H₂的气体和纯化水的系统和方法，所述系统和方法为有成本效益的并提供对来自催化蒸汽-烃重整过程的废热的更大的利用。

概述

本发明涉及一种生产含H₂产物和纯生产化水的方法。

本发明的实施方案通过提供从联合重整和热水纯化过程生产含H₂的产物气体和纯化水的系统和方法来满足本领域的需求。本发明的实施方案可减少或消除与消散过多的废热有关的成本并也可对平衡热负荷和在整个热水纯化过程的其它操作条件提供灵活性。

存在如下概述的系统和方法的若干特殊的方面。括号中提出的参照标号(reference numbers)和表示是指下文参照附图进一步说明的示例性实施方案并为读者提供便利。然而，参照标号(reference numbers)和表示仅仅是说明性的并不限制该方面至任何所述示例性实施方案的特定的组分或特征。所述方面可如权利要求书确定，其中括号中提出的参照标号(reference numbers)和表示被省略或在合适时被其它的替代。

方面1. 一种从含有污染物的原水流(53)生产含H₂-产物气体(200)和生产纯化水(42)的方法，所述方法包括：

(a) 从重整器(100)取出重整产物(60)，