[发明专利]合成气体和动力的联合生产方法

说明书

                      技术领域

本发明涉及合成气体和电力的联合生产，通过一气轮机参与向一热交换重整炉中供应燃气而实现。

                      背景技术

本发明特别提供一种高效率发电的方法，利用来自气轮机的，接近大气压或提高压力的废热，作为燃气向一热交换蒸汽重整炉(HER)中供热，由碳氢化合物原料生成合成气体。

另一方面，通过本发明的工艺，来自气轮机空气压缩器的压缩空气可首先在HER中用作燃气，接下来，该气体在气轮机膨胀器中膨胀之前，在次级燃烧中用作燃气，提高来自HER的烟气温度。

HER为一习用的碳氢化合物重整技术。HER重整炉的优点是，相比在一般重整炉中用辐射进行热传递，它具有较多的对流热传递。这是通过大量的过量燃气而获得的，燃气限制了烟气的温度。

习惯上，向HER供入混合有水蒸汽的经颈热的脱硫碳氢化合物汽流。

重整工艺在安放于HER中的重整催化剂参与下进行、蒸汽重整工艺按下列反应进行：

HER的概念指的是，吸热反应按这样的方式进行，通过冷却来自重整炉催化床的流出物，提供重整工艺所必需的部分热量，所需的重整炉剩余部份的热量的供应，则通过在HER的燃烧室中燃烧燃料，产生热烟气流，它通过催化床的墙外侧，在接近大气压或提高的压力下，与在床上的上述蒸汽重整反应进行热传导而提供。

燃烧过程的进行中加入有过量的空气，以达到适当的烟气温度，从而通过催化床壁对催化剂获得占优势的对流热传递。

HER中生产的合成气体可应用于几种合成品，例如甲醇或通过下游工艺区段生成氢或一氧化碳。

在习惯设计中，燃气压缩机向HER中供入过量的燃气，在以HER为基础的电厂中，这种和其它杂项设备(即压缩机、鼓风机、泵等)的必要动力通常由输入电源或外部发电装置供应，一般是蒸汽轮机或燃气轮机。

象HER一样，气轮机需要大量的过量燃气，以控制烟气的温度。

                   发明内容

基于这样的事实，即HER重整炉和气轮机两者均需要控制烟气温度，我们发现，把HER中排出的氧用作气轮机中的燃气。可提高工艺效率，反之亦然。废气的从第一工序到环境温度的全部热能，在后序的燃烧工艺中没有熵损失地转换给燃气的预热能。

因此，本发明是一种用于合成气体和电力的联合生产的方法，至少包括以下步骤：

用于合成气体的生产，通过将第二燃料流与燃气燃烧成为烟气，并且在一热交换反应器中，将烟气与碳氢化合物原料的蒸汽重整反应进行热传导，

用于电力的生产，通过将第一燃料流与燃气在气轮机燃烧室中燃烧成为烟气，并在气轮机中膨胀该烟气；

其中来自其中一个步骤的烟气，在另一个步骤中用作为燃气。

通过本发明的方法，在气轮机中并结合热交换重整炉，可高效率地生产电力。电力生产和合成气体所需的燃料的转换效率大约为80-90％，这是由单独的发电机所无法达到的。

另一优点，燃气的后续使用仅需一个普通烟气废热回收部而不是两个单独的回收部，这样烟气的总流量即可减少。

通过本发明的工艺，HER中所使用的燃气送入燃烧液态或气态燃料流的气轮机，生产电力和含有热氧的废气；

然后将含氧废气通入HER燃烧室，在那里被用来燃烧额外的燃料，在重整炉和普通废热回收部中供应适当的烟气流作为加热介质。或者，该燃气进入一气轮机压缩机，被压缩并通入HER燃烧室，用于燃烧液态或气态燃料流，在重整炉中供应适当的烟气流作为加热介质。

来自HER中的含氧流随后用来燃烧一额外的燃料流产生废气，废气被送入气轮机膨胀器，并最终通过普通废热回收部。

                     附图说明

图1说明合成气体的生产，这是通过将空气压缩，然后用燃料燃烧，接着使所得烟气膨胀，然后烟气进入热交换蒸汽重整炉。

图2说明合成气体和电力的联合生产，这是通过使压缩空气在热交换蒸汽重整炉中燃烧，所得烟气在燃烧室中反应，产生通向气轮机膨胀器的烟气。

图3说明常规的合成气体的生产，其利用不带气轮机的热交换蒸汽重整炉。