[发明专利]使用具有二段转化的基于氧转运膜的重整系统生产氢气的方法和系统

摘要

公开了一种用于使用基于氧转运膜的重整系统来生产氢气的方法和系统，其在重整反应器内进行一段转化过程，并在反应性驱动的且含催化剂的氧转运膜反应器内进行二段转化过程，具有或不具有辅助热源来支持重整反应器内的一段转化过程以首先形成合成气产物。辅助热源靠近重整反应器布置在基于氧转运膜的重整系统内，并包含辅助氧转运膜反应器或陶瓷燃烧器。将合成气产物在单独的高温水煤气变换反应器中并任选地在单独的低温水煤气变换反应器中进一步处理。使用氢气PSA由所得的富氢气体生产氢气。

主权项

一种用于利用基于氧转运膜的重整系统生产氢气的方法，所述方法包括以下步骤：在布置在重整反应器中的重整催化剂和热的存在下，在所述重整反应器中重整含烃进料流，以生产包含氢气、一氧化碳和未重整的烃气体的重整的合成气流；将所述重整合成气流进料至反应性驱动的且含催化剂的氧转运膜反应器的反应物侧，其中所述氧转运膜反应器包括至少一个氧转运膜元件，所述氧转运膜元件经配置以当经受升高的操作温度和跨所述至少一个氧转运膜元件的氧分压差时，使氧从所述反应性驱动的且含催化剂的氧转运膜反应器的氧化剂侧的含氧流中分离，并通过氧离子转运使分离的氧渗透至所述反应物侧；使一部分所述重整合成气流与渗透通过所述至少一个氧转运膜元件的氧反应，以产生跨所述至少一个氧转运膜元件的氧分压差，并生成反应产物和热，包括所述重整反应器中的含烃进料流的重整所需的第一部分热；在所述氧转运膜反应器中含有的一种或更多种催化剂、所述反应产物和所述热的存在下，重整在所述重整合成气流中的未重整的烃气体，以产生合成气产物流；在单独的高温变换反应器中处理至少一部分所述合成气产物流，以形成富氢合成气流；和在氢气PSA中处理所述富氢合成气流，并回收氢气产物流和尾气流；其中所述重整反应器中的所述含烃进料的重整所需的第二部分热从靠近所述重整反应器布置的辅助热源传递。