本發(fā)明涉及制氫設(shè)備及生產(chǎn)氫氣流的方法的領(lǐng)域。本發(fā)明的制氫設(shè)備包括蒸汽過(guò)熱器，其被設(shè)置為對(duì)來(lái)自蒸汽鼓的第一蒸汽流的至少一部分進(jìn)行過(guò)熱處理，從而提供過(guò)熱蒸汽流。所述過(guò)熱蒸汽流的至少第一部分被設(shè)置為對(duì)包含烴的第一流進(jìn)行加熱，然后將所述第一流進(jìn)料至預(yù)重整器單元。

背景技術(shù)：

1、制氫設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)工藝布局(例如，托普索公司的syncortm工藝)通常包括火焰加熱器，用于預(yù)熱去往脫硫段的烴進(jìn)料、去往預(yù)重整器的烴進(jìn)料和蒸汽，以及去往自熱重整器(atr)的預(yù)重整氣體。

2、在優(yōu)化制氫設(shè)備的生產(chǎn)方面已投入大量努力，目標(biāo)是提高整體能量效率并降低資本成本。對(duì)更具成本效益的制氫的需求，推動(dòng)了大規(guī)模制氫單元的技術(shù)和催化劑的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。此外，還致力于減少此類(lèi)設(shè)備的溫室氣體排放。

3、減少制氫設(shè)備的co2排放等將具有顯著優(yōu)勢(shì)。wo2022038089描述了一種從烴進(jìn)料生產(chǎn)富氫流的設(shè)備。該領(lǐng)域的其他出版物包括us11?498?834b1以及consonni?s?etal.international?journal?of?hydrogen?energy,30,7,1july?2005,pages?701-718頁(yè)。

4、本發(fā)明的一個(gè)目的是減少制氫設(shè)備和/或方法中的烴進(jìn)料和燃料的消耗，從而提高能量效率。同時(shí)，本發(fā)明的一個(gè)目的是減少制氫設(shè)備和/或方法中的co2排放。由此，設(shè)備的碳足跡可顯著降低。

5、本發(fā)明解決了上述及其他問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，僅通過(guò)使用內(nèi)部生成的過(guò)熱蒸汽，就可以提供一種改進(jìn)的設(shè)備和方法，其中在正常操作期間無(wú)需使用火焰加熱器。還實(shí)現(xiàn)了蒸汽輸出的顯著減少，以及來(lái)自atr單元的合成氣的較低的蒸汽/碳比。總體而言，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

2、因此，本發(fā)明的第一方面涉及一種制氫設(shè)備，所述設(shè)備包括：

3、-包含烴的第一流；

4、-包含氧化劑的第二流；

5、-預(yù)重整器單元，其被設(shè)置為接收所述包含烴的第一流并提供預(yù)重整流；

6、-自熱重整(atr)單元，其被設(shè)置為接收所述預(yù)重整流和所述包含氧化劑的第二流，并提供第一合成氣流；

7、-第一廢熱鍋爐，其被設(shè)置為通過(guò)蒸汽鼓提供第一蒸汽流；

8、-氫氣合成與純化段，其被設(shè)置為接收至少所述第一合成氣流，并提供氫氣流和至少一個(gè)尾氣流；

9、其中所述氫氣合成與純化段包括高溫變換反應(yīng)器，其被設(shè)置為接收所述第一合成氣流的至少一部分并提供第一變換合成氣流；

10、其中所述制氫設(shè)備還包括蒸汽過(guò)熱器，其被設(shè)置為通過(guò)與來(lái)自所述高溫變換反應(yīng)器的第一變換合成氣流進(jìn)行熱交換，對(duì)來(lái)自所述蒸汽鼓的第一蒸汽流的至少一部分進(jìn)行過(guò)熱處理，從而提供過(guò)熱蒸汽流；且

11、其中所述制氫設(shè)備還包括第二熱交換器(210)，其被設(shè)置為通過(guò)與所述過(guò)熱蒸汽流(62)的至少第一部分進(jìn)行熱交換，對(duì)所述包含烴的第一流(1)進(jìn)行加熱，然后將所述第一流(1)進(jìn)料至預(yù)重整器單元(30)。

12、還提供了一種在本文定義的制氫設(shè)備中生產(chǎn)氫氣流的方法。

13、該技術(shù)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在所附從屬權(quán)利要求、附圖及實(shí)施例中提供。

技術(shù)特征：

1.一種制氫設(shè)備(500)，所述設(shè)備(500)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫設(shè)備，其中所述蒸汽鼓(60)被設(shè)置為接收內(nèi)部蒸汽進(jìn)料(42)和任選的內(nèi)部蒸汽流(43)或外部蒸汽進(jìn)料；優(yōu)選其中所述蒸汽鼓(60)被設(shè)置為僅接收內(nèi)部蒸汽進(jìn)料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫設(shè)備，其還包括設(shè)置在atr單元(40)下游的第一廢熱鍋爐(90)，所述廢熱鍋爐(90)被設(shè)置為通過(guò)與來(lái)自所述atr單元(40)的第一合成氣流(41)的至少一部分進(jìn)行熱交換，提供所述內(nèi)部蒸汽進(jìn)料(42)。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其還包括設(shè)置在蒸汽過(guò)熱器(110)下游的第二廢熱鍋爐(190)，所述廢熱鍋爐(190)被設(shè)置為通過(guò)與來(lái)自所述蒸汽過(guò)熱器(110)的合成氣流(52)的至少一部分進(jìn)行熱交換，提供所述內(nèi)部蒸汽進(jìn)料(43)。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其中在將包含氧化劑的第二流(2)進(jìn)料至自熱重整(atr)單元(40)之前，將過(guò)熱蒸汽流的至少一部分(64)與所述第二流(2)混合。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其中所述制氫設(shè)備包括設(shè)置在所述預(yù)重整器單元(30)上游的脫硫單元(80)，以及設(shè)置在所述脫硫單元(80)上游的氫化段(70)，所述氫化段(70)被設(shè)置為接收烴進(jìn)料氣體(6)并提供氫化氣體進(jìn)料(71)，所述氫化氣體進(jìn)料(71)被設(shè)置為進(jìn)料至所述脫硫單元(80)；且其中所述脫硫單元(80)被設(shè)置為接收所述氫化進(jìn)料氣體(71)，并將經(jīng)脫硫的氫化進(jìn)料氣體(81)作為包含烴的第一流(1)提供給所述預(yù)重整器單元(30)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制氫設(shè)備，其中所述過(guò)熱蒸汽流(62)被設(shè)置為對(duì)所述烴進(jìn)料氣體(6)的至少一部分進(jìn)行加熱，然后將所述進(jìn)料氣體(6)進(jìn)料至所述氫化段(70)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-6中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其中所述過(guò)熱蒸汽流(62)的至少第一部分被設(shè)置為對(duì)所述包含烴的第一流(1)的至少一部分進(jìn)行加熱，然后將所述第一流(1)進(jìn)料至預(yù)重整器單元(30)；且其中所述過(guò)熱蒸汽流(62)的所述第一部分隨后被設(shè)置為對(duì)烴進(jìn)料氣體(6)的至少一部分進(jìn)行加熱，然后將所述烴進(jìn)料氣體(6)進(jìn)料至氫化段(70)；且其中任選地，經(jīng)冷卻的過(guò)熱蒸汽流的至少一部分(64)隨后被設(shè)置為與包含氧化劑的第二流(2)的至少一部分混合，然后將所述第二流(2)的所述部分進(jìn)料至自熱重整(atr)單元(40)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制氫設(shè)備，其中所述烴進(jìn)料氣體(6)為包含氫氣的第三進(jìn)料(3)與第一烴氣體進(jìn)料(5)的混合物。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制氫設(shè)備，其中第一含烴氣體進(jìn)料(5)為天然氣進(jìn)料。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其中所述制氫設(shè)備不包括被設(shè)置為在正常操作中使用的任何加熱器單元，例如火焰加熱器單元或電加熱器單元，所述加熱器單元被設(shè)置為對(duì)所述包含烴的第一流(1，1a)的至少一部分進(jìn)行加熱，然后將所述第一流(1)進(jìn)料至預(yù)重整器單元(30)。

12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其中所述制氫設(shè)備不包括在正常操作中使用的任何加熱器單元，例如火焰加熱器單元或電加熱器單元，所述加熱器單元被設(shè)置為對(duì)第一含烴氣體進(jìn)料(5)進(jìn)行加熱。

13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其中所述制氫設(shè)備不包括在正常操作中使用的任何加熱裝置，例如加熱器單元，所述加熱裝置被設(shè)置在預(yù)重整器單元(30)與atr單元(40)之間。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備，其中所述過(guò)熱蒸汽(62)的至少一部分被設(shè)置為在預(yù)重整器單元(30)的入口上游與包含烴的第一流(1)混合。

15.一種在根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制氫設(shè)備(500)中生產(chǎn)氫氣流(101)的方法，所述方法包括以下步驟：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一流(1)在預(yù)重整器單元(30)的入口處被加熱至440℃或更低，優(yōu)選410℃或更低，更優(yōu)選350-400℃的溫度。

17.根據(jù)權(quán)利要求15-16中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括在將所述第二流(2)進(jìn)料至atr單元(40)之前，將所述過(guò)熱蒸汽流的至少一部分(64)與所述包含氧化劑的第二流(2)混合的步驟。

18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述制氫設(shè)備包括設(shè)置在所述預(yù)重整器單元(30)上游的脫硫單元(80)以及設(shè)置在所述脫硫單元(80)上游的氫化段(70)，所述氫化段(70)被設(shè)置為接收含烴進(jìn)料氣體(6)并提供氫化進(jìn)料氣體(71)，所述氫化進(jìn)料氣體(71)被設(shè)置為進(jìn)料至所述脫硫單元(80)；且其中所述脫硫單元(80)被設(shè)置為接收所述氫化進(jìn)料氣體(71)，并向所述預(yù)重整器單元(30)提供經(jīng)脫硫的氫化進(jìn)料氣體(81)作為包含烴的第一流(1)；所述方法還包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種制氫設(shè)備以及一種生產(chǎn)氫氣流的方法。所述制氫設(shè)備包括蒸汽過(guò)熱器，其被設(shè)置為對(duì)來(lái)自蒸汽鼓的第一蒸汽流的至少一部分進(jìn)行過(guò)熱處理，從而通過(guò)與第一變換合成氣流進(jìn)行熱交換而提供過(guò)熱蒸汽流。所述過(guò)熱蒸汽流的至少第一部分被設(shè)置為對(duì)包含烴的第一流進(jìn)行加熱，然后將所述第一流進(jìn)料至預(yù)重整器單元。通過(guò)此方式，可減少或避免使用火焰加熱器或電加熱器。

技術(shù)研發(fā)人員：P·J·達(dá)爾,A·薩海,T·S·克里斯滕森,S·S·克里斯坦森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：托普索公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24