Способ производства водорода с высоким содержанием отводимого пара

Способ производства водорода с высоким содержанием отводимого пара

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] Данная заявка на патент связана с заявкой на патент США, XX/XXXXXX, под названием "Интегрированный способ производства водорода и воды", поданной одновременно с настоящей заявкой.

Уровень техники

[0002] Отводимый пар часто производят способами каталитического парового риформинга углеводородов с целью рекуперации тепла, которое могло бы быть в ином случае выпущено в атмосферу и тем самым потеряно. Однако по мере того как объем полученного отводимого пара увеличивают выше порогового предела, энергоэффективность суммарного способа каталитического парового риформинга углеводородов снижается. По мере того как производится все больше отводимого пара, в обычных способах парового риформинга углеводородов нужно сжигать больше топлива и уменьшать высокопотенциальное тепло, которое могло бы нагреть воздух для горения и другие технологические потоки, для низкопотенциального тепла на нагрев воды с целью производства отводимого пара. Это несоответствие в источнике тепла и теплоотводе приводит к сжиганию дополнительного топлива и увеличивает объем образованного газообразного продукта сгорания (дымового газа) и тем самым увеличивает потери тепла в окружающую среду за счет потерь дымового газа.

[0003] В промышленности желательно улучшить энергетическую эффективность способов каталитического парового риформинга углеводородов при увеличении объема произведенного отводимого пара.

Краткая сущность изобретения

[0004] Настоящее изобретение относится к способу производства водородсодержащего продукта и парового продукта. Настоящее изобретение является особенно полезным для производства повышенных количеств отводимого пара.

[0005] Есть несколько аспектов способа, как описано ниже. В дальнейшем будут изложены конкретные аспекты способа. Ссылочные позиции и выражения, установленные в скобках, относятся к примерным вариантам осуществления, объясненным дополнительно ниже со ссылкой на цифры, и представлены исключительно для удобства читателя. Ссылочные позиции и выражения являются, однако, только иллюстративными и не ограничиваются аспектом для любого конкретного компонента или признака примерного варианта осуществления. Аспекты могут быть сформулированы как пункты формулы изобретения, в которых ссылочные позиции и выражения, установленные в скобках, опускают или заменяют другими при необходимости.

[0006] Аспект 1. Способ производства водородсодержащего продукта (105) и парового продукта (150), включающий:

(a) введение сырьевой газовой смеси (15) для риформинга внутрь множества содержащих катализатор труб (20) в риформинг-печи (10), осуществление реакции риформинга сырьевой газовой смеси (15) в реакционных условиях, эффективных для образования риформата (25), содержащего H₂, CO, CH₄ и H₂O, и выведение риформата (25) из множества содержащих катализатор труб (20);

(b) сжигание топлива (5) с нагретым газом-окислителем (7) в блоке камеры сгорания (30) риформинг-печи (10), внешней по отношению к множеству содержащих катализатор труб (20), в условиях, эффективных для сжигания топлива (5), чтобы получить газообразный продукт сгорания (35) и выработать тепло с целью энергоснабжения для реагирования сырьевой газовой смеси (15) для риформинга внутри множества содержащих катализатор реакционных труб (20), и выведение газообразного продукта сгорания (35) из блока камеры сгорания (30);

(c) нагревание газа-окислителя (3) путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания (35) из блока камеры сгорания (30), с получением тем самым нагретого газа-окислителя (7), и охлаждение газообразного продукта сгорания;

(d) нагревание первого питающего потока воды (87) путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания (35), что тем самым дополнительно охлаждает газообразный продукт сгорания, причем тепло извлекают из газообразного продукта сгорания для нагрева газа-окислителя (3) перед извлечением тепла из газообразного продукта сгорания для нагрева первого питающего потока воды (87);

(e) нагревание второго питающего потока воды (85) путем косвенного теплообмена с риформатом (25), выведенным из множества содержащих катализатор труб (20);

(f) подачу первого питающего потока воды (87) и второго питающего потока воды (85) в деаэратор (110), причем первый питающий поток воды подают в деаэратор (110) после нагревания газообразным продуктом сгорания, а второй питающий поток воды подают в деаэратор (110) после нагревания риформатом (25), отделение растворенных газов от первого питающего потока воды (87) и от второго питающего потока воды (85) в деаэраторе (110), выведение вентиляционного потока (17) из деаэратора (110), причем вентиляционный поток (17) содержит пар и газы, образованные из растворенных газов, удаленных из первого питающего потока воды (87) и из второго питающего потока воды (85), и выведение потока питающей котел воды (123) из деаэратора (110), причем поток питающей котел воды (123) содержит, по меньшей мере, часть первого питающего потока воды (87) и, по меньшей мере, часть второго питающего потока воды (85);

(g) образование водородсодержащего продукта (105) из риформата (25) после того, как риформат (25) нагрел второй питающий поток воды (85); и

(h) образование парового продукта (150), по меньшей мере, из части потока питающей котел воды (123), выведенной из деаэратора (110).

[0007] Аспект 2. Способ аспекта 1, в котором водородсодержащий продукт (105) имеет массовую скорость потока m_H2, паровой продукт (150), отводимый из процесса, имеет массовую скорость потока m_steam, сырьевая газовая смесь (15) для риформинга имеет массовую скорость потока сырьевой газовой смеси для риформинга, первый питающий поток воды (87) имеет массовую скорость первого питающего потока воды, второй питающий поток воды (85) имеет массовую скорость второго питающего потока воды, топливо (5) имеет массовую скорость потока топлива, газ-окислитель (3) имеет массовую скорость потока газа-окислителя, и

в котором массовая скорость потока сырьевой газовой смеси для риформинга, массовая скорость первого питающего потока воды, массовая скорость второго питающего потока воды, массовая скорость потока топлива, массовая скорость потока газа-окислителя таковы, что 12≤m_steam/m_H2≤25.

[0008] Аспект 3. Способ аспекта 1 или аспекта 2, в котором стадия нагрева газа-окислителя (3) путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания (35) включает:

(c1) нагревание первого потока питающей котел воды (124) путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания (35);

(c2) подачу, по меньшей мере, части первого потока питающей котел воды (124) со стадии (c1) в первый теплообменник (180); и

(c3) нагревание газа-окислителя (3) путем косвенного теплообмена, по меньшей мере, с частью первого потока питающей котел воды (124) в первом теплообменнике (180).

[0009] Аспект 4. Способ аспекта 3, дополнительно включающий:

- подачу, по меньшей мере, части первого потока питающей котел воды (124) из первого теплообменника (180) в третий теплообменник (78); и

- нагревание, по меньшей мере, части первого потока питающей котел воды путем косвенного теплообмена с риформатом (25) в третьем теплообменнике (78).

[0010] Аспект 5. Способ аспекта 3 или аспекта 4, дополнительно включающий:

- подачу, по меньшей мере, другой части первого потока питающей котел воды (124) со стадии (c1) во второй теплообменник (170); и

- нагревание, по меньшей мере, части топлива (5) путем косвенного теплообмена, по меньшей мере, с другой частью первого потока питающей котел воды (124) во втором теплообменнике (170).

[0011] Аспект 6. Способ аспекта 5, дополнительно включающий:

- подачу, по меньшей мере, другой части первого потока питающей котел воды (124) из второго теплообменника (170) в третий теплообменник (78); и

- нагревание, по меньшей мере, другой части первого потока питающей котел воды (124) путем косвенного теплообмена с риформатом (25) в третьем теплообменнике (78).

[0012] Аспект 7. Способ по любому из аспектов 3-6, дополнительно включающий:

- введение части первого потока питающей котел воды (124) со стадии (c1) в нагревательный барабан (120).

[0013] Аспект 8. Способ по любому из аспектов 3-7, в котором первый поток питающей котел воды (124), нагретый на стадии (c1), образуют из части потока питающей котел воды (123), выведенной из деаэратора (110), и, по меньшей мере, одного потока из, по меньшей мере, части первого потока питающей котел воды из третьего теплообменника (78) и, по меньшей мере, другой части первого потока питающей котел воды из третьего теплообменника (78).

[0014] Аспект 9. Способ по любому из аспектов 1-8, в котором газ-окислитель (3) дополнительно нагревают путем косвенного теплообмена с риформатом (25).

[0015] Аспект 10. Способ по любому из аспектов 1-9, в котором газ-окислитель (3) нагревают до температуры в диапазоне от 100°C до 260°C.

[0016] Аспект 11. Способ по любому из аспектов 1-10, в котором первый питающий поток воды (87) нагревают газообразным продуктом сгорания (35) на стадии (d) до температуры в диапазоне от 65°C до 125°C.

[0017] Аспект 12. Способ по любому из аспектов 1-11, в котором газообразный продукт сгорания охлаждают до температуры в диапазоне от 50°C до 125°C или от 55°C до 95°C, в результате нагрева первого питающего потока воды.

[0018] Аспект 13. Способ по любому из аспектов 1-12, в котором второй питающий поток воды (85) нагревают с помощью риформата (25) на стадии (e) до температуры в диапазоне от 65°C до 125°C.

[0019] Аспект 14. Способ по любому из аспектов 1-13, в котором стадия образования водородсодержащего продукта (105) включает разделение, по меньшей мере, части риформата путем адсорбции с переменным давлением, с получением водородсодержащего продукта (105) и побочного газообразного продукта (115).

[0020] Аспект 15. Способ аспекта 14, в котором топливо (5) содержит побочный газообразный продукт (115) и вспомогательное топливо (119; 118).

[0021] Аспект 16. Способ аспекта 15, дополнительно включающий: введение углеводородного сырья (75; 117) в установку гидродесульфуризации (155; 165) для удаления серы из углеводородного сырья и образование вспомогательного топлива (119; 118), по меньшей мере, из части упомянутого углеводородного сырья, полученного на установке гидродесульфуризации.

[0022] Аспект 17. Способ по любому из аспектов 14-16, в котором побочный газообразный продукт (115) нагревают путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания (35) и/или риформатом (25) до температуры в диапазоне от 100°C до 260°C.

[0023] Аспект 18. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором, по меньшей мере, часть топлива нагревают путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания и/или риформатом до температуры в диапазоне от 100°C до 260°C.

Краткое описание чертежей

[0024] Фиг.1 представляет собой схему технологического процесса парового риформинга углеводородов, в соответствии с настоящим способом.

[0025] Фиг.2 представляет собой схему технологического процесса парового риформинга углеводородов, в соответствии с настоящим способом, включающего в себя контур циркуляционной воды для извлечения тепла из риформата и газообразного продукта сгорания, чтобы нагреть газ-окислитель (воздух для горения) и/или топливо для сгорания в риформинг-печи.

[0026] Фиг.3 представляет собой схему сравнительного технологического процесса парового риформинга углеводородов.

Подробное описание

[0027] Последующее подробное описание предлагает лишь предпочтительные примерные варианты осуществления и не предназначено для ограничения объема, применимости или конфигурации настоящего изобретения. Скорее, последующее подробное описание предпочтительных примерных вариантов будет предоставлять специалистам в данной области техники полезное описание для реализации предпочтительных примерных вариантов осуществления изобретения, причем подразумевается, что различные изменения могут быть сделаны в назначении и компоновке элементов без отклонения от объема изобретения, как определено формулой изобретения.

[0028] Используемое единственное число означает один или более, при приложении к любому признаку в вариантах осуществления настоящего изобретения, раскрытых в описании и формуле изобретения. Использование единственного числа не ограничивает значение до одного признака, если такое ограничение специально не оговорено. Существительное в единственном или множественном числе или именное словосочетание означает конкретный заданный признак или конкретные заданные признаки и может иметь единственный или множественный оттенок в зависимости от контекста, в котором его используют.

[0029] Прилагательное "любой" означает одно, несколько или любое, без исключения, количество.

[0030] Термин "и/или", помещенный между первым субъектом и вторым субъектом, означает одно из: (1) первый субъект, (2) второй субъект и (3) первый и второй субъекты. Термин "и/или", помещенный между последними двумя субъектами списка из 3 или более субъектов, означает, по меньшей мере, один из субъектов в списке.

[0031] Термин «множество» означает два или более, если только явно не указано, что подразумевается более чем два, например, "множество из трех или более", которое означает три или больше.

[0032] Фраза "по меньшей мере, часть" означает "часть или все". По меньшей мере, часть потока может иметь тот же состав, что и поток, из которого она получена. По меньшей мере, часть потока может иметь различный состав по отношению к части потока, из которого она получена. По меньшей мере, часть потока может включать в себя конкретные компоненты потока, из которого она получена.

[0033] Как используется здесь, термин "отделенная часть" потока - это часть, имеющая тот же химический состав, что и поток, из которого она была взята.

[0034] Как используется здесь, термины "первый", "второй", "третий" и т.д. используют, чтобы отличать среди множества признаков и/или стадий, и не указывают относительное положение во времени или в пространстве.

[0035] Термины «ниже по потоку» и «выше по потоку» относятся к предполагаемому направлению потока перемещаемой технологической жидкой среды. Если предполагаемое направление потока технологической жидкой среды является направлением с первого устройства на второе устройство, то второе устройство находится ниже по потоку относительно первого устройства, с которым оно соединено по потоку текучей среды.

[0036] Термин "обедненный" означает имеющий меньшую молярную % концентрацию указанного компонента, чем исходный поток, из которого он был образован. "Обедненный" не означает, что поток является полностью лишенным указанного компонента.

[0037] Как используются здесь, термины "тепло" и "нагревание" могут включать в себя как явное, так и скрытое тепло и нагревание.

[0038] Как используется здесь, единицами измерения давления являются абсолютные давления, а не манометрические давления, если специально не оговаривается, что это манометрическое давление.

[0039] Как используется здесь, "риформатом" или "потоком риформата» является любой поток, содержащий водород и окись углерода, образованные по реакции риформинга из углеводородного сырья и водяного пара.

[0040] Как используется здесь, "косвенный теплообмен" - это теплоперенос от одного потока к другому потоку, когда потоки не смешивают вместе. Косвенный теплообмен включает в себя, например, передачу тепла от первой жидкой среды ко второй жидкой среде в теплообменнике, где жидкие среды разделяют пластинами или трубами. Косвенный теплообмен включает в себя передачу тепла от первой жидкой среды ко второй жидкой среде, где промежуточную рабочую жидкую среду используют для передачи тепла от первой жидкой среды ко второй жидкой среде. Первая жидкая среда может испарять рабочую жидкую среду, например воду в пар, в испарителе, и эта рабочая жидкая среда подается в другой теплообменник или конденсатор, где рабочая жидкая среда передает тепло второй жидкой среде. Косвенный теплоперенос от первой жидкой среды ко второй жидкой среде с использованием рабочей жидкой среды может быть обеспечен при помощи теплопровода, термосифона, подогревателя с паровым пространством или тому подобное.

[0041] Как используется здесь, термин «прямой теплообмен" относится к теплопереносу от одного потока к другому потоку, где потоки тщательно смешивают вместе. Прямой теплообмен включает в себя, например, увлажнение, где воду распыляют непосредственно в поток горячего воздуха и тепло из воздуха испаряет воду.

[0042] В формулах изобретения могут быть буквы использованы для определения заявленных технологических стадий (например, (a), (b, (c), (d) и т.д.). Эти буквы используют для помощи в ссылках на технологические стадии и не предназначены для того, чтобы указывать порядок, в котором заявленные стадии представлены, за исключением только тех случаев, в которых такой порядок специально указан в формуле изобретения.

[0043] Настоящее изобретение относится к способу производства водородсодержащего продукта (например, водорода или синтез-газа) и парового продукта (т.е. отводимого пара). Водородсодержащим продуктом может быть, например, очищенный водород или синтез-газ, имеющий ожидаемое молярное отношение H₂:CO.

[0044] Способ описывают со ссылкой на чертежи, где одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым элементам на всех чертежах. Кроме того, ссылочные номера, которые представлены в настоящем описании в сочетании с номерами, нанесенными на фигуру, могут быть повторены в одной или нескольких последующих фигурах без дополнительного изложения в описании, для того чтобы обеспечить контекст для других признаков.

[0045] В способе используется каталитический паровой риформинг углеводородов. Каталитический паровой риформинг углеводородов, также называемый паровым риформингом метана (ПРМ), каталитическим паровым риформингом или паровым риформингом, определяют как любой способ, используемый для преобразования сырья для риформинга в риформат путем реакции с паром в присутствии катализатора. Риформат, также называемый синтез-газом, или просто сингазом, как используется здесь, представляет собой любую смесь, содержащую водород и окись углерода. Реакция риформинга является эндотермической реакцией и может быть описана в общем как C_nH_m+nH₂O→nCO+(m/2+n)H₂. Когда производят риформат, образуется водород.

[0046] Фиг.1 и фиг.2 являются схемами технологического процесса каталитического парового риформинга углеводородов, пригодными для осуществления настоящего способа.

[0047] Способ включает введение сырьевой газовой смеси 15 для риформинга внутрь множества содержащих катализатор труб 20 в риформинг-печи 10, участие в реакции риформинга сырьевой газовой смеси 15 для риформинга при реакционных условиях, эффективных для образования риформата 25, содержащего H₂, CO, CH₄ и H₂O, и выведение риформата 25 из множества содержащих катализатор труб 20 риформинг-печи 10.

[0048] Сырьевая газовая смесь 15 для риформинга может быть любой сырьевой газовой смесью, подходящей для введения в установку каталитического парового риформинга углеводородов для образования риформата. Сырьевая газовая смесь 15 для риформинга может содержать углеводородное сырье 75, которое было обессерено, и пар 151, и/или смесь предварительно преобразованного углеводородного сырья и водяного пара. Углеводородное сырье может быть предварительно преобразовано с водяным паром в адиабатической установке предварительного риформинга (не показана) или установке предварительного риформинга с конвективным нагревом (не показана), чтобы образовать предварительно преобразованное углеводородное сырье. Сырьем может быть природный газ, метан, нафта, пропан, топливный газ, производимый на нефтеперерабатывающем заводе, отходящий газ нефтеперерабатывающего завода или другое подходящее сырье риформинга, известное в данной области.

[0049] Реакция риформинга происходит во множестве содержащих катализатор реакционных труб 20 в риформинг-печи 10. Риформинг-печь, также называемая установкой каталитического парового риформинга, установкой парового риформинга метана и установкой парового риформинга углеводородов, определяется здесь как любая топочная печь, используемая для преобразования сырья, содержащего элементарный водород и углерод, в риформат путем реакции с паром в присутствии катализатора с теплом, обеспеченным посредством сгорания топлива.

[0050] Риформинг-печи с множеством содержащих катализатор реакционных труб, т.е. трубчатые печи риформинга, хорошо известны в данной области техники. Может быть использовано любое подходящее количество содержащих катализатор реакционных труб. Подходящие материалы и методы конструирования известны. Катализатором в содержащих катализатор реакционных трубах может быть любой подходящий катализатор, известный в данной области техники, например катализатор на носителе, содержащий никель.

[0051] Реакционные условия, эффективные для образования риформата 25 во множестве содержащих катализатор реакционных труб 20, могут включать температуру в диапазоне от 500°C до 1000°C и давление в диапазоне от 203 кПа до 5,066 кПа (абсолютное). Температура реакции может быть измерена с помощью любого подходящего датчика температуры, например термопары типа J. Давление реакции может быть измерено с помощью любого подходящего датчика давления, известного в данной области, например манометра от фирмы Mensor.

[0052] Способ включает сжигание топлива 5 с нагретым газом-окислителем 7 в блоке камеры сгорания 30 риформинг-печи 10, внешней по отношению к множеству содержащих катализатор реакционных труб 20 при условиях, эффективных для сжигания топлива 5, чтобы образовать продукт сгорания 35 и выработать тепло с целью энергоснабжения для реагирования сырьевой газовой смеси 15 для риформинга внутри множества содержащих катализатор реакционных труб 20. Продукт сгорания 35 выводят из блока камеры сгорания 30 риформинг-печи и подают в конвекционную секцию 45 риформинг-печи для подачи тепла к другим технологическим потокам. Блок камеры сгорания (также называемый излучательной частью печи или радиационной частью печи) риформинг-печи - это часть риформинг-печи, содержащая множество содержащих катализатор реакционных труб. Конвекционная секция риформинг-печи - это часть риформинг-печи, содержащая теплообменники, а не множество содержащих катализатор реакционных труб. Теплообменники в конвекционной секции могут быть для нагрева технологической жидкой среды, иной, чем риформат, такие как теплообменники для воды/пара, воздуха, побочного газообразного продукта, реакционного сырьевого газа перед введением в содержащие катализатор реакционные трубы и т.п.

[0053] Условия, эффективные для сжигания топлива, могут включать температуру в диапазоне от 600°C до 1500°C и давление в диапазоне от 99 кПа до 101,4 кПа (абсолютное). Температура может быть измерена с помощью термопары, оптического пирометра или любого другого откалиброванного устройства измерения температуры, известного в данной области для измерения температуры печи. Давление может быть измерено с помощью любого подходящего датчика давления, известного в данной области, например манометра от фирмы Mensor.

[0054] Топливо 5 может содержать побочный газообразный продукт 115 из адсорбера переменного давления 100 и вспомогательное топливо 118, 119, часто называемое сбалансированным топливом. Побочный газообразный продукт 115 может быть нагрет перед использованием в качестве топлива 5. Побочный газообразный продукт 115 может быть нагрет с помощью косвенного теплообмена с продуктом сгорания и/или риформатом. Побочный газообразный продукт 115 может быть нагрет до температуры в диапазоне от 100°C до 260°C.

[0055] Вспомогательное топливо (сбалансированное топливо), как правило, содержит серу, которая превращается в SO₃ в газообразном продукте сгорания при сжигании. SO₃ будет конденсироваться и подвергать коррозии оборудование для рекуперации тепла, когда температура газообразного продукта сгорания составляет температуру меньше, чем приблизительно 121°C.

[0056] В настоящем способе сера может быть удалена из вспомогательного топлива с использованием установки гидродесульфуризации 155 и/или установки гидродесульфуризации 165. Как альтернативный вариант, оборудование для рекуперации тепла может быть периодически заменено (т.е. с использованием временных теплообменников), и/или устойчивые к коррозии материалы могут быть использованы в конструкции теплообменного оборудования.

[0057] Как показано на фиг.1 и 2, способ может включать введение углеводородного сырья 117 вместе с водородом 107 в установку гидродесульфуризации 165 для удаления серы из углеводородного сырья, с образованием тем самым вспомогательного топлива 118. Водород 107 для гидродесульфуризации может быть добавлен к сырью до или после нагревания углеводородного сырья 75. Для обеспечения водорода 107 может быть использован водородсодержащий продукт 105. Альтернативно или в дополнение, способ может включать введение углеводородного сырья 75 вместе с водородом 106 в установку гидродесульфуризации 155 для удаления серы из углеводородного сырья с целью образования сырьевой газовой смеси 15 для риформинга из первой части и вспомогательного топлива 119 из второй части. Водород 106 для гидродесульфуризации может быть добавлен к сырью до или после нагревания углеводородного сырья 75. Водородсодержащий продукт 105 может быть использован для обеспечения водорода 106. Углеводородное сырье 117 может быть из того же источника или из иного источника, чем углеводородное сырье 75.

[0058] Как показано на фиг.2, нагревание побочного газообразного продукта 115 путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания 35 охватывает нагревание рабочей жидкой среды (например, воды) путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания 35 в теплообменнике 46 и нагревание побочного газообразного продукта 115 путем косвенного теплообмена с нагретой рабочей жидкой средой в теплообменнике 170. Нагревание побочного газообразного продукта путем косвенного теплообмена с риформатом 25 охватывает нагревание рабочей жидкой среды (например, воды) путем косвенного теплообмена с риформатом 25 в теплообменнике 78 и нагревание побочного газообразного продукта путем косвенного теплообмена с нагретой рабочей жидкой средой в теплообменнике 170. Тепло может быть извлечено из газообразного продукта сгорания 35 и/или риформата 25. Риформат и/или газообразный продукт сгорания могут быть использованы для нагрева воды, которую используют, чтобы нагреть побочный газообразный продукт. Вода может быть нагрета до температуры в диапазоне от 100°C до 270°C. Горячая вода может быть питающей котел водой, выведенной из водопроводной сети питания котлов. Горячая вода может быть горячей водой из отдельного замкнутого контура «циркуляционная вода/пар».

[0059] Как показано на фиг.2, часть питающей котел воды 123 может быть подана в контур «циркуляционная вода/пар». Вода в контуре может быть подана в теплообменник 46, чтобы быть нагретой газообразным продуктом сгорания 35. Часть нагретой воды может быть подана в нагревательный барабан 120, а другая часть циркуляционной воды может нагревать побочный газообразный продукт 115 в теплообменнике 170 и/или газ-окислитель 3 в теплообменнике 180. Циркуляционная вода может затем быть подана в теплообменник 78, чтобы быть нагретой риформатом 25.

[0060] Способ включает нагревание газа-окислителя 3 путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания 35 из блока камеры сгорания 30, с образованием тем самым нагретого газа-окислителя 7, и охлаждение газообразного продукта сгорания 35. Газ-окислитель 3 может быть нагрет путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания 35 без использования промежуточной рабочей жидкой среды, как показано на фиг.1, где газ-окислитель 3 и газообразный продукт сгорания обмениваются теплом в теплообменнике 4. С другой стороны, газ-окислитель 3 может быть нагрет путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания 35 с использованием промежуточной рабочей жидкой среды (например, воды), как показано на фиг.2. Газ-окислитель 3 может быть нагрет до температуры в диапазоне от 100°C до 260°C.

[0061] Газ-окислитель 3 представляет собой газ, содержащий кислород, и может быть воздухом, обогащенным кислородом воздухом, обедненным кислородом воздухом, промышленным кислородом или любым другим кислородсодержащим газом, известным для использования в риформинг-печах для сжигания. Например, как показано на фиг.1 и 2, воздух 130 может быть сжат в компрессоре 135, нагрет и подан в риформинг-печь в качестве нагретого газа-окислителя 7.

[0062] Если топливо и/или газ-окислитель содержат азот, то газообразный продукт сгорания будет также содержать азот.

[0063] Способ включает нагревание первого питающего потока воды 87 путем косвенного теплообмена с газообразным продуктом сгорания 35, таким образом дополнительно охлаждая газообразный продукт сгорания. Как показано на фиг.1 и 2, тепло извлекают из газообразного продукта сгорания 35, чтобы нагреть газ-окислитель 3 до извлечения тепла из газообразного продукта сгорания 35, чтобы нагреть первый питающий поток воды 87. Нагрев высокопотенциальным теплом (высокотемпературный нагрев) используют для нагрева газа-окислителя, а нагрев низкопотенциальным теплом (низкотемпературный нагрев) используют для нагрева первого питающего потока воды 87.

[0064] Первый питающий поток воды 87 обеспечивает часть того, что обычно называется "подпиточной водой" для риформинга. Первый питающий поток воды представляет собой воду, как правило, только нуждающуюся в деаэрации для того, чтобы быть пригодной в качестве питающей котел воды. Первый питающий поток воды может быть дистиллированной водой, обработанной водой (декальцинированной, отфильтрованной и т.д.) или другими подходящими видами воды, известными в данной области.

[0065] Как показано на фиг.1 и 2, после нагрева различных иных технологических потоков газообразный продукт сгорания 35 обменивается теплом с первым питающим потоком воды 87 в теплообменнике 6. Первый питающий поток воды 87 извлекает низкопотенциальное тепло из газообразного продукта сгорания 35. Первый питающий поток воды 87 может быть нагрет газообразным продуктом сгорания 35 до температуры в диапазоне от 65°C до 125°C. Температура первого питающего потока воды может быть измерена с помощью любого подходящего датчика температуры, например термопары типа J, где вода проходит через чувствительный конец термопары. Газообразный продукт сгорания 35 может быть охлажден до температуры в диапазоне от 50°C до 125°C или в диапазоне от 55°C до 95°C, в результате нагрева первого питающего потока воды 87. Температура газообразного продукта сгорания может быть измерена с помощью любого подходящего датчика температуры, например термопары типа J, где газообразный продукт сгорания проходит через чувствительный конец термопары.

[0066] Как показано на фиг.1 и 2, газообразный продукт сгорания 35 может нагревать ряд различных технологических потоков перед нагревом первого питающего потока воды 87.

[0067] Фиг.1 показывает газообразный продукт сгорания 35, нагревающий сырьевую газовую смесь 15 для риформинга, за которым следует перегрев пара 125 из нагревательного барабана 120. Часть перегретого пара может быть использована для образования сырьевой газовой смеси 15 для риформинга, а другая часть может быть использована для образования парового продукта 150 (т.е. отводимого пара). Способ включает образование парового продукта 150 для отвода, по меньшей мере, из части потока питающей котел воды 123, выведенной из деаэратора 110. Газообразный продукт сгорания затем нагревает часть питающей котел воды 127 из нагревательного барабана 120 с образованием двухфазной смеси пара и воды, из которой, по меньшей мере, часть возвращают в нагревательный барабан 120. Газообразный продукт сгорания затем нагревает часть питающей котел воды 123 из деаэратора 110 в теплообменнике 46. Нагретая питающая котел вода подводит часть подпиточной питающей котел воды к нагревательному барабану 120. Газообразный продукт сгорания затем нагревает воздух для горения 3 в теплообменнике 4 с целью образования нагретого газа-окислителя 7, и, наконец, газообразный продукт сгорания нагревает первый питающий поток воды 87 в теплообменнике 6. Газообразный продукт сгорания может быть проведен через конвекционную секцию с помощью всасывающего вентилятора 140.

[0068] Фиг.2 показывает газообразный продукт сгорания 35, нагревающий сырьевую газовую смесь 15 для риформинга, за которым следует перегрев пара 125 из нагревательного барабана 120. Часть перегретого пара может быть использована для образования сырьевой газовой смеси 15 для риформинга, а другая часть может быть использована для образования парового продукта 150 (т.е. отводимого пара). Способ включает образование парового продукта 150 для отвода из, по меньшей мере, части потока питающей котел воды 123, выведенной из деаэратора 110. Газообразный продукт сгорания затем нагревает часть питающей котел воды 127 из нагревательного барабана 120 с образованием двухфазной смеси пара и воды, из которой, по меньшей мере, часть возвращают в нагревательный барабан 120. Газообразный продукт сгорания затем нагревает поток циркуляционной воды, который нагревает воздух для горения 3 в теплообменнике 180, чтобы образовать нагретый газ-окислитель 7 и поток топлива 5 в теплообменнике 170. Наконец, газообразный продукт сгорания нагревает первый питающий поток воды 87 в теплообменнике 6. Газообразный продукт сгорания может быть проведен через конвекционную секцию с помощью всасывающего вентилятора 140.

[0069] Хотя на фиг.1 и 2 показаны конкретные варианты осуществления перед нагреванием первого питающего потока воды 87, различные конфигурации (порядок нагрева и количество потоков для нагрева) могут быть применены по желанию.

[0070] Способ включает нагревание второго питающего потока воды 85 путем косвенного теплообмена с риформатом 25, выведенным из множества содержащих катализатор труб 20, что тем самым охлаждает риформат 25. Второй питающий поток воды может быть дистиллированной водой, обработанной водой (декальцинированной, отфильтрованной и т.д.) или другими подходящими видами воды, известными в данной области.

Как показано на фиг.1 и 2, после нагрева различных иных технологических потоков и прохождения через дополнительный реактор конверсии 60, содержащий катализатор конверсии 61, риформат 25 обменивается теплом со вторым питающим потоком воды 85 в теплообменнике 80. Второй питающий поток воды 85 извлекает низкопотенциальное тепло из риформата 25. Второй питающий поток воды 85 может быть нагрет с помощью риформата 25 до температуры в диапазоне от 65°C до 125°C. Температура второго питающего потока воды 85 может быть измерена с помощью любого подходящего датчика температуры, например термопары типа J, где вода проходит через чувствительный конец термопары. Риформат 25 может быть охлажден до температуры в диапазоне от 25°C до 150°C в результате нагрева второго питающего потока воды 85. Температура риформата 25 может быть измерена с помощью любого подходящего датчика температуры, например термопары типа J, где риформат проходит через чувствительный конец термопары.

[0071] Как показано на фиг.1 и 2, риформат может обмениваться теплом с рядом потоков и может быть подан в реактор конверсии 60, содержащий катализатор конверсии 61. В примерных вариантах осуществления, показанных на фиг.1 и 2, риформат 25, выведенный из множества содержащих катализатор реакционных труб 20, подают в теплообменник 40, где риформат 25 нагревает часть потока питающей котел воды 127, с образованием тем самым двухфазного водно-парового потока, который вновь вводят в нагревательный барабан 120. Пар 125 выводят из нагревательного барабана и воду подают в любой из нескольких теплообменников, чтобы дополнительно нагреть питающую котел воду.

[0072] В примерных вариантах осуществления, показанных на фиг.1 и 2, риформат 25 подают из теплообменника 40 в реактор конверсии 60. Процесс может включать реагирование риформата 25 из теплообменника 40 в присутствии катализатора конверсии 61 при условиях реакции, эффективных для образования дополнительного водорода в риформате 25. Дополнительный водород может быть получен каталитической реакцией окиси углерода и пара. Эта реакция является экзотермической и обычно упоминаетс