[發(fā)明專利]用于利用制氫設(shè)備的未用熱來為城市供熱系統(tǒng)供給綠色熱的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410274280.5
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104236145B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·特羅默
• 申請（專利權(quán)）人: 喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司
• 主分類號: F24V30/00
• 分類號: F24V30/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 牛曉玲;吳鵬

本發(fā)明涉及一種用于利用制氫設(shè)備的未用熱來為城市供熱系統(tǒng)供給綠色熱的方法。通常，合成氣體在轉(zhuǎn)化為蒸汽并向工藝的流體傳熱之后處于不超過160℃的溫度TG下；所產(chǎn)生的煙氣在熱交換之后處于不超過170℃的溫度TF下；該方法還產(chǎn)生處于高于200℃的溫度TV下的未用輸出蒸汽，以通過與合成氣體和煙氣進行熱交換來利用脫礦質(zhì)水供給外部蒸汽系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的方法使用可在上述流體中獲得的熱借助在閉環(huán)中循環(huán)的處于可變溫度下的傳熱流體——一般是水——來加熱位于附近的集中水加熱系統(tǒng)中的水；環(huán)路中的水通過與合成氣體和煙氣進行間接熱交換而被加熱；附加熱根據(jù)需求從輸出蒸汽供給。本發(fā)明還涉及一種用于實施該方法的設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于從制氫設(shè)備回收未用熱以給城市供熱系統(tǒng)供給綠色熱的方法。

更具體地，本發(fā)明涉及一種用于利用可在25℃與170℃之間的溫度下獲得并來自用于通過輕質(zhì)烴蒸汽重整來制氫的PH2工藝的熱來促進集中水加熱系統(tǒng)的水的加熱的方法，其中所述PH2工藝通過烴蒸汽重整產(chǎn)生溫度很高的合成氣體，同時產(chǎn)生煙氣，接著通過熱交換第一次冷卻合成氣體，然后轉(zhuǎn)化合成氣體中包含的CO并通過熱交換進行第二次冷卻；所述PH2工藝在重整期間產(chǎn)生的煙氣在與工藝中使用的各種流體進行相繼熱交換期間被冷卻，并且通過與合成氣體并可選地與煙氣進行熱交換來從脫礦質(zhì)水產(chǎn)生否則未使用的蒸汽以供給外部蒸汽系統(tǒng)。

背景技術(shù)

蒸汽甲烷重整(SMR)技術(shù)在工業(yè)上通常用于制氫。合成氣體的獲得構(gòu)成用于最終制氫的第一主要步驟；其組分可因條件而異，但它將始終主要包括氫和一氧化碳的混合物，以及比例較小的二氧化碳、尚未反應(yīng)的甲烷、過剩蒸汽和各種處于微量狀態(tài)的占極少數(shù)的化合物。

在制氫的情形中，通過蒸汽重整產(chǎn)生的合成氣體在至少一個所謂的變換反應(yīng)器中處理，其中在重整期間產(chǎn)生的一氧化碳(CO)在蒸汽的作用下并在存在適合的催化劑的情況下主要轉(zhuǎn)化為二氧化碳和補充氫。

高吸熱性重整反應(yīng)在高溫(從550℃至950℃)下發(fā)生。重整反應(yīng)所需的熱通過在燃燒區(qū)中使用空氣燃燒燃料氣體——主要是給料天然氣和來自工藝的殘留氣體(一般為PSA殘留氣體)——從而產(chǎn)生煙氣來供給。重整后的合成氣體處于高溫(800℃至950℃)下。該高溫合成氣體中以及煙氣中的熱的一部分被用于加熱鍋爐水以至少產(chǎn)生重整反應(yīng)所需的蒸汽，并且可輸出過剩蒸汽。

從重整裝置產(chǎn)生的合成氣體因此經(jīng)歷第一次冷卻——所回收的熱被用于生產(chǎn)蒸汽——且然后輸送到由一個或多個反應(yīng)器組成且還稱為WGS(water gas shift(水氣變換)的縮寫)模塊或反應(yīng)器的變換模塊，以通過在存在蒸汽的情況下將CO轉(zhuǎn)化為CO₂來產(chǎn)生另外的氫。以H₂和CO₂增濃(且耗盡CO)的合成氣在PSA H2單元中通過變壓吸附處理以制氫。

當前的制氫單元的第二方面在于它們具有促進所述單元的熱流體中可獲得的熱用于產(chǎn)生蒸汽、預(yù)熱反應(yīng)劑或預(yù)熱空氣的先進的能量整合。

從重整裝置產(chǎn)生的合成氣體被冷卻到使它能夠進入變換反應(yīng)器的溫度，且離開變換反應(yīng)器的合成氣體再次被冷卻；應(yīng)該指出的是，當變換模塊包括后接低溫反應(yīng)器的高溫反應(yīng)器時，第二次冷卻在兩次變換反應(yīng)之間進行。在該第二次冷卻之后，合成氣體呈兩相流體的形式，溫度在90℃至160℃左右且壓力在18bar至40bar左右。第二次冷卻帶來的冷凝物——主要為水，但也有溶解的氣體——能被回收并重復利用以通過回收來自工藝的熱來產(chǎn)生蒸汽。這樣產(chǎn)生的蒸汽——稱為工藝蒸汽——的全部或一部分與意欲在重整裝置中產(chǎn)生合成氣體的負載混合。

來自重整的燃燒氣體構(gòu)成可現(xiàn)場獲得的另一種熱流體。在從燃燒室產(chǎn)生時，它們的溫度介于900℃與1200℃之間，且它們隨后在與工藝(加氫脫硫、預(yù)重整、重整等)中使用以及用于產(chǎn)生蒸汽的各種流進行相繼熱交換期間在對流區(qū)中冷卻。可在約170℃以上的溫度下獲得的熱因此在設(shè)備中被就地重復使用，也就是說用于產(chǎn)生蒸汽——用于工藝以及在需要的情況下用于產(chǎn)生輸出蒸汽——或用于預(yù)熱反應(yīng)劑，包括燃燒空氣的預(yù)熱。