CN102333723B - 二氧化碳排放降低方法 - Google Patents

Abstract

精炼厂中的二氧化碳排放是如下来降低的：在低压重整含烃的供料，来提高甲烷向氢气和一氧化碳的转化率，并且由此降低未反应甲烷浓度(methaneslip)。该含烃供料完全或者至少部分的包含精炼厂废气。然后将所形成的重整流进行水-气变换来形成变换流，从该流中来分离二氧化碳。作为该分离和低压重整的结果，将该含氢气的燃料气体流(其由此必然是贫二氧化碳和甲烷的)用于点火燃烧蒸汽甲烷重整器和精炼厂中的其他燃料用途，来降低二氧化碳排放。所分离的二氧化碳可以被封闭或者用于其他方法例如提高油回收率。

Description

二氧化碳排放降低方法

发明领域

本发明涉及一种降低精炼厂中二氧化碳排放的方法，在其中燃料气体流是通过在低压重整包含全部或者部分的精炼厂废气的含烃流，来降低未反应甲烷浓度(methane slip)和从经历了一种或多种水-气体变换反应器的重整流中分离二氧化碳来生产的。更具体的，本发明涉及这样一种方法，在其中一种燃料流用于点火燃烧该重整器，另一种燃料流被返回到精炼厂燃料集管中。

发明简述

含烃供料的蒸汽甲烷重整在实践中用于生产氢气，用于这样的精炼厂用作氢化处理和氢化裂解。结果，蒸汽甲烷重整器是与燃料精炼设备相连来运行的。多种废气流是在精炼厂中由方法例如流体催化裂化，焦化，催化重整，氢化裂解等来生产的。通常，全部的这些流体被用于加工加热器和用于制造蒸汽的蒸汽发生器中作为燃料。

但是，作为可以理解的那样，燃料燃烧产生二氧化碳。二氧化碳的产生被视为导致了温室气体和潜在的环境变化。因此，全世界都在努力来降低温室气体，其包括降低大气中二氧化碳的产生。如同Philips “CO₂ Management in Refineries”，Foster Wheeler Energy Limited(2002)中所示的，加工加热器产生了大致一半的从精炼厂运行中作为温室气体排放到大气中的二氧化碳。如这个论文所述，精炼厂废气的气化能够用来生产燃料和氢气，这将允许相对容易的捕集精炼厂中一半的二氧化碳排放。所捕集的二氧化碳能够用于提高油回收率方法。

在Simmonds等人的“A study of very large scale post combustion carbon dioxide capture at a refining and petrochemical complex”中，提出了收集精炼厂所产生的烟道气，然后捕集二氧化碳捕集设备在获得二氧化碳，来隔离该二氧化碳用于随后的使用。在这个参考文献中提出了通过大约2km长和最大横截面积9平方米的管网来捕集二氧化碳。在这个论文中预期了通过使用胺洗涤单元来捕集二氧化碳。

二氧化碳排放的另外一个来源是蒸汽甲烷重整器本身。蒸汽甲烷重整器产生了合成气，在其中氢气可以分离或者用于上游化学加工。这样的上游加工包括甲醇的生产和依靠费-托方法的用于合成燃料的气液方法。在任何情况中，合成气是在蒸汽甲烷重整器中，通过引入含烃供料(典型的是天然气)到位于该蒸汽甲烷重整器的辐射区域中的重整器管中来产生的。该重整器管包含催化剂来促进蒸汽甲烷重整反应，在其中蒸汽与烃反应来生产氢气，一氧化碳，水和二氧化碳。所形成的重整流在一种或多种水-气体变换反应器中进一步反应，在其中氢气含量是通过将一氧化碳与蒸汽来提高的。这导致形成了另外的二氧化碳。典型的，将所形成的变换流冷却，然后引入到变压吸附单元中，在其中分离氢气。这样的氢气分离导致产生了尾气流，其包含氢气，甲烷，一氧化碳和二氧化碳。该尾气流用于点火燃烧该重整器的燃烧器，以及用于加工蒸汽加热器中来产生蒸汽，其被用于蒸汽甲烷重整反应。全部的这种燃烧增加了所述设备的二氧化碳排放。

在US专利申请系列No.2007/0232706 A1中，已经提出了如下来捕集变换流中的二氧化碳：首先在真空变压吸附单元中分离二氧化碳，在其中吸附剂吸附了二氧化碳来生产富氢流，将其引入到变压吸附单元中。在该吸附剂解吸附过程中，产生了富含二氧化碳的流，将其通过压缩，冷却，干燥，净化，然后在蒸馏塔中进行亚环境温度蒸馏方法来进一步加工。所形成的底部液体在主热交换器(其用于与亚环境温度蒸馏方法相连)中蒸发，来生产富含二氧化碳的流，该流可以进一步压缩和用于上游方法，例如提高油回收率或者被隔离。作为所述蒸馏的结果而产生的贫二氧化碳的蒸汽可以升温和再循环回到变压吸附单元，用于与引入的合成气供料一起来进一步加工。

精炼厂废气是一种含烃流，其能够潜在的在蒸汽甲烷重整器中重整。但是，这样的流经常具有高的烯烃含量，其将使得蒸汽甲烷重整器中的催化剂失活。在US专利No.7037485中，公开了这样的精炼厂废气流可以压缩和在防护床中处理，来除去金属和硫物质，然后单独或者与天然气组合引入反应器来催化氢气与烃和任何硫化合物的反应，来形成饱和烃和硫化氢。如果该引入流不包含足够的氢气，则氢气可以自变压吸附单元再循环。可选择地，氧气流也可以加入来与包含在供料中的烃，氢气和硫化合物反应，以产生额外的氢气和一氧化碳。所形成的流然后可以送到脱硫床例如氧化锌床来除去硫化氢，和所形成的流然后可以与蒸汽合并，并且在蒸汽甲烷重整器中安全的反应。

如同将要讨论的那样，本发明提供了一种降低精炼厂中二氧化碳排放的方法，其不需要复杂的管网来收集烟道气和不产生富含二氧化碳的尾气作为蒸汽甲烷重整器的燃料，以及其他优点。根据本发明所分离的二氧化碳由此从燃料中被隔离，并且可用于其他方法例如提高油回收率。

发明内容

本发明提供一种降低精炼厂二氧化碳排放的方法。根据该方法，精炼厂废气流是获自精炼厂的燃料集管上游和获自脱硫单元下游。经反应的流然后由包含至少部分精炼厂废气流的加热的含烃流，如下来产生：不用氧气将氢气与该含烃流中存在的烃和残留的硫化合物催化反应，这样该经反应的流包含分别由烃和硫化合物氢化所形成的饱和烃和硫化氢。可选择地，催化反应可以在氧气，蒸汽(水蒸气)和烃以及氢气与硫化合物之间发生，这样经反应的流包含了另外的氢气，饱和烃，一氧化碳和硫化氢。

冷却该经反应的流，并且将吸附该经反应的流中的硫化氢，来生产处理的经反应的流，将其与蒸汽流合并来生产反应物的流。所形成的重整流包含氢气，一氧化碳，蒸汽(水蒸气)和二氧化碳。该重整流是至少部分地通过使得该反应物的流在燃料点火燃烧的蒸汽甲烷重整器中进行蒸汽甲烷重整来形成的。该蒸汽甲烷重整所进行的压力是大约125 psia-大约300 psi，并且比精炼厂燃料集管中的燃料集管压力高出不小于大约50 psia到大约150 psia，优选是高于精炼厂燃料集管压力大约75 psia-大约110 psia。此外，该蒸汽甲烷重整是以蒸汽：碳的比例为大约2.0-大约3.5来进行的，由此来由蒸汽甲烷重整来生产反应产物，其甲烷含量不大于大约2.0mol%。

该重整流中所包含的一氧化碳和蒸汽(水蒸气)是在至少一个水-气变换反应器中反应的，这样所产生的变换流的氢气和二氧化碳含量大于所述重整流。

将二氧化碳从该变换流中分离，来生产含二氧化碳的气体流和含氢气的气体流。第一含氢气的燃料气体流和第二含氢气的燃料气体流是由该含氢气的气体流来生产的。将该第一含氢气的燃料气体流返回到精炼厂燃料气体集管中，并且将该第二含氢气的燃料气体流用于将至少部分燃料供给到该蒸汽甲烷重整器。

从上面的讨论中可以理解，因为由此被用于精炼厂中的燃料气体包含了稍微更少的二氧化碳含量，因此这将降低来自该精炼厂的所形成的二氧化碳排放。此外，因为该蒸汽甲烷重整是在与常规的蒸汽甲烷重整运行相比的较低的压力下进行的，因此这里将有更低程度的未反应甲烷浓度(methane slip)，并因此该含氢气的燃料气体流中将会有较少的碳通过这样的燃料燃烧来产生二氧化碳。

该经反应的流优选是如下来形成的：将氢气，烃和硫化合物或者可选择地，将氧气，蒸汽(水蒸气)，烃，氢气和硫化合物与能够促进氢化和部分氧化反应二者的催化剂接触。另外，该重整流中所包含的一氧化碳和蒸汽优选是在高温水-气体变换反应器和与该高温水-气体变换反应器流动连通的低温水-气体变换反应器中反应的。在这种情况中，该含烃流可以通过与从高温水-气体变换反应器排放到低温水-气体变换反应器的部分变换流进行间接热交换来加热的。

二氧化碳生产可以将从蒸汽甲烷重整器中排出的重整的产物流与氧气一起引入到第二重整器中来提高。该重整的产物流的甲烷成分然后在第二重整器中转化成额外的氢气和一氧化碳，由此来生产重整流。

在本发明的一种具体的实施方案中，可以通过在吸附塔中将变换流与胺基溶剂逆流接触，来从该变换流中分离二氧化碳，由此来生产含氢气的气体流和负载二氧化碳的溶剂。在汽提塔中从该负载二氧化碳的溶剂中汽提二氧化碳，来生产含二氧化碳的气体流和再生的溶剂，用于吸收塔中。将所形成的含氢气的气体流干燥，然后分离成第一含氢气的燃料气体流和第二含氢气的燃料气体流。

附图说明

虽然本发明用权利要求明确指出了申请人关于他们的本发明的主题，但是据信当参考附图时能够更好的理解本发明，在其中：

图1是用于进行本发明方法的一种蒸汽甲烷重整装置的示意图；

图2表示了一种胺单元，其用于在形成含氢气的燃料气体流之前，将二氧化碳从变换流中移动；

图3表示了图1的一种可选择的实施方案；和

图4表示了图1的一种可选择的实施方案。

具体实施方式

参考图1，表示了一种蒸汽甲烷重整装置1，在其中待通过蒸汽甲烷重整进行重整的含烃流来源于引入的精炼厂废气流10，其获自精炼厂燃料气体集管上游和获自脱硫单元(其典型的是本领域已知的胺系统)下游。但是，应当明白这仅仅是出于说明的目的，事实上，天然气能够与该精炼厂废气流10混合，然后能够对其进行下述的加工。

精炼厂废气流10可以是一种流体催化裂化器废气，芳香精炼厂气体，焦化器废气或者其他类型的废气(含有高量的具有两个或者多个碳原子的烃)。典型的，精炼厂废气流将包含不小于大约50体积%(基于干烃)和/或至少3体积%的烯烃。但是，这样的流体典型的组成是公知的，并且它们是根据精炼厂构造和精炼厂运行模式而广泛变化的。这样的供料流的硫含量可以是大约5ppm-大约200ppm，并且该硫含量将分为硫醇和硫化氢。

精炼厂废气流10是在压缩机12中压缩来生产压缩的精炼厂废气流14的。典型的精炼厂废气处于小于大约100 psig的压力，这样需要压缩来克服与气体加工有关的压力降低。假定待生产的含氢气的燃料气体流是在相同的压力使用的，则压缩机12的排料压力将是大约200 psig-大约300 psig。这里目标是将要讨论的蒸汽甲烷重整是在大约125 psia-大约300 psia的压力进行，并且比燃料集管中的燃料集管压力高出不小于大约50 psia到大约150 psia，以使得低碳含量的含氢气的燃料气体流能够返回到集管中。

其后，该压缩的精炼厂废气流然后引入到含有已知的吸附剂的防护床16中，该吸附剂典型的是铁基的，并且其用于将硫物质降低到小于大约25ppm和降低重金属含量。所形成的处理过的压缩的精炼厂废气流18然后在供料加热器20中预热到不大于大约900℉的温度，来避免包含于这样的流体中的高级烃裂解。所形成的加热的精炼厂废气流24然后根据需要与氧气流28和蒸汽流30一起引入到催化反应器26。提供截止阀32和34来控制氧气和蒸汽的加入。

催化反应器26具有两种运行模式。在第一氢化运行模式中，阀32和34通常是关闭的。但是，阀34可以打开来控制催化反应器26中的温度，特别是在精炼厂废气流10具有高浓度烯烃的情况中更是如此。

在催化氢化运行模式中，饱和烃将由供料中所存在的烯烃来生产，并且硫化合物例如羰基硫，硫醇，噻吩和其他有机硫物质将被还原成硫化氢，用于进一步的处理。氢气与高级烃和烯烃反应，优选生产处于大于大约400℃温度的经反应的流36。

在催化氧化运行模式过程中，两个阀32和34被设定在打开的位置，来产生氧气：碳的比率小于大约0.25和蒸汽：碳的比率小于1.0。氧气流28可以是空气，富含氧气的空气或者其他含有氧气的气体，并且优选是富含氧气的流，其含有大约85体积%和更高量的氧气。包含在该加热的精炼厂废气流24中的烃与氧气和蒸汽反应，来生产经反应的流36，其的烃成分优选的组成是甲烷，小于0.5体积%的烯烃(基于干物)，小于10%的具有两个或者多个碳原子的烷烃(基于干物)，不大于大约1体积%的非烷烃和烯烃的烃(基于干物)，并且其余的成分包含氢气，一氧化碳，二氧化碳和水。硫物质也被化学还原成硫化氢。将氧气28以足量供给，以使得经反应的流36的温度是大约500℃-大约860℃。

包含在催化反应器26中的催化剂必须能够以氢化模式和部分氧化模式使用。有用的催化剂可以获自Sud-Chemie of Louisville，KY United States of America，其处于单块的形式，其是作为在FeCrAlY上的PC-POX 1来销售的。可以使用来自其他供应商的类似催化剂。应当对在带有具有氢化和部分氧化活性二者的催化剂的反应器中典型的驻留时间进行选择，来产生至少大约10000-大约100000小时^-1的空速。

催化反应器的运行充分描述在本申请人的US专利No.7037485中。但是，应当注意本发明不限于这样的反应器之处在于假定正确的供料组成时(例如这样的组成，其具有低浓度的具有两个或者多个碳原子的烷烃)，能够在中获得相同的效果加氢器。此外，两个专门设计的氢化和部分氧化反应器是可能的，其在所述反应器之间具有开关。

经反应的流36然后在热交换/锅炉系统38中冷却到大约700℉的温度来产生蒸汽，然后引入到另外一种脱硫床40中，优选氧化锌床，来形成处理的经反应的流42，其然后与过热蒸汽流44合并来生产反应物的流46，其充当蒸汽甲烷重整器48(“SMR”)的供料。

蒸汽甲烷重整器48具有辐射区50和对流区52。燃烧器54和56在辐射区50中点火来加热反应器管58。作为本领域已知的，在任何蒸汽甲烷重整器中将提供多个燃烧器54和56以及几百个反应器管58。

在反应物的流46已经在蒸汽甲烷重整器50的对流区52加热之后，将反应物的流46供给到反应器管58中。在这一点上来说，烟道气流59是通过在辐射区50中进行燃烧来生产的，其然后用于在位于对流区52中的热交换器60中加热反应物的流46。另外的热交换器61，62和64也提供在对流区52中来产生蒸汽，然后过热该蒸汽。该蒸汽是在蒸汽鼓66中如下来产生的：将锅炉供料水流68送入热交换器61和62中，来生产含有蒸汽的流70，其供给回到蒸汽鼓66中。另外，在蒸汽产生单元例如蒸汽产生单元38中所产生的蒸汽也可以供给到蒸汽鼓66中。将加热的锅炉供料水以将要讨论的和在任何情况中常规的方式来供给到蒸汽鼓66中。将所形成的蒸汽作为蒸汽流72供给到蒸汽过热器64中，来生产过热的蒸汽流74，其被分成过热的蒸汽流44和输出的蒸汽流76。如果将胺单元用于二氧化碳分离，则一些输出蒸汽可以用于驱使胺再生。

烟道气流59然后送到选择性催化还原单元78(“SCR”)中，用于除去氮氧化物。该处理的烟道气然后送过燃烧空气加热器80，来由空气供料流84来生产加热的燃烧空气流82。该烟道气然后作为烟囱气体86从烟道烟囱88中排出。如同将要讨论的，加热的燃烧空气流82支持了用于点燃燃烧器54和56的燃料的燃烧。

作为本领域已知的，蒸汽和烃在催化剂填充的反应管58中的反应产生了重整流90，其包含蒸汽，氢气，一氧化碳和二氧化碳和少量称作未反应甲烷浓度(methane slip)的甲烷。根据本发明和如上所述，该蒸汽甲烷重整运行条件是压力大约125 psia-大约300 psia，并且蒸汽：碳比率是大约2.0-大约3.0。因为本发明的目的是将含有氢气的燃料，贫二氧化碳，一氧化碳和烃返回到精炼厂燃料集管中，该蒸汽甲烷重整应当在高于燃料集管压力的大约50 psia-大约150 psia的压力，优选在高于精炼厂燃料集管压力的大约75 psia-大约110 psia的压力进行。

通过本发明所预期的较低的压力使得甲烷向氢气和一氧化碳的转化率最大，并且将确保重整流90中的甲烷浓度，也称作未反应甲烷浓度(methane slip)，将不大于大约2.0mol%，基于湿物。典型的，蒸汽甲烷重整运行是在大约350-大约450 psia的压力下进行的，并且在这样的情形下，未反应甲烷浓度(methane slip)典型的是大约3mol%，基于湿物。蒸汽：碳的比率将根据实际的供料，以本领域公知的方式来选择，其将有利于氢气的生产。但是，这样的比率将对本发明所预期的给定的低压运行所获得的转化程度不产生明显的影响。作为可以理解的，甲烷更完全的转化将导致较少的甲烷存在于根据本发明所产生的燃料中，并且因此降低了通过这样的燃料的燃烧而产生的二氧化碳排放。在这点上，重整流90典型的组成将是小于1mol%，基于湿物。这与在常规压力运行的蒸汽甲烷重整器中的重整流的典型组成形成对比，其将包含大于3mol%，基于湿物。

重整流90然后在加工蒸汽加热器92(其还可以用于产生用于蒸汽鼓66的蒸汽)中冷却到大约600℉的温度，然后引入到高温变换单元94中。高温变换单元典型的入口温度是大约550℉-大约700℉。在高温变换单元94中，重整流90进行了已知的水-气变换反应，在其中蒸汽与一氧化碳反应来生产变换流96，其包含相对于重整流90来说额外的氢气和二氧化碳。变换流96典型的氢气：一氧化碳摩尔率是大约15。

将变换流96引入到供料加热器20中来形成加热的精炼厂废气流24。该变换流96(其因此冷却到大约330℉的温度)然后送过锅炉供料水加热器98。其后，将变换流96然后在冷却器102中如下来冷却到大约环境温度：与空气或者水间接热交换来生产环境温度变换流104。

然后在胺吸收单元106中从环境温度变换流104中除去二氧化碳，来生产含二氧化碳的气体流108(纯度大约99mol%)和含氢气的气体流110。含氢气的气体流110然后送过干燥器112(其可以是一种变温吸附单元)。作为本领域公知的，这样的单元具有吸附剂(典型的是氧化铝)床，其是异相循环运行的，这样当一个床吸附湿气时，另一个床是通过使它经历比在线床更高的温度和更低的压力来再生的。该除湿产生了干燥的含氢气的气体流114，其可以分成第一含有氢气的燃料流116和第二含有氢气的燃料流118。干燥的含氢气的气体流114将具有如下组成：~92mol%的氢气，大约5mol%的一氧化碳，2mol%的二氧化碳，大约0.7mol%的甲烷和大约0.3%的氮气，基于90%的二氧化碳除去效率。将第一含有氢气的燃料流116直接供给回到精炼厂的燃料集管。将第二含有氢气的燃料流118供给回到蒸汽甲烷重整器48，来优选充当全部的燃料到燃烧器54和56。在这点上，取决于燃烧器的特性，一些天然气可能必须用作燃烧器燃料。在这点上，第二含有氢气的燃料流118因此可以充当一部分的燃料，用于蒸汽甲烷重整单元48。使用任何天然气作为燃烧器燃料是不太优选的，因为更多的二氧化碳将排出到环境中。另外一点是可以在干燥器112之前采集第二含有氢气的燃料流118，并因此将包含比第一含有氢气的燃料气体116更多的湿气。

含二氧化碳的气体流108可以直接被隔离或者可以有利的用于其他工业用途。为此目的，含二氧化碳的气体流108可以通过产物压缩机来压缩，然后送入管线中用于被隔离或者提高油回收率。

从上述讨论可以理解，使用第二含氢气的燃料气体流118(其具有低浓度的二氧化碳)将导致烟囱气体流86中较少的二氧化碳排放。在将第一含氢气的燃料气体流116用于为精炼厂的其他部分提供燃料中同样如此。因此，可以看到蒸汽甲烷重整器48能够有效的用于将精炼厂废气流10转化成含有氢气的废气流，其是贫含碳物质的，并且其可以用于整个精炼厂设备中，具有降低的二氧化碳排放。

参考图2，在胺单元106中，将环境温度变换流104引入到吸收塔122中，其设计来使用胺基溶剂。将该胺基溶剂作为再生的溶剂流124引入到吸收塔122的顶部区域中。在塔122内是一组质量转移接触元件126，其被提供来使得下降的溶剂与上升的二氧化碳和含有氢气的气相(其是通过吸收塔122的底部区域，作为环境温度变换流104而引入的)来接触。这样的质量转移接触元件可以是塔盘或者填料。作为这样的气相和溶剂之间接触的结果，富含氢气的气体是作为吸收塔122中的塔顶部物而形成的，富含二氧化碳的液体是作为吸收塔122中的液体塔底部物而形成的。该含氢气的气体流110是从吸收塔122的顶部区域来提取的，并且组成吸收塔122的含有氢气的塔顶部物。当溶剂在吸收塔122中下降时，它变得不断更富含二氧化碳，来形成作为液体塔底部物的富含二氧化碳的液体，其是作为富含液体流128来提取的。

优选的，吸收塔122的温度保持在100℉-大约170℉。将吸收塔122的运行压力保持在与含氢气的气体流96的引入供料相同的水平。包含在氢气和含二氧化碳的气体流96中的大部分二氧化碳被吸收到溶剂中。

用二氧化碳填加的溶剂可以作为富含液体流128送到再生区，来再生该溶剂和由此来生产二氧化碳，其因此与引入的供料分离。这是如下来实现的：将富含液体流128通过热交换器130引入，然后将该富含液体流128引入接近环境压力的汽提塔132中。用溶剂填加的其余液体在汽提塔132中提供的质量转移接触元件134中下降，来生产另外一种液体塔底部物。加热器136加热这样的液体塔底部物，而不使其沸腾，来生产上升的蒸汽，这将从该液体中置换和因此汽提二氧化碳来生产作为塔顶部物的二氧化碳。提取塔顶部物流138，并且引入到气体分离鼓140中来从任何溶剂中分离二氧化碳。这样分离的溶剂是作为回流流141引入回到汽提塔132中和引入到质量转移接触元件134中来清洗掉任何存在于二氧化碳塔顶部物中的溶剂。来自于前述的含二氧化碳的气体流108可以如前所述来使用。

将包含在汽提塔132中的液体塔底部物中的再生溶剂作为再生的溶剂流124提取，将其通过泵142泵送回吸附塔126的压力，在热交换器130中冷却，然后送过冷却器144和吸收塔126。

使用这样的系统是仅仅一种分离二氧化碳的方式。例如，二氧化碳可以以与US专利申请No.2007/0232706A1所示相同的方式来分离。根据这种公开的专利申请，变换流96可以引入到二氧化碳真空变压吸附单元中，其使用吸附剂床(其包含吸附剂例如氧化铝)来从变换流96中吸收二氧化碳。该吸附将产生含二氧化碳的气体流和富含氢气的流(其可以用于形成第一和第二含氢气的燃料气体流116和118)。该含二氧化碳的气体流然后可以在亚环境温度蒸馏塔系统中进一步加工，来生产作为产物取出的二氧化碳流。

参考图3，在一种可选择的实施方案中，来自第一高温变换单元94的一部分变换流95在供料加热器20之后可以供给到大约350℉-大约450℉温度的低温变换单元146。锅炉供料水加热器或者低压蒸汽发生器可以用于供料加热器20的场合。作为可以理解的，该部分的变换流95将总是包含蒸汽和一氧化碳，其可以在低温变换单元146中反应来提高在从这样的单元排出的变换流96’中打算进一步加工的氢气和二氧化碳含量。在这点上，变换流96’的氢气：一氧化碳摩尔比是大约70。这个图中所示的实施方案其他功能与图1所示方式相同。

图4表示了图1的仍然另外一种实施方案，其设计来降低含氢气的燃料气体流116和118中所存在的甲烷量，因此降低这样的燃料燃烧时所产生的二氧化碳排放量。在这种实施方案中，使用第二重整器148。这样的重整器如本领域公知的那样利用燃烧器点火燃烧催化剂床。提供含氧流150来支持这样的燃烧。在这样的实施方案中，将蒸汽甲烷重整器48的重整的产物流90’引入到第二重整器中来转化其甲烷成分，来生产额外的氢气，一氧化碳和二氧化碳，以生产重整流90”。重整流90”中该额外的氢气和一氧化碳然后在上游变换单元94中反应，来生产额外的氢气和二氧化碳。

下表表示了模拟实施例，来说明现有技术(案例1和2)和本发明(案例3和4)所获得的二氧化碳排放可能的运行对比。在该表中，案例1是精炼厂二氧化碳排放的一个说明，其获自典型的含烃气体流的燃烧。选择天然气作为精炼厂气体的替代品。案例2说明了在使用氢气作为燃料的精炼厂中所发生的二氧化碳排放，所述氢气是由运行在大约350 psia-大约450 psia的常规蒸汽甲烷重整器产生的，并且在变压吸附单元之前除去二氧化碳来生产氢气。案例3和案例4分别是根据图1和2进行的本发明的预期结果。案例4表示了当富含氢气的燃料在精炼厂中燃烧时，与典型的含烃气体流燃烧时相比，图3所示的构造排放的二氧化碳减少了72%。另外，如果全部的输出蒸汽可以用于弥补典型的含烃气体燃烧来生产蒸汽，则实际所消除的二氧化碳排放比燃烧含烃气体典型的排放水平小了接近85%。

表

虽然已经描述了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员能够想到可以进行众多的添加、省略和改变，而不脱离附加的权利要求所提出的本发明的主旨和范围。

Claims (7)

1.一种降低精炼厂中二氧化碳排放的方法，其包括：

从精炼厂中的精炼厂燃料气体集管上游和脱硫单元下游获得精炼厂废气流；

加热包含至少部分该精炼厂废气流的含烃流，并且由该含烃流，通过以下方式来生产经反应的流：不用氧气将氢气与该含烃流中所存在的烃和硫化合物催化反应，以使得该经反应的流包含分别由烃和硫化合物的氢化而形成的饱和烃和硫化氢，或者可选择地，将氧气、蒸汽和烃以及氢气与硫化合物催化反应，以使得该经反应的流包含额外的氢气、饱和烃、一氧化碳和硫化氢；

冷却该经反应的流，吸附该经反应的流中的硫化氢，来生产处理的经反应的流，并且将该处理的经反应的流与蒸汽流合并来生产反应物流；

通过使得该反应物流在用燃料燃烧的蒸汽甲烷重整器中至少部分地进行蒸汽甲烷重整，来生产包含氢气、一氧化碳、蒸汽和二氧化碳的重整流；

该蒸汽甲烷重整在如下条件下进行：压力在125 psia- 300 psia范围内，并且比燃料集管的燃料集管压力高出不小于50 psia到150 psia，并且蒸汽：碳的比率是2.0-3.5，由此由该蒸汽甲烷重整来生产甲烷含量不大于2.0mol%的反应产物；

在至少一个水-气变换反应器中将该重整流中所含的一氧化碳和蒸汽进行反应，这样生产了其中氢气和二氧化碳含量大于所述重整流的变换流；

从该变换流中分离二氧化碳，来生产含二氧化碳的气体流和含氢气的气体流；

由该含氢气的气体流来生产第一含氢气的燃料气体流和第二含氢气的燃料气体流；和

将该第一含氢气的燃料气体流返回到精炼厂燃料气体集管中，并且利用该第二含氢气的燃料气体流来将至少部分燃料供给到蒸汽甲烷重整器。

2.权利要求1的方法，其中进行该蒸汽甲烷重整的压力比该精炼厂燃料气体集管的精炼厂燃料集管压力高出75 psia-110 psia。

3.权利要求1的方法，其中该经反应的流是通过将氢气、烃和硫化合物或者可选择地通过将氧气、蒸汽、烃、氢气和硫化合物与能够促进氢化和部分氧化反应二者的催化剂接触来形成的。

4.权利要求1的方法，其中该重整流所包含的一氧化碳和蒸汽是在高温水-气体变换反应器和与该高温水-气体变换反应器流动连通的低温水-气体变换反应器中反应的。

5.权利要求4的方法，其中该含烃流是通过与从高温水-气体变换反应器排放到低温水-气体变换反应器的部分变换流进行间接热交换来加热的。

6.权利要求1的方法，其中：

重整的产物流是从该蒸汽甲烷重整器排出的；和

将该重整的产物流连同氧气引入到第二重整器中，并且将该重整的产物流的甲烷成分转化为在该第二重整器中额外的氢气和一氧化碳，由此来生产重整流。

7.权利要求1的方法，其中：

通过在吸附塔中将变换流与胺基溶剂逆流接触，来从该变换流中分离二氧化碳，由此来生产含氢气的气体流和负载二氧化碳的溶剂，并且在汽提塔中从该负载二氧化碳的溶剂中汽提二氧化碳，来生产含二氧化碳的气体流和再生的溶剂，用于吸收塔中；和

将该含氢气的气体流干燥，然后分离成第一含氢气的燃料气体流和第二含氢气的燃料气体流。

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