CN105600750A - 用于生产氢的设备和用于操作该设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产氢的设备和用于操作该设备的方法，设备包括：具有炉的蒸汽重整反应器，在该反应器中，水和至少一种碳能量载体反应以形成含氢的粗合成气体；和至少一个清洁装置，用于净化粗合成气体，粗合成气体从蒸汽重整反应器经由至少一个供给管路供给到所述至少一个清洁装置。根据本发明，在所述至少一个清洁装置中的一个清洁装置的上游，至少一个返回管路从供给管路分支，粗合成气体通过所述至少一个返回管路被至少部分地再循环到蒸汽重整反应器的炉中。

Description

用于生产氢的设备和用于操作该设备的方法

技术领域

本发明涉及用于生产氢的设备，该设备包括：具有炉的蒸汽重整反应器，在该反应器中水和至少一种碳能量载体反应以形成含氢粗合成气体；以及用于净化粗合成气体的至少一个清洁装置，粗合成气体从蒸汽重整反应器经由至少一个供给管路供给到所述至少一个清洁装置。本发明另外还包括用于操作该设备的方法。

背景技术

所有能够用作合成反应的初始材料的含氢气体混合物原则上称为合成气体。合成气体所用于的典型合成是甲醇和氨的合成。合成气体分解成单独组分CO、H₂、CO₂、H₂O和CH₄同样形成用于重整设备的广泛的应用领域。

合成气体的生产原则上能够从固体、液体和气体初始材料进行。从气体反应物产生合成气体的最重要方法(所谓的重整)通常利用天然气作为反应物。天然气基本上是气态烃的混合物，其成分根据原始场所变化，其中主要组分始终是甲烷(CH₄)，且作为另外的组分，例如，能够存在具有两个或更多个碳原子的较高的烃以及诸如硫的杂质。

为了重整天然气以形成合成气体，主要使用所谓的蒸汽重整，其中存在的甲烷在催化剂存在时主要根据以下反应方程式进行转化以形成氢(H₂₎、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂₎：

和

当使用合适的催化剂时，且蒸汽被添加时，此外，根据所谓的富气体反应发生形成甲烷的较高的烃的裂解：

利用水进行的甲烷转化以形成一氧化碳的较高吸热特性控制蒸汽重整的总焓。该过程所需的能量输入(其因此是总体吸热的)通常经由外部加热器(所谓的炉)实现。为此目的，碳能量载体的总蒸汽被分割且第一部分作为反应物引入蒸汽重整中，而第二部分作为燃料气体供给到炉中。原则上，而且，不同的碳能量载体能够被供给到蒸汽重整和炉中。

甲烷转化能够通过增加蒸汽-碳比率，即通过超化学计量地添加蒸汽来产生。

随后对合成气体的净化取决于合成气体的成分。如果合成气体包含在下游过程中进一步使用的氢，则为了净化氢，压力摆动吸附(通常也为PSA)通常被执行。

压力摆动吸附(PSA)是借助于吸附在压力下分离气体混合物的物理方法。专用多孔材料(比如，例如，沸石或活性碳)此处用作吸附剂。气体在10到80巴的高压力下引入填充有吸附剂的固定床反应器，并且因此气体流过固定床。混合物的一个或更多个组分(所谓的重质组分)然后被吸附。在床的出口处，所谓的轻质组分(在该情形中氢)能够被取出。在一定时间之后，吸附器床基本上饱和，且某些重质组分共存。此时，经由阀，该过程以轻质组分的出口被关闭且重质组分的出口被打开这样的方式被切换。这伴随压力下降。经由低的压力，然后，吸附的气体被再次解吸且能够在出口处被脱去。通常，两个交替地加载的和排放的吸附器被连接，且因此连续的操作是可能的。

如果合成气体还包含一氧化碳，净化通常还包括CO₂去除器、合成气体干燥单元和低温合成气体分离设备或低温合成气体分离设备(CO冷箱)。

CO₂去除器通常是洗涤器，其中胺或碳酸盐被用作洗涤介质。在该情形中，在第一步骤中，CO₂积聚在洗涤介质中并且然后与洗涤介质一起被转移到第二分离步骤。在第二步骤中，洗涤介质和CO₂再次彼此分离，据此CO₂能够以浓缩形式被脱去。

在干燥中，仍源自蒸汽重整的水从合成气体去除。干燥单元通常是温度摆动吸附单元(TSA)。

在低温分离设备中，CO气体从仍存在于合成气体中的其它组分分离。

除CO气体之外，在低温分离设备中，富含氢的流和一种或更多种残留气体流产生。为了净化富含氢的流，通常使用压力摆动吸附，其将氢从所谓的PSA残留气体分离出来。

根据单独净化阶段的可能连接变量，残留气体包含未反应的甲烷、较高值的烃、CO₂、H₂O、惰性气体(比如氮和氩)以及还有未分离的氢。

残留气体再循环到吸热蒸汽重整炉。所需的另外燃料气体的量因此能够减少，因为残留气体通常具备重要的热值。此外，以该方式，残留气体不需要进一步增加或在火焰中燃烧。

US2,667,410描述了用于控制从蒸汽重整过程产生的合成气体的质量的方法，集中于在净化中形成的残留气体。在该情形中，通过测量未反应的甲烷和反应温度，以形成的合成气体总是具有下游氨合成所需的相同成分这样的方式调节供应的甲烷的量。

US2010/0255432A1公开了用于启动蒸汽重整反应器的方法，其中燃料气体和惰性气体的混合物被产生，其具有一种成分，使得加热输出对应于在利用残留气体的再循环的稳态操作中的加热输出的25％。蒸汽重整器的炉子在启动期间使用该混合物操作。

残留气体再循环的问题是利用清洁装置可能总是出现故障。然而，蒸汽重整反应器对在炉室中的压力波动非常敏感。控制范围通常略低于在-1至-10mm水的压力。在气体清洁过程中的一个故障的情况下，故障的清洁阶段且也可能所有随后的清洁阶段必须立即关闭。通常，然后，粗合成气体简单地在火焰中燃烧。由于残留气体的损失，当一个或更多个清洁阶段被切断时，引入炉中的燃料气体的总量下降，该气体在标准操作期间由燃料气体和再循环残留气体组成。这导致燃烧室中的压力下降，作为压力下降的结果，整个重整器设备的紧急关停可能发生。

此处的问题是假如整个蒸汽重整出故障，则出现24小时和更多的闲置时间。这远远超过对于清洁阶段的重新启动所需要的闲置时间(例如，低温合成气体分离设备4至8小时，CO₂洗涤1-3小时，压力摆动吸附1至3小时)。因此，避免由于来自一个清洁设备的一个再循环流的损失造成的整个过程被切断是绝对必要的。

在源自净化的残留气体的损失的情况下的压力突然下降的问题现今实际上已经通常被解决，因为在蒸汽重整器炉上打开错误的气瓣，借此，错误的空气被抽入炉中。

然而，该程序的缺点是通过抽入冷环境空气，炉室和燃料气体废热系统中的温度极大地下降。因此，在重整器炉的炉侧和过程侧上可能发生相当大的温度波动，由于该原因，然后无论如何最终必须切断重整过程。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种设备，利用该设备，甚至在连接在蒸汽重整反应器下游的清洁装置出故障的情形下，蒸汽重整反应器的操作也能够继续维持。

该目的通过一种用于生产氢的设备实现：该种类型的设备具有蒸汽重整反应器，在该蒸汽重整反应器中，水和至少一种碳能量载体(优选地由按重量计至少80％的甲烷组成的气体)反应以形成含氢的粗合成气体。该反应吸热地进行，由于该原因，蒸汽重整反应器配备有炉，至少一种加热剂(优选地可燃烧气体(也称为燃料气体))被引入炉中并在其中燃烧。产生的热提供蒸汽重整反应所需的热。此外，该设备包括至少一个清洁装置，在粗合成气体中存在的至少一种组分(例如氢)在所述至少一个清洁装置中净化，所述粗合成气体从所述蒸汽重整反应器经由至少一个供给管路被供给到所述清洁装置。最后，在所述至少一个清洁装置中的一个清洁装置的上游，至少一个返回管路从所述至少一个供给管路分支，粗合成气体能够在通过至少一个清洁阶段之前通过所述至少一个返回管路被至少部分地再循环到蒸汽重整反应器的炉中。

优选地，在至少一个清洁器具中，至少部分地可燃烧的残留气体被分离出。为了利用该残留气体的热值，残留气体能够经由管路再循环到炉中。然后，如果该清洁装置出故障，则再循环到炉中的残留气体也不存在。通过根据本发明的再循环，现在能够替代该残留气体，因为粗合成气体的一部分在清洁阶段的上游分支且再循环到炉。

为了本发明的目的，粗合成气体被考虑为此处指源自蒸汽重整反应器的还没有通过存在的所有清洁阶段的含氢气体(即，包括部分清洁的气体)。

残留气体成分根据使用的清洁过程变化并且通常具有在所述范围内的以下成分：

气体	最小	最大
			H2(mol％)	80	92
CO(mol％)	2	6
			CO2(mol％)	0	1
H2O(mol％)	0	2
			N2(mol％)	0	1
CH4(mol％)	6	10

如果使用了多个清洁装置，则它们优选地串联地连接以便整理整个气体流。

优选地，一个清洁装置(特别是优选地最后串联连接的清洁装置)是压力摆动吸附器。在压力摆动吸附器中，残留气体从氢分离出。有利地，该残留气体然后再循环到蒸汽重整反应器的炉并且将在那里部分地替代燃料气体。结果是，该方法的能量效率能够明显提高。

在本发明的实施方式中，在蒸汽重整反应器中，至少一种碳能量载体(其优选地由按重量计至少80％的甲烷组成)与水一起反应以给予包含一氧化碳和氢的合成气体。这种反应具有的优点是：存在于能量载体中的碳原子不需要以CO₂的形式从系统中排放，而是另外为有价值的产物(CO)。一氧化碳和氢是化学工业的实质上主要的产物且例如作为用于甲醇合成的反应物被需要。然后，在甲烷-烯烃方法的过程中，由此能够产生烯烃，作为用于产生较长链分子的重要结构单元。

根据本发明的装置另外有利地具有至少一个另外的清洁装置，优选地为CO₂去除器、干燥和/或冷室。借助于这些另外的清洁装置，特别是在不仅包含氢而且也包含一氧化碳的合成气体的产生中，所有有价值的产物(CO、H₂)能够以高的纯度分离出。优选地，这些另外的清洁装置按CO₂去除器、干燥和/或冷室的顺序相互连接。这种相互连接是合乎常理的，特别是在产生一氧化碳和氢的方法的情况下，以便能够充分地净化两种有价值的产物。然而，根据寻求的合成气体和产物种类的成分，其它相互连接也是可设想的。

优选地，在每一种情形中，至少一个另外的返回管路从这种另外的清洁装置分支，并且将在清洁中产生的流往回再循环到蒸汽重整反应器的炉中。

在该情形中，特别地有利的是管路引导，该管路引导还具有在相应的清洁阶段的每一个供给管路的上游的返回管路，其中返回管路往回引导到蒸汽重整反应器的炉中。因此，在每一个单独的清洁阶段出故障的情形下，合成气体能够至少部分地再循环到炉且在那里替代来自压力摆动吸附器的不可利用的残留气体。因而，能够对每一个清洁阶段的故障作出灵活反应，以分别关停它们并且尽可能快地再次启动它们，并且蒸汽重整反应能够照样在标准条件下继续。

在不产生产物的情况下蒸汽重整设备进一步使用碳能量载体的简要的进一步操作从经济方面比关停和重启设备更有利。

优选地，在至少一个返回管路中设置了计量装置，优选地为具有流量计量的速率控制阀，该计量装置计量再循环的粗合成气体的速率。以该方式，能够防止太多或太少的氢往回传送到蒸汽重整反应器中。这种情形可能具有包括使蒸汽重整反应受到严重波动的效果或者可能甚至使关停必要。

在本发明的另外实施方式中，另外，提供了至少一个测量装置，其确定碳能量载体进入蒸汽重整反应器的炉中的体积流速。这样的值允许确定再循环的粗合成气体的另外要求且因此该值能够被连续地控制或者另外被一次性选择。

再循环的粗合成气体的量被确定为理论值V_S1，其中再循环的合成气体的体积的理论值V_S1从下面的公式计算：

$V_{S1}=V_m+\frac{F\·V_G\·H_{i\left(G\right)}.{\mathrm{\η}}_G}{H_{i\left(S\right)}\·{\mathrm{\η}}_S}$

其中

其中F具有在0.7和1.2之间优选在0.9和1之间的值。

再循环的粗合成气体的体积流速V_m是在相应时间点处测量的体积流速。

优选地，另外存在用于包含氧的气体进入蒸汽重整反应器的炉中的供给管路，因为需要氧作为用于正在进行的燃烧的反应伙伴。

在该供给管路中，有利地同样设置了测量装置，该测量装置以这样的方式确定包含氧的气体的体积流速，使得总共可利用的氧量能够被计算且同样能够作为在闭环或开环控制下粗合成气体再循环的因子。

在该实施方式中，以理论值V_S2的量再循环粗合成气体已经证明是合乎逻辑的，理论值V_S2确定为：

$V_{S2}=\frac{V_L}{a}$

其中

VS2	再循环的粗合成气体的理论体积流速	m3s-1
			VL	空气的体积流速	m3s-1
	校正因子	-

其中a具有在1.05和1.15之间的值。

作为V_L，代替空气(＝燃烧空气)的体积流速，通常也能够采用包含氧的气体的体积流速。当使用其它气体时，要采用相同的公式。

特别有利的是根据本发明的设备的实施方式，其具有用于测量计算V_S1和V_S2所需的值的装置和计量装置，该计量装置以这样的方式构造，使得其以两个值V_S1和V_S2中较小的量将残留气体再循环到炉。

最后，本发明还包括用于操作用于生产氢的设备的方法，其中水和至少一种碳能量载体在第一方法步骤中在蒸汽重整反应中反应以形成粗合成气体，并且在第二方法步骤中粗合成气体在压力摆动吸附器中净化。粗合成气体在通过压力摆动吸附器之前至少部分地被再循环到蒸汽重整反应器的炉中。

优选地，再循环的粗合成气体的量作为理论值V_S1被计算，其中再循环的合成气体的体积的理论值V_S1被确定为：

$V_{S1}=V_m+\frac{F\·V_G\·H_{i\left(G\right)}\·{\mathrm{\η}}_G}{H_{i\left(S\right)}\·{\mathrm{\η}}_S}$

其中

其中F具有在0.7和1.2优选在0.9和1之间的值。

支持该计算的是经由热值计算从压力摆动吸附器开始再循环的残留气体的量以及再循环具有相同热值的粗合成气体的量的概念。结果是，温度下降和由此在蒸汽重整反应中反应条件改变或者反应的停止能够被可靠地避免。

如果在炉中用作燃料气体且在蒸汽重整中用作反应物的气体的气体质量有波动，则从压力摆动吸附器再循环的残留气体的成分也能够极大地改变。通常，这种波动通过合适地控制燃料气体的供给来反应。

以理论值V_S2的量再循环粗合成气体已经证明是合理的，理论值V_S2确定为：

$V_{S2}=\frac{V_L}{a}$

其中

VS2	再循环的粗合成气体的理论体积流速	m3s-1
			VL	空气的体积流速	m3s-1
	校正因子	-

其中a具有在1.05和1.15之间的值。这确保足够的氧存在以便转化再循环的粗合成气体。否则，将是至少部分地可燃烧的残留物的浓缩，这在设备操作中是个问题。

已经证明此处特别有利的是不仅基于需要的热值计算再循环的合成气体的需求，而且也基于供入的氧量确定最大可能的再循环速率以及然后根据这两个计算模式中较小的理论值确定实际再循环的粗合成气体的量。以该方式，另外的热值的最大可能需求能够被涵盖而不会由于氧不足而缺乏反应。

已经证明以斜坡(优选地线性斜坡)选择再循环的合成气体的量以便以该方式避免蒸汽重整反应器的过程程序中突然变化是合理的。当残留气体的再循环同样以斜坡状的方式减少时，该斜坡方式是特别有利的，使得再循环的合成气体的理论值被选择所利用的斜坡往复地运行到用于关停再循环的合成气体的斜坡。

通常，这种斜坡在短的且有限的时间间隔(例如40秒)内运行，因为这给予迅速地实现目标值且尽管如此没有过程条件的突然变化的危险的优点。

在再循环的合成气体的再循环的体积流速的理论值V_S1或V_S2的单一计算之后，这能够基于空气量进一步连续地计算，或者一次性计算的值在完成斜坡之后(特别优选地在完成40秒之后)设定为固定的控制值。

此外，本发明还包括在启动期间或在下游的清洁装置中的至少一个的故障期间执行该方法。在启动期间，以使用的碳能量载体、燃料气体或主要的能量载体的该方式得到了明显的节省，或者在下游的清洁阶段中的一个的故障期间，如所述，蒸汽重整反应器的操作能够维持不变。

本发明最后还包括根据本发明的设备在下游的清洁阶段之一的故障的情况下的用途。如已经描述，以该方式，能够在没有蒸汽重整反应器由于压力下降需要关停的情况下和设备的非常长和非常昂贵的闲置时间出现的情况下对故障作出反应。

根据本发明，该设备也能够在用于生产氢的设备的启动期间使用，因为此处蒸汽重整反应器首先被启动。随后，提供的所有的清洁阶段以它们相互连接的顺序相继地打开。结果是，能够节省相当大量的燃料气体，因为获得的粗合成气体能够至少部分地替代碳能量载体。启动操作从而以明显更成本有利的方式布置，因为仍没有从清洁过程可利用的残留气体。

纯氢的产生的示例表明通常在压力摆动吸附器的试运转期间，生产的所有粗合成气体必须在1到5小时的时段内烧掉。在该时间点处合成气体产生在名义负载的约40％运行。

纯一氧化碳的产生的示例表明通常在低温合成气体分离设备的试运转期间，在标准操作中，生产的合成气体必须在高达12小时的时段内烧掉。通过再循环合成气体，此处，相对应地，能够节省很多燃料气体。在该时间点处合成气体产生在名义负载的约40％运行。

本发明的另外的特征、优点和可能应用从附图的随后说明和示例性实施方式中得到。在该情形中，单独或以任何组合描述和/或绘图给出的所有特征是本发明的主题，独立于其在权利要求中的概述和其从属参考。

附图说明

在附图中：

图1显示了根据本发明的用于生产氢的设备；并且

图2显示了根据本发明的用于生产氢和一氧化碳的设备。

附图标记列表

10、11管路

12泵

20具有炉的蒸汽重整反应器

21管路

22压缩机

23、24管路

25热交换器

26、27管路

30洗涤器

31、32管路

33干燥器

34管路

35低温合成气体分离设备

36、37管路

40压力摆动吸附器

41管路

42-47返回管路

51、52计量装置

61-63测量装置

具体实施方式

图1显示了蒸汽重整反应器20，首先，碳能量载体，优选地由按重量计至少80％的甲烷组成的气体经由管路10供给到蒸汽重整反应器20中。经由管路26以及经由管路24，该能量载体的部分被分支并且作为燃料气体引入蒸汽重整反应器20的炉中。

经由管路21和压缩机或鼓风机22，燃料气体从蒸汽重整反应器20的炉室撤出并且在该情形中，同时，炉室中的压力被控制。

经由管路11和压缩机或鼓风机12，此外，空气被引入系统中。有利地，如所示，空气首先被传送通过在蒸汽重整反应器的燃料气体废热系统中的热交换器25，并且在空气传送预热到管路23中之前以该方式吸收来自从蒸汽重整反应器20逸出的排气的热。然后，空气从管路23被供给到实际的蒸汽重整反应器20中。

经由管路27，产生的粗合成气体从蒸汽重整反应器20撤出并且传送到压力摆动吸附器40中。在此处，获得了具有99mol％(优选地99.9mol％，特别优选地99.99mol％)纯度程度的氢，并且氢经由管路41撤出。来自压力摆动吸附器的残留气体经由管路42再循环到蒸汽重整反应器20的炉。

经由管路46，粗合成气体能够在通过压力摆动吸附器40之前分支并且被引导到蒸汽重整反应器20的炉中。在该情形中，管路46能够通到返回管路42中，或者另外直接通到蒸汽重整反应器20的炉中。

图2代表了根据本发明的用于产生一氧化碳和氢的设备。碳能量载体经由管路10供入，燃料气体的一部分从管路10经由管路26被引入蒸汽重整反应器20的炉中。用作碳能量载体的气体包含按重量计至少80％的甲烷。

用于燃烧的空气经由管路11和一个压缩机或鼓风机12供给到蒸汽重整反应器20的炉中。优选地，在该情形中，在蒸汽重整反应器20的存储器中的空气经由热交换器25传送并且然后经由管路23被供给到蒸汽重整反应器20的炉中。

在蒸汽重整反应器20中产生的粗合成气体经由管路27供给到CO₂洗涤器30。此处分离出的CO₂经由管路31再循环到蒸汽重整反应器20以便在此在CO变换反应中至少部分地进一步转化为一氧化碳。

净化的粗合成气体经由管路32供给到干燥器33，在干燥器33中，仍源自蒸汽重整的水被去除。

然后，粗合成气体经由管路34传送到低温合成气体分离设备35中，在低温合成气体分离设备35中，粗合成气体被分离成富含氢的气体37、一氧化碳36和各种残留气体流45。富含氢的气体经由管路37供给到压力摆动吸附器40，在压力摆动吸附器40中，氢产物经由管路41被去除。以一种形式设计各种清洁过程使得产物纯度的所需程度容易实现。

残留气体然后经由返回管路42往回传送到蒸汽重整炉子的炉中。

此外，返回管路43、44、45和45’以这种方式从相应的清洁阶段30、33和35分支，使得从低温合成气体分离设备35经由返回管路45和45’、从干燥器经由返回管路44和从CO₂洗涤器30经由返回管路43，同样在每一种情形中，粗合成气体能够分支并且转移到返回管路42，粗合成气体然后通过返回管路42传送到蒸汽重整器的炉中。

各种燃料气体24、26、42、44、45、45’、46、47到蒸汽重整反应器20的燃烧器的再循环不必在共享的收集管路中发生，而是也能够单独地实施。例如，这借助于在不同的压力水平下的两个不同的收集来进行。

经由返回管路47，粗合成气体也能够甚至在通过清洁装置30、33、35、40中的任何一个之前再循环到蒸汽重整器的炉。因此，在任何清洁阶段出故障的情形下，粗合成气体能够以这样的方式被分流并再循环到炉，使得供给到炉的能量的量以及供给的气体流保持恒定并且在蒸汽重整器自身中没有发生波动。

结果是，在下游的清洁阶段中的一个出故障的情形下长的闲置时间能够被可靠地防止。此外，在启动期间，清洁阶段可以逐步地切换且气体向蒸汽重整器的炉内的再循环可以总是在整个设备正运行之前被打开。结果是，可以节省相当大量的碳能量载体，这否则必须用于炉。

而且，在管路11、26和42中设置了测量装置以便确定流过这些管路11、36和42的气体的相应体积流。详细地，在该情形中，使用测量装置63测量通过管路11供入的空气的体积流，使用测量装置61测量通过管路42再循环到蒸汽重整反应器20的炉中的残留气体流的体积流，并且使用测量装置62测量通过管路26引导到蒸汽重整反应器20的炉中的能量载体的体积流。合适的测量装置特别是涡轮计量器、旋转叶片计量器、直接位移计量器、皮托管、科里奥利计量器和超声流量计量方法。

在这些值的基础上，以所示的方式，能够计算经由管路46和/或47再循环的粗合成气体流的体积的理论值。该理论值经由在返回管路46中的计量装置51(优选地阀)和在返回管路47中的计量装置52(优选地阀)在闭环或开环控制下。此处，也能够使用具有集成的质量流或体积流测量的计量装置。

示例性实施方式

表1显示了根据图1的用于生产氢的根据本发明构成的设备的相应管路中的体积流的成分(按mol％计)。

表2显示了根据图2的用于生产氢和一氧化碳的根据本发明构成的设备的相应管路中的体积流的成分(按mol％计)

表1：根据本发明的用于生产氢的结构的管路中的流成分

(1)在浓缩沉积之后干燥

表2：根据本发明的用于生产氢和一氧化碳的结构的管路中的流成分

(1)在浓缩沉积之后干燥

表2的继续

Claims (16)

1.用于生产氢的设备，包括：蒸汽重整反应器(20)，所述蒸汽重整反应器(20)具有炉，在所述反应器中，水和至少一种碳能量载体反应以形成含氢的粗合成气体；和至少一个清洁装置(30、33、35、40)，所述至少一个清洁装置(30、33、35、40)用于净化所述粗合成气体，所述粗合成气体从所述蒸汽重整反应器(20)经由至少一个供给管路(27、32、34、37)被供给到所述清洁装置，其特征在于，在所述至少一个清洁装置(30、33、35、40)中的一个清洁装置的上游，至少一个返回管路(46、47)从所述至少一个供给管路(27、32、34、37)分支，所述粗合成气体通过所述至少一个返回管路(46、47)被至少部分地再循环到所述蒸汽重整反应器(20)的所述炉中。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于至少一个清洁装置(30、33、35、40)是压力摆动吸附器(40)。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述合成气体包含一氧化碳和氢。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于至少一个另外的清洁装置(30、33、35)是用于去除CO₂的洗涤器(30)、用于去除水的干燥器(33)或用于分离出CO的低温合成气体分离设备(35)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于用于已经分离出的残留气体的至少一个返回管路(43、44、45、45’)从至少一个清洁装置(30、33、35、40)引导到所述蒸汽重整反应器(20)的所述炉中。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于在至少一个返回管路(42、43、44、45、45'、46、47)中设置计量装置(51、52)用于计量再循环的气体。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于提供第一测量装置(61)和第二测量装置(62)，所述第一测量装置(61)用于确定来自至少一个所述清洁装置的再循环的粗合成气体的体积流速(V_m)，所述第二测量装置(62)用于确定被供给到所述蒸汽重整反应器(20)的所述炉中的所述碳能量载体的体积流速(V_G)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于提供用于空气进入所述蒸汽重整反应器(20)的所述炉中的供给管路(11)和用于确定所述空气的体积流速的测量装置(63)。

9.根据权利要求6和7或6和8所述的设备，其特征在于所述计量装置(51、52)被以如下方式构造，所述方式使得所述计量装置(51、52)基于理论值V_S1设定再循环的合成气体的体积，其中

$V_{S1}=V_m+\frac{F\·V_G\·H_{i\left(G\right)}\·{\mathrm{\η}}_G}{H_{i\left(S\right)}\·{\mathrm{\η}}_S}$

其中

并且F具有在0.7和1.2之间的值，

或者基于理论值V_S2设定再循环的合成气体的体积，其中

$V_{S2}=\frac{V_L}{a}$

其中

V_S2 再循环的粗合成气体的体积流速的理论值 m³s^-1 V_L 所述空气的体积流速 m³s^-1 校正因子 -

并且a具有在1.05和1.15之间的值。

10.用于操作用于生产合成气体的设备的方法，其中水和至少一种碳能量载体在具有炉的蒸汽重整反应器中反应以形成粗合成气体，并且所述粗合成气体然后在至少一个清洁阶段中被净化，其特征在于所述粗合成气体在通过所述至少一个清洁阶段之前至少部分地被再循环到所述炉中。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述粗合成气体以理论值V_S1的量被再循环，并且再循环的合成气体的体积的理论值V_S1被确定为：

$V_{S1}=V_m+\frac{F\·V_G\·H_{i\left(G\right)}\·{\mathrm{\η}}_G}{H_{i\left(S\right)}\·{\mathrm{\η}}_S}$

其中

其中F具有在0.7和1.2之间的值。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述粗合成气体以理论值V_S2的量被再循环，空气被供给到所述蒸汽重整反应器，且再循环的合成气体的理论值V_S2被确定为：

$V_{S2}=\frac{V_L}{a}$

其中

V_S2 再循环的粗合成气体的体积流速的理论值 m³s^-1 V_L 所述空气的体积流速 m³s^-1 校正因子 -

其中a具有在1.05和1.15之间的值。

13.根据权利要求11和12所述的方法，其特征在于所述理论值V_S1和V_S2被确定并且所述粗合成气体以理论值V_S的量被再循环，其中所述再循环的合成气体的所述理论值V_S对应于两个理论值V_S1和V_S2中较小的理论值。

14.根据权利要求10至13中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述再循环的合成气体的量变化的情况下，所述理论值V_S、V_S1或V_S2被呈斜坡选择。

15.根据权利要求10至14中的任一项所述的方法，其特征在于在所述设备的启动期间或者在至少一个所述清洁阶段的故障期间执行所述方法。

16.根据权利要求1至9中的任一项所述的装置在所述设备的启动期间或者在至少一个清洁阶段的故障期间的用途。