CN106560441A - 用于生产合成气体的蒸汽重整炉 - Google Patents

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Abstract

一种蒸汽重整炉，包括：‑燃烧室，‑布置成多排的催化剂管，‑用于析出气体的进给管路，其在燃烧室的底部下方延伸，‑用于加热催化剂管的燃烧器，该燃烧器被安装在燃烧室的底部中并且被竖直向上地引导到燃烧室中，‑在燃烧室的底部下方延伸的进给管路，每个进给管路用于将空气和燃料气体供给到燃烧器，‑开口，该开口被安装在燃烧室的顶板中，用于排出燃烧器废气，‑通道，该通道在燃烧室的顶板上方延伸，用于排出燃烧器废气。

Description

用于生产合成气体的蒸汽重整炉
技术领域
本发明涉及用于利用蒸汽将富烃气体转化成富一氧化碳和氢的合成气体的蒸汽重整炉。
本发明还涉及用于通过对富烃气体的蒸汽重整来生产富一氧化碳和氢的合成气体的方法。
背景技术
用于利用蒸汽将气态烃转变成主要由一氧化碳(CO)和氢(H2)构成的合成气体的蒸汽重整炉是已知的。蒸汽的重整方法被原理性地描述在乌尔曼(Ullmann)的“Encyclopedia of Industrial Chemistry”第六版第15卷的“气体生产(GasProduction)”章的2.2部分中描述。用于该方法的不同类型的管式反应器被原理性地描述在相同卷的2.2.3部分中。该章示出了管式反应器，在该管式反应器中，燃烧器安装在重整炉外壳的炉顶或底部或侧壁上。本发明涉及一种重整炉，咋该重整炉中，燃烧器安装在外壳的炉顶或底部中。在这种类型中，如它们被在该乌尔曼章节的附图6示出的，燃烧器安装在炉顶的变型至今基本上已被接受。在这种变型中，所有进给管路，即用于将燃料气体供给燃烧器的管路和用于重整炉管的析出气体管路，被布置在炉顶上，并且所有排出管路，例如用于从重整炉管排出燃烧器废气和产物气体的管路，被布置在重整炉外壳的底部处。特别有利的是在外壳的底部排出产物气体，因为它们的温度处于900摄氏度的范围内，并且离开重整炉之后它们经过用于热量回收的废热锅炉。因为废热锅炉太重，其仅仅能设置在地面高度上，所以在重整炉外壳底部的产物气体的收回使得到废热锅炉的管路路径短，并且由此在管路中热损失也很少。
在另一方面，在重整炉外壳炉顶上的析出气体管路和燃料气体管路的安装由于几个原因是不利的。这些管路削弱了重整炉管的可接近性，其仅仅可以通过炉顶交换。此外为了维修燃烧器和为了检查管路，炉顶对于员工必须是安全地可接近和可通行的。
在重整炉管具有析出气体和产物气体之间的集成换热的情况下，在重整炉外壳的炉顶上布置析出气体管路是特别不利的。这种重整炉管例如在文件DE102011118217A1中描述。在这些重整炉管中，产物气体出口布置在析出气体入口的相同侧上，因此产物气体管路也必须布置在重整炉外壳的炉顶上，由此将产物气体供给到废热锅炉和废热锅炉的布置变得更困难。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种蒸汽重整炉，该蒸汽重整炉避免现有技术的缺点。通过根据独立权利要求1和本发明的替换方面的独立权利要求2的特征的蒸汽重整炉来实现这些目的。
根据本发明的蒸汽重整炉：
一种蒸汽重整炉，包括：
-燃烧室，所述燃烧室具有界定燃烧室的底部、顶板和侧壁，
-催化剂管，所述催化剂管被以多排布置成具有产物气体的集成再循环，所述催化剂管穿过燃烧室的底部，其中催化剂管被布置成使得用于析出气体管路和产物气体管路的管端口位于催化剂管的从燃烧室向下突出的端部，
-用于析出气体的进给管路和用于产物气体的收集管路，它们在燃烧室的底部下方延伸，
-燃烧器，所述燃烧器用于加热催化剂管，所述燃烧器被安装在燃烧室的底部中并且被竖直向上地引导到燃烧室中，
-进给管路，所述进给管路在燃烧室的底部下方延伸，每个进给管路都用于将空气和燃料气体供给到燃烧器，
-开口，所述开口被安装在燃烧室的顶板中，用于排出燃烧器废气，
-通道，所述通道在燃烧室的顶板上方延伸，用于排出燃烧器废气。
根据本发明的替换构造的蒸汽重整炉：
一种蒸汽重整炉，包括：
-燃烧室，所述燃烧室具有界定燃烧室的底部、顶板和侧壁，
-催化剂管，所述催化剂管被布置成多排，所述催化剂管穿过燃烧室的底部和顶板，其中催化剂管被布置成使得用于析出气体管路的管端口位于催化剂管的从燃烧室向下突出的端部，并且用于产物气体管路的管端口位于催化剂管的从燃烧室向上突出的端部，
-用于析出气体的进给管路，所述用于析出气体的进给管路在燃烧室的底部下方延伸，
-用于产物气体的收集管路，所述用于产物气体的收集管路在燃烧室的顶板上方延伸，
-燃烧器，所述燃烧器用于加热催化剂管，所述燃烧器被安装在燃烧室的底部中并且被竖直向上地引导到燃烧室中，
-进给管路，所述进给管路在燃烧室的底部下方延伸，每个进给管路都用于将空气和燃料气体供给到燃烧器，
-开口，所述开口被安装在燃烧室的顶板中，用于排出燃烧器废气，
-通道，所述通道在燃烧室的顶板上方延伸，用于排出燃烧器废气。
在根据权利要求1的重整炉中，一个特征在于使用具有产物气体的集成再循环的催化剂管，如在未审查的德国申请DE102011118217A1中描述的。在这种技术中，用于析出气体和产物气体的入口位于催化剂管的相同的端部。因此用于这种情况的收集管路可以完全安装在重整炉外壳的底部下方。
在另一方面，在根据第二独立权利要求2的重整炉中，一个特征在于使用不具有产物气体的集成再循环的催化剂管。催化剂管从重整炉外壳的底部和顶板突出，析出气体在底部被引入催化剂管，并且产物气体被收集并通过外壳的炉顶从催化剂管排出。
根据本发明的重整炉的一个优点在于，在重整炉炉顶的顶上，即在废气的对流方向上，实现燃烧器废气的收回。以此方式，可以节省压缩机和鼓风机能量，因为更容易吸出燃烧器废气。
而且，根据本发明，处于重整炉底部或在重整炉底部下方的用于析出物、产物、燃烧空气和燃料气体的进给管路和排出管路的布置提供燃烧室的非常对称的和紧凑的结构，由此减少热损失和燃料需求。
还有利的是，与常规的重整炉相比，具有通过炉顶的重整炉管的更好的可接近性，从而在使用情况下它们可以朝向顶部被卸下并且更容易地交换。这同样适用于在管中的催化剂的可能需要的交换，其中有利地是例如通过吸出而将失活的催化剂从上方移除，并且同样可以通过将新的催化剂注入重整炉管而从上方引入新的催化剂。
由于产物管路到下游设备例如废热锅炉的联接非常短，根据本发明，除了热损失的减少之外，金属粉尘腐蚀的风险也减少。
根据本发明，在燃烧室底部上的燃烧器的布置使得在使用情况下同样很容易接近。而且，底部板吸收燃烧器-燃料气体-空气供应系统的负荷，从而对应地释放重整炉炉顶。
通过在燃烧室的底部和设备安装底座之间的可通行的中间平面的布置，确保可以进入布置在燃烧室底部或低于燃烧室底部的装置区域。
本发明还包括一种用于利用蒸汽将含烃气体催化转化成含氢和氧化碳的合成气体的方法，该方法包括以下方法步骤：
a)提供含烃气体和蒸汽，
b)通过混合所述气体和所述蒸汽来生产析出气体，
c)通过在重整条件下在根据权利要求1-5的蒸汽重整炉中的转化而将析出气体转换成包括氢和氧化碳的合成气体，
d)排出合成气体用于在方法之外的进一步处理。
重整条件被理解为对本领域技术人员公知的重整炉装置的运行条件，其确保原料转化成合成气体成分的技术上和经济上的适宜程度。
本发明的优选方面
本发明的优选方面在于，通过每个均被集成到管中的换热器来实现在催化剂管中的产物气体的集成再循环，经由热交换器来实现在催化剂管中流动的析出气体和产物气体之间的热交换。这种技术也在未审查的德国申请DE 102011118217A1中描述。以此方式，热从热的产物气体转移到析出气体，借此节省加热能并且加热和析出气体的转化被加速。
本发明的另一优选方面在于，催化剂管在它们的上端部装备有用于交换催化剂的可关闭的开口。通过这些开口，可以例如通过吸出而从管中移除用过的催化剂，并且可以填充新的催化剂。
本发明的另一优选方面在于，燃烧室的顶板包括开口，卸下的催化剂管可以通过该开口从燃烧室朝向顶部移除。因为根据本发明，燃烧器安装在重整炉底部，在重整炉炉顶上获得了空间，由此便于通过炉顶交换催化剂管。
附图说明
本发明进一步的特征、优点和可能的应用还可以从以下示例性实施例的说明和附图中得到。描述的和/或示出的所有特征自身或以任何组合形成本发明的主题，独立于它们在权利要求中的包含物或它们的反向参考。
参考附图的图1，可以解释根据本发明的蒸汽重整炉的可能实施例中的中的一个实施例。在仅有的附图中
图1示出了从前部看的根据本发明的第一方面的示例性蒸汽重整炉的截面图，
图2示出了从前部看的根据本发明的第二方面的示例性蒸汽重整炉的截面图。
具体实施方式
如图1所示的蒸汽重整炉1与根据权利要求1的本发明的方面对应，并且包括重整炉外壳2。重整炉外壳2的内部通常也称为燃烧室。为了示意，在本例子中重整炉1具有三排催化剂管3。管3穿过重整炉外壳2的顶板。因此，它们容易接近进行维护工作。管配备有产物气体的内部再循环，从而提供析出气体和排出产物气体两者都可以在燃烧室底部下面从管的相同侧实现。用于析出气体4和用于产物气体5的收集管路平行于催化剂管排而在重整炉底部下方延伸。在重整炉底部中，燃烧器6以四排布置到左侧和右侧，并在催化剂管排之间。燃烧器6被布置成使得它们的火焰7被竖直地向上引导到重整炉外壳2中。用于燃料气体8和燃烧空气(没有示出)的收集管路也平行于燃烧器排而在重整炉外壳2的底部下方延伸。燃烧器的废气9通过在重整炉外壳2的顶板上的开口进入废气通道10中。四个废气通道10平行于催化剂管排而布置在外壳上。
如图2所示的蒸汽重整炉1相应于根据权利要求2的本发明的方面。用于产物气体5的收集管路在此位于重整炉外壳2的顶板上方。
工业应用性
本发明提供一种蒸汽重整炉，该蒸汽重整炉可以更容易地操作和保养，并且提供关于能量需求和设备安装可能性的某些优点。本发明因此提供经济上优于已知的现有技术的重整炉，并且因此以有益的方式在工业上是可适用的。
附图标记列表
1 蒸汽重整炉
2 重整炉外壳
3 催化剂管
4 收集管路析出气体
5 收集管路产物气体
6 燃烧器
7 燃烧器火焰
8 收集管路燃料气体
9 燃烧器废气
10 废气通道

Claims (6)

1.一种蒸汽重整炉，包括：
-燃烧室，所述燃烧室具有界定所述燃烧室的底部、顶板和侧壁，
-催化剂管，所述催化剂管被布置成多排以具有产物气体的集成再循环，所述催化剂管穿过所述燃烧室的底部，其中所述催化剂管被布置成使得用于析出气体管路和产物气体管路的管端口位于所述催化剂管的、向下突出到所述燃烧室的外部的端部处，
-用于析出气体的进给管路和用于产物气体的收集管路，所述用于析出气体的进给管路和用于产物气体的收集管路在所述燃烧室的底部下方延伸，
-燃烧器，所述燃烧器用于加热所述催化剂管，所述燃烧器被安装在所述燃烧室的底部中并且被竖直向上引导到所述燃烧室中，
-在所述燃烧室的底部下方延伸的进给管路，所述在所述燃烧室的底部下方延伸的进给管路中的每个进给管路都用于将空气和燃料气体供给到所述燃烧器，
-开口，所述开口被安装在所述燃烧室的顶板中，用于排出燃烧器废气，
-通道，所述通道在所述燃烧室的顶板上方延伸，用于排出所述燃烧器废气。
2.一种蒸汽重整炉，包括：
-燃烧室，所述燃烧室具有界定所述燃烧室的底部、顶板和侧壁，
-催化剂管，所述催化剂管被布置成多排，所述催化剂管穿过所述燃烧室的底部和顶板，其中所述催化剂管被布置成使得用于析出气体管路的管端口位于所述催化剂管的、向下突出到所述燃烧室的外部的端部处，并且用于产物气体管路的管端口位于所述催化剂管的、向上突出到所述燃烧室的外部的端部处，
-用于析出气体的进给管路，所述用于析出气体的进给管路在所述燃烧室的底部下方延伸，
-用于产物气体的收集管路，所述用于产物气体的收集管路在所述燃烧室的顶板上方延伸，
-燃烧器，所述燃烧器用于加热所述催化剂管，所述燃烧器被安装在所述燃烧室的底部中并且被竖直向上引导到所述燃烧室中，
-在所述燃烧室的底部下方延伸的进给管路，所述在所述燃烧室的底部下方延伸的进给管路中的每个进给管路用于将空气和燃料气体供给到所述燃烧器，
-开口，所述开口被安装在所述燃烧室的顶板中，用于排出燃烧器废气，
-通道，所述通道在所述燃烧室的顶板上方延伸，用于排出所述燃烧器废气。
3.根据权利要求1所述的蒸汽重整炉，其特征在于：所述催化剂管中的产物气体的集成再循环通过每个均集成到所述管中的热交换器来实现，在所述催化剂管中流动的析出气体和产物气体之间的热交换经由所述热交换器来实现。
4.根据权利要求1或3所述的蒸汽重整炉，其特征在于：所述催化剂管在它们的上端处配备有用于交换催化剂的能够关闭的开口。
5.根据权利要求1、3或4所述的蒸汽重整炉，其特征在于：所述燃烧室的顶板包括开口，卸下的催化剂管能够经由所述开口从所述燃烧室朝向顶部移除。
6.一种用于利用蒸汽将含烃气体催化转化成含氢和氧化碳的合成气体的方法，所述方法包括以下方法步骤：
a)提供含烃气体和蒸汽，
b)通过混合所述气体和所述蒸汽来生产析出气体，
c)在重整条件下通过根据权利要求1-5所述的蒸汽重整炉中的转化将所述析出气体转换成包括氢和氧化碳的合成气体，
d)排出所述合成气体用于所述方法之外的进一步处理。
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