CN110382407A - 用于改进蒸汽甲烷重整器中天然气使用的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种改进的制氢系统及其使用方法。该系统包括被配置为使烃脱硫的HDS单元，被配置为将工艺气体流中的重烃转化为甲烷的预重整器，被配置为产生合成气流和烟道气的重整器，被配置为产生产物氢气流和PSA出口气体流的PSA单元，以及用于用燃烧空气和PSA出口气体流将烟道气冷却至低于硫酸露点的温度的装置。

Description

用于改进蒸汽甲烷重整器中天然气使用的系统和方法
技术领域
披露了通过使燃烧燃料脱硫并且用贫硫烟道气预热变压吸附(PSA)出口气体来提高蒸汽甲烷重整器(SMR)中的热效率来减少天然气使用的系统和方法。特别地，通过使用脱硫的天然气作为燃料气体，可以降低到烟囱的烟道气的温度而没有显著的硫酸冷凝风险，并且因此，来自烟道气的附加热能可以用于预热工艺流如PSA出口气体。
背景技术
在大型SMR中，大约50％的输入重整器的燃烧室的热能被转移到SMR反应管中并且用于提供能量以驱动吸热蒸汽甲烷重整反应 因为重整反应通常在高温(例如，750℃至950℃)下进行，所以来自燃烧器的烟道气的温度通常在此温度下或在高于此温度下。高温烟道气的主要用途是通过废热锅炉产生蒸汽。在典型的SMR中，烟道气还可用于预热燃烧空气；然而，在现有技术方法中，烟道气的温度必须保持在硫酸的露点以上以防止形成硫酸。硫酸露点的温度通常为140℃或更高。硫含量越高，硫酸露点越高。如果烟道气的温度低于硫酸的露点，则在烟道气通道的低温范围内使用的设备将遇到硫酸腐蚀。为了消除腐蚀，使用不锈钢。
图1是用于从烃类燃料如天然气(NG)产生氢气、一氧化碳或其他有用产物的常规SMR系统的布局。如所展示的，燃料NG直接进料至重整器106的燃烧器用作燃料。重整器106包括具有多个燃烧器的燃烧区和包含多个重整管的反应区。燃烧空气通过一对预热器(冷空气预热器(CAP)116和热空气预热器(HAP)112)加热，然后被送至重整器106的燃烧器用于燃烧燃料NG，从而产生烟道气流。
将工艺天然气(NG)加热(未示出)并且送至加氢脱硫(HDS)单元102以从天然气中除去硫。之后，将工艺气体运送至预重整器104，用于将天然气中的长链烃分解成轻烃(例如甲烷)，从而形成预重整的工艺NG。将预重整的工艺NG在重整条件下进料至重整器106的反应区中的重整管，该重整条件有效将工艺气体流中的甲烷通过吸热反应 转化为一氧化碳和氢气，从而产生合成气流(H2+CO)。通过变换反应器108将合成气转化为二氧化碳(CO2)和氢气(H2)，从而形成变换的气体。
在进入PSA单元110之前，将变换的气体进一步冷却至环境温度。然后从PSA单元110产生产物氢气流和PSA出口气体流。将包括甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氢气(H2)和CO的PSA出口气体送回至重整器106的燃烧器用作燃料。
将来自重整器106的典型地具有约1000℃温度的烟道气递送至热交换器的不同级(即，热空气预热器(HAP)112、烟道气锅炉(FGB)114和冷空气预热器(CAP)116)，以在不同温度下从烟道气中再捕获热量。然而，因为燃料NG包括硫，所以必须保持烟道气在硫酸露点以上，以避免系统中CAP和其他低温设备的表层上的硫酸冷凝。这意味着低于硫酸露点的烟道气的能量未被使用。
授予Grover等人的US 8,187,363披露了一种在引入到SMR炉燃烧系统中之前使用烟道气或合成气中的低水平废热预热PSA尾气的方法。但是，没有提及与硫酸形成相关的任何问题。虽然Grover传授了在约250°F(约120℃)与约300°F(约150℃)之间的温度下回收低水平废物，但当使用合成气作为低水平热源时，这些温度仅作为实例给出。因此，Grover没有披露将烟道气冷却至低于硫酸露点的温度，也没有与硫形成相关的潜在问题的任何讨论。此外，没有披露详细的实施方式。
发明内容
本发明涉及一种满足这些需求中的至少一项的系统及其使用方法。本发明涉及一种系统及其使用方法，该系统及其使用方法通过预热PSA出口气体并且使燃料气体脱硫用于燃烧来满足减少SMR中天然气消耗的需求。本发明的实施例允许SMR更有效地运行，因为用于工艺气体和燃料气体的天然气被脱硫，这使得可以将烟道气冷却至低于硫酸露点的温度，从而允许回收迄今为止已经浪费掉的附加的来自烟道气的低水平热量。
在一个实施例中，该系统包括一个或多个HDS单元，其被配置为使烃气体流脱硫并且产生工艺气体流和脱硫的燃料气体流；预重整器，其被配置为接收工艺气体流并且将工艺气体流中的重烃转化为甲烷以产生预重整的工艺气体，其中与工艺气体流相比，预重整的工艺气体中的甲烷的量增加；具有燃烧区和反应区的重整器，其中燃烧区与HDS单元处于流体连通并且被配置为接收源自HDS的脱硫的燃料气体流，其中反应区与预重整器处于流体连通并且被配置为接收源自预重整器的预重整的工艺气体，其中重整器被配置为在反应区内产生合成气流并且在燃烧区内产生烟道气；变压吸附(PSA)单元，其被配置为接收合成气流并且产生产物氢气流和PSA出口气体流；以及用于用燃烧空气和PSA出口气体流将烟道气冷却至低于硫酸露点的温度的装置。
在一个实施例中，该方法包括：a)在加氢脱硫(HDS)单元中使烃脱硫以形成工艺气体流和脱硫的燃料气体流；b)在有效形成预重整的工艺气体流的条件下、在蒸汽存在下在预重整器中预重整工艺气体流，c)在有效产生合成气流的条件下、在蒸汽存在下使预先进行的工艺气体流在重整器的反应区中反应，其中用于使预先进行的工艺气体流反应的热量是通过在重整器的燃烧区中在燃烧氧化剂存在下燃烧脱硫的燃料气体流从而产生烟道气来提供的，其中该燃烧区被配置为与反应区交换热量，d)在有效产生产物氢气流和PSA出口气体流的条件下将合成气流引入到变压吸附(PSA)单元中，以及e)用燃烧氧化剂和PSA出口气体流将烟道气冷却至低于硫酸露点的温度以产生冷却的烟道气，其中该冷却的烟道气不包括硫酸。
任选的实施例还包括：
■其中，用于冷却烟道气的装置包括空气预热器，该空气预热器被配置为在烟道气与燃烧空气之间交换热量，使得烟道气被冷却并且燃烧空气被加热；
■其中，用于冷却烟道气的装置包括第一PSA出口气体预热器，该第一PSA出口气体预热器被配置为在烟道气与PSA出口气体之间交换热量，使得烟道气被冷却并且PSA出口气体被加热；
■其中第一PSA出口气体预热器安装在空气预热器的上游；
■其中第一PSA出口气体预热器安装在空气预热器的下游；
■其中，第一PSA出口气体预热器与空气预热器并联安装，使得第一PSA出口气体预热器被配置为既不接收也不直接将流送至空气预热器；
■第二PSA出口气体预热器，其中第一PSA出口气体预热器安装在空气预热器的上游，并且第二PSA出口气体预热器安装在空气预热器的下游；
■第二PSA出口气体预热器，其中第一PSA出口气体预热器安装在空气预热器的上游，并且第二PSA出口气体预热器与空气预热器并联安装并且在第一PSA出口气体预热器的下游；
■第二PSA出口气体预热器，其中第一PSA出口气体预热器安装在空气预热器的下游，并且第二PSA出口气体预热器与空气预热器并联安装并且在第一PSA出口气体预热器的上游；
■包括天然气管道的烃源；
■通过在氧化剂预热器中在烟道气与燃烧氧化剂之间交换热量来冷却烟道气；
■通过在至少一个PSA出口气体预热器中在烟道气与PSA出口气体流之间交换热量来冷却烟道气以形成预热的PSA出口气体流，其中预热的PSA出口气体流被引入到燃烧区中以在其中燃烧；
■其中PSA出口气体预热器安装在氧化剂预热器的上游，使得离开PSA出口气体预热器的烟道气处于比离开氧化剂预热器的烟道气更高的温度下，
■其中PSA出口气体预热器安装在氧化剂预热器的下游，使得离开PSA出口气体预热器的烟道气处于比离开氧化剂预热器的烟道气更低的温度下；
■其中，PSA出口气体预热器与氧化剂预热器并联安装，使得PSA出口气体预热器被配置为既不接收也不将烟道气的流送至氧化剂预热器；
■其中第一PSA出口气体预热器安装在氧化剂预热器的上游，并且第二PSA出口气体预热器安装在氧化剂预热器的下游；
■其中第一PSA出口气体预热器安装在氧化剂预热器的上游，并且第二PSA出口气体预热器与氧化剂预热器并联安装并且在第一PSA出口气体预热器的下游；
■其中第一PSA出口气体预热器安装在氧化剂预热器的下游，并且第二PSA出口气体预热器与氧化剂预热器并联安装并且在第一PSA出口气体预热器的上游；
■其中该烃是天然气；和/或
■其中该燃烧氧化剂是空气。
附图说明
为了进一步理解本发明的本质和目的，应结合附图来参考以下详细说明，在附图中相似元件给予相同或类似的参考号，并且其中：
图1展示了常规SMR系统的布局；
图2展示了本发明的SMR系统的一个实施例的方块流程图；
图3展示了本发明的SMR系统的第二实施例的方块流程图；
图4展示了本发明的SMR系统的第三实施例的方块流程图；
图5展示了本发明的SMR系统的第四实施例的方块流程图；
图6展示了本发明的SMR系统的第五实施例的方块流程图；
图7展示了本发明的SMR系统的第六实施例的方块流程图；以及
图8是根据本发明的实施例用于运行SMR系统的方法的流程图。
具体实施方式
虽然本发明将结合若干实施例进行描述，但是应该理解的是，不旨在将本发明限制于那些实施例。相反，旨在覆盖可被包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有替代方案、修改和等效物。
已经进行了许多努力来提高标准SMR的热效率。夹点(pinch)分析示出，标准SMR已经充分地热优化，并且因此，与热交换器设计相关的进一步改进不太可能产生大量改进。然而，本发明的实施例可以有利地通过更有效地回收废热而不试图通过克服温度夹点来重新优化工艺来改进迄今已知的方法。
所披露的实施例提供了一种直接方法，其中使用低温热源预热PSA出口气体用作燃料，从而减少天然气的使用并且还提高SMR中的热效率。低温热源可以是来源于SMR的烟道气。
在所披露的实施例中，使用来自HDS单元的脱硫的烃气体，例如脱硫的天然气作为燃料气体流，以避免在安装在烟道气通道中的任何设备中出现硫酸冷凝问题。此外，PSA出口气体流可以用安装在CAP上游、CAP下游、与CAP并联、或其组合的一个或多个PSA出口气体预热器进行预热。通过使燃料气体脱硫，烟道气中的硫水平变得可忽略不计，使得烟道气的温度可以降低至低于硫酸露点而不损坏低温范围内的设备，并且不使用不锈钢。
通过降低烟道气的容许温度，可以通过预热PSA出口气体回收来自烟道气的附加热能。由于离开PSA单元的PSA出口气体的温度接近环境温度，例如35℃，在所披露的实施例的情况下，PSA出口气体可以从环境条件预热，同时还将烟道气冷却至远低于硫酸露点的温度，形成硫酸冷凝的风险有限。
在所披露的实施例中，可以将一个或多个PSA出口气体预热器增加到SMR系统中，以在将PSA出口气体进料至重整器中的多个燃烧器之前预热该PSA出口气体。在其中使用单个PSA出口气体预热器的一个实施例中，PSA出口气体预热器可以安装在选自由上游、下游或并联组成的组的CAP的相应位置处。在其中使用多个PSA出口气体预热器的实施例中，PSA出口气体预热器可以安装在选自由上游、下游、并联及其组合组成的组的CAP的相应位置处。
此外，在所披露的实施例中，可以使用烃如天然气或甲烷作为工艺气体和燃料气体，并且使工艺气体和燃料气体二者脱硫，从而整个系统可以不必保持烟道气通道中的热交换器的若干级下游的烟道气的温度在硫酸露点以上以避免硫酸冷凝。以这种方式，可以保持若干个热交换器下游的烟道气的温度，而不会在CAP、PSA出口气体预热器(如果有的话)和烟道气通道下游的任何其他设备上发生硫酸冷凝。
在某些披露的实施例的情况下，可以将PSA出口气体的温度增加直至预热的燃烧空气的温度，同时可以将烟道气的温度冷却低至水露点的温度或甚至进一步更低的温度。
图2展示了SMR系统PSA出口气体的一个实施例的方块流程图，其中用温暖的烟道气预热PSA出口气体。在此实施例中，PSA出口气体预热器安装在CAP 218与烟道气锅炉214之间以预热PSA出口气体，并且使工艺气体和燃料气体二者脱硫。
如所展示的，将烃气体例如天然气预热(未示出)并且进料至HDS单元202，在该HDS单元中天然气中的硫被除去。然后将天然气分成两个流。将第一流用作燃料气体并且进料至重整器206的多个燃烧器，并且将第二流用作工艺气体。在任选的实施例中，可以将工艺气体送至预重整器204，用于将工艺气体中的长链烃分解成轻烃(例如甲烷)，以产生预重整的工艺气体，该预重整的工艺气体在工艺气体中具有增加量的甲醇，并且也降低了重整器206中碳沉积的风险。
可以通过一个HDS单元使天然气脱硫，并且然后分成两个流(即工艺气体和燃料气体)。然而，本领域的普通技术人员也将认识到，还可以分别通过两个HDS单元使天然气脱硫，其中一个HDS单元用于使工艺气体脱硫，并且另一个HDS单元用于使燃料气体脱硫。一个或两个HDS单元的选择适用于本文中所有披露的实施例。
在预重整工艺气体之后，然后在蒸汽存在下将预重整的工艺气体进料至重整器206以将甲烷重整为合成气。重整器206可包括：包括多个重整管的反应区、多个燃烧器和燃烧室，其中燃烧区被配置为与反应区交换热量。预重整的工艺气体和工艺蒸汽在重整管中反应，产生含有CO+H2的合成气。燃烧器在燃烧区中在燃烧空气存在下燃烧燃料气体，以为吸热反应提供热量并且产生烟道气。合成气离开重整器206并且在附加的水存在下进入变换反应器208，以通过将CO和蒸汽转化成CO2和H2产生更多的H2。在进入PSA单元210之前，将变换反应器208下游的合成气冷却至环境温度以通过合成气干燥器(未示出)排出水。PSA单元210将H2与含有CO、CO2、H2、CH4等的合成气的气体混合物分离。合成气混合物的其余部分形成PSA出口气体，其最终被进料回重整器206的燃烧器中用作燃料。
离开重整器206的烟道气进入热交换器的不同级以回收热量。在所示出的实施例中，烟道气首先进入HAP 212以加热已经用CAP 218预热了的预热的燃烧空气，从而形成进一步加热的燃烧空气。然后将进一步加热的燃烧空气连同脱硫的燃料气体和PSA出口气体进料至重整器206的燃烧器以在重整器206的燃烧区中燃烧。
将经冷却的烟道气从HAP 212中抽出并且进料至FGB 214，在其中产生蒸汽(未示出)同时还进一步冷却烟道气。蒸汽可用作工艺蒸汽。将FGB214下游的烟道气进一步冷却并用于在PSA出口气体被运送至重整器206的燃烧器用作燃料之前，在PSA出口气体预热器216中预热来自PSA单元210的PSA出口气体。
在某些实施例中，当PSA出口气体离开PSA单元210时，其可具有环境温度(即，约35℃)。在用PSA出口气体预热器216预热PSA出口气体之后，加热的PSA出口气体的温度可以增加直至FGB 214下游的烟道气的温度。PSA出口气体预热器216下游的烟道气用于用CAP 218加热冷燃烧空气，形成预热的燃烧空气，并且然后将预热的燃烧空气运送至HAP212用于附加的加热。如上所述，将进一步加热的燃烧空气进料至重整器206的燃烧器，以在其中燃烧燃料气体和预热的PSA出口气体。在此实施例中，可以降低CAP 218下游的烟道气的温度而没有硫酸冷凝，因为在形成的烟道气中有极少的硫至无硫。
图3展示了使用一个PSA出口气体预热器来预热本发明的PSA出口气体的SMR系统的第二实施例的方块流程图。图3和图2中展示的两个实施例之间的主要区别在于：在图3中PSA出口气体预热器216安装在CAP 218的下游，而不是CAP 218的上游。在此实施例中，工艺气体和燃料气体二者也都是经脱硫的。
图4展示了使用一个PSA出口气体预热器来预热本发明的PSA出口气体的SMR系统的第三实施例的方块流程图。图4和图2中展示的两个实施例之间的主要区别在于：PSA出口气体预热器216与CAP 218并联安装以预热PSA出口气体，而不是安装在CAP 218的上游或下游。在此实施例中，工艺气体和燃料气体二者都是经脱硫的，并且离开FGB 214的烟道气被分成两个流。一个流被用于在将PSA出口气体运送至重整器206的多个燃烧器之前，在PSA出口气体预热器216中预热来自PSA单元210的PSA出口气体；另一个流被用于用CAP 218预热冷燃烧空气。在用PSA出口气体预热器216预热PSA出口气体之后，加热的PSA出口气体的温度可以增加直至FGB 214下游的烟道气的温度。在此实施例中，可以降低CAP 218下游或PSA出口气体预热器216下游的烟道气的温度，而没有硫酸冷凝。
图5展示了使用两个PSA出口气体预热器来预热本发明的PSA出口气体的SMR系统的第四实施例的方块流程图。图5和图2中展示的两个实施例之间的主要区别在于：使用了两个PSA出口气体预热器(216和220)，其中PSA出口气体预热器216是在CAP 218的上游并且PSA出口气体预热器220是在CAP 218的下游。在此实施例中，PSA出口气体预热器216和220是串联安装的。PSA出口气体首先通过PSA出口气体预热器220预热，并且然后被运送至PSA出口气体预热器216，在其中PSA出口气体在进入重整器206的燃烧器用作燃料之前被进一步预热。
图6展示了使用两个PSA出口气体预热器来预热本发明的PSA出口气体的SMR系统的第五实施例的方块流程图。图6和图2的实施例之间的区别在于：除了PSA出口气体预热器216之外，在图6中第二PSA出口气体预热器220与CAP 218并联安装。
图7展示了使用两个PSA出口气体预热器来预热本发明的PSA出口气体的SMR系统的第六实施例的方块流程图。图7和图4的实施例之间的区别在于：除了PSA出口气体预热器216之外，在图7中第二PSA出口气体预热器220安装在CAP 218的下游。
图8是用于通过提高SMR系统中的热效率来预热PSA出口气体以节省天然气的方法的流程图。在步骤802中，将烃气体(例如，天然气)预热，并且然后在HDS单元中脱硫以除去天然气中的硫，通过将天然气分成两个流而形成工艺气体流和燃料气体流。在此，可替代地，可以预热天然气并且将其分成两个流；一个流在一个HDS单元中脱硫，形成工艺气体流；另一个流在另一个HDS单元中脱硫，形成燃料气体流。在步骤804中，可以在预重整器中预重整工艺气体流，以将工艺气体中存在的长链烃或重烃分解成轻烃(例如甲烷)，从而增加工艺气体中的甲烷的量并且避免碳沉积，以产生预重整的工艺气体。在步骤806中，可以将预重整的工艺气体流进料至重整器，在该重整器中在反应区中产生合成气流，并且在燃烧区中产生烟道气流。在某些实施例中，反应区可以包括多个重整管，并且燃烧区还可以含有多个燃烧器，其中燃烧区被配置为与反应区交换热量。
在某些实施例中，与工艺蒸汽混合的预重整的工艺气体在重整器的反应区中的重整管中反应，从而产生合成气流。重整器的多个燃烧器在重整器的燃烧区中在氧化剂(例如，燃烧空气)存在下燃烧燃料气体和PSA出口气体，以为吸热重整反应提供热量以由此产生烟道气。如在此使用的，燃烧空气还可以包括富氧气体流或合成空气。
在某些实施例中，在工艺气体流进入预重整器之前，可以将工艺蒸汽添加到工艺气体流中。在预重整的工艺气体进入重整器之前，还可以将工艺蒸汽添加到预重整的工艺气体中。在步骤808中，合成气流中的CO可以在变换转化器中在工艺蒸汽存在下转化为二氧化碳和氢气以产生更多的氢气。
转化的合成气流可以在合成气干燥器中干燥，并且然后引入到PSA单元中以产生氢气流产物和PSA出口气体流。PSA出口气体流可以含有CO2、CO、CH4、H2等，并且被进料回重整器用作燃料。在步骤810中，离开重整器的烟道气可以通过与用于进料至燃烧器的冷燃烧空气进行热交换来冷却。可以将冷燃烧空气通过烟道气首先在CAP中并且然后在HAP中加热，其中烟道气锅炉可以安装在其间以产生蒸汽用作工艺蒸汽。
在步骤812中，可以通过与从PSA单元抽出的PSA出口气体流进行热交换来进一步冷却烟道气。在此，PSA出口气体流可以通过布置在CAP的上游、下游、或与其并联布置、或其组合的一个或两个PSA出口气体预热器进行预热。在进入重整器之前，预热的PSA出口气体可以具有的温度最高达烟道气锅炉下游或CAP下游的烟道气的温度，取决于一个或多个PSA出口气体预热器的布置。
由于在工艺气体流和燃料气体流中除去了硫，所以在预热PSA出口气体之后烟道气的温度可以降低至低于硫酸的露点，而在SMR系统中没有硫酸冷凝，这有助于消除在低温范围内运行的设备的腐蚀。在某些实施例中，这有利地允许使用碳钢代替不锈钢。在步骤814中，可以将预热的PSA出口气体流进料至重整器的燃烧器用作燃料，其中在重整器的燃烧区中燃烧器在燃烧空气存在下燃烧预热的PSA出口气体和燃料气体，其中燃烧空气在CAP和HAP中预热。
虽然已经结合其具体实施例描述了本发明，明显的是鉴于前述说明许多替代方案、修改、和变化对于本领域技术人员将是清楚的。因此，它旨在包含如落入所附权利要求书中的精神和宽范围内的所有此类替代方案、修改、和变化。本发明可以适当地包含所披露的要素、由所披露的要素组成或基本上由所披露的要素组成，并且可以在不存在未披露的要素下实践。此外，如果存在提及顺序的语言，例如第一和第二，它应在示例性意义上并且不在限制性意义上进行理解。例如，本领域技术人员可以认识到可以将某些步骤组合成单一步骤。
注意，在此，术语“重烃”、“较重烃”、“高级烃”和“长链烃”是指C2和C2+烃，并且可互换地使用。
单数形式“一个/种(a/an)”和“该(the)”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指出。
“约”或“大约”或“大致”在本文或权利要求中意指所述值的±10％。
权利要求中的“包含(comprising)”是开放式过渡术语，其意指随后确定的权利要求要素是无排他性的清单，即，其他任何事物可以附加地被包括并且保持在“包含”的范围内。“包含”在此被定义为必要地涵盖更受限制的过渡术语“基本上由……组成”和“由……组成”；因此“包含”可以被“基本上由……组成”或“由……组成”代替并且保持在“包含”的清楚地限定的范围内。
权利要求中的“提供(providing)”被定义为意指供给、供应、使可获得、或制备某物。步骤可以通过任何行动者在不存在相反的所述权利要求中的表达语言下进行。
任选的或任选地意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生。本说明包括其中所述事件或情况发生的实例以及其中所述事件或情况不发生的实例。
在此范围可以表述为从约一个具体值，和/或到约另一个具体值。当表述此种范围时，应理解的是另一个实施例是从该一个具体值和/或到该另一个具体值，连同在所述范围内的所有组合。
在此确定的所有参考文献各自特此通过引用以其全文结合到本申请中，并且是为了具体的信息，各个参考文献被引用就是为了该具体信息。

Claims (20)

1.一种改进的制氢系统，该系统包括：
一个或多个加氢脱硫(HDS)单元，该加氢脱硫单元被配置为使烃气体流脱硫以产生工艺气体流和脱硫的燃料气体流；
预重整器，该预重整器被配置为接收工艺气体流并且将该工艺气体流中的重烃转化为甲烷以产生预重整的工艺气体，其中与该工艺气体流相比，该预重整的工艺气体中的甲烷的量增加；
具有燃烧区和反应区的重整器，其中该燃烧区与该HDS单元处于流体连通并且被配置为接收源自该HDS的脱硫的燃料气体流，其中该反应区与该预重整器处于流体连通并且被配置为接收源自该预重整器的预重整的工艺气体，其中该重整器被配置为在该反应区内产生合成气流并且在该燃烧区内产生烟道气；
变压吸附(PSA)单元，该变压吸附单元被配置为接收该合成气流并且产生产物氢气流和PSA出口气体流；以及
用于用燃烧空气和PSA出口气体流将该烟道气冷却至低于硫酸露点的温度的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其中，该用于冷却该烟道气的装置包括空气预热器，该空气预热器被配置为在该烟道气与燃烧空气之间交换热量，使得该烟道气被冷却并且该燃烧空气被加热。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中，该用于冷却该烟道气的装置包括第一PSA出口气体预热器，该第一PSA出口气体预热器被配置为在该烟道气与该PSA出口气体之间交换热量，使得该烟道气被冷却并且该PSA出口气体被加热。
4.如权利要求3所述的系统，其中，该第一PSA出口气体预热器安装在该空气预热器的上游。
5.如权利要求3所述的系统，其中，该第一PSA出口气体预热器安装在该空气预热器的下游。
6.如权利要求3所述的系统，其中，该第一PSA出口气体预热器与该空气预热器并联安装，使得该第一PSA出口气体预热器被配置为既不接收也不直接将流送至该空气预热器。
7.如权利要求3所述的系统，该系统进一步包括第二PSA出口气体预热器，其中该第一PSA出口气体预热器安装在该空气预热器的上游，并且该第二PSA出口气体预热器安装在该空气预热器的下游。
8.如权利要求3所述的系统，该系统进一步包括第二PSA出口气体预热器，其中该第一PSA出口气体预热器安装在该空气预热器的上游，并且该第二PSA出口气体预热器与该空气预热器并联安装并且在该第一PSA出口气体预热器的下游。
9.如权利要求3所述的系统，该系统进一步包括第二PSA出口气体预热器，其中该第一PSA出口气体预热器安装在该空气预热器的下游，并且该第二PSA出口气体预热器与该空气预热器并联安装并且在该第一PSA出口气体预热器的上游。
10.如前述权利要求中任一项所述的系统，该系统进一步包括：包括天然气管道的烃源。
11.一种用于提高制氢系统中的热力学效率的方法，该方法包括以下步骤：
在一个或多个加氢脱硫(HDS)单元中使烃气体流脱硫以形成工艺气体流和脱硫的燃料气体流；
在有效形成预重整的工艺气体流的条件下、在蒸汽存在下在预重整器中预重整该工艺气体流；
在有效产生合成气流的条件下、在蒸汽存在下使预先进行的工艺气体流在重整器的反应区中反应，其中用于使该预先进行的工艺气体流反应的热量是通过在该重整器的燃烧区中在燃烧氧化剂存在下燃烧该脱硫的燃料气体流从而产生烟道气来提供的，其中该燃烧区被配置为与该反应区交换热量；
在有效产生产物氢气流和PSA出口气体流的条件下将该合成气流引入到变压吸附(PSA)单元中；以及
用该燃烧氧化剂和该PSA出口气体流将该烟道气冷却至低于硫酸露点的温度以产生冷却的烟道气，其中该冷却的烟道气不包括硫酸。
12.如权利要求11所述的方法，其中，用该燃烧氧化剂和该PSA出口气体流冷却该烟道气的步骤进一步包括通过在氧化剂预热器中在该烟道气与该燃烧氧化剂之间交换热量来冷却该烟道气的步骤。
13.如权利要求0所述的方法，其中，用该燃烧氧化剂和该PSA出口气体流冷却该烟道气的步骤进一步包括通过在至少一个PSA出口气体预热器中在该烟道气与该PSA出口气体流之间交换热量来冷却该烟道气以形成预热的PSA出口气体流的步骤，其中该预热的PSA出口气体流被引入到该燃烧区中以在其中燃烧。
14.如权利要求13所述的方法，其中，该PSA出口气体预热器安装在该氧化剂预热器的上游，使得离开该PSA出口气体预热器的该烟道气处于比离开该氧化剂预热器的该烟道气更高的温度下。
15.如权利要求13所述的方法，其中，该PSA出口气体预热器安装在该氧化剂预热器的下游，使得离开该PSA出口气体预热器的该烟道气处于比离开该氧化剂预热器的该烟道气更低的温度下。
16.如权利要求13所述的方法，其中，该PSA出口气体预热器与该氧化剂预热器并联安装，使得该PSA出口气体预热器被配置为既不接收也不将烟道气的流送至该氧化剂预热器。
17.如权利要求13所述的方法，其中，第一PSA出口气体预热器安装在该氧化剂预热器的上游，并且第二PSA出口气体预热器安装在该氧化剂预热器的下游。
18.如权利要求13所述的方法，其中，第一PSA出口气体预热器安装在该氧化剂预热器的上游，并且第二PSA出口气体预热器与该氧化剂预热器并联安装并且在该第一PSA出口气体预热器的下游。
19.如权利要求11所述的方法，其中，第一PSA出口气体预热器安装在该氧化剂预热器的下游，并且第二PSA出口气体预热器与该氧化剂预热器并联安装并且在该第一PSA出口气体预热器的上游。
20.如权利要求11-19中任一项所述的方法，其中，该烃是天然气并且该燃烧氧化剂是空气。
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