DE102008056538A1 - Prozessgaserzeugung mittels Wärmerückgewinnung aus Niedertemperaturabwärme - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Wärmeausnutzung bei der Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf, in welchem in einem Dampfreformer ein Prozessgas erzeugt wird, das eine erste Wärmemenge enthält und ein Rauchgas, das eine zweite Wärmemenge enthält, umfassend mindestens sechs Wärmetauscher, eine Wasseraufbereitungseinheit, eine Kühlstrecke, eine Hochtemperaturkonversionseinheit, mindestens zwei Einheiten zur Druckerhöhung, mindestens einen Verbraucher und mindestens eine Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases. Dabei passiert das generierte, die erste Wärmemenge enthaltende Prozessgas zunächst die Hochtemperaturkonversionseinheit, in der es größtenteils zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird, wonach das resultierende Wärme-enthaltende Prozessgas zum weiteren Wärmetransfer in einen ersten Wärmetauscher geleitet wird, und im Folgenden mindestens zwei weitere Wärmetauscher durchläuft, die als Kesselspeisewasservorwärmer, Produktkondensatwärmetauscher oder Niederdruckverdampfer betrieben werden, und die in beliebiger Abfolge in Reihe hintereinandergeschaltet sind, wobei das Prozessgas, das aus dem Niederdruckverdampfer resultiert, zunächst in einen weiteren Kesselspeisewasservorwärmer geleitet wird, indem Wärmeenergie auf einen Teilstrom des Kesselspeisewassers aus der Wasseraufbereitungseinheit übertragen wird, wonach das resultierende Prozessgas die Kühlstrecke passiert, in der das Prozessgas ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe, wobei es insbesondere um die Prozessgaserzeugung mittels Wärmerückgewinnung aus Niedertemperaturabwärme geht. Die Erfindung bezieht sich darauf, die Energie des in einem Dampfreformerprozess erzeugten Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgases besser zu nutzen. Zusätzlich soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Gegenstand der Erfindung sein.
  • Bei der Dampfreformierung wird ein Reaktionsgemisch aus Wasserdampf und kohlenwasserstoffhaltigen Ausgangsstoffen zu einem Prozessgas umgesetzt, das mit Wasserstoff angereichert ist. Dieses Prozessgas verlässt den Dampfreformierungsprozess mit einer Temperatur oberhalb von 100°C. Meist liegt diese Temperatur in einem Bereich zwischen 700 und 1000°C.
  • Zum Zwecke der Weiterverarbeitung des Prozessgases, die beispielsweise in einer Reinigung und/oder einer Erhöhung des Wasserstoffanteils durch Druckwechseladsorption oder Membranverfahren bestehen kann, muss dieses abgekühlt werden. Meist bewegt sich die erforderliche Temperatur für eine Weiterverarbeitung in einem Bereich von 20° bis 50°C. Zwischen den einzelnen Kühlschritten können weitere Reaktionsschritte enthalten sein, die beispielsweise Kohlenmonoxid mit Wasser zu Kohlendioxid und Wasserstoff reagieren lassen.
  • Aus der Patentliteratur sind nun verschiedenste Ansätze bekannt die im Prozessgas enthaltene Wärmemenge nutzbar zu machen, um prozesseigene und/oder prozessfremde Stoffe zu erwärmen. Insbesondere wird die enthaltene Wärme häufig dafür genutzt, um mittels Wärmeaustausch Kesselspeisewasser für den Dampfreformerprozess vorzuwärmen.
  • Die Wärmemenge des Prozessgases wird in einem typischen konventionellen Wärmerückgewinnungsverfahren, das in eine Synthesegasanlage integriert ist, normalerweise dadurch genutzt, dass daraus zunächst in einem Abwärmeheizkessel ein Hochdruckdampf generiert wird und das Prozessgas in einer CO-Konversionseinheit zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Danach werden häufig verschiedenste Wärmetauscher durchlaufen, um beispielsweise das kohlenwasserstoffhaltige Ausgangsmaterial, das Kesselspeisewasser und/oder auch das Make-up Wasser zu erwärmen. Die restliche im Prozessgas enthaltene Wärme wird dann meist über die Kühlstrecke an die Umgebung abgegeben. Das in der Kühlstrecke anfallende Kondensat wird in eine Wasseraufbereitungseinheit gegeben, dort mit dem Make-up Wasser vereint und anschließend in den Kesselspeisewasservorwärmer geleitet, wonach der erhitzte Strom zum Dampferzeugungssystem geleitet wird.
  • Nachteilig an dieser konventionellen Methode der Wärmerückgewinnung ist, dass die Wärme des Prozessgases, das die CO-Konversionseinheit verlässt, größtenteils die Wärme aus einer stattfindenden Feuchtkondensation ist. Diese Kondensation ist durch die weitere Abkühlung einem Pinch-Effekt unterworfen, wodurch die Rückgewinnung der enthaltenen Wärme sehr schwierig wird und ein signifikanter Anteil über die Kühlstrecke an die Umgebung abgegeben wird. Dabei ist der Pinch-Effekt über die Annäherung der Temperaturen zweier Ströme definiert, wodurch sich die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Strömen vermindert und damit auch die treibende Kraft zum Wärmeaustausch minimiert wird. Dadurch geht sehr viel Energie aus dem Prozessgas ungenutzt verloren.
  • Einen Vorschlag dieses Problem zu umgehen wird in der US 2006/02312463 A1 offenbart. Hier wird Wasser erhitzt und in eine Wasseraufbereitungseinheit geschickt. Ein erster Wasserstrom aus dieser Einheit wird zu einem Niedrigdruckdampferzeuger geschickt und ein zweiter Wasserstrom wird zu einem ersten Kesselspeisewasservorwärmer geschickt. Beide Anlagenteile werden mit Prozessgas zum Wärmeaustausch durchströmt. Aus dem ersten Kesselspeisewasservorwärmer wird der entstehende Wasserstrom in zwei Teilströme aufgeteilt und zu zwei weiteren Kesselspeisewasservorwärmer geschickt, von denen der erste, im Folgenden als Kesselspeisewasservorwärmer 1 bezeichnet, ebenfalls von Prozessgas zum Wärmeaustausch durchströmt und der zweite, im Folgenden als Kesselspeisewasservorwärmer 2 bezeichnet, von Rauchgas zum Wärmeaustausch durchströmt wird. Die in den beiden letztgenannten Kesselspeisewasservorwärmern erzeugten Wasserströme werden dann zur Dampferzeugung geleitet.
  • Nachteilig an diesem System ist, dass der Wärmeaustausch im Kesselspeisewasservorwärmer 1, der von Prozessgas durchströmt wird, einem Pinch-Effekt unterworfen ist und dadurch der gewünschte Wärmetransfer nur in sehr begrenztem Maße stattfindet. Generell gilt, je größer die Menge an Kesselspeisewasser, die diese Einheit durchläuft, desto größer ist die Wärmeausbeute, die genutzt werden kann. Allerdings führt die Teilung des Wasserstroms, vor Durchlaufen des Kesselspeisewasservorwärmer 1 zu einer begrenzten Menge an Kesselspeisewasser, das diese Einheit durchläuft und somit ein merklicher Anteil der im Prozessgas enthaltenen Wärme über die Kühlstrecke, die in der Regel über Luftkühler realisiert wird, an die Umgebung abgegeben wird und damit ungenutzt verloren geht. Des Weiteren wird ein Teil der Wärme des Rauchgases für die Aufheizung des Kesselspeisewassers genutzt. Dieser Wärmeanteil des Rauchgases steht damit nicht mehr für die eigentliche Dampferzeugung zur Verfügung.
  • Ein weiterer Nachteil der Verschaltung der einzelnen Anlageteile in der US 2006/0231463 A1 ist, dass die Aufheizung des zu erhitzenden Wassers, das dann in die Wasseraufbereitungseinheit geschickt wird, über die im Prozessgas enthaltene Wärmemenge geschehen soll. Die Wasseraufbereitungseinheit besteht in der Regel aus einem Entgaser. Dieser wird meist quasi atmosphärisch oder bei leichtem Überdruck, typischerweise bei kleiner 5 bar (abs.), betrieben, um möglichst viel Sauerstoff und andere Gase aus dem Wasser zu entfernen. Konzeptionell ist die Temperatur des Wasser-Zulaufstroms dieser Wasseraufbereitungseinheit typischerweise auf 80° bis 95°C begrenzt. Technisch könnte der Wasser-Zulaufstrom über die im Prozessgas enthaltene Wärme aber auf eine Temperatur größer 100°C erhitzt werden. Daher muss hier eine zusätzliche Regeleinrichtung dafür sorgen, dass die Temperatur des Zulaufstroms der Wasseraufbereitungseinheit die Grenze von 95°C nicht überschreitet. Damit kann die Wärme des Prozessgases nicht vollständig genutzt werden und die enthaltene Restwärme wird letztendlich ungenutzt an die Umgebung abgegeben.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund des oben beschriebenen Stands der Technik entwickelt, wobei es Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Prozessgaserzeugung zur Verfügung zu stellen, bei dem es nicht mehr zu den oben genannten Problemen bei der Wärmerückgewinnung aus der im Prozessgas enthaltenen Wärmemenge kommt und bei dem die Wärmerückgewinnung noch effizienter ausgestaltet ist. Ferner soll es Gegenstand der Erfindung sein, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu offenbaren.
  • Dies wird erreicht durch den Einsatz eines Verfahrens zur Wärmeausnutzung bei der Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf, in welchem in einem Dampfreformer ein Prozessgas erzeugt wird, das eine erste Wärmemenge enthält und ein Rauchgas, das eine zweite Wärmemenge enthält, umfassend mindestens sechs Wärmetauscher, eine Wasseraufbereitungseinheit, eine Kühlstrecke, eine Hochtemperaturkonversionseinheit, mindestens zwei Einheiten zur Druckerhöhung, mindestens einen Verbraucher und mindestens eine Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases. Dabei passiert das generierte, die erste Wärmemenge enthaltende Prozessgas, zunächst die Hochtemperaturkonversionseinheit, in der es größtenteils zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird, wonach das resultierende Wärme-enthaltende Prozessgas zum weiteren Wärmetransfer in einen ersten Wärmetauscher geleitet wird, und im Folgenden mindestens zwei weitere Wärmetauscher durchläuft, die als Kesselspeisewasservorwärmer, Produktkondensatwärmetauscher oder Niederruckverdampfer betrieben werden, und die in beliebiger Abfolge in Reihe hintereinandergeschaltet sind, wobei das Prozessgas, das aus dem Niederdruckverdampfer resultiert zunächst in einen weiteren Kesselspeisewasservorwärmer geleitet wird, indem Wärmeenergie auf einen Teilstrom des Kesselspeisewassers aus der Wasseraufbereitungseinheit übertragen wird, wonach das resultierende Prozessgas die Kühlstrecke passiert, in der das Prozessgas weiter abgekühlt wird und ein Kondensatstrom erzeugt wird und abschließend durch mindestens eine Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgas geleitet wird.
  • Des Weiteren wird ein Deionatstrom zum Erhitzen in einen zweiten Wärmetauscher geleitet. Der Deionatstrom aus dem zweiten Wärmetauscher wird zur Entgasung in die Wasseraufbereitungseinheit geleitet, der Kesselspeisewasserstrom aus der Wasseraufbereitungseinheit passiert eine Einheit zur Druckerhöhung und wird geteilt, wobei ein erster Teil des Kesselspeisewasserstromes in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, in dem ein Niederdruckdampf erzeugt wird, und der generierte Niederdruckdampf geteilt wird und ein erster Teilstrom des Niederdruckdampfes zur Wärmeübertragung in die Wasseraufbereitungseinheit geführt wird und ein zweiter Teilstrom des Niederdruckdampfes in mindestens einen Verbraucher geleitet wird. Dieser zweite Teilstrom des Niederdruckdampfes kann auch verwendet werden, um andere Einsatzmedien wie flüssige Einsatzstoffe vorzuwärmen oder für die Nutzung außerhalb der Anlage abgegeben werden. Ein zweiter Teil des Kesselspeisewassersstroms wird zum Zwecke des Energietransfers über den zweiten Wärmetauscher geleitet und anschließend zur Erhitzung mittels der im Prozessgas enthaltenen Wärmemenge einen oder mehrere Kesselspeisewasservorwärmer passiert und abschließend zur Dampferzeugung geleitet wird.
  • Die Wasseraufbereitungseinheit entgast das Deionat in wesentlichen Teilen von Sauerstoff im Deaerator. Anschließend können noch weitere Dosierungsmittel wie beispielsweise Ammoniak zur pH-Werteinstellung hinzugegeben werden. Das aus dieser Behandlung resultierende Produkt wird als Kesselspeisewasser bezeichnet.
  • Der Kondensatstrom aus der Kühlstrecke wird zur Erhitzung mittels der im Prozessgas enthaltenen Wärmemenge über eine Einheit zur Druckerhöhung in den Produktkondensatwärmetauscher geleitet, wonach eine weitere Aufheizung des Kondensatstroms erfolgt.
  • Vorzugsweise durchläuft das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, indem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen wird, danach einen Produktkondensatwärmetauscher, in dem Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom übertragen wird, und von dort aus wird das resultierende Prozessgas in den Niederdruckverdampfer geleitet, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, um von dort die definierte Prozesskette weiter zu durchlaufen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durchläuft das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, indem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen wird, danach wird es in den Niederdruckverdampfer geleitet, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, und das resultierende Prozessgas durchläuft von dort aus einen Produktkondensatwärmetauscher, in denen Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom übertragen wird, um von dort die definierte Prozesskette weiter zu durchlaufen.
  • Vorteilhaft durchläuft das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen Produktkondensatwärmetauscher, in dem Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom übertragen wird, von dort aus durchläuft es den ersten Kesselspeisewasservorwärmer, indem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen wird, und danach wird es in den Niederdruckverdampfer geleitet, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, und anschließend durchläuft das resultierende Prozessgas die definierte Prozesskette weiter wie oben beschrieben. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durchläuft das Prozessgas aus dem Produktkondensatwärmetauscher, zunächst den ersten Kesselspeisewasservorwärmer, in dem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen wird, und wird danach durch einen weiteren Produktkondensatwärmetauscher geführt, bevor es in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, von wo aus es die definierte Prozesskette weiter durchläuft.
  • Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen Produktkondensatwärmetauscher durchläuft, in dem Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom sowie auf einen Teilstrom des Kesselspeisewasserstroms übertragen wird, von dort aus in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, und das resultierende Prozessgas anschließend die definierte Prozesskette weiter durchläuft.
  • Optional wird das Prozessgas, das den ersten Wärmetauscher verlässt, zum weiteren Wärmetransfer in einen weiteren Kesselspeisewasservorwärmer geleitet, der mit einem weiteren Teilstrom, resultierend aus einer weiteren Teilung des zweiten Teils des Kesselspeisewasserstroms, der die Wasseraufbereitungseinheit, die Druckerhöhungseinheit und den zweiten Kesselspeisewasservorwärmer passiert hat, gespeist wird und der somit weiter erhitzt wird.
  • Vorzugsweise wird das Prozessgas, das den ersten Wärmetauscher und/oder den weiteren Kesselspeisewasservorwärmer verlässt, in eine Niedrigtemperaturkonvertierungseinheit geführt, in welcher Kohlendioxid und Wasserstoff gebildet wird, von wo aus es in einen der weiteren Wärmetauscher der definierten Prozesskette gelangt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Prozessgas, das einen Wärmetauscher durchlaufen hat im Folgenden durch einen Separator geführt wird und ein entstehender Flüssigkeitsstrom wird vom Wärme-enthaltenden Prozessgas abgetrennt und mit dem Kondensatstrom aus der Kühlstrecke sowie aus weiteren Separatoren zusammengeführt und diese Mixtur wird über eine Einheit zur Druckerhöhung geführt und anschließend durch einen Produktkondensatwärmetauscher zur Erhitzung mittels der im Prozessgas enthaltenen Wärme geleitet.
  • Optional ist es weiterhin zweckmäßig das Prozessgas zum weiteren Wärmetransfer durch weitere zusätzliche Wärmetauscher zu leiten, die jeweils vor und nach dem Durchlaufen des Niedrigdruckverdampfers in das Verfahren eingliedert sind.
  • Die entsprechende Vorrichtung zur Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf, geeignet, ein Verfahren nach Anspruch 1 durchzuführen, enthaltend eine Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas, umfassend eine Hochtemperaturkonversionseinheit, mindestens vier Wärmetauscher, eine Kühlstrecke, und mindestens eine Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, wobei Überleitungen vorgesehen sind, die die einzelnen Vorrichtungen über deren Gasauslass und Gaseinlass zur Überleitung des Prozessgases miteinander verbinden.
  • Des Weiteren in der Vorrichtung zur Dampfreformierung sind enthalten, ein weiterer Wärmetauscher, eine Wasseraufbereitungseinheit, mindestens zwei Druckerhöhungseinheiten, mindestens einen Verbraucher, eine Vorrichtung zur Einleitung eines Deionatstroms in den weiteren Wärmetauscher, eine Vorrichtung zur Überführung des Deionatstroms aus dem weiteren Wärmetauscher in die Wasseraufbereitungseinheit, eine Vorrichtung zur Überführung des Kesselspeisewasserstroms, der die Wasseraufbereitungseinheit verlässt, in die Einheit zur Druckerhöhung, eine Vorrichtung zur Teilung des Kesselspeisewasserstroms, der die Einheit zur Druckerhöhung verlässt, wobei eine erste Zuleitung zum Transport eines ersten Teils des Kesselspeisewasserstroms zum Niederdruckverdampfer vorgesehen ist und eine Ableitung des erzeugten Niederdruckdampfes vom Niederdruckverdampfer vorgesehen ist, umfassend eine Vorrichtung zur Überführung eines ersten Teilstroms des erzeugten Niederdruckdampfes zur Wasseraufbereitungseinheit und eine weitere Vorrichtung zur Überführung eines zweiten Teilstroms des erzeugten Niederdruckdampfes in die weiteren Verbraucher, und eine zweite Zuleitung zum Transport des zweiten Teils des Kesselspeisewasserstroms zum weiteren Wärmetauscher vorgesehen ist, und von dort eine Zuleitung zum zweiten Kesselspeisewasservorwärmer abgeleitet wird und von dort eine Ableitung zum ersten Kesselspeisewasservorwärmer oder zu einem Produktkondensatwärmetauscher und/oder direkt zur weiteren Dampferzeugung vorgesehen ist, und eine Vorrichtung zur Überleitung des Kondensatstroms aus der Kühlstrecke über eine Einheit zur Druckerhöhung in einen oder in mehrere Produktkondensatwärmetauscher vorgesehen ist.
  • Vorteilhaft umfasst die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, einen Produktkondensatwärmetauscher, einen Niederdruckverdampfer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, einen Niedrigdruckverdampfer, einen Produktkondensatvorwärmer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge.
  • Optional umfasst die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen Produktkondensatwärmetauscher, einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, einen Niedrigdruckverdampfer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge.
  • Vorzugsweise umfasst die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen Produktkondensatwärmetauscher, einen Niedrigdruckverdampfer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge, wobei eine Vorrichtung zur Überleitung eines ersten Teilstroms des Kesselspeisewasserstroms aus dem zweiten Kesselspeisewasservorwärmer in einen Produktkondensatwärmetauscher vorgesehen ist und eine weitere Vorrichtung zur Überführung des zweiten Teilstroms des Kesselspeisewasserstroms aus dem zweiten Kesselspeisewasservorwärmer direkt zur weiteren Dampferzeugung vorgesehen ist.
  • Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass ein weiterer dritter Kesselspeisewasservorwärmer in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas vorgesehen ist, dessen Gaseinlass mit dem Gasauslass des ersten Wärmetauschers verbunden ist und dessen Gasauslass mit dem Gaseinlass mit einer optionalen Niedertemperaturkonversionseinheit oder einem nachfolgenden Wärmetauscher verbunden ist, und in den eine Vorrichtung zur Überleitung eines weiteren Teilstroms des Kesselspeisewassers, das aus der Wasseraufbereitungseinheit und dem zweiten Kesselspeisewasservorwärmer stammt, mündet.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Niedertemperaturkonversionseinheit in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas vorgesehen, deren Gaseinlass mit dem Gasauslass des ersten Wärmetauschers oder des weiteren dritten Kesselspeisewasservorwärmers verbunden ist und deren Gasauslass mit einem nachfolgenden Wärmetauscher verbunden ist.
  • Vorteilhaft ist in der in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit dem Prozessgas weitere Separatoren vorgesehen sind, deren Gaseinlass mit dem Gasauslass des jeweils vorangeschalteten Wärmetauschers verbunden ist, und deren Gasauslass mit dem in der Prozesskette jeweils nachfolgenden Wärmetauschers verbunden ist, und die jeweils eine Ableitung für die entstehende Flüssigkeit besitzen, die in die Vorrichtung zur Überleitung des Kondensatstroms aus der Kühlstrecke in einen Produktkondensatwärmetauscher mündet und über eine Druckerhöhungseinheit geführt wird.
  • In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der zweite Kesselspeisewasservorwärmer in einen Separator integriert, der optional mit weiteren Einbauten und/oder Packungen ausgestattet ist, und der mit einer Ableitung versehen ist, die das entstehende Prozesskondensat in die Vorrichtung zur Überleitung des Kondensatstroms aus der Kühlstrecke in einen Produktkondensatwärmetauscher transportiert.
  • Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass weitere zusätzliche Wärmetauscher in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit dem Prozessgas vorgesehen sind.
  • Vorteilhaft ist es als Verbraucher, der zur Durchströmung mit Niederdruckdampf vorgesehen ist, eine Einheit zur Luftvorwärmung einzusetzen, um Umgebungsluft vorzuwärmen.
  • Zweckmäßig ist außerdem als Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases eine Druckwechseladsorptionseinheit oder eine Kühlbox vorzusehen.
  • Optional kann außerdem eine weitere Vorrichtung zur Teilung des zweiten Stroms des Niederdruckdampfes vorgesehen sein, so dass eine Zuleitung zur Luftvorwärmung und eine Zuleitung zu weiteren Verbrauchern vorgesehen sind.
  • Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand von sieben Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: Eine erfindungsgemäße Verfahrensskizze des Prozesses zur Wärmeausnutzung bei der Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf.
  • 2: Eine alternative Einbindung der in 1 dargestellten Wärmetauscher in das Verfahren zur Wärmeausnutzung bei der Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf.
  • 3: Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante zur Wärmeausnutzung bei der Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf, bei der der Produktkondensatwärmetauscher vor dem ersten Kesselspeisewasservorwärmer mit Prozessgas durchlaufen wird.
  • 4: Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verschaltung der eingesetzten Wärmetauscher untereinander. Dabei besteht der Hauptunterschied zu 1 bis 3 darin, das auf den ersten Kesselspeisewasservorwärmer verzichtet wird.
  • 5: Eine ergänzende Darstellung zu 1, indem verschiedene optionale Elemente in den Prozess, wie ein dritter Kesselspeisewasserwärmer, eine Niedertemperaturkonversionseinheit, ein zusätzlicher optionaler Separator und ein Wärmetauscher, eingebunden werden.
  • 6: Eine zusätzliche Integration eines weiteren Produktkondensatwärmetauschers in die Prozesskette nach 1.
  • 7A bis D: Graphische Darstellung der Temperaturabnahme des Prozessgases (gestrichelte Linie) und Aufheizverhalten der einzelnen Medien (durchgezogene Linie) durch den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbundenen Energietransfer.
  • 1 zeigt eine Verfahrensskizze zur Wärmeausnutzung bei der Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf, wobei das entstehende Wärme-enthaltende Prozessgas 1a zunächst eine Hochtemperaturkonversionseinheit 2 durchläuft, in der ein Teil des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Das resultierende Wärme-enthaltende Prozessgas 1b wird daraufhin zum weiteren Wärmetransfer in einen ersten Wärmetauscher 3 geleitet. Daraufhin durchläuft das Wärme-enthaltende Prozessgas 1c einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer 4, wobei die enthaltene Wärme im Prozessgas auf vorgewärmtes Kesselspeisewasser 14e, das aus der Wasseraufbereitungseinheit 13 stammt und die Druckerhöhungseinheit 25, den Wärmetauscher 16 und den Kesselspeisewasservorwärmer 8 durchlaufen hat, übertragen wird. Dabei wird das Deionat 12a im Wärmetauscher 16 erhitzt und das erhitzte Deionat 12b wird zur Entgasung in die Wasseraufbereitungseinheit 13 geleitet. Die Vorwärmung des Deionats birgt den Vorteil, dass eine Seite des Wärmetauschers nur auf niedrige Drücke ausgelegt werden muss und eine teilweise Fertigung aus niedrig legiertem Stahl ausreichend ist, was zu einer Kostenersparnis führt. Daraus resultiert das Kesselspeisewasser 14a, das dann wie oben beschrieben entsprechend vorgewärmt wird. Der resultierende Kesselspeisewasserstrom 14f wird dann zur weiteren Prozessierung zur Dampferzeugung geleitet.
  • Das aus dem Kesselspeisewasservorwärmer 4 resultierende Wärmeenthaltende Prozessgas 1d wird nachfolgend in den Produktkondensatwärmetauscher 5 geleitet, in dem es an das Prozesskondensat 15a, das die Druckerhöhungseinheit 27 passiert hat und das aus der Kühlstrecke 10 stammt, Wärme abgibt. Das vorgewärmte Prozesskondensat 15b wird dann zur weiteren Erhitzung verwendet.
  • Das Prozesskondensat 15a wird in Abscheidern der Kühlstrecke 10 gewonnen, die sich beispielhaft aus einem Luftkühler und einem Wasserkühler zusammensetzt, und in einem Produktkondensatwärmetauscher 5 wieder aufgewärmt wird. Dieses Verfahren könnte in einem Kontaktapparat durchgeführt werden, der mit Wasser beaufschlagt wird, wobei durch Direktkühlung zumindest ein Teil des aus dem Prozessgas abzuscheidenden Wasserdampfes auskondensiert, das dann mit dem zur Kühlung verwendeten Wasser ausgeschieden wird. Durch Verwendung eines solchen Apparates würde das Prozesskondensat noch weiter vorgewärmt, was ein Vorteil wäre, da je höher die Vorwärmung des Prozesskondensats ist, desto mehr Wärme kann im Rauchgas für andere Medien und die Dampferzeugung genutzt werden.
  • Das aus dem Produktkondensatwärmetauscher 5 resultierende Wärmeenthaltende Prozessgas 1e wird nachfolgend in den Niederdruckverdampfer 6 geleitet, in dem die Wärme auf einen Teil des in der Wasseraufbereitungseinheit 13 generierten Kesselspeisewasserstroms 14c, das eine Druckerhöhung erfahren hat, übertragen wird. Der so erhaltene Niederdruckdampf 19a wird in einem ersten Teilstrom 19b wieder in die Wasseraufbereitungseinheit 13 zurückgeführt, während ein zweiter Teilstrom des erwärmten Kesselspeisewassers 19c in einen Verbraucher, hier in einen Luftvorwärmer 18 gespeist wird, der Umgebungsluft 17 erwärmt, die dann als Verbrennungsluft 20 weitere Verwendung findet.
  • Das Wärme-enthaltende Prozessgas 1f das aus dem Niedrigdruckverdampfer 6 resultiert wird anschließend dem Kesselspeisewasservorwärmer 8 zugeführt, indem der Teilstrom 14d des in der Wasseraufbereitungseinheit 13 generierten Kesselspeisewassers weiter vorgewärmt wird, bevor es in den Kesselspeisewasservorwärmer 4 überführt wird. Das aus dem Kesselspeisewasservorwärmer 8 resultierende Prozessgas 1g durchläuft dann in die Kühlstrecke 10, in der das Prozessgas weiter abgekühlt wird und ein Kondensatstrom erzeugt wird, und der Kondensatstrom 15a in den Produktkondensatwärmetauscher 5 geleitet wird. Abschließend durchläuft das auskondensierte Wärme-enthaltende Prozessgas 1h, die Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases 11, die beispielsweise eine Druckwechseladsorptionseinheit ist, in der der generierte Wasserstoff vom Prozessgas abgetrennt wird.
  • 2 stellt eine Verfahrensvariante zu 1 dar. 1 und 2 unterscheiden sich dadurch, dass das Wärme-enthaltende Prozessgas 1d, das den Kesselspeisewasservorwärmer 4 verlässt zunächst den Niederdruckverdampfer 6 und anschließend daran den Produktkondensatwärmeaustauscher 5 durchläuft. Die sonstige Verschaltung der einzelnen Apparate bleibt unbeeinflusst. Zu erwarten wäre allerdings eine bessere Energieausnutzung bei der in 1 gezeigten Variante.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 3 gezeigt. Ausgehend von 1 besteht der Unterschied darin, dass das Wärme-enthaltende Prozessgas 1c, das aus dem Wärmetauscher 3 resultiert zunächst den Produktkondensatwärmetauscher 5 durchläuft und daran anschließend durch den Kesselspeisewasservorwärmer 4 geleitet wird. Die sonstige Verschaltung der einzelnen Apparate bleibt unbeeinflusst und entspricht derjenigen in 1 gezeigten Apparateabfolge.
  • In 4 wird auf den Kesselspeisewasservorwärmer 4 komplett verzichtet. Hier wird das Wärme-enthaltende Prozessgas 1c, das aus dem Wärmetauscher 3 stammt in den Produktkondensatwärmetauscher 5 geleitet, von wo aus das resultierende Wärme-enthaltende Prozessgas 1d den Niederdruckverdampfer 6 gefolgt von dem Kesselspeisewasservorwärmer 8 durchläuft. Das im Kesselspeisewasservorwärmer 8 erzeugte vorgewärmte Kesselspeisewasser 14e wird in diesem Beispiel geteilt und ein Teilstrom 14f wird zusammen mit dem Prozesskondensat 15a über den Produktkondensatwärmetauscher 5 gegeben, um dann einer weiteren Vorwärmung unterzogen zu werden. Der zweite Teilstrom 14g des vorgewärmten Kesselspeisewassers wird zur Dampferzeugung gegeben.
  • In 5 werden weitere optionale Apparate in die Verschaltung aufgenommen, die den Prozess positiv beeinflussen. Ausgegangen wird bei der Beschreibung und dem Aufzeigen von Unterschieden von 1. Dabei wird das Wärme-enthaltende Prozessgas 1c aus dem Wärmetauscher 3 in einen zusätzlichen Kesselspeisewasservorwärmer 21 geleitet, der von einem weiteren Teilstrom 14g des Kesselspeisewasserstroms, der eine Vorwärmung im Kesselspeisewasservorwärmer 8 erfährt, gespeist wird. Das daraus resultierende erwärmte Kesselspeisewasser 14h wird ebenfalls zur Dampferzeugung geleitet und damit weiter genutzt. In dem in dieser Figur gezeigten Ausführungsbeispiel wird das resultierende Prozessgas aus dem Kesselspeisewasservorwärmer 21 dann in eine Niedertemperaturkonversionseinheit 22 geleitet, in welcher Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff gebildet wird. Das daraus resultierende Wärme-enthaltende Prozessgas 1e durchläuft anschließend, wie in 1 ausgeführt den Kesselspeisewasservorwärmer 4 und den Produktkondensatvorwärmer 5. Das aus dem Produktkondensatvorwärmer 5 resultierende Prozessgas 1g gelangt nachfolgend in einen Separator 23, in dem ein entstehendes Prozesskondensat 15c aus dem Prozessgas abgetrennt wird und zusammen mit den weiteren Prozesskondensatströmen als Prozesskondensat 15d über eine Einheit zur Druckerhöhung 27 in den Produktkondensatwärmetauscher 5 geleitet wird. Im Weiteren werden vom resultierenden Wärme-enthaltenden Prozessgas 1h der Niederdruckverdampfer 6 und der Separator 7 durchlaufen. Der Kondensatstrom 15e aus dem Separator 7 wird ebenfalls zusammen mit den anderen aus dem Gesamtprozess resultierenden Kondensatströmen 15d in den Produktkondensatwärmetauscher 5 geleitet. Der aus dem Niederdruckverdampfer 6 resultierende Niederdruckdampf 19a wird in drei Teilströme aufgeteilt. Dabei wird Teilstrom 19b des Niederdruckdampfes in die Wasseraufbereitungseinheit 13 geleitet, 19c in den Luftvorwärmer 18 und 19d in weitere Verbraucher 26. Nach dem Separator 7 wird dann ein weiterer Wärmetauscher 24 zum weiteren Energietransfer geschaltet. Daraufhin wird die in 1 beschriebene Prozesskette, die den Kesselspeisewasservorwärmer 8, die Kühlstrecke 10 und die Druckwechseladsorptionseinheit 11 umfasst. Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Kesselspeisewasservorwärmer 8 und der Kühlstrecke 10 ein weiterer Wärmetauscher 9 vorgesehen.
  • 6 zeigt eine weitere Variante von 1. Darin wird der Prozesskondensatstrom 15a, der aus der Kühlstrecke 10 stammt und über eine Einheit zur Druckerhöhung 27 über einen weiteren zusätzlichen Produktkondensatwärmetauscher 28 geleitet, bevor er den Produktkondensatwärmetauscher 5 passiert. Dies birgt den Vorteil, dass das Produktkondensat noch mehr Wärme aufnimmt, die im weiteren Prozess für die Erhitzung anderer Medien verwendet werden kann.
  • Die in 5 zusätzlich eingefügten Apparate können wie in 5 beschrieben kombiniert eingesetzt werden, aber auch als Einzelbestandteile in die jeweiligen Prozessketten integriert werden. Zudem kann als Grundlage dieser Apparateintegration nicht nur 1 dienen, sondern sämtliche Figuren können als Basis der Integration dienen. Daraus ist ersichtlich, dass der Prozess sehr viele Optionen bietet das jeweilige Verfahren auf die Einzelbedürfnisse eines Anlagenbetreibers anzupassen und die entsprechenden Anlagenteile auch in bestehende Anlagen einzugliedern. Außerdem besteht die Möglichkeit der Umsetzung dieser Verfahrensvarianten in Neuanlagen.
  • Bei geeigneter Dimensionierung könnte der Niederdruckverdampfer mit einer Sicherheitsreverse ausgestattet sein und im Falle einer Abschaltung das Prozessgas durch das Erzeugen und Abblasen von Niederdruckdampf kühlen. Der generierte Niederdruckdampf kann zusätzlich zur Luftvorwärmung und Wasseraufbereitung, wie oben beschrieben, auch beispielsweise für die Auskochung von CO2 in einer CO2-Prozessgaswäsche eingesetzt werden. Dabei beträgt die Temperatur des generierten Niederdruckdampfes maximal 200°C.
  • Im Folgenden soll anhand einiger Berechnungsbeispiele die verbesserte Energieausnutzung, die als Summe auf den Niederdruckdampf, Kesselspeisewasser und Kondensatströmen dargestellt ist, aufgezeigt werden. Dabei wird von einer im Stand der Technik typischen Verschaltung ausgegangen, bei der mit einer Minimalausstattung an Apparaten gearbeitet wird und die in herkömmlichen Verfahren des Standes der Technik Anwendung findet. Dabei wird ausgehend von 1 auf den Niederdruckverdampfer 6 verzichtet, sowie auf den Kesselspeisewasservorwärmer 8, so dass der Kesselspeisewasserstrom 14d direkt in den Kesselspeisewasservorwärmer 4 geleitet wird. Wie drastisch die vorliegende Erfindung die Energieausnutzung im Vergleich zu dieser typischen Verschaltung positiv beeinflusst, soll anhand nachfolgender Tabelle gezeigt werden. Dabei werden einige der vorab erläuterten Figuren für die Berechungen zugrunde gelegt. Dabei wird davon ausgegangen, dass nach den ersten vier in Reihe geschalteten Wärmetauschern der Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas ein Separator geschaltet ist. Es wird beispielhaft von einer Anlagenkapazität von 33455 Nm3/h Wasserstoff ausgegangen.
    Verschaltungsvariante Energieausnutzung: Summe: Dampf + Kesselspeisewasser + Produktkondensat
    [kW]
    typische Verschaltung 10480
    Fig. 2 12670
    Fig. 3 13760
    Fig. 6 13760
    wie Fig. 3; + integrierter Kesselspeisewasservorwärmer in Separator 13760
  • Daraus resultiert, dass die Verschaltungsvariante der Erfindung, die sich in 3 und 6 widerspiegelt, mit einer sehr hohen Energieausnutzung im Vergleich zur im Stand der Technik typischen Verschaltung einhergeht. So ist in diesen Fällen mit einem Zuwachs der Summe der Energieausnutzung von ca. 3270 kW zu rechnen, die in der typischen Verschaltungsvariante des Stands der Technik ungenutzt verloren gehen würde.
  • Die den Berechnungen zugrunde gelegten Bedingungen sind in 7A bis D als graphische Funktion von Temperatur und Energieausnutzung zu entnehmen. Dabei stellt die gestrichelte Linie die Temperaturabnahme des Prozessgases in Abhängigkeit der enthaltenen Energie dar, während die durchgezogene Linie das Aufheizverhalten der einzelnen Medien des Verfahrens darstellt. Die einzelnen Verfahrensstufen, die durch die Graphen wiedergegeben werden, werden durch die eingefügten Bezugszeichen, die in den restlichen 1 bis 6 ebenfalls verwendet wurden, widergespiegelt.
  • Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben:
    • – verbesserte Energieausnutzung der Wärmemenge des Prozessgases
    • – Die weitere Vorwärmung des Prozesskondensats in einem Produktkondensatwärmetauscher bewirkt, dass mehr Energie aus dem Rauchgas zur Erwärmung anderer Medien zur Verfügung steht und zur Dampferzeugung genutzt werden kann.
    • – Nach dem Stand der Technik wird das Prozesskondensat im Rauchgaskanal bis zum Sieden vorgeheizt. Durch die in dieser Erfindung integrierte Vorwärmung des Prozesskondensats durch Prozessgas kann auf die herkömmliche Erhitzung im Rauchgaskanal verzichtet werden, was zu einer Vereinfachung des Verfahrenskonzeptes führt.
    • – Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass es in bestehende Anlagen integriert werden kann, die keinen Zugang zu Niederdruckdampf haben und sich diesen selbst aus wertvollem Hochdruckdampf erzeugen
    • – Die Temperatur- und Druckbedingungen im Wärmetauscher 16 verhindern das Risiko von Dampfschlägen, wodurch sich die Betriebssicherheit verbessert.
    • 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j, 1k, 1l, 1m, 1n
    Wärme-enthaltendes Prozessgas
    2
    Hochtemperaturkonversionseinheit
    3
    Wärmetauscher
    4
    Kesselspeisewasservorwärmer
    5
    Produktkondensatwärmetauscher
    6
    Niederdruckverdampfer
    7
    Separator
    8
    Kesselspeisewasservorwärmer
    9
    Wärmetauscher
    10
    Kühlstrecke
    11
    Druckwechseladsorptionseinheit
    12a, 12b
    Deionat
    13
    Wasseraufbereitungseinheit
    14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h, 14i
    Kesselspeisewasserstrom
    15a, 15b, 15c, 15d, 15e
    Prozesskondensat
    16
    Wärmetauscher
    17
    Umgebungsluft
    18
    Luftvorwärmer
    19a, 19b, 19c, 19d
    Niederdruckdampf
    20
    Verbrennungsluft
    21
    Kesselspeisewasservorwärmer
    22
    Niedertemperaturkonversionseinheit
    23
    Separator
    24
    Wärmetauscher
    25
    Druckerhöhungseinheit
    26
    weitere Verbraucher
    27
    Einheit zur Druckerhöhung
    28
    Produktkondensatwärmetauscher
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2006/02312463 A1 [0007]
    • - US 2006/0231463 A1 [0009]

Claims (22)

  1. Verfahren zur Wärmeausnutzung bei der Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf, in welchem in einem Dampfreformer ein Prozessgas erzeugt wird, das eine erste Wärmemenge enthält und ein Rauchgas, das eine zweite Wärmemenge enthält, umfassend • mindestens sechs Wärmetauscher, eine Wasseraufbereitungseinheit, eine Kühlstrecke, eine Hochtemperaturkonversionseinheit, mindestens zwei Einheiten zur Druckerhöhung, mindestens einen Verbraucher und mindestens eine Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases wobei, • das generierte, die erste Wärmemenge enthaltende Prozessgas, zunächst die Hochtemperaturkonversionseinheit passiert, in der es größtenteils zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird, wonach das resultierende Wärme-enthaltende Prozessgas zum weiteren Wärmetransfer in einen ersten Wärmetauscher geleitet wird, und im Folgenden mindestens zwei weitere Wärmetauscher durchläuft, die als Kesselspeisewasservorwärmer, Produktkondensatwärmetauscher oder Niederruckverdampfer betrieben werden, und die in beliebiger Abfolge in Reihe hintereinandergeschaltet sind, wobei das Prozessgas, das aus dem Niederdruckverdampfer resultiert zunächst in einen weiteren Kesselspeisewasservorwärmer geleitet wird, indem Wärmeenergie auf einen Teilstrom des Kesselspeisewassers aus der Wasseraufbereitungseinheit übertragen wird, wonach das resultierende Prozessgas die Kühlstrecke passiert, in der das Prozessgas weiter abgekühlt wird und ein Kondensatstrom erzeugt wird und abschließend durch mindestens eine Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgas geleitet wird, • ein Deionatstrom zum Erhitzen in einen zweiten Wärmetauscher geleitet wird, der Deionatstrom aus dem zweiten Wärmetauscher zur Entgasung in die Wasseraufbereitungseinheit geleitet wird, der Kesselspeisewasserstrom aus der Wasseraufbereitungseinheit eine Einheit zur Druckerhöhung passiert und geteilt wird, wobei • ein erster Teil des Kesselspeisewasserstromes in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, in dem ein Niederdruckdampf erzeugt wird, und der generierte Niederdruckdampf geteilt wird und ein erster Teilstrom des Niederdruckdampfes zur Wärmeübertragung in die Wasseraufbereitungseinheit geführt wird und ein zweiter Teilstrom des Niederdruckdampfes in mindestens einen Verbraucher geleitet wird, und • ein zweiter Teil des Kesselspeisewassersstroms zum Zwecke des Energietransfers über den zweiten Wärmetauscher geleitet wird, anschließend zur Erhitzung mittels der im Prozessgas enthaltenen Wärmemenge einen oder mehrere Kesselspeisewasservorwärmer passiert und anschließend zur Dampferzeugung geleitet wird, • der Kondensatstrom aus der Kühlstrecke zur Erhitzung mittels der im Prozessgas enthaltenen Wärmemenge über eine Einheit zur Druckerhöhung in den Produktkondensatwärmetauscher geleitet wird, wonach eine weitere Aufheizung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer durchläuft, indem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen wird, danach einen Produktkondensatwärmetauscher durchläuft, in dem Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom übertragen wird, und von dort aus das resultierende Prozessgas in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, um von dort die definierte Prozesskette weiter zu durchlaufen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer durchläuft, indem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen wird, danach in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, und das resultierende Prozessgas von dort aus einen oder Produktkondensatwärmetauscher durchläuft, in denen Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom übertragen wird, um von dort aus dann die definierte Prozesskette weiter zu durchlaufen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen Produktkondensatwärmetauscher durchläuft, in dem Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom übertragen wird, von dort aus den ersten Kesselspeisewasservorwärmer durchläuft, indem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen wird, und danach in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, und das resultierende Prozessgas anschließend die definierte Prozesskette weiter durchläuft.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas aus dem Produktkondensatwärmetauscher, zunächst den ersten Kesselspeisewasservorwärmer durchläuft, in dem Wärmeenergie auf einen Kesselspeisewasserstrom übertragen, wird, und danach durch einen weiteren Produktkondensatwärmetauscher geführt wird, bevor es in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, von wo aus es die definierte Prozesskette weiter durchläuft.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas aus dem ersten Wärmetauscher zunächst einen Produktkondensatwärmetauscher durchläuft, in dem Wärmeenergie auf einen Kondensatstrom sowie auf einen Teilstrom des Kesselspeisewasserstroms übertragen wird, von dort aus in den Niederdruckverdampfer geleitet wird, in dem mittels der enthaltenen Wärmemenge Niedrigdruckdampf aus einem Kesselspeisewasserstrom erzeugt wird, und das resultierende Prozessgas anschließend die definierte Prozesskette weiter durchläuft.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas, das den ersten Wärmetauscher verlässt, zum weiteren Wärmetransfer in einen weiteren Kesselspeisewasservorwärmer geleitet wird, der mit einem weiteren Teilstrom, resultierend aus einer weiteren Teilung des zweiten Teils des Kesselspeisewasserstroms, der die Wasseraufbereitungseinheit, die Druckerhöhungseinheit und den zweiten Kesselspeisewasservorwärmer passiert hat, gespeist wird und der somit weiter erhitzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas, das den ersten Wärmetauscher und/oder den weiteren Kesselspeisewasservorwärmer verlässt, in eine Niedrigtemperaturkonvertierungseinheit geführt wird, in welcher Kohlendioxid und Wasserstoff gebildet wird, von wo aus es in einen der weiteren Wärmetauscher der definierten Prozesskette gelangt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas, das einen Wärmetauscher durchlaufen hat im Folgenden durch einen Separator geführt wird und ein entstehender Flüssigkeitsstrom vom Wärme-enthaltenden Prozessgas abgetrennt wird und mit dem Kondensatstrom aus der Kühlstrecke sowie aus weiteren Separatoren zusammengeführt wird und diese Mixtur über eine Einheit zur Druckerhöhung geführt wird und anschließend durch einen Produktkondensatwärmetauscher zur Erhitzung mittels der im Prozessgas enthaltenen Wärme geleitet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas zum weiteren Wärmetransfer durch weitere zusätzliche Wärmetauscher geleitet wird, die jeweils vor und nach dem Durchlaufen des Niedrigdruckverdampfers in das Verfahren eingegliedert sind.
  11. Vorrichtung zur Dampfreformierung kohlenwasserstoffhaltiger Ausgangsstoffe mittels Dampf, geeignet, ein Verfahren nach Anspruch 1 durchzuführen, enthaltend eine Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas, umfassend • eine Hochtemperaturkonversionseinheit, • mindestens vier Wärmetauscher, • eine Kühlstrecke, und • mindestens eine Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases wobei Überleitungen vorgesehen sind, die die einzelnen Vorrichtungen über deren Gasauslass und Gaseinlass zur Überleitung des Prozessgases miteinander verbinden, und weiter enthaltend • einen weiteren Wärmetauscher, • eine Wasseraufbereitungseinheit, • mindestens zwei Druckerhöhungseinheiten, • mindestens einen weiteren Verbraucher, • eine Vorrichtung zur Einleitung eines Deionatstroms in den weiteren Wärmetauscher, • eine Vorrichtung zur Überführung des Deionatstroms aus dem weiteren Wärmetauscher in die Wasseraufbereitungseinheit, • eine Vorrichtung zur Überführung des Kesselspeisewasserstroms, der die Wasseraufbereitungseinheit verlässt, in die Einheit zur Druckerhöhung, • eine Vorrichtung zur Teilung des Kesselspeisewasserstroms, der die Einheit zur Druckerhöhung verlässt, wobei • eine erste Zuleitung zum Transport eines ersten Teils des Kesselspeisewasserstroms zum Niederdruckverdampfer vorgesehen ist und eine Ableitung des erzeugten Niederdruckdampfes vom Niederdruckverdampfer vorgesehen ist, umfassend eine Vorrichtung zur Überführung eines ersten Teilstroms des erzeugten Niederdruckdampfes zur Wasseraufbereitungseinheit und eine weitere Vorrichtung zur Überführung eines zweiten Teilstroms des erzeugten Niederdruckdampfes in die weiteren Verbraucher, und • eine zweite Zuleitung zum Transport des zweiten Teils des Kesselspeisewasserstroms zum weiteren Wärmetauscher vorgesehen ist, und von dort eine Zuleitung zum zweiten Kesselspeisewasservorwämer abgeleitet wird und von dort eine Ableitung zum ersten Kesselspeisewasservorwärmer oder zu einem oder mehreren Produktkondensatwärmetauscher und/oder direkt zur weiteren Dampferzeugung vorgesehen ist, und • eine Vorrichtung zur Überleitung des Kondensatstroms aus der Kühlstrecke über eine Einheit zur Druckerhöhung in einen oder in mehrere Produktkondensatwärmetauscher vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, einen Produktkondensatwärmetauscher, einen Niederdruckverdampfer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge, umfasst.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, einen Niedrgdruckverdampfer, einen Produktkondensatvorwärmer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge, umfasst.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen Produktkondensatwärmetauscher, einen ersten Kesselspeisewasservorwärmer, einen Niedrigdruckverdampfer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge, umfasst.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas eine Reihenschaltung aus, einer Hochtemperaturkonversionseinheit, einen ersten Wärmetauscher, einen Produktkondensatwärmetauscher, einen Niedrigdruckverdampfer, einen zweiten Kesselspeisewasservorwärmer, einen zweiten Wärmetauscher, eine Kühlstrecke und mindestens eine Einheit zur Verarbeitung des resultierenden Prozessgases, in der genannten Reihenfolge, umfasst, wobei eine Vorrichtung zur Überleitung eines ersten Teilstroms des Kesselspeisewasserstroms aus dem zweiten Kesselspeisewasservorwärmers in einen Produktkondensatwärmetauscher vorgesehen ist und eine weitere Vorrichtung zur Überführung des zweiten Teilstroms des Kesselspeisewasserstroms aus dem zweiten Kesselspeisewasservorwärmers direkt zur weiteren Dampferzeugung vorgesehen ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer dritter Kesselspeisewasservorwärmer in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas vorgesehen ist, dessen Gaseinlass mit dem Gasauslass des ersten Wärmetauschers verbunden ist und dessen Gasauslass mit dem Gaseinlass mit einer optionalen Niedertemperaturkonversionseinheit oder einem nachfolgenden Wärmetauscher verbunden ist, und in den eine Vorrichtung zur Überleitung eines weiteren Teilstroms des Kesselspeisewassers, das aus der Wasseraufbereitungseinheit und dem zweiten Kesselspeisewasservorwärmer stammt, mündet.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niedertemperaturkonversionseinheit in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit Prozessgas vorgesehen ist, deren Gaseinlass mit dem Gasauslass des ersten Wärmetauschers oder des weiteren dritten Kesselspeisewasservorwärmers verbunden ist und deren Gasauslass mit einem nachfolgenden Wärmetauscher verbunden ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Separatoren in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit dem Prozessgas vorgesehen sind, deren Gaseinlass mit dem Gasauslass des jeweils vorangeschalteten Wärmetauschers verbunden ist, und deren Gasauslass mit dem in der Prozesskette jeweils nachfolgenden Wärmetauschers verbunden ist, und die jeweils eine Ableitung für die entstehende Flüssigkeit besitzen, die in die Vorrichtung zur Überleitung des Kondensatstroms aus der Kühlstrecke in einen Produktkondensatwärmetauscher mündet und über eine Druckerhöhungseinheit geführt wird.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kesselspeisewasservorwärmer in einen Separator integriert ist, der optional mit weiteren Einbauten und/oder Packungen ausgestattet ist, und der mit einer Ableitung versehen ist, die das entstehende Prozesskondensat in die Vorrichtung zur Überleitung des Kondensatstroms aus der Kühlstrecke in einen Produktkondensatwärmetauscher transportiert.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass weitere zusätzliche Wärmetauscher in der Apparateabfolge zur Durchströmung mit dem Prozessgas vorgesehen sind.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbraucher, der zur Durchströmung mit Niederdruckdampf vorgesehen ist, eine Einheit zur Luftvorwärmung eingesetzt wird, um Umgebungsluft vorzuwärmen.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass als Einheit zur weiteren Verarbeitung des resultierenden Prozessgases eine Druckwechseladsorptionseinheit oder eine Kühlbox vorgesehen ist.
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CA2743089A CA2743089A1 (en) 2008-11-10 2009-10-14 Production of process gas by heat recovery from low-temperature waste heat
MX2011004916A MX2011004916A (es) 2008-11-10 2009-10-14 Generacion de gas de proceso mediante recuperacion de calor de escape de baja temperatura.
US13/128,565 US20110277962A1 (en) 2008-11-10 2009-10-14 Production of process gas by heat recovery from low-temperature waste heat
CO11070609A CO6361983A2 (es) 2008-11-10 2011-06-08 Generación de gas de proceso mediante recuperación de calor de escape de baja temperatura
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113495A1 (de) * 2015-07-27 2017-02-02 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Anlage und Verfahren zur Kühlung von Synthesegas
WO2018055067A1 (de) * 2016-09-26 2018-03-29 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und anordnung zur wärmeenergierückgewinnung in anlagen umfassend wenigstens einen reformer

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010044939C5 (de) * 2010-09-10 2015-11-19 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Prozessdampf und Kesselspeisewasserdampf in einem beheizbaren Reformierreaktor zur Herstellung von Synthesegas
US9163827B2 (en) * 2012-11-01 2015-10-20 General Electric Company System and method for using boiler feedwater
US9556026B1 (en) 2015-09-03 2017-01-31 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production process for cold climates
EP3138810B1 (de) 2015-09-03 2018-04-25 Air Products And Chemicals, Inc. Wasserstoffherstellungsverfahren für kalte regionen
CN110986649A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 合成气热量回收系统
CN114735657A (zh) * 2022-04-22 2022-07-12 瑞切尔石化工程(上海)有限公司 一种用于制硫装置的冷凝器及基于克劳斯法的制硫装置、制硫工艺
DE102023121731A1 (de) 2023-08-14 2023-10-05 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Rückgewinnung von Prozesskondensat

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4476683A (en) * 1982-12-20 1984-10-16 General Electric Company Energy efficient multi-stage water gas shift reaction
EP0578212A2 (de) * 1992-07-07 1994-01-12 Sharp Kabushiki Kaisha Aktive Regelungsvorrichtung mit einem adaptiven Digitalfilter
US20060231463A1 (en) 2005-04-15 2006-10-19 Pham Hoanh N Process to utilize low-temperature waste heat for the preparation of synthesis gas
US20080241059A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Air Products And Chemicals, Inc. Catalytic Steam Reforming With Recycle

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2027737B (en) * 1978-07-07 1983-02-09 Ici Ltd Producing hydrogen
FR2473032A1 (fr) * 1980-01-07 1981-07-10 Banquy David Procede de production d'ammoniac et du gaz de synthese correspondant
EP0200825A1 (de) * 1985-05-08 1986-11-12 Exxon Research And Engineering Company Verfahren zur Dampfreformierung von Kohlenwasserstoff mit in Reihe angeordneten Überhitzern
CN85103285A (zh) * 1985-04-30 1986-10-29 埃克森研究和工程公司 使用串联蒸汽过热器进行烃的蒸汽转化
US4681603A (en) * 1986-02-13 1987-07-21 Kinetics Technology International Corporation Feed gas saturation system for steam reforming plants
DK167864B1 (da) * 1990-02-02 1993-12-27 Topsoe Haldor As Fremgangsmaade og reaktorsystem til reforming af carbonhydrider under varmeveksling
US6033456A (en) * 1998-02-06 2000-03-07 Texaco Inc. Integration of partial oxidation process and direct reduction reaction process
DE102006019100A1 (de) * 2006-04-25 2007-10-31 Linde Ag Verfahren zur Produktion von Exportdampf in Dampfreformern
US8240370B2 (en) * 2009-12-18 2012-08-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated hydrogen production and hydrocarbon extraction

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4476683A (en) * 1982-12-20 1984-10-16 General Electric Company Energy efficient multi-stage water gas shift reaction
EP0578212A2 (de) * 1992-07-07 1994-01-12 Sharp Kabushiki Kaisha Aktive Regelungsvorrichtung mit einem adaptiven Digitalfilter
US20060231463A1 (en) 2005-04-15 2006-10-19 Pham Hoanh N Process to utilize low-temperature waste heat for the preparation of synthesis gas
US20080241059A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Air Products And Chemicals, Inc. Catalytic Steam Reforming With Recycle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113495A1 (de) * 2015-07-27 2017-02-02 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Anlage und Verfahren zur Kühlung von Synthesegas
WO2018055067A1 (de) * 2016-09-26 2018-03-29 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und anordnung zur wärmeenergierückgewinnung in anlagen umfassend wenigstens einen reformer
RU2713931C1 (ru) * 2016-09-26 2020-02-11 Тиссенкрупп Индастриал Солюшнз Аг Способ и устройство для рекуперации тепловой энергии в установках, содержащих, по меньшей мере, один риформер, логический блок и применение устройства для рекуперации тепловой энергии
US10900384B2 (en) 2016-09-26 2021-01-26 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Method and arrangement for heat energy recovery in systems comprising at least one reformer

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