FI82709B - Foerfarande foer framstaellning av en vaeterik gasstroem. - Google Patents

Description

1 82709

Menetelmä vetyrikkaan kaasuvirtauksen valmistamiseksi -Förfarande för framställning av en väterik gasström Tämä keksintö kohdistuu parannettuun menetelmään vetyrikkaan kaasuvirtauksen talteenottamiseksi katalyyttisen hiilivedyn konversiovyöhykkeen vety- ja hiilivetypoistovirrasta. Tarkemmin sanoen kuvattu keksinnön tekniikka soveltuu käytettäväksi hyväksi katalyyttisissä hiilivedyn konversioreaktioissa, jotka johtavat vedyn nettotuotantoon.

Eri tyyppiset katalyyttiset hiilivedyn konversioreaktiosystee-mit ovat saavuttaneet laajaa käyttöä kaikkialla öljy- ja petrokemian teollisuudessa hiilivetyjen konversion toteuttamiseksi lukuisiksi tuotteiksi. Tällaisissa systeemeissä käytetyt reaktiot ovat joko eksotermisiä tai endotermisiä ja mikä tärkeämpää tälle keksinnölle, johtavat usein joko vedyn netto-tuotantoon, tai vedyn nettokulutukseen. Tällaisia reaktiosys-teemejä sovellettuna öljynjalostukseen on käytetty lukuisten hiilivetyjen konversioreaktioiden suorittamiseen, kuten niiden, jotka ovat vallitsevia katalyyttisessä reformoinnissa, etyyli-bentseenin dehydrauksessa styreeniksi, propaanin ja butaanin dehydrauksessa jne.

• · Öljynjalostamot ja petrokemian laitokset käsittävät tavallisesti *···' lukuisia reaktiosysteemejä. Jotkut systeemit ovat vedyn netto- kuluttajia, kun taas toiset systeemit jalostamossa tai petro-kemian laitoksessa saattavat johtaa vedyn nettotuotantoon.

•J.· Koska vety on suhteellisen kallis hyödyke, on hiilivetyjen kon- versioalalla tullut tavaksi toimittaa vetyä reaktiosysteemeistä, jotka johtavat vedyn nettotuotantoon, reaktiosysteemeihin, jotka ovat vedyn nettokuluttajia. Silloin tällöin vetyä kuluttaviin reaktiosysteemeihin johdetun nettovedyn on oltava .·1- erittäin puhdasta johtuen systeemeissä käytetyistä reaktio- "! olosuhteista ja/tai katalyytistä. Tällainen tilanne saattaa . vaatia vetyä tuottavista reaktiosysteemeistä saatavan vedyn käsittelyä rikkivedyn, kevyiden hiilivetyjen jne. poistami-*:** seksi nettovetyvirrasta.

« · • · • · » · 2 82709

Vaihtoehtoisesti öljyn jalostamon tai petrokemian laitoksen vetytasapaino saattaa johtaa vedyn ylimäärään, ts. vetyä tuottavat reaktioeysteemit tuottavat vetyä enemmän kuin tarvitaan vetyä kuluttaviin reaktiosysteemeihin. Tällaisessa tapauksessa ylimääräinen vety voidaan johtaa öljyn jalostamon tai petrokemian laitoksen polttoainesysteeniin. Kuitenkin koska ylimääräiseen vetyyn on usein sekoittunut arvokkaita komponentteja, kuten C3+-hii1ivetyjä, on usein toivottavaa käsitellä ylimääräistä vetyä näiden komponenttien talteenottamiseksi ennen sen johtamista polttoaineeksi.

Tyypillisiä nettovetyä tuottavia hiilivetyjen reaktiosysteemejä ovat katalyyttinen reformointi, alkyyliaromaattien katalyyttinen dehydraus ja parafiinien katalyyttinen dehydraus. Yleisesti käytettyjä nettovetyä kuluttavia reaktiosysteemejä ovat vetykä-sittely, hydrokrakkaus ja katalyyttinen hydraus. Yllä mainituista nettovetyä tuottavista ja kuluttavista hiilivetyjen reakt io-systeemeistä katalyyttinen reformointi kohoaa erääksi yleisimmin käytetyistä. Laajan käyttöalueensa ja hyödyllisyytensä ansiosta vedyn päälähteenä nettovetyä kuluttaville reaktiosys-teemeille katalyyttisestä reformoinnista on tullut hyvin tunnettu hiilivetyjen konversioreaktiosysteemien alalla. Näin ollen seu-raavassa keksinnön selostuksessa viitataan sen soveltamiseen katalyyttiseen reformointireaktiosysteemiin. Seuraavan selostuksen ei kuitenkaan ole katsottava rajoittavan kohtuuttomasti keksinnön laajaa suojapiiriä, jolla keksinnöllä on laaja sovellutusalue monissa hiilivetyjen konversioreaktiosysteemeissä.

Alaan normaalisti perehtyneet tiedostavat hyvin tämän keksinnön laajan sovellutusalan ja seuraava esitys tekee heille mahdolliseksi soveltaa keksintöä kaikkiin sen lukuisiin toteutusmuotoihin.

: On hyvin tunnettua, että bensiinin kiehumisalueella olevia korkea laatuisia maaöljytuotteita, kuten esimerkiksi aromaattisia hiilivetyjä, kuten bentseeniä, tolueenia ja ksyleenejä valmistetaan katalyyttisellä reformointiprosessilla, jossa naftajae johdetaan reaktiovyöhykkeeseen, jossa se saatetaan kosketukseen platinaa sisältävän katalyytin kanssa vedyn läsnäollessa.

Yleensä katalyyttisen reformointireaktiovyöhykkeen poistovirta,

II

3 82709 joka koostuu bensiinin kiehumisalueen hiilivedyistä ja vedystä, johdetaan höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen ja erotetaan siinä vetyä sisältäväksi höyrytaasiksi ja stabiloimattomaksi hiilivetynestefaasiksi. Osa vetyä sisältävästä höyry-faasista voidaan palauttaa takaisin reaktiovyöhykkeeseen. Jäljelle jäävä vetyä sisältävä höyryfaasi on käytettävissä joko net-tovetyä kuluttavissa prosesseissa tai polttoaineena öljynjalos-tamon tai petrokemian laitoksen polttoainesysteemissä. Vaikka huomattava osa vetyä sisältävästä höyryfaasista vaaditaan kier-rätystarkoituksiin, oleellinen nettoylimäärä on käytettävissä näihin muihin käyttöihin.

Koska nafteenisten hiilivetyjen dehydraus on eräs reformointi-prosessin vallitsevista reaktioista, huomattavia määriä vetyä kehittyy katalyyttisen reformoinnin reaktiovyöhykkeessä. Näin ollen nettoylimäärä vetyä on käytettävissä polttoaineena tai nettovetyä kuluttavassa prosessissa, kuten rikkiä sisältävien maaöljysyöttö-raaka-aineiden vetykäsittelyssä. Katalyyttiseen reformointiin liittyy kuitenkin myös hydrokrakkaustoimintaa, jonka tuotteita ovat suhteellisen pienen molekyylipainon hiilivedyt, kuten metaani, etaani, propaani, butaanit ja pentaanit, joista huomattavia määriä esiintyy vetyä sisältävässä höyryt aasissa , joka on erotet-tu reformointireaktiovyöhykkeen poistovirrasta. Näiden normaa-listi kaasumaisten hiilivetyjen vaikutuksena on vetyä sisältävän höyryfaasin vedyn puhtauden huonontaminen siinä määrin, että usein vaaditaan puhdistusta ennen kuin vety on sopivaa muihin käyt-; ; töihin. Sitä paitsi, jos vedyn nettoylimäärä on tarkoitettu - käytettäväksi polttoaineena jalostamon tai petrokemian laitoksen polttoainesysteemissä, on usein toivottavaa maksimoida C^+-hiilivetyjen talteenotto, jotka ovat arvokkaita syöttöraaka-aineena muihin prosesseihin. Tämän vuoksi olisi edullista kek-siä menetelmä vetyä sisältävän höyryfaasin puhdistamiseksi vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi, ja arvokkaiden kompo-; nenttien, kuten C^+-hiilivetyjen talteenottamiseksi.

Alalla on aikaisemmin tunnettu suuri joukko prosessikaavioita • vetyrikkaan kaasuvirtauksen saamiseksi ja puhdistamiseksi hiili- 4 82709 vetyjen konversioreaktiovyöhykkeiden poistovirrasta. US-paten-tissa 3 428 549 selostetaan tällaista kaaviota. Koko katalyyttisen reformointivyöhykkeen vetyä ja hiilivetyä sisältävä poisto-virta jäähdytetään ennen sen johtamista matalapaineiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen, josta vyöhykkeestä saadaan vetyrikas höyryfaasi, joka sisältää vähintään 90 tilavuus-% vetyä, ja stabiloimaton hiilivetynestefaasi. Osa vetyrikkaasta höyrytaasista kierrätetään takaisin katalyyttiseen reformointi-reaktiovyöhykkeeseen ja loput vetyrikkaasta höyrytaasista otetaan talteen vetyrikkaana kaasuvirtauksena, joka on suhteellisen vapaa C -C -hiilivedyistä. Selvänä vastakohtana tälle alan ai-3 6 kaisemmalle ohjeelle, että on välttämätöntä jäähdyttää koko poistovirta tyydyttävän vedyn rikastuksen saavuttamiseksi, on nyt havaittu, että on ainoastaan välttämätöntä jäähdyttää 10-20 % poistovirran nesteosasta, jotta saavutettaisiin oleellisesti sama vedyn rikastusaste. Tämän keksinnön parannus johtaa näin ollen huomattavaan käyttöhyödykkeiden sekä pääomakustannusten säästöön.

Tämän keksinnön pääkohteena on parannettu menetelmä vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi katalyyttisen hiilivetyjen konver-sioreaktiovyöhykkeen poistovirrasta. Luonnollisena tavoitteena on saada aikaan katalyyttinen reformointiprosessi, josta saadaan erittäin puhdas vetyrikas kaasuvirtaus käytettäväksi muualla j- jalostamossa tai petrokemian laitoksessa. Muihin kohteisiin kek sinnön soveltamisessa erityisesti katalyyttiseen reformointiin liittyy C^+-hiilivetyjen parantunut talteenotto edullista jatko-käyttöä varten. Näin ollen tämän keksinnön laaja toteutusmuoto kohdistuu menetelmään vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi käsittelemällä katalyyttisestä hiilivetyjen konversioreaktio-vyöhykkeestä saatavaa vety- ja hiilivetypoistovirtaa, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: (a) johdetaan ainakin osa sanotus ta poistovirrasta ensimmäiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen ja otetaan siitä talteen vetyä sisältävä höyryfaasi ja ensimmäinen nestefaasi, joka koostuu oleellisesti hiilivedyistä, (b) saatetaan ainakin ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyryfaasista epäsuoraan lämmönvaihtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa; (c) saatetaan vain osa ensimmäisestä nestefaasista, joka muodostaa n. 10-20 tilavuus-%

II

5 82709 koko ensimmäisestä nestefaasista, epäsuoraan lämmönvaihtoon jäljempänä määritellyn toisen nestefaasin kanssa; (d) sekoitetaan keskenään vetyä sisältävä höyryfaasi ja ensimmäisen nestefaasin lämmönvaihdettu osa ja saatetaan saatu seos jäähdytykseen; (e) johdetaan jäähdytetty seos toiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen vetyrikkaan kaasuvirtauksen ja toisen nestefaasin tuottamiseksi; (f) saatetaan vetyrikas kaa-suvirtaus epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä mainitun vaiheen (b) mukaisen vetyä sisältävän höyryfaasin ensimmäisen osan kanssa ja saatetaan toinen nestefaasi epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä mainitun vaiheen (c) mukaisen ensimmäisen nestefaasin osan kanssa ja (g) otetaan talteen lämmönvaihdettu vetyrikas kaasuvirtaus.

Vaihtoehtoisessa ja tarkemmassa toteutusmuodossa tämä keksintö kohdistuu menetelmään vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi käsittelemällä katalyyttisestä reformointireaktiovyöhykkeestä tulevaa vety- ja hiilivetypoistovirtaa, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: (a) johdetaan vety- ja hiilivetypoistovirta ensimmäiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen ja otetaan siitä talteen vetyä sisältävä höyryfaasi ja stabiloimaton nestereformaatti; (b) kierrätetään ensimmäinen osa vetyä : sisältävästä höyryfaasista sekoitettavaksi katalyyttisen ·/" ref ormointireaktiovyöhykkeen syöt töraaka-aineeseen; (c) saate- taan toinen osa vetyä sisältävästä höyryfaasista epäsuoraan läm-.·· mönsiirtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa; (d) saatetaan vain n. 10-20 tilavuus-% stabiloimatto-masta nestemäisestä reformaatista epäsuoraan lämmönsiirtoon jäl-' · jempänä määritellyn toisen stabiloimattoman nestemäisen refor- maatin kanssa; (e) sekoitetaan keskenään lämpövaihdettu osa vetyä sisältävästä höyryfaasista lämpövaihdettuun osaan stabiloimatonta nestemäistä reformaattia ja saatetaan tuloksena oleva : seos jäähdytykseen; (f) johdetaan jäähdytetty seos toiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen vetyrikkaan kaasuvirran ja toisen stabiloimattoman nestereformaatin tuottamiseksi; (g) saatetaan vetyrikas kaasuvirta epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä olevan vaiheen (c) mukaisen vetyä sisältävän höyryfaasin toisen osan kanssa ja saatetaan toinen stabiloima-ton nestereformaatti epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä olevan 6 82709 vaiheen (d) mukaisen stabiloimattoman nestereformaatin kanssa; ja (h) otetaan talteen lämpövaihdettu vetyrikas kaasuvirtaus.

Nämä ja muut tarkoitukset ja toteutusmuodot käyvät ilmi tämän keksinnön seuraavasta yksityiskohtaisemmasta kuvauksesta.

Lyhyesti toistaen tämän keksintöäjatuksen sisällään pitämä menetelmä on sopiva käytettäväksi hiilivetyjen konversioreaktio-systeemeissä, joita voidaan luonnehtia yksittäisiksi tai moninkertaisiksi reaktiovyöhykkeiksi, joihin katalyyttihiukkaset on sijoitettu kiinteiksi kerroksiksi tai siirrettäviksi paino-voimavirtauksen avulla. Sitä paitsi tätä keksintöä voidaan edullisesti käyttää hiilivetyjen konversioreaktiosysteemeissä,jotka johtavat vedyn nettotuotantoon tai nettokulutukseen. Vaikka seuraava selostus kohdistuu erityisesti naftakiehumisalueen jakeiden katalyyttiseen reformointiin, tätä keksintöä ei ole mitään tarkoitusta rajoittaa siten.

Katalyyttinen reformointitekniikka on hyvin tuttu öljynjalostus-ja petrokemian prosessiteollisuudelle. Näin ollen sen yksityiskohtaista kuvausta ei tarvita tässä. Lyhyesti katalyyttinen reformointitekniikka koskee suuressa määrin maaöljyn bensiinija-keen käsittelyä sen nakutuksen esto-ominaisuuksien parantamiseksi. Maaöljyjae voi olla täyden kiehumisalueen bensiinijae, jonka alkukiehumispiste on n. lO-38°C ja loppukiehumispiste n.

163-218°C. Useammin bensiinijakeen alkukiehumispiste on n. 66-121°C ja loppukiehumispiste n. 177-218°C, josta korkeammalla kiehuvasta jakeesta käytetään yleisesti nimitystä nafta.

Reformointiprosessi on sovellettavissa erityisesti niiden suora-tislebensiinien käsittelyyn, jotka sisältävät suhteellisen suuria nafteenisten ja oleellisesti suoraketjuisten parafiinisten hiilivetyjen pitoisuuksia, jotka ovat sopivia aromatisointiin de-hydrauksella ja/tai syklisoinnilla. Erilaisia muita samanaikaisia reaktioita tapahtuu myös, kuten isomeroitumista ja vedyn siirtoa, jotka ovat edullisia valitun bensiinijakeen nakutuk-senesto-ominaisuuksien parantamisessa. Sen lisäksi, että parannetaan bensiinijakeen nakututuksenesto-ominaisuuksia, prosessin taipumus tuottaa aromaatteja nafteenisista ja parafiinisista

II

7 82709 hiilivedyistä tekee katalyyttisen reformoinnin halvaksi tavaksi tuottaa bentseeniä, tolueenia ja ksyleeniä, jotka ovat kaikki erittäin hyödyllisiä petrokemian teollisuudessa.

Yleisesti hyväksytyt katalyytit käytettäväksi reformointiprosessis-sa koostuvat tyypillisesti platinasta alumiinioksiditukiaineen pinnalla. Nämä katalyytit sisältävät yleensä n. 0,05-5 paino-% platinaa. Viime aikoina tiettyjä jouduttimia tai modifiointi-aineita, kuten kobolttia, nikkeliä, reniumia, germaniumia ja tinaa on lisätty reformointikatalyyttiin sen suorituskyvyn parantamiseksi .

Naftakiehumisalueen hiilivetyjen katalyyttinen reformointi, joka on höyryfaasioperaatio, suoritetaan konversio-olosuhteissa, joihin kuuluvat katalyyttikerroksen lämpötilat välillä n.

371-549°C; viisas ja varovainen tekniikka sanelee yleensä, etteivät katalyytin lämpötilat kohoa oleellisesti yli tason n. 549°C. Muihin olosuhteisiin kuuluvat yleensä n. 138-6895 kPa:n ylipaine, nesteen tilavuusvirtausnopeus (määriteltynä tuoreen syöttöraaka-aineen tilavuusosiksi tunnissa yhtä tilavuusosaa j‘. kohti reaktiovyöhykkeessä olevia katalyyttihiukkasia) n. 0,2-10 .···. h-1- ja vedyn ja hiilivetyjen välinen moolisuhde yleensä välillä n. 0,5:1-10:1. Kuten ne, joilla on öljynjalostuksessa vaadit-\\\' tava taito, tietävät, jatkuvat regeneroivat reformointisys- ·· teemit tarjoavat lukuisia etuja verrattuna kiinteän kerroksen ' systeemeihin. Näitä ovat kyky toimia tehokkaasti verrattain matalissa paineissa, esim. 138-1379 kPa:n ylipaineessa ja suuremmilla tilavuusvirtausnopeuksilla, esim. n. 3-10 h Katalyytin jatkuvan regeneroinnin tuloksena korkeampia katalyy ttikerroksen sisääntulolämpötiloja voidaan ylläpitää, esim.

• n. 500-543°C. Lisäksi aikaansaadaan vastaava vetytuotannon ja vedyn puhtauden kasvu vetyä sisältävässä höyryf aasissa, joka saadaan tuotteen erotuslaitoksesta.

: Katalyyttinen reformointireaktio suoritetaan edellä mainituissa : .* reformointiolosuhteissa reaktiovyöhykkeessä, joka sisältää . joko kiinteän tai liikkuvan katalyyttikerroksen. Tavallisesti reaktiovyöhyke sisältää useita katalyyttikerroksia, joista 8 82709 Käytetään yleisesti nimitystä vaiheet, ja katalyyttikerrokset voi olla asetettu päällekkäin ja suljettu yhteen ainoaan reaktioastiaan tai katalyyttikerrokset voi olla suljettu kukin erilliseen reaktioastiaan vierekkäiseen reaktori järjestykseen. Yleensä reaktiovyöhyke sisältää 2-4 katalyyttikerros-ta joko päällekkäisenä ja/tai vierekkäisenä rakenteena. Jokaisessa katalyyttikerroksessa käytettyä katalyytin määrää voidaan vaihdella reaktion endotermisen lämmön kompensoimiseksi kussakin tapauksessa. Esimerkiksi kolmen katalyyttikerroksen systeemissä ensimmäinen kerros sisältää yleensä n. 10-30 tilavuus-%, toinen n. 25-45 tilavuus-% ja kolmas n. 40-60 tilavuus-% kaikkien prosenttien perustuessa katalyytin määrään reaktiovyöhyk-keessä. Mitä tulee neljän katalyyttikerroksen systeemiin, sopivat katalyyttimäärät olisivat n. 5-15 tilavuus-% ensimmäisessä kerroksessa, n. 15-25 tilavuus-% toisessa, n. 25-35 tilavuus-% kolmannessa ja n. 35-50 tilavuus-% neljännessä. Reagenssivirran , joka koostuu vety- ja hiilivetysyötöstä, tulee edullisesti virrata sarjassa reaktiovyöhykkeiden läpi kasvavan katalyytti-tilavuuden järjestyksessä lämmittäen vaiheiden välillä. Epäsäännöllinen katalyytin jakautuma, joka kasvaa reagenssivirtauksen sarjan suunnassa, helpottaa ja parantaa reaktioiden jakamista.

' Kun hiilivety- ja vetypoistovirta on poistettu katalyyttisestä reaktiovyöhykkeestä, se saatetaan tavallisesti epäsuoraan läm-mönsiirtoon tyypillisesti katalyyttiseen reaktiovyohykkeeseen tulevan vety- ja hiilivetysyötön kanssa. Tällainen epäsuora lämmönsiirto auttaa reaktiovyöhykkeen poistovirran jatkoproses-sointia jäähdyttämällä sen ja ottaa talteen lämmön, joka muuten menetettäisiin, käytettäväksi edelleen katalyyttisessä refor-mointiprosessissa. Minkä tahansa tällaisen jäähdytysvaiheen jälkeen, jota voidaan käyttää, reaktiovyöhykkeen poistovirta johdetaan höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen vetyä sisältävän höyryfaasin talteenottamiseksi poistovirrasta, josta höyryfaasista ainakin osa kierrätetään takaisin reformointivyöhyk-keeseen. Höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykettä pidetään tavallisesti oleellisesti samassa paineessa, jota käytetään reformointireaktiovyöhykkeessä, mikä sallii paineen alenemisen 9 82709 systeemissä. Lämpötilaa höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyö-hykkeessä pidetään tyypillisesti välillä n. 16-49°C. Lämpötila ja paine valitaan vetyä sisältävän höyryfaasin ja pääasiassa nestemäisen faasin tuottamiseksi, joka koostuu stabiloimattomasta reformaatista.

Kuten aikaisemmin mainittiin katalyyttinen reformointiprosessi vaatii yleensä vedyn läsnäoloa reaktiovyöhykkeessä. Vaikka tämä vety voi tulla mistä tahansa sopivasta lähteestä, on tullut yleiseksi käytännöksi kierrättää osa höyryn ja nesteen tasapaino-erotusvyöhykkeestä saadusta vetyä sisältävästä höyryfaasista sen vedyn aikaansaamiseksi ainakin osittain, jota vaaditaan takaamaan katalyyttisen reformoint.iprosessin asianmukainen toiminta. Loppuosa vetyä sisältävästä höyryfaasista on tämän vuoksi käytettävissä muualla. Tämän keksinnön mukaisesti ainakin osa vetyä sisältävästä höyryfaasista, joka voi muodostaa loput vetyä sisältävästä höyryfaasista, jota ei kierrätetä reaktio-vyöhykkeeseen, saatetaan jäähdytykseen. Vaikka katalyyttisen reformoinnin kannalta ei tyypillisesti ole välttämätöntä, saattaa olla tarpeen varmistaa, että vetyä sisältävä höyryfaasi on riittävän kuiva ennen jäähdytystä. Vetyä sisältävän höyryfaa-··· sin kuivaus saattaa olla välttämätöntä, koska veden, jota ruis- kutetaan tarkoituksella reaktiovyöhykkeeseen tai joka muodostaa ;;; reaktiovyöhykkeen syötön epäpuhtauden, on oltava oleellisesti poistettu jään muodostuksen välttämiseksi jäähdytettäessä.

·-· Kuivaamalla vetyä sisältävä höyryfaasi vältetään jään muodostus ja samanaikainen lämmönsiirtokertoimien pieneneminen jäähdytyksen suorittamiseen käytetyn jäähdytysyksikön lämmönvaihtimessa.

Jos kuivausta vaaditaan, se voidaan toteuttaa millä tahansa -***. alalla tunnetulla keinolla. Absorptiota käyttäen nestemäisiä .·, kuivausaineita, kuten etyleeniglykolia, dietyleeniglykolia ja - - trietyleeniglyko.1 ia , voidaan edullisesti käyttää. Tällaisessa absorptiosysteemissä glykolikuivausaine saatetaan kosketukseen vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa absorptiokolonnissa.

: .· Vesipitoinen glykoli poistetaan sitten absorptiokolonnista ja .·, ; johdetaan regeneraattoriin, jossa vesi poistetaan glykolikuivaus- aineesta käyttäen lämpöä. Saatava vedetön glykolikuivausaine ίο 82709 kierrätetään sitten absorptiokolonniin jatkokäyttöä varten. Vaihtoehtona absorptiolle nestemäisiä kuivausaineita käyttäen kuivaus voidaan suorittaa myös adsorptiolla käyttäen kiinteää kuivausainetta. Alumiinioksidi, piidioksidigeeli, piidioksidi-alumiinioksidi palloset ja molekyyliseulat ovat tyypi1lisiä kiinteitä kuivausaineita, joita voidaan käyttää. Yleensä kiinteä kuivausaine asetetaan vähintään kahteen kerrokseen rinnakkaiseen virtausmuotoon. Sillä aikaa kun vetyä sisältävää höyry-faasia johdetaan kuivausaineen toisen kerroksen läpi, jäljellä olevaa kerrosta tai olevia kerroksia regeneroidaan. Regeneroin-ti suoritetaan yleensä kuumentamalla absorboituneen veden poistamiseksi ja huuhtomalla desorboitu vesihöyry kuivausainekerrok-sesta. Kuivausaineen kerroksia voidaan tämän vuoksi syklisesti vaihdella kuivauksen ja regeneroinnin välillä veden jatkuvan poiston aikaansaamiseksi vetyä sisältävästä höyryfaasista.

Kuten yllä mainittiin pääasiassa nestemäistä faasia, joka koostuu stabiloimattomasta reformaatista, poistetaan ensimmäisestä höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä. Tämän keksinnön mukaisesti osa tästä stabiloimattomasta nestemäisestä reformaa-tista, joka muodostaa n. 10-20 tilavuus-% koko reformaatista, johdetaan lämmönsiirtovälineeseen epäsuoraa lämmönsiirtoa varten jäljempänä määritellyn toisen stabiloimattoman nestemäisen reformaatin kanssa. Sen jälkeen kun stabiloimaton nestemäinen reformaatti on saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon, se sekoitetaan vetyä sisältävään höyryfaas iin, joka on myös saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon. Saatu seos jäähdytetään ja erotetaan halutun vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuottamiseksi. On määritetty, että 10-20 ti lavuus-/6: n osa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista on optimimäärä saatettavaksi uudelleen kosketukseen vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa suurimman vedyn puhtauden saavuttamiseksi vetyrikkaaseen kaasuun minimi käyttö-hyödyke- ja pääomakustannuksin. Erityisesti on määritetty, että stabiloimattoman nestemäisen reformaatin ja vetyä sisältävän höyryfaasin välinen moolisuhde voi edullisesti olla n.

0,13 erittäin puhtaan vedyn saamiseksi vetyrikkaaseen kaasuvir-taukseen samalla, kun pienennetään jäähdytys- ja pumppauskustan-nuksia.

II

11 82709

Kuten yllä mainittiin vetyä sisältävä höyryfaasi saatetaan epä-suoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasun kanssa ja 10-20 tilavuus-%:n osa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon toisen stabiloimattoman nestemäisen hiilivedyn kanssa. Epäsuorat lämmönsiirtovaiheet toimivat esi jäähdyttäen vetyä sisältävää höyryfaasia ja stabiloimatonta nestemäistä reformaattia ennen niiden sekoittamista keskenään ja jäähdyttämistä.

Sen jälkeen, kun vetyä sisältävä höyryfaasi ja stabiloimaton nestemäinen reformaatti on esijäähdytetty, ne sekoitetaan keskenään. Kuten alaan perehtynyt helposti tiedostaa, esi jäähdytettäessä pieni osa vetyä sisältävästä höyryfaasista voi kondensoitua; on kuitenkin ymmärrettävä, että sanonnan "vetyä sisältävä höyry-faasi" tarkoitetaan tässä käytettynä sisältävän tämän pienen kondensoituneen osan. Tästä johtuen koko vetyä sisältävä höyryfaasi, joka sisältää sen minkä tahansa esi jäähdytettäessä kondensoituneen osan, sekoitetaan stabiloimattomaan nestemäiseen reformaat ti in.

f'· Tämän keksinnön mukaisesti seos saatetaan sitten jäähdytykseen.

Mitä tahansa sopivaa jäähdytyslaitetta voidaan käyttää. Esi-merkiksi yksinkertaista kiertojaksoa, joka käsittää jäähdytysai-neen haihduttimen, kompressorin, haihduttimen ja paisuntavent-tiilin, tai haluttaessa monimutkaisempaa peräkkäissysteemiä voidaan käyttää. Jäähdytyskaavion tarkka luonne ja muoto riip-puu jäähdytetyn seoksen halutusta lämpötilasta ja tämä lämpötila puolestaan riippuu seoksen koostumuksesta ja vetyrikkaan kaasun halutusta vedyn puhtaudesta. Lämpötilan tulee edullisesti olla mahdollisimman alhainen ja jättäen jonkin verran turvallisuus-;·*· marginaalia jäätymisen estämiseksi. Yleensä jäähdytyslämpötila .*.· on n. -26 - -9°C. Lisäksi on huomattava, että jäähdytetyn • · seoksen tarkka haluttu lämpötila määrää, onko vetyä sisältävän höyryfaasin kuivaaminen välttämätöntä jäanmuodostuksen välttämiseksi jäähdytyslämmönvaihtimessa ja siihen liittyvän saman-: aikaisen lämmönsiirtokertoimen alenemisen välttämiseksi. Kata lyyttiseen reformointiin n. -18°C:n lämpötila on tavallisesti 12 82709 sopiva tarvitsematta kuivata vetyä sisältävää höyryfaasia.

Tämä johtuu siitä, että vetyä sisältävän höyryfaasin vesipitoisuus on n. 20 mol-ppm.

Jäähdytyksen jälkeen seos johdetaan toiseen höyryn ja nesteen ta-sapainoerotusvyöhykkeeseen. Koska aineosien koostumus, lämpötila ja paine toisessa höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyk-keessä ovat erilaiset kuin ensimmäisen höyryn ja nesteen tasapai-noerotusvyöhykkeen vastaavat ominaisuudet, aikaansaadaan uusi höyryn ja nesteen välinen tasapaino. Tarkat olosuhteet vyöhykkeessä riippuvat luonnollisesti sen vetyrikkaan kaasuvirtauk-sen halutusta vedyn puhtaudesta, joka poistetaan toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä. Yleensä olosuhteisiin kuuluu lämpötila välillä -37 - +2°C, edullisesti välillä -26 - -9,4°C ja ylipaine välillä n. 207-6206 kPa.

Tämän keksinnön mukaisesti toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti poistetaan toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä. Tämä toinen reformaatti eroaa ensimmäisestä stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista siten, että toinen sisältää enemmän vetyä sisältävästä höyryf aasista siirtynyttä materiaalia. Toisesta höyryn ja nesteen tasa painoerotusvyöhykkeestä poistettu toinen stabiloimaton refor-maatti voidaan johtaa fraktiointivyöhykkeeseen sen jälkeen, kun se on saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon tämän keksinnön ;·· mukaisesti. Stabiloimaton reformaatti fraktioidaan sitten sta biloidun reformaattituotteen muodostamiseksi alalla yleisesti toteutetulla tavalla. On erityisesti huomattava, että saatettaessa toinen stabiloimaton reformaatti epäsuoraan lämmönsiirtoon se tällöin esilämmitetään ennen sen johtamista fraktiointivyöhykkeeseen. Epäsuora lämmönsiirtovaihe johtaa tämän vuoksi lisäenergiansäästöihin välttämällä tarpeen lämmittää toinen stabiloimaton reformaatti lämpötilasta, jossa toista höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykettä pidetään ennen fraktiointia ja vähentämällä myös systeemin jäähdytysvaatimusta.

i3 82709

Toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä poistetussa vetyrikkaassa kaasuvirtauksessa on riippuen sen olosuhteista vedyn puhtaus yli 90 mol-%. Sen jälkeen, kun vetyrikas kaasu-virtaus on saatettu epäsuoraan lämmönsiirtoon tämän keksinnön mukaisesti, vetyrikas kaasuvirtaus voidaan sitten johtaa toisiin vetyä kuluttaviin prosesseihin tai sitä voidaan käyttää millä tahansa sopivalla tavalla. On huomattava, että saattamalla vetyrikas kaasuvirtaus epäsuoraan lämmönsiirtoon vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa, syntyy tiettyjä lisäenergiasäästöjä. Vetyrikas kaasuvirtaus on tyypillisesti lämmitettävänä ennen kuin sitä voidaan käyttää vetyä kuluttavassa prosessissa. Näin ollen saattamalla vetyrikas kaasu epäsuoraan lämmönsiirtoon ja lämmittämällä täten sitä saavutetaan energiansäästöjä ja vältetään tarve lämmittää vetyrikas kaasuvirtaus lämpötilasta, jota pidetään toisessa höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeessä. Lisäksi tällainen lämmönsiirtovaihe vähentää kokonaisjäähdytys-vaatimuksia pienentäen edelleen systeemin energiavaatimuksia.

Tähän keksintöön liittyvien etujen osoittamiseksi täydellisemmin esitetään seuraavat esimerkit, jotka perustuvat termodynaamiseen analyysiin, teknillisiin laskelmiin ja arvioihin.

Tätä keksintöäjatusta edelleen kuvattaessa viitataan liitteenä ;;; olevaan piirrokseen, joka toimii kuvaten sen yhtä tai useampia toteutusmuotoja. Vaikka piirros esittää katalyyttistä refor-• *. mointiprosessia, kuten edellä mainittiin, ei ole tarkoitus rajoittaa siten tätä keksintöä, jolla on laaja soveltuvuus hiilivetyjen konversioprosesseihin, jotka johtavat vedyn nettotuotan-toon. Piirroksen kuva esittää yksinkertaistettuna juoksukaa-viota tämän keksinnön mukaisesta katalyyttisestä reformointi-.-·· prosessista, jossa on esitetty vain tärkeimmät laiteyksiköt.

.·,· Näitä ovat katalyyttinen reaktiovyöhyke 6, ensimmäinen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyke 9 ja toinen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyke 25. Lisäksi on esitetty kompresso-ri 12 ja valinnainen kompressori 15, jäähdytysyksikkö 23 ja : .· valinnainen kuivurisysteemi 14a. Lämmitys- ja jäähdytysväli neiden kuvaamiseksi esitetään reaktiovyöhykkeen syötön polt- i4 82709 tolämmitin 4, yhdistetty syötön lämmönvaihdinväline 2 ja esi-jäähdytyslämmönvaihtimet 17 ja 20. Vaikka tässä esimerkissä ei käytetä hyväksi valinnaista kompressoria 15 ja kuivurisys-teemiä 14a, ne esitetään tarkoituksena osoittaa, kuinka vaihtoehtoisia kaavioita voidaan käyttää tässä keksinnössä. Yksityiskohdat, kuten sekalaiset pumput, kuumentimet, jäähdyttimet, venttiilit, aloitusputket ja vastaavat laitteet on jätetty pois, koska ne ovat epäolennaisia keksintöön liittyvän tekniikan selvälle ymmärtämiselle. Tällaisten lisälaitteiden hyväksikäyttö kuvatun prosessin modifioimiseksi on täysin alaan perehtyneen toimialueen puitteissa eikä vie tuloksena olevaa prosessia liitteenä olevien patenttivaatimusten suojapiirin ja hengen ulkopuolelle.

Viitaten nyt tarkemmin piirrokseen naftakiehumisalueen hiilivety-raaka-ainetta syötetään putken 1 kautta ja sekoitetaan vetyä sisältävään höyrytaasiin, jota kierrätetään putken 13 kautta.

Seos johdetaan sitten putken 1 läpi yhdistettyyn syötön lämmön-vaihtovälineeseen 2, jossa vety- ja hiilivetysyöttö saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon vety- ja hii1ivetypoistovirran kanssa, joka tulee katalyyttisestä reformointireaktiovyöhykkeestä. Näin esilämmitetty vety- ja hiilivetysyöttöseos poistetaan sitten yhdistetystä syötön lämmönvaihtovälineestä 2 putken 3 kautta.

Se johdetaan sitten syötön kuumentimeen 4, jossa vety- ja hiili-vetyraaka-aine kuumennetaan reaktiovyöhykkeen lämpötilaan n.

538°C.

Sen jälkeen, kun vety- ja hiilivetysyöttöraaka-aine on kuumennettu syötön kuumentimessa 4, se johdetaan putken 5 kautta katalyyttiseen reformointireaktiovyöhykkeeseen 6, johon on sijoitettu reformointikatalyytti, joka koostuu platinasta alumiinioksidin pinnalla. Reaktiovyöhyke 6 on esitetty tässä yksinkertaisuuden vuoksi yhtenä vyöhykkeenä; kuitenkin kuten edellä mainittiin reaktiovyöhyke yleensä sisältää kaksi tai useampia katalyytti-kerroksia sarjassa käyttäen katalyyttikerrosten välistä kuumennusta joko polttokuumentimissa, jotka on liitetty syötön kuumentimeen 4, tai erillisissä kuumentimissa. Lisäksi on huomat-: tava, että reaktiovyöhyke voi sisältää kiinteäkerroksisen 15 82709 reaktiosysteemin tai vaihtoehtoisesti se voi sisältää niinkutsu-tun liikkuvakerroksisen systeemin, jossa katalyyttihiukkaset ovat siirrettävissä katalyyttikerroksesta toiseen painovoimavir-tauksena.

Riippumatta reaktiovyöhykkeen 6 tarkasta muodosta, siitä tuleva poistovirta, joka koostuu vedystä ja hiilivedyistä, poistetaan putken 7 kautta ja johdetaan yhdistettyyn syötön lämmönvaihtimeen 2. Kuten yllä mainittiin reaktiovyöhykkeestä 6 lähtevä vety- ja hiilivetypoistovirta saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon putkessa 1 olevan vety- ja hiilivetysyötön kanssa. Tämän lämmönsiirron seurauksena reaktiovyöhykkeen poistovirran lämpötila laskee n. 504°C:sta n. 127°C:een. Lisäksi vaikkei tässä piirroksessa ole esitetty on tullut tyypilliseksi käytännöksi alentaa reaktiovyöhykkeen poistovirran lämpötila edelleen n. 38°C:een tai alle sen saattamalla se epäsuoraan lämmönsiirtoon ympäröivän ilman ja/tai jäähdytysveden kanssa.

Riippumatta lämmönsiirron tarkasta muodosta reaktiovyöhykkeen poistovirta johdetaan putken 8 kautta ensimmäiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen 9 ensimmäisen vetyä sisältävän höyryfaasin tuottamiseksi, joka sisältää 90,5 mol-% vetyä, ja ensimmäisen stabiloimattoman nestemäisen reformaatin muodos-tamiseksi. Vetyä sisältävä höyryfaasi poistetaan höyryn ja · nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9 putken 11 kautta. Kata lyyttisen reformointireaktiovyöhykkeen vetyvaatimusten tyydyttämiseksi ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyrytaasista johde-• ‘ taan putken 11 kautta kierrätyskompressoriin 12. Ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyrytaasista johdetaan sitten putken 13 kautta sekoitettavaksi putkessa 1 olevan naftakiehumisalueen syöttöraaka-aineen kanssa. Toinen osa vetyä sisältävästä höyry-faasista, joka muodostaa loput siitä, suunnataan putken 14 läpi. Vaikka katalyyttisessä reformoinnissa ei tyypillisesti niin vaadita, toinen osa vetyä sisältävästä höyryt aasista voidaan --- saattaa kuivaukseen ennen paineistusta valinnaisella kuivaus- välineellä 14a. Kuten edellä mainittiin mitä tahansa sopivaa : : kuivausvälinettä voidaan käyttää. Ensimmäinen stabiloimaton ie 82709 nestemäinen reformaattifaasi poistetaan höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9 putken 10 kautta. Osa, joka muodostaa n. 10 tilavuus-% koko stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista, ohjataan erilleen putken 19 kautta. Loppuosa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista jatkaa putken 10 läpi ja johdetaan fraktiointilaitokseen, jota ei ole esitetty tässä.

Valinnaisen kuivauksen jälkeen, mikäli sellaista käytetään, toinen vetyä sisältävä höyryfaasi voidaan paineistaa valinnaisessa kompressorissa 15. Vaikka valinnainen kompressori 15 ei ole välttämätön eikä sitä käytetä tässä esimerkissä, sitä voidaan käyttää hyödyksi keksinnössä sallimalla uuden höyry-nestetasapainon syntyminen korkeammassa paineessa erotusvyöhykkeessä 25. Minkä tahansa tällaisen paineistuksen jälkeen, mikäli sellaista käytetään, toinen vetyä sisältävä höyryfaasi johdetaan putken 16 kautta esi jäähdytyslämmönvaihtimeen 17. Esijäähdytys-lämmönvaihtimessa 17 vetyä sisältävän höyryfaasin toinen osa saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa. Tämän keksinnön lämmönsiir-tovaiheen tuloksena vetyä sisältävän höyryfaasin toisen osan lämpötila laskee n. 38°C:sta n. -2°C:een. Näin esi jäähdytetty vetyä sisältävän höyryfaasin toinen osa poistetaan sitten esi-jäähdytyslämmönvaihtimesta 17 putken 18 kautta. 10 tilavuus-%:n osa stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista johdetaan putken 19 kautta esi jäähdytyslämmönvaihtimeen 20. Siinä se '! saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn toisen stabiloimattoman nestemäisen reformaattivirtauksen kanssa. Tämän epäsuoran lämmönsiirtovaiheen seurauksena stabiloimattoman nestemäisen reformaatin lämpötila laskee n. 38°C:sta n.

-lO°C:een. Näin esi jäähdytetty stabiloimaton nestemäinen reformaatti poistetaan esijäähdytyslämmönvaihtimesta 20 putken 21 kautta ja sekoitetaan tämän jälkeen putkessa 18 olevaan vetyä sisältävän höyryfaasin toiseen osaan.

Tuloksena oleva seos, joka on n. -2°C:n lämpötilassa, johdetaan putken 22 kautta jäähdytysvälineeseen 23, joka on mukavuussyistä

II

17 82709 esitetty yksinkertaisena laatikkona. Kuten edellä mainittiin jäähdytysvälineen 23 tarkka muoto voi olla lukuisten muuttujien funktio, jotka alaan normaalisti perehtynyt hyvin ymmärtää, minkä vuoksi se ei vaadi yksityiskohtaista kuvausta tämän keksinnön ymmärtämiseksi. Seos poistetaan jäähdytysvyöhykkees-tä 23 - -18°C:n lämpötilassa putken 24 kautta ja johdetaan tämän jälkeen toiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhyk-keeseen 25, jota pidetään n. -18°C:n lämpötilassa ja n.

1103 kPa:n ylipaineessa. Ensimmäistä höyryn ja nesteen tasa-painoerotusvyöhyketta 9 pidetään n. 37,8°C:n lämpötilassa ja n. 1034 kPa:n paineessa ja koska toista höyryn ja nesteen tasapaino-erotusvyöhykettä pidetään eri olosuhteissa, kuten eri nesteen ja höyryn välisessä moolisuhteessa, syntyy uusi höyry-nestetasapaino. Näin ollen vetyrikas kaasuvirtaus, joka sisältää n.

92,2 mol-% vetyä, poistetaan putken 26 kautta, ja toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti, joka sisältää n. 17 mol-% C^-hiilivetyjä. Tätä tulee verrata ensimmäiseen stabiloimattomaan nestemäiseen reformaattiin, joka sisältää n. 9,4 mol-% C -hiilivetyjä. Näin ollen tämä keksintö johtaa kasvaneeseen hiilivetyjen talteenottoon vetyjä sisältävästä höyryfaasista, jolloin tuotetaan vetyrikas kaasuvirtaus.

Toisesta höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 25 putken 26 kautta poistettu vetyrikas kaasuvirtaus johdetaan esi- .···. jäähdytyslämmönvaihtimeen 17, jossa se saatetaan epäsuoraan läm mönsiirtoon vetyä sisältävän höyryfaasin kanssa. Vetyrikkaan kaasuvirtauksen lämpötila kohoaa n. -19°C:sta 32,2°C:een lämmönsiirtovaiheen seurauksena. Vetyrikas kaasuvirtaus poistetaan sitten esijäähdytyslämmönvaihtimesta 17 putken 27 kautta ja johdetaan eteenpäin käytettäväksi edelleen muissa prosessi-yksiköissä, joita ei ole esitetty tässä.

- : Toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti, joka on pois- tettu höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 25 putken 28 kautta, johdetaan esijäähdytyslämmönvaihtimeen 20. Siinä .. se saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon ensimmäisen stabiloimat- toman nestemäisen reformaatin kanssa, joka tulee putkesta 19.

ιβ 82709 Tämän lämmönsiirtovaiheen seurauksena toisen stabiloimattoman nestemäisen reformaatin lämpötila kohoaa n. -18°C:sta n.

23°C:een. Näin lämmitetty toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti poistetaan sitten esijäähdytyslämmönvaihtimesta 20 putken 29 kautta. Se johdetaan tämän jälkeen fraktiointilaitok-seen, jota ei ole esitetty tässä. Koska on välttämätöntä lämmittää toinen stabiloimaton nestemäinen reformaatti fraktioinnin suorittamiseksi, sen lämmittäminen esi jäähdytyslämmönvaihtimessa 20 johtaa lisäenerqiansäästöihin.

Tämän keksinnön avulla saavutettavien odottamattomien ja yllättävien tulosten arvioimiseksi täydellisemmin suoritettiin kaksi lisätapaustutkimusta termodynaamisen analyysin, teknillisten laskelmien ja arvioiden avulla. Tapausta, joka esitettiin edellä piirroksen yksityiskohtaisessa kuvauksessa, nimitetään tapaus I:ksi seuraavassa selostuksessa.

Tapaus II eroaa tapaus I:stä siinä, että n. 20 tilavuus-% stabiloimattomasta reformaatista, joka on poistettu ensimmäisestä höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9, suunnataan putken 19 läpi uudelleenkosketukseen ja jäähdytykseen tämän keksin-*·.. non mukaisesti.

Tapaus III eroaa tapauksesta I ja II siinä, että 100 tilavuus-% -- stabiloimattomasta reformaattivirtauksesta, joka on poistettu ‘1 ensimmäisestä höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeestä 9, suunnataan putken 19 läpi lisäjäähdytykseen ja uudelleenkosketukseen.

Näiden tapaustutkimusten tulokset esitetään jäljemoänä taulukossa 1. Kierrätysvedyn puhtaus on mooliprosentti vetyä vety-rikkaassa höyryfaasissa, joka kierrätetään reaktiovyöhykkeeseen kuvan 1 putken 11 kautta. Se on täplän vuoksi vedyn puhtaus, joka saavutetaan ilman uudelleenkosketuksen ja jäähdytyksen etua. Poistokaasun vedyn puhtaus on mooliprosentti vetyä vety-rikkaassa höyryfaasissa, joka poistetaan kuvan 1 putkesta 27. Jäähdytyshyötyteho on hyötyteho megawatteina (MW) jäähdytyslaitteelle 23.

li 19 82709

Taulukko 1

Tapaus I II ITI

Kierrätysvedyn puhtaus, mol-% 90,5 90,5 90,5

Poistokaasun vedyn puhtaus, mol-% 92,2 92,6 93,7 Jäähdytysteho, MW 0,129 0,167 0,396

Kuten yllä olevista tuloksista voidaan nähdä tapaus III (100 tilavuus-/^ stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista suunnattu kuvan 1 putken 19 läpi) johtaa smirimpaan vedyn puhtauteen, 93,7 %; tapaus III johtaa kuitenkin myös suurimpaan jääh-dytyshyötytehoon, 0,396 MW. Näin ollen vedyn puhtauden nostaminen 90,5 mooli-%:sta 93,7 mooli-%:iin vaatii 0,396 MW, mikä tekee keskimäärin 0,123 MW vedyn puhtauden 1,0 mol-%:n kasvua kohti. Sitävastoin tapaukset I ja II vaativat vain 0,076 ja 0,079 MW vedyn puhtauden 1,0 mol-%:n kasvua kohti. Näin ollen voidaan nähdä, että rajoittamalla putken 19 läpi suunnatun stabiloimattoman reformaatin määrä n. 10-20 tilavuus-%:iin tämän keksinnön mukaisesti voidaan saavuttaa lähes yhtä suuri vedyn puhtaus merkittävästi pienemmällä jäähdytyshyötyteholla kuin suuntaamalla 100 % stabiloimattomasta nestemäisestä reformaatista siihen.

: '· Näin ollen edellä esitetystä voidaan nähdä, että tämä keksintö . johtaa vetyrikkaan kaasuvirtauksen tuotantoon katalyyttisen hiilivedyn konversioreaktiovyöhykkeen vety- ja hiilivetypoisto-.· - virrasta.

Claims (3)

20 8 2 7 0 9

1. Menetelmä vetyrikkaan kaasuvirtauksen valmistamiseksi käsittelemällä katalyyttisestä hiilivedyn konversioreak-tiovyöhykkeestä saatavaa vety- ja hiilivetypoistovirtaa, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: (a) johdetaan ainakin osa sanotusta poistovirrasta ensimmäiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen ja otetaan siitä talteen vetyä sisältävä höyryfaasi ja ensimmäinen nestefaasi, joka koostuu oleellisesti hiilivedyistä; (b) saatetaan ainakin ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyryfaasista epäsuoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa; (c) saatetaan vain osa ensimmäisestä nestefaasista, joka muodostaa 10-20 tilavuus-% koko ensimmäisestä nestefaasista, epäsuoraan lämmönsiirtoon jäljempänä määritellyn toisen nestefaasin kanssa; (d) sekoitetaan keskenään lämmönvaihdettu ensimmäinen osa vetyä sisältävästä höyryfaasista ja lämmönvaihdettu osa ensimmäisestä nestefaasista ja saatetaan tuloksena oleva seos jäähdytykseen; (e) johdetaan jäähdytetty seos toiseen höyryn ja nesteen tasapainoerotusvyöhykkeeseen vetyrikkaan kaasuvirtauksen ja toisen nestefaasin tuottamiseksi; (f) saatetaan vetyrikas kaasuvirtaus epäsuoraan lämmönsiirtoon yllä olevan vaiheen (b) mukaisen vetyä sisältävän höyryfaasin ensimmäisen osan kanssa ja saatetaan toinen nestefaasi epäsuoraan lämmönsiirtoon ylläolevan vaiheen (c) mukaisen ensimmäisen nestefaasin osan kanssa; ja (g) otetaan talteen lämmönvaihdettu vetyrikas kaasuvirtaus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vetyä sisältävän höyryfaasin ensimmäinen osa kuivataan ennen kuin se saatetaan epäsuoraan lämmönsiirtoon vetyrikkaan kaasuvirtauksen kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen (c) mukaisen, epäsuoraan lämmönsiirtoon saatetun ensimmäisen nestefaasin osan ja vetyä sisältävän höyryfaasin välinen moolisuhde on n. 0,13. Il 2i 82709