FR2932792A1 - PROCESS FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS BY HYDROCARBON VAPOR REFORMING USING OXYGEN-ENRICHED AIR AS A FUEL - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de production d'un gaz de synthèse par reformage catalytique à la vapeur d'une charge d'hydrocarbures avec production de la chaleur nécessaire au reformage à l'aide d'une combustion, ladite étape étant réalisée dans un reformeur comprenant au moins une chambre de combustion munie de tubes de reformage, ainsi que de brûleurs alimentés en combustible et en comburant pour fournir par combustion ladite chaleur nécessaire au reformage, et une chambre de convection pour évacuer les fumées émises par la combustion; selon l'invention, l'étape de reformage utilise un comburant constitué d'air enrichi en oxygène. En particulier, l'enrichissement de l'air est obtenu grâce à la valorisation de l'oxygène d'évaporation d'un stockage d'oxygène liquide situé à proximité. L'invention concerne aussi une installation combinée d'une source de gaz riche en oxygène, de préférence un stockage d'oxygène liquide, et d'une installation de reformage à la vapeur d'hydrocarbures.The invention relates to a process for producing a synthesis gas by catalytic steam reforming of a hydrocarbon feedstock with production of the heat required for reforming by means of combustion, said step being carried out in a reformer comprising at least one combustion chamber provided with reforming tubes, as well as burners supplied with fuel and oxidizer to provide by combustion said heat necessary for reforming, and a convection chamber for evacuating the fumes emitted by the combustion; according to the invention, the reforming step uses an oxidizer consisting of air enriched with oxygen. In particular, the enrichment of the air is obtained through the recovery of the evaporation oxygen from a storage of liquid oxygen located nearby. The invention also relates to a combined installation of a source of oxygen-rich gas, preferably a storage of liquid oxygen, and a steam reforming plant for hydrocarbons.
Description
La présente invention concerne un procédé de production d'un gaz de synthèse à partir d'une charge d'hydrocarbures légers comprenant au moins une étape de génération d'un gaz de synthèse brut par reformage catalytique à la vapeur de ladite charge d'hydrocarbures avec production de la chaleur nécessaire au reformage à l'aide d'une combustion. L'invention s'applique notamment à des productions de gaz de synthèse mises en oeuvre dans des installations situées à proximité d'une source potentielle d'oxygène sous forme d'un courant gazeux riche en oxygène. The present invention relates to a process for producing a synthesis gas from a light hydrocarbon feedstock comprising at least one step of generating a raw synthesis gas by catalytic steam reforming of said hydrocarbon feedstock with production of the heat necessary for reforming by means of combustion. The invention applies in particular to synthesis gas productions used in installations located near a potential source of oxygen in the form of a gaseous stream rich in oxygen.
Il proviendra par exemple de stockages importants d'oxygène liquide, c'est-à-dire de stockages contenant des quantités d'oxygène liquide importantes et qui produisent un débit d'oxygène gazeux d'évaporation, connu aussi sous le terme anglais de boil off envoyé de façon classique dans l'atmosphère, mais pouvant être valorisé. En effet, dans tout stockage de gaz liquéfié, on récupère à partir du ciel du stockage (c'est-à-dire de l'espace situé au dessus de la surface du liquide et contenant le gaz en équilibre avec le liquide du stockage) un courant gazeux provenant de l'évaporation de ce liquide. La source potentielle en oxygène pourra aussi être un courant gazeux riche en oxygène issu d'une production d'azote dont il est un produit secondaire. Ces courants gazeux, dès lors qu'ils sont plus riches en oxygène que l'air classiquement utilisé comme comburant destiné aux brûleurs d'un reformeur à la vapeur, et qu'ils ne contiennent pas d'autre gaz réactif vis-à-vis de la combustion, peuvent être utilisés pour enrichir en oxygène l'air destiné à fournir le comburant aux brûleurs du reformeur à la vapeur. En raison des réactions endothermiques mises en oeuvre, les procédés de production de gaz de synthèse par reformage à la vapeur d'une charge d'hydrocarbures légers dans le cadre par exemple d'une production d'hydrogène et/ou de monoxyde de carbone, seuls ou en mélange, font appel à de la chaleur apportée par une réaction de combustion. Ces procédés ont de ce fait besoin de quantités d'air très importantes pour l'alimentation des brûleurs; l'air contenant environ 21% molaire d'oxygène, cela signifie que 79% de la quantité d'air injecté pour la combustion est comprimé, chauffé, circule dans les canalisations, puis, après la combustion, est refroidi, comprimé et enfin évacué sans réagir lors de la combustion. Il faut donc évacuer des quantités de fumées importantes. Les équipements nécessaires à l'alimentation en air de combustion et à son traitement, ainsi qu'à l'évacuation des fumées, et notamment les compresseurs d'air (soufflantes) et/ ou de fumées, ainsi que les conduites et les échangeurs de chaleur doivent donc être dimensionnés en conséquence. It will come for example large storage of liquid oxygen, that is to say, storage containing significant amounts of liquid oxygen and which produce a rate of gaseous oxygen evaporation, also known as boil off sent conventionally in the atmosphere, but can be valued. Indeed, in any liquefied gas storage, the storage is recovered from the sky (that is to say from the space above the surface of the liquid and containing the gas in equilibrium with the storage liquid) a gaseous stream coming from the evaporation of this liquid. The potential source of oxygen may also be a gaseous stream rich in oxygen from a production of nitrogen of which it is a by-product. These gaseous currents, since they are richer in oxygen than the air conventionally used as oxidizer for steam reformer burners, and they contain no other reactive gas vis-à-vis of the combustion, can be used to enrich in oxygen the air for supplying the oxidant to the steam reformer burners. Because of the endothermic reactions used, the processes for producing synthesis gas by steam reforming a light hydrocarbon feedstock for example in the production of hydrogen and / or carbon monoxide, alone or in mixture, use heat provided by a combustion reaction. These processes therefore require very large quantities of air for the burner feed; the air containing about 21 mol% of oxygen, that means that 79% of the quantity of air injected for combustion is compressed, heated, circulates in the pipes, then, after combustion, is cooled, compressed and finally evacuated without reacting during combustion. It is therefore necessary to evacuate large amounts of smoke. The equipment necessary for the supply of combustion air and its treatment, as well as the evacuation of fumes, and in particular air compressors (blowers) and / or flue gases, as well as the pipes and heat exchangers heat must therefore be dimensioned accordingly.
Le coût des installations de reformage est très élevé, aussi l'homme du métier cherche-t-il en permanence des solutions lui permettant de diminuer les coûts et/ou d'améliorer l'efficacité de production de ses installations. Ainsi donc, on dispose dans certaines situations d'oxygène, provenant par exemple de stockages d'oxygène liquide ou d'unités de production d'azote, qui n'est en général pas ou mal valorisé. Simultanément, les procédés de reformage à la vapeur d'hydrocarbures destinés à la production de gaz de synthèse utilisent l'air en tant que pourvoyeur d'oxygène pour la combustion. The cost of reforming facilities is very high, and the person skilled in the art is constantly seeking solutions enabling him to reduce costs and / or to improve the production efficiency of his installations. Thus, oxygen is available in certain situations, for example from storage of liquid oxygen or nitrogen production units, which is generally not or poorly valued. At the same time, hydrocarbon steam reforming processes for the production of syngas use air as an oxygen supplier for combustion.
La proximité entre une première installation disposant d'oxygène non valorisé et une seconde installation pouvant avantageusement tirer profit d'un apport supplémentaire en oxygène représente donc une opportunité de valorisation. Le but de la présente invention est de limiter le dimensionnement d'un certain nombre d'équipements constitutifs du circuit d'air de combustion/fumées d'un procédé de reformage Un autre but de l'invention est d'augmenter la production de gaz de synthèse d'une unité existante. L'invention présente en outre l'avantage de valoriser de l'oxygène qui sinon est perdu ou mal valorisé. The proximity between a first facility with non-upgraded oxygen and a second facility that can advantageously benefit from an additional supply of oxygen therefore represents a valuation opportunity. The object of the present invention is to limit the sizing of a number of equipment constituting the combustion air / smoke circuit of a reforming process. Another object of the invention is to increase the production of gas. summary of an existing unit. The invention also has the advantage of recovering oxygen which is otherwise lost or poorly valued.
Pour cela, l'objet de l'invention concerne un procédé de production d'un gaz de synthèse à partir d'une charge d'hydrocarbures légers comprenant au moins une étape de génération d'un gaz de synthèse brut par reformage catalytique à la vapeur de ladite charge d'hydrocarbures avec production de la chaleur nécessaire au reformage à l'aide d'une combustion, ladite étape étant réalisée dans un reformeur comprenant au moins : - une chambre de combustion munie de tubes de reformage remplis de catalyseur de reformage, aptes à faire circuler un mélange contenant la charge d'hydrocarbures et de la vapeur d'eau, de manière à récupérer en sortie des tubes le gaz de synthèse brut, et de brûleurs alimentés en combustible et en comburant et aptes à fournir par combustion ladite chaleur nécessaire au reformage, - une chambre de convection en relation avec ladite chambre de combustion apte à évacuer les fumées émises par la combustion, caractérisé en ce que ladite étape de reformage utilise un comburant constitué d'air enrichi en oxygène. L'apport d'oxygène supplémentaire permet, pour une installation existante aux dimensions données, d'augmenter l'apport de chaleur, et donc autorise une production accrue de gaz de synthèse (dégoulottage d'une installation existante). For this purpose, the subject of the invention relates to a process for producing a synthesis gas from a light hydrocarbon feedstock comprising at least one step of generating a raw synthesis gas by catalytic reforming at the vapor of said hydrocarbon feedstock with production of the heat required for reforming by combustion, said step being carried out in a reformer comprising at least: - a combustion chamber provided with reforming tubes filled with reforming catalyst , able to circulate a mixture containing the hydrocarbon feedstock and water vapor, so as to recover raw synthesis gas at the outlet of the tubes, and burners fed with fuel and with oxidant and able to supply by combustion said heat necessary for reforming, - a convection chamber in relation to said combustion chamber adapted to evacuate the fumes emitted by combustion, characterized in that said step e reforming uses an oxidizer consisting of air enriched with oxygen. The additional oxygen supply makes it possible, for an existing installation with the given dimensions, to increase the heat input, and thus allows an increased production of synthesis gas (debottlenecking of an existing installation).
Dans le cas d'une nouvelle installation, l'enrichissement de l'air en oxygène permet pour une production donnée de diminuer la taille du matériel nécessaire pour la mise en oeuvre des étapes en aval de l'étape d'injection d'oxygène supplémentaire. Selon une variante préférée de l'invention, le procédé comprend au moins une étape de production d'air enrichi en oxygène avec : a) mise à disposition d'un flux de gaz riche en oxygène, b) injection dudit flux de gaz riche en oxygène dans un flux d'air destiné à l'alimentation en comburant des brûleurs pour former un flux d'air enrichi en oxygène, ladite injection se faisant soit en amont de l'étape c), soit en aval de l'étape c) c) compression de l'air, pouvant être enrichi selon b), par passage dans une soufflante d'air, d) préchauffage, non obligatoire, de l'air enrichi comprimé lors d'au moins un échange de chaleur indirect avec des fumées de combustion, e) alimentation des brûleurs du reformeur en ledit air enrichi ainsi qu'en combustible, A l'issue de la combustion, les fumées chaudes sont récupérées, refroidies par transferts de chaleur indirects, avec différents fluides, dont fréquemment au moins un transfert de chaleur selon l'étape d). Les fumées refroidies sont évacuées vers l'atmosphère via une cheminée. Le choix du point d'injection (avant ou après la soufflante d'air) est fonction des pressions des différents flux. Afin de pouvoir être injecté dans le flux d'air destiné à l'alimentation des brûleurs, le flux de gaz d'enrichissement en oxygène devra être à une pression supérieure à celle du flux d'air dans lequel il doit être injecté. Si sa pression est suffisante, il pourra être injecté en aval de la soufflante, si sa pression est plus faible, il devra être injecté dans le circuit d'air en amont de la soufflante d'air (étant entendu que sa pression doit dans tous les cas être supérieure à celle de l'air, c'est-à-dire en général, la pression atmosphérique). Par flux de gaz riche en oxygène, on entend un flux de gaz dont la teneur en oxygène est supérieure à la teneur en oxygène de l'air, soit plus de 21% molaire. Il ne doit par ailleurs pas avoir vis-à-vis de la combustion de fonction autre que celle de comburant, et en particulier, il est souhaitable qu'il ne contienne pas de gaz combustible. Des sources variées contenant de l'oxygène pourront être utilisées à cet effet. Les sites industriels regroupant souvent des productions variées, liées ou indépendantes, on pourra selon les cas disposer à proximité d'installations de production de gaz de synthèse, d'un stockage d'oxygène liquide, d'unité de production d'azote, ou d'autres installations permettant de disposer d'un courant gazeux riche en oxygène, pouvant être utilisé dans le cadre de cette invention. In the case of a new installation, enriching the air with oxygen makes it possible for a given production to reduce the size of the equipment necessary for the implementation of the steps downstream of the additional oxygen injection step. . According to a preferred variant of the invention, the process comprises at least one step of producing oxygen-enriched air with: a) providing an oxygen-rich gas stream; b) injecting said gas-rich gas stream; oxygen in an air flow intended for supply by oxidizing burners to form an oxygen-enriched air flow, said injection being done either upstream of step c) or downstream of step c) c) compression of the air, which can be enriched according to b), by passage through an air blower, d) preheating, not mandatory, compressed enriched air during at least indirect heat exchange with fumes e) supply of the reformer burners in said enriched air and in fuel. At the end of the combustion, the hot fumes are recovered, cooled by indirect heat transfer, with various fluids, frequently at least one heat transfer according to step d). The cooled fumes are vented to the atmosphere via a chimney. The choice of the injection point (before or after the air blower) depends on the pressures of the different flows. In order to be injected into the air stream for the burner feed, the flow of oxygen enriching gas must be at a pressure greater than that of the air flow into which it must be injected. If its pressure is sufficient, it can be injected downstream of the blower, if its pressure is lower, it must be injected into the air circuit upstream of the air blower (it being understood that its pressure must in all the cases be greater than that of the air, that is to say in general, the atmospheric pressure). By flow of oxygen-rich gas is meant a flow of gas whose oxygen content is greater than the oxygen content of the air, ie more than 21 mol%. It must also not have vis-à-vis the combustion function other than that of oxidant, and in particular, it is desirable that it contains no combustible gas. Various sources containing oxygen may be used for this purpose. Since industrial sites often include a variety of related or independent products, it may be possible, depending on the case, to have facilities for the production of syngas, a storage of liquid oxygen, a nitrogen production unit, or other facilities for providing a gaseous stream rich in oxygen, which can be used in the context of this invention.
Selon une variante préférée, lorsque le flux riche en oxygène est injecté avant l'étape de compression c), le flux d'air enrichi alimentant l'étape c) a une teneur en oxygène comprise entre 21 et 25% molaire, de préférence entre 21 et 23,5% molaire. En effet, certains matériaux utilisés pour la mise en oeuvre du procédé fonctionnant de manière classique avec de l'air ne sont plus nécessairement adaptés dès lors que la teneur en oxygène est trop importante. Au-delà d'une certaine teneur en oxygène dans le l'air enrichi, il sera nécessaire de faire appel à du matériel conçu en acier inoxydable, ce qui dans le cas de la soufflante d'air par exemple représente un investissement conséquent qui rendrait le procédé moins attractif. Par ailleurs, même si le gaz riche en oxygène est injecté en aval de la soufflante, il faudra prendre en compte les problèmes que peut générer l'augmentation de la température de combustion lorsque la teneur en oxygène est plus importante, parmi lesquels la tenue en température des brûleurs et des tubes, tant pour une installation existante que pour une installation à prévoir. According to a preferred variant, when the oxygen-rich stream is injected before the compression step c), the enriched air stream feeding stage c) has an oxygen content of between 21 and 25 mol%, preferably between 21 and 23.5 mol%. Indeed, some materials used for the implementation of the method operating in a conventional manner with air are not necessarily adapted when the oxygen content is too important. Beyond a certain oxygen content in the enriched air, it will be necessary to use stainless steel designed equipment, which in the case of the air blower for example represents a substantial investment that would make the process less attractive. Moreover, even if the oxygen-rich gas is injected downstream of the blower, it will be necessary to take into account the problems which can be generated by the increase in the combustion temperature when the oxygen content is higher, among which the holding in temperature of burners and tubes, both for an existing installation and for a planned installation.
De manière particulièrement avantageuse, le flux de gaz riche en oxygène provient pour tout ou partie d'un flux d'oxygène d'évaporation émis par un stockage d'oxygène liquide situé à proximité du reformeur. Dès lors que le stockage est suffisamment proche (quelques centaines de mètres) et suffisamment important (de quelques centaines de milliers à plusieurs millions de litres d'O2 liquide), l'utilisation de l'oxygène d'évaporation devient économiquement valable. L'oxygène est disponible à une pression suffisante pour pouvoir être injecté en amont de la soufflante d'air sans avoir à remonter préalablement sa pression. Il est à noter que le soutirage d'oxygène d'évaporation ne nuit pas à la sécurité dudit stockage, en effet celui-ci dispose de façon classique d'une série d'éléments de sécurité destinés à contrôler et assurer le maintien d'une pression adaptée dans le ciel du stockage. parmi lesquels au moins un contrôleur de pression ainsi qu'un circuit de réchauffage qui permet en cas de besoin de vaporiser de l'oxygène liquide vers le ciel gazeux. Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci concerne une installation combinée apte à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comprenant au moins : - une source pour la fourniture du gaz riche en oxygène, - un reformeur à la vapeur comprenant une chambre de combustion et une chambre de convection, la première étant munie de tubes de reformage remplis de catalyseur de reformage et de brûleurs aptes à être alimentés en combustible et en comburant, et la deuxième chambre, en relation avec la première, étant apte à évacuer des fumées émises dans la première chambre, ainsi que, - des moyens assurant la circulation du comburant pour la combustion, comprenant au moins une arrivée d'air de combustion, une soufflante, des moyens pour le préchauffage indirect du comburant et/ ou d'autres fluides par les fumées émises, ainsi que des conduites reliant ces différents moyens, - des moyens de récupération du gaz riche en oxygène, des moyens d'injection dudit gaz riche en oxygène dans l'air de combustion pour produire de l'air enrichi, ainsi que des conduites adaptées au transport du gaz riche en oxygène, de l'air de combustion, de l'air enrichi en oxygène et des fumées émises lors de la combustion. Selon une variante préférée d'installation, celle-ci concerne une installation combinée conforme à la l'installation décrite ci-dessus, dans laquelle la source fournissant le gaz riche en oxygène comprend un stockage d'oxygène liquide dans lequel un ciel gazeux est ménagé au dessus du liquide, ainsi que des moyens de récupération de tout ou partie d'un flux d'oxygène d'évaporation émis par le stockage. L'invention va maintenant être décrite en se référant à la figure unique jointe ainsi qu'à l'exemple qui l'accompagne. Il doit être entendu qu'il s'agit là d'un mode de réalisation particulier de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et que l'invention ne se limite pas à ce mode de réalisation. La figure présente un schéma illustrant un mode de réalisation préféré de l'invention pour la valorisation d'oxygène prélevé au niveau du système d'évaporation d'un stockage d'oxygène liquide et son utilisation pour enrichir l'air de combustion alimentant les brûleurs d'un reformeur à la vapeur destiné à la production de gaz de synthèse en application de l'invention. De l'oxygène liquide est contenu dans le réservoir de stockage 1. L'oxygène y est stocké sous forme de liquide. L'oxygène liquide n'occupe pas la totalité du volume du réservoir, un ciel gazeux 1A est ménagé au dessus de la surface du liquide. Un courant 2 d'oxygène gazeux est prélevé dans le ciel gazeux L'oxygène gazeux 2 passe d'abord dans la vanne 3, puis est amené via la conduite 4 jusqu'au point 5 où il est injecté dans l'air de combustion 6 formant ainsi avec ce dernier l'air de combustion enrichi 7. L'air enrichi 7 passe alors dans la soufflante 8 qui produit un air enrichi comprimé 9 qui constitue le comburant qui alimentera le reformeur. L'air enrichi 9 est ensuite utilisé conformément à la pratique usuelle de l'homme du métier; il est notamment préchauffé en 10 dans la chambre de convection du reformeur, puis envoyé aux brûleurs où mélangé au combustible 11 (formé de façon classique de gaz naturel 12 complété par des gaz résiduaires 13 de procédé) ; il fournit l'oxygène nécessaire à la combustion. Particularly advantageously, the flow of oxygen-rich gas originates for all or part of an evaporation oxygen flow emitted by a storage of liquid oxygen located near the reformer. Since the storage is sufficiently close (a few hundred meters) and sufficiently large (from a few hundred thousand to several million liters of liquid O2), the use of evaporation oxygen becomes economically viable. Oxygen is available at a pressure sufficient to be injected upstream of the air blower without having to previously raise its pressure. It should be noted that the removal of oxygen evaporation does not harm the security of said storage, in fact it has a conventional manner of a series of security elements for controlling and ensuring the maintenance of a adapted pressure in the sky of storage. among which at least one pressure controller and a heating circuit which allows, if necessary, to vaporize liquid oxygen to the gas. According to another aspect of the invention, it relates to a combined installation capable of implementing the above method, comprising at least: a source for supplying the oxygen-rich gas, a steam reformer, comprising a combustion chamber and a convection chamber, the first being provided with reforming tubes filled with reforming catalyst and burners capable of being supplied with fuel and with oxidant, and the second chamber, in connection with the first, being suitable discharging fumes emitted into the first chamber, as well as, - means ensuring circulation of the oxidant for combustion, comprising at least one combustion air inlet, a blower, means for the indirect preheating of the oxidant and / or other fluids by the fumes emitted, as well as pipes connecting these various means, means for recovering the oxygen-rich gas, means for injecting said rich gas, and n oxygen in the combustion air to produce enriched air, as well as pipes suitable for the transport of oxygen-rich gas, combustion air, oxygen-enriched air and fumes emitted during combustion. combustion. According to a preferred variant of installation, it concerns a combined installation in accordance with the installation described above, in which the source supplying the oxygen-rich gas comprises a storage of liquid oxygen in which a gaseous sky is provided. above the liquid, and means for recovering all or part of a flow of evaporation oxygen emitted by the storage. The invention will now be described with reference to the accompanying single figure and the accompanying example. It should be understood that this is a particular embodiment of the invention given by way of non-limiting example, and that the invention is not limited to this embodiment. The figure shows a diagram illustrating a preferred embodiment of the invention for the recovery of oxygen taken from the evaporation system of a liquid oxygen storage and its use for enriching the combustion air supplying the burners. of a steam reformer for the production of synthesis gas according to the invention. Liquid oxygen is contained in the storage tank 1. The oxygen is stored therein as a liquid. The liquid oxygen does not occupy the entire volume of the tank, a gaseous sky 1A is formed above the surface of the liquid. A stream 2 of gaseous oxygen is taken from the air Gaseous oxygen 2 passes first into the valve 3, then is fed via line 4 to the point 5 where it is injected into the combustion air 6 thus forming with the latter enriched combustion air 7. The enriched air 7 then passes into the blower 8 which produces a compressed enriched air 9 which is the oxidant that will supply the reformer. The enriched air 9 is then used in accordance with the usual practice of those skilled in the art; it is in particular preheated at 10 in the convector chamber of the reformer, then sent to the burners where mixed with fuel 11 (conventionally formed of natural gas 12 supplemented with process waste gases 13); it provides the oxygen necessary for combustion.
Les fumées émises lors de la combustion sont évacuées via la chambre de convection où elles fournissent de la chaleur, en particulier, mais pas seulement à l'air enrichi 9, elles sont enfin évacuées vers l'atmosphère par la cheminée 14. La pression dans le ciel gazeux 1A du stockage est contrôlée par un contrôleur de pression 20 de type PIC. Un circuit de réchauffage 21 permet en cas de besoin de vaporiser de l'oxygène liquide vers le ciel gazeux. The fumes emitted during the combustion are evacuated via the convection chamber where they provide heat, in particular, but not only to the enriched air 9, they are finally discharged to the atmosphere via the chimney 14. The pressure in the gaseous sky 1A storage is controlled by a PIC-type pressure controller 20. A heating circuit 21 makes it possible, if necessary, to vaporize liquid oxygen towards the gaseous sky.
Exemple de réalisation de l'invention: Soit un site industriel comprenant un stockage d'oxygène et un reformeur ; - le stockage d'oxygène liquide produit 200 Nm3/h d'oxygène d'évaporation (boil off) à une pression de 50mbarg, - le reformeur permet de produire 10 000Nm3/h H2, - le stockage est à une distance de 300 mètres du reformeur, Le reformeur, en fonctionnement classique, consomme 20 000Nm3/h air, soit 4 200 Nm3/h 02 (en prenant en compte la teneur en 02 de l'air, soit 21% mol). En appliquant le procédé de l'invention, on enrichit l'air par apport de l'oxygène gazeux d'évaporation produit par le stockage, soit 200 Nm3/h 02. La perte de charge subie lors du passage dans les 300m de conduite est de l'ordre 10mbar. Selon un premier mode d'application de l'invention (Cas A) : le procédé de production de gaz de synthèse fonctionne à besoin constant en 02 : - grâce à l'apport d'oxygène en provenance du stockage, on va pouvoir diminuer l'apport en air, - l'oxygène devant être fourni par l'air est ramené à (4 200 û 200) soit 4 000Nm3/h, - pour fournir cette quantité d'oxygène, il suffira de (4 000/0.21) = 19 050 Nm3/h, - le volume d'air enrichi circulant dans la soufflante, puis dans le circuit de préchauffe d'air est donc selon ce premier mode d'application de l'invention de 19 250Nm3/h au lieu de 20 000Nm3/h selon le procédé classique. Embodiment of the invention: An industrial site comprising an oxygen storage and a reformer; the storage of liquid oxygen produces 200 Nm3 / h of evaporation oxygen (boil off) at a pressure of 50mbarg, the reformer makes it possible to produce 10,000 Nm3 / h H2, the storage is at a distance of 300 meters The reformer, in conventional operation, consumes 20,000 Nm3 / h air, or 4,200 Nm3 / h 02 (taking into account the content of 02 air, 21% mol). By applying the method of the invention, the air is enriched by supplying the gaseous oxygen evaporation produced by the storage, ie 200 Nm3 / h 02. The pressure drop experienced during the passage in the 300m of pipe is of the order 10mbar. According to a first embodiment of the invention (Case A): the synthesis gas production process operates at a constant O 2 need: - thanks to the supply of oxygen from the storage, it will be possible to reduce the air supply, - the oxygen to be supplied by the air is reduced to (4,200 to 200) or 4,000Nm3 / h, - to supply this quantity of oxygen, it will be enough (4,000 / 0.21) = 19 050 Nm3 / h, - the volume of enriched air circulating in the blower, then in the air preheating circuit is according to this first embodiment of the invention of 19 250Nm3 / h instead of 20 000Nm3 / h according to the conventional method.
Ceci correspond à un gain de 5% dans le dimensionnement des soufflantes et des échangeurs, tant côté air que côté fumées. L'air enrichi en oxygène a une teneur en 02 inférieure à 21.9 % ce qui est très inférieur à la limite préférée de 23.5 % de 02 et permet donc l'utilisation d'acier classique et non d'acier spécial dans la soufflante. -* Selon un deuxième mode d'application de l'invention (Cas B): on souhaite dégoulotter l'installation existante : - grâce à l'augmentation de la quantité d'oxygène disponible, on va pouvoir augmenter la production en gaz de synthèse, - l'oxygène pouvant être fourni par l'air enrichi est de (4200+200) soit 4 400 Nm3/h, soit un gain proche de 5%, - le volume d'air enrichi circulant dans la soufflante, puis dans le circuit de préchauffe d'air est donc selon ce deuxième mode d'application de l'invention de 20 200Nm3/h au lieu de 20 000Nm3/h selon le procédé classique. Ceci correspond à une augmentation de 1% du volume circulant dans la soufflante d'air et dans les échangeurs de préchauffe d'air. This corresponds to a gain of 5% in the design of blowers and exchangers, both air side and smoke side. The oxygen-enriched air has an O 2 content of less than 21.9% which is much lower than the preferred limit of 23.5% of O 2 and thus allows the use of conventional steel and not special steel in the blower. - * According to a second embodiment of the invention (Case B): it is desired to degoulotter the existing installation: - thanks to the increase in the amount of available oxygen, we will be able to increase the production of synthesis gas the oxygen that can be supplied by the enriched air is (4200 +200) or 4400 Nm3 / h, or a gain close to 5%, the volume of enriched air circulating in the blower, then in the air preheating circuit is according to this second embodiment of the invention of 200Nm3 / h instead of 20 000Nm3 / h according to the conventional method. This corresponds to a 1% increase in the volume flowing in the air blower and in the air preheater exchangers.
Le volume des fumées reste quant à lui inchangé. L'air enrichi en oxygène a une teneur en 02 inférieure à 21.8 %. The volume of fumes remains unchanged. Oxygen enriched air has an O 2 content of less than 21.8%.
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