NO338007B1 - Trykksvingsreformering - Google Patents

Trykksvingsreformering Download PDF

Info

Publication number
NO338007B1
NO338007B1 NO20050326A NO20050326A NO338007B1 NO 338007 B1 NO338007 B1 NO 338007B1 NO 20050326 A NO20050326 A NO 20050326A NO 20050326 A NO20050326 A NO 20050326A NO 338007 B1 NO338007 B1 NO 338007B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
zone
reforming
heat
gas
temperature
Prior art date
Application number
NO20050326A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20050326L (no
Inventor
Harry William Deckman
Frank Hershkowitz
Original Assignee
Exxonmobil Res And Engineering Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxonmobil Res And Engineering Co filed Critical Exxonmobil Res And Engineering Co
Publication of NO20050326L publication Critical patent/NO20050326L/no
Publication of NO338007B1 publication Critical patent/NO338007B1/no

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/46—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using discontinuously preheated non-moving solid materials, e.g. blast and run
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/2485—Monolithic reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00117—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with two or more reactions in heat exchange with each other, such as an endothermic reaction in heat exchange with an exothermic reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0238—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a carbon dioxide reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0822—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel the fuel containing hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C01B2203/1619—Measuring the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/169—Controlling the feed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Oppfinnelsens område
Foreliggende oppfinnelse omhandler generelt en fremgangsmåte for fremstilling av syntesegass. Mer spesifikt omhandler oppfinnelsen en syklisk fremgangsmåte for dampreformering hvori en hydrokarbonføde konverteres til en blanding av karbonmonoksid og hydrogen.
Oppfinnelsens bakgrunn
Konvensjonelle fremgangsmåter for å generere syntesegass inkluderer dampreformering, gassfase delvis oksidering samt autotermisk reformering. Hver av disse fremgangsmåtene har fordeler og ulemper sammenlignet med hverandre.
I en dampreformeringsprosess reageres damp med en hydrokarbonholdig føde for å gi en hydrogenrik syntesegass. Den generelle støkiometrien, som vist for metan, er:
Vanligvis benyttes et overskudd av damp for å drive likevekten mot høyre. Som anvendt i hydrogenfremstilling, fungerer et overskudd av damp også for å øke vanngass-skift:
På grunn av den høye endotermiske egenskapen til reaksjonen utføres dampreformering vanligvis i store ovner, hvori katalysatoren pakkes inn i tuber. Tubene må kunne motstå det høye trykket til den produserte syntesegassen, mens den overfører varme ved temperaturer opp mot 1000 °C. Som beskrevet i Stanford Research Institute International Report No 148A (1995) er effektiviteten til dampreformeringsprosessen, som definert ved forbrenningsvarmen til produktsyntesegassen delt på forbrenningsvarmen til reformeringsføden og ovnsdrivstoffet, ca 79 %, mens romhastigheten, definert som standard kubikkmeter per time av Ci-ekvivalent av føden/kubikkmeter av katalysatorsjikt, er 690 timeDessverre opptar dampreformeringsovner et stort plassvolum, flere størrelsesordener større enn tubevolumet, slik at lave produktivitet begrenser de økonomiske fordelene til prosessen.
Den delvise oksideringsprosessen til gassfasen omfatter delvis oksidering av den hydrokarbonholdige føden i gassfasen. Fødekomponentene innføres ved en brenner der de forbrennes med understøkiometrisk oksygen for å gi en syntesegassblanding. Den ideelle delvise oksideringsreaksjonen for gassfasen, som vist for metan, er:
Gassfasereaksjonskinetikk har imidlertid en tendens til å overoksidere noe av føden, hvilket resulterer i et overskudd av varmeutvikling og vesentlig utbytte av H20, C02og ureagerte hydrokarboner som kan utgå fra reaktoren som sot.
Av disse grunnene, når kjemien ved delvis oksidering av gassfasen anvendes på rene føder, er det foretrukket å tilsette damp til føden og tilsette et sjikt med dampre-formeringskatalysator i bunnen av den delvise oksideringsreaktoren for gassfasen. Denne kombinasjonen av delvis oksidering av gassfase og dampreformering kalles autotermisk reformering. Varmen nødvendig for dampreformering besørges in situ fra overskuddsvarmen generert ved de delvise oksideringsreaksjonene til gassfasen.
Autotermisk reformering kan være vesentlig mer kompakt enn dampreformering ettersom ovner ikke benyttes for reaksjonsvarmen. Utførelsesformer for autotermisk reformering, som for tiden er under utvikling for kjøretøy med bensindrevne drivstoffceller, benytter et katalytisk delvis oksideringstrinn, som kan sørge for at den autotermiske reformeringsprosessen blir enda mer kompakt. Den termiske effektiviteten til autotermiske reformerings reaktorer er vanligvis i området 90 %. Mens autotermisk reformering basert på katalytisk delvis oksidering kan ha høy produktivitet (gassromhastighet i størrelsesorden 10<4>som Ci-ekvivalent), har konvensjonell delvis oksideringsbasert autotermisk oksidering en romhastighet svært lik dampreformering (ca IO<3>timeAutotermisk reformering krever imidlertid en oksygenkilde. I tilfellet med et kjøretøy med drivstoffcelle, besørges dette oksygenet vanligvis lavtrykkluft, hvilket resulterer i en nitrogenfortynnet, lavtrykkssyntesegass, mens i raffinerings- eller kjemiske utførelsesformer er dette oksygenet vanligvis forsynt som foredlet 02, og kostnaden ved Iuftseparasjon kan være større enn kostnadene ved den autotermiske reformeringsprosessen.
US 2556835 angir en forbedret prosess for reformering av hydrokarbongass med damp til hydrogen og karbonoksid hvor varme fås ved forbrenning av et brennstoff blandet med komprimert luft. I prosessen brukes en reaktor med et sjiktvolum (pakkemateriale og katalysator) som alterneres mellom reformerings- og forbrenningssyklus. Begge syklusene drives ved hovedsakelig samme trykk i området 3-50 atm. Regenerering av varmen i reaktoren skjer ved at forbrenningssyklusen utføres slik at temperaturen i reaktoren (i sjiktet) blir hevet til en akseptabel temperatur for reformeringen. Forbrenningssyklusen avvikles og reformeringssyklusen starter. Reformeringssyklusen stoppes når temperaturen i reaktoren faller under reformeringstemperaturen og forbrenningssyklusen starter. For å unngå diskontinuerlig prosess tar metoden i bruk flere reaktorer og antallet er avhengig av produksjonsstørrelsen.
US 4200682 omfatter en prosess hvor hydrogen produseres for å brukes i brenselsceller. I prosessen anvendes en første reaktor som reformerer et hydrokarbon med damp til hydrogen og en andre reaktor som regenererer varme ved å lagre varmen i et pakkemateriale med katalysator. I regeneratoren brukes ikke-brennbart materiale som karbondioksid, nitrogen og damp eller et brennbart materiale som hydrogen eller brenselcelleanode-eksos som oppvarmes mot reformeringsproduktet fra første reaktor. Reaktorene alterneres mellom reformering og regenerering slik at all varmeoverføring er direkte og uten bruk av eksterne varmekilder. Dette minimerer varmetapet og en termisk virkningsgrad på minst 97% kan oppnås.
(US patentnr. 4.200.682, 4.240.805, 4.293.315, 4.642.272 og 4.816.353) til Sederquist beskriver en fremgangsmåte for dampreformering hvori reformeringsvarmen sørges for inne i sjiktet ved å sirkulere mellom forbrennings- og reformeringstrinn i en syklus. Som beskrevet av Sederquist, resulterer den høye kvaliteten ved varmegjenvinningen inne i reformeringssjiktet i en teoretisk effektivitet på ca 97 %. Eksempler og kommersielle frem-tidsplaner innen disse patentene beskriver imidlertid en fremgangsmåte som kjøres ved svært lav produktivitet, med romhastigheter på ca 95 timer1 (som Ci-ekvivalenter). I tillegg krever denne fremgangsmåten en kompressor for å komprimere produktsyntesegassen til nyttige trykk.
Dermed finnes et behov for en fremgangsmåte for syntesegassproduksjon som kjøres ved svært høy effektivitet og produktivitet, uten ulempene ved store ovner, luft (02)-separasjon eller syntesegass-kompressorer.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse sørger for en svært effektiv og svært produktiv fremgangsmåte for å fremstille syntesegass i en syklisk, pakketsjiktoperasjon.
Omfanget av oppfinnelsen fremgår av de etterfølgende patentkrav. Nærmere bestemt omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for syklisk reformering og varmeregenerering som omfatter:
a) å reformere et hydrokarbon ved å innføre minst en del av nevnte hydrokarbon sammen med damp og alternativt C02 ved en gass-romhastighet per time av hydrokarbon fødestrømmen på en Cl-basis (CIGHSV - gass-romhastighet per time for forbindelser med ett karbon-atom) minst 500 timer"<1>, gjennom en første ende av en første sone inneholdende sjiktpakkematerialer og katalysator, hvori innløpstemperaturen til nevnte hydrokarbon, damp og eventuelt C02 er i området fra 20°C til 600°C; b) å føre minst en del av reformeringsproduktet oppnådd i trinn a) til en andre sone inneholdende sjiktpakkematerialer og å overføre fri varme fra produktet til pakkematerialene; c) å fjerne i hovedsak alt produkt fra nevnte andre sone;
d) å innføre en oksygenholdig gass inn en andre ende av nevnte andre sone; og
e) å bringe den nevnte oksygenholdige gass i kontakt med et drivstoff og å forbrenne
nevnte gass og drivstoff inne i nevnte soner,
for derved å varmeregenerere nevnte første sone til reformeringstemperaturer i reformeringssonen i området fra 700°C til 2000°C og å danne en røkgass som utgår fra den første enden av den første sonen, hvori fremgangsmåten har en karakteristisk varmeoverføringsverdi ATHTi området fra 0,1°C til 500°C hvor ATHT er forholdet mellom volumetrisk varmeoverføringskrav H og volumetrisk varmeoverføringskoeffisient hv; hvor H er produktet av den volumetriske regenereringsvarme AHREFog CiGHSV; og hv er varmeoverføringskoeffisienten basert på sjiktvolum i form av summen av sjiktpakkematerialet og katalysatoren,
og hvor både CiGHSV og ATHT er regnet ut ved å bruke sjiktvolumene av nevnte første og andre sone.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen forekommer forbrenningen av drivstoffet med den oksygenholdige gassen ved, eller i hovedsak ved, en grenseflate mellom nevnte første og andre soner.
Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen innføres en ikke-brennbar gass i den første enden av nevnte andre sone enten før trinn c) eller direkte etter trinn e) og strømmer gjennom den andre sonen for derved å overføre varme fra nevnte andre sone til nevnte første sone.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen utføres reformeringen av et hydrokarbon ved et høyere trykk enn regenerering av varmen i nevnte første sone.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er katalysatoren er valgt fra gruppen bestående av edelmetallkomponenter, gruppe VIII metallkomponenter, Ag, Ce, Cu, La, Mo, Mg, Sn, Ti, Y og Zn.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen består pakkematerialene til nevnte første sone eller nevnte andre sone eller begge av materialer valgt fra gruppen bestående av mag-nesiumaluminiumsilikater, aluminiumsilikatleirer, mullitt, alumina, silika-alumina, zirkondioksid og blandinger derav.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er innløpstemperaturen til den oksygenholdige gassen i området omkring 20°C til 600°C.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen blir hydrokarbon-, damp- og eventuelt C02-føden varmevekslet med reformeringsprodukter.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen blir den oksygenholdige gassen varmevekslet med den utgående røkgassen.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen innbefatter fremgangsmåten:
å måle temperaturen ved, eller i hovedsak ved, grenseflaten mellom nevnte første og andre soner og, ved å oppnå en forutbestemt første temperatur, innføre den oksygenholdige gassen i den nevnte andre sone; og
å måle temperaturen ved, eller i hovedsak ved, den første enden av nevnte første sone og, ved å oppnå en forutbestemt andre temperatur, innføre hydrokarbon-, damp- og eventuelt C02-føden til den nevnte første enden av nevnte første sone.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen innbefatter fremgangsmåten:
å måle sammensetningen av reformeringsproduktet i trinn c) og, ved å oppnå en forutbestemt sammensetning, avslutte trinnene (a, b, c); og
å måle temperaturen ved, eller i hovedsak ved, første ende av nevnte første sone og, ved å oppnå en forutbestemt andre temperatur, iverksette regenereringstrinnet (d, e).
En fordel ved foreliggende oppfinnelse er evnen til å kjøre reformeringstrinnet ved et høyere trykk enn regenereringstrinnet, for dermed å skape en trykksving, og produsere høytrykkssyntesegass.
For å gjøre fremgangsmåten enda mer effektiv kan innløpsgassen varmeveksles med de utgående produktene og røkgassen.
Kort beskrivelse av tegningene
Figurene l(a) og l(b) er diagrammatiske tegninger som viser det grunnleggende tosyklusforløpet i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen. Figur 2 er en diagrammatisk tegning som viser et tosyklusforløp med varmeoverføring av gassene i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen
De generelle fremgangsmåtene for dannelse av syntesegass, slik som katalytisk delvis oksidering, autotermisk reformering og dampreformering, er alle velkjente i teknikken. I foreliggende oppfinnelse presenteres en ny fremgangsmåte for å fremstille syntesegass ved dampreformeringskjemi i en syklisk pakketsjiktoperasjon. Dermed inkluderer et trinn i syklusen forbrenning i sjiktet for å heve temperaturen til et forhøyet nivå og et annet trinn reformerer hydrokarbon med damp og alternativt C02ved å benytte den lagrede varmen i sjiktet. Figur 1 viser en utførelsesform av fremgangsmåten for trykksvingreformering. Forløpet beskrives ved anvendelse av to soner, en første sone, eller reformeringssone (1), kalt en svingsjiktreformerer, og en andre sone eller gjenvinningssone, kalt en syntesegassvarmegjenvinner (7). Denne fremgangsmåten kan imidlertid utføres tilstrekkelig i et enkelt sjikt inneholdende to avgrensete soner, en reformeringssone og en gjenvinningssone. Sjiktene til begge sonene vil inkludere pakkemateriale, mens reformeringssjiktet i reformeringssone (1) vil inkludere katalysator for dampreformering og alternativt forbrenning. Figur l(a) viser reformeringstrinnet til foreliggende oppfinnelse. Ved begynnelsen av syklusen er reformeringssonen (1) ved en forhøyet temperatur og gjenvinningssonen (7) er ved en lavere temperatur enn reformeringssonen. Den hydrokarbonholdige føden (15) innføres ved en forhøyet temperatur i området mellom ca 20 °C til 600 °C, og fortrinnsvis mellom ca 250 °C og 350 °C, til en første ende (3) i reformeringssonen (1) sammen med damp og alternativ C02. Denne dampen tar opp varme fra sjiktet og konverteres over katalysatoren og varmen til syntesegass. Etter hvert som dette trinnet forløper dannes en temperaturprofil (23) basert på varmeoverføringsegenskapene til systemet. Ved den hensiktsmessig valgte betingelsen er denne profilen svært skarp og vil bevege seg gjennom reformeringssonen (1) etter hvert som trinnet forløper.
Syntesegass utgår fra reformeringssjiktet i reformeringssone (1) gjennom en andre ende (5) ved en forhøyet temperatur og føres gjennom gjenvinningssonen (7), som innføres gjennom en første ende (11) og utgår ved en andre ende (9). Gjenvinningssonen (7) er innledningsvis ved en lavere temperatur enn reformeringssonen (1). Etter hvert som syntesegassen føres gjennom gjenvinningssonen (7) avkjøles syntesegassen til temperaturen til sonen i hovedsak ved den andre enden (9), som er tilnærmet den samme temperaturen som den hydrokarbonholdige føden, i området fra ca 20 °C til ca 600 °C. Etter hvert som syntesegassen avkjøles i gjenvinningssonen (7) dannes en temperaturprofil (24) og beveger seg gjennom gjenvinningssonen (7) under dette trinnet. I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse slutter det første trinnet til syklusen når
temperaturgjennombruddet forekommer ved den andre enden (9) i gjenvinningssonen (7).
Ved punktet mellom trinnene, har temperaturgradienten beveget seg vesentlig gjennom reformeringssonen (1) og inn i gjenvinningssonen (7). Sonene er gitt en størrelse slik at gradientene beveger seg gjennom begge i sammenlignbar tid under det ovenfor nevnte reformeringstrinnet. Gjenvinningstrinnet (7) er nå ved en høy temperatur og reformeringstrinnet (1) er ved en lav temperatur, med unntak av temperaturprofilen som finnes nær utgangene til de respektive sonene.
Etter at syntesegassen (17) oppsamles ved den andre enden (9) til gjenvinningssonen (7) begynner regenereringen. I en utførelsesform forløper regenereringstrinnet i to undertrinn. Først innføres en ikke-brennbar gass (19) inn i den andre enden (9) til gjenvinningssonen (7) i den motsatte strømningsretningen til reformeringsstrømmen. Innløpstemperaturen til denne gassen vil bestemme temperaturen til gjenvinningssonen i hovedsak ved den andre enden (9) i dette trinnet. Dermed vil den være lik, eller i hovedsak lik, den innledende utløpstemperåturen til syntesegassen i reformeringen. Ikke-brennbar gass inkluderer damp, luft, røkgass, resirkulert inert gass, hydrogen- eller hydrokarbonholdige strømmer eller hvilke som helst gass som ikke inneholder både drivstoff og oksidant. Denne gassen (19) oppvarmes ved den høye omgivelsestemperaturen til sjiktet i gjenvinningssonen (7), innføres i den andre enden av reformeringssonen (5) og bærer denne varmen inn i reformeringssonen (1). Igjen dannes temperaturprofiler (26 og 27) basert på strømmen og sjiktbetingelsene, og disse profilene beveger seg gjennom sonene i motsatt retning av reformeringstrinnet for i hovedsak å flytte varmeinnhold fra gjenvinningssonen (7) til reformeringssonen (1). Varmen som er lagret i gjenvinningssonen (7) er imidlertid utledet kun fra den frie varmen ved kjølingen av syntesegassen, mens varmen som skal erstattes i reformeringssonen (1) inkluderer både fri varme ved oppvarming av hydrokarbon/damp og alternativt karbondioksidblandingen (15) samt den endotermiske reformeringsvarmen. Dermed vil dette første undertrinnet fjerne varme fra gjenvinningssonen (7) før reformeringssonen (1) er fullstendig fylt med varme, og vil etterlate temperaturgradienten (27) kun delvis gjennom reformeringssonen (1).
I en annen utførelsesform fjernes dette første undertrinnet og regenerering begynner med det andre undertrinnet.
I det andre undertrinnet for regenerering innføres en oksygenholdig gass (19) og drivstoff inn i den andre enden til gjenvinningssonen (9). Blandingen strømmer gjennom gjenvinningssonen (79 og forbrennes i hovedsak ved grenseflaten til de to sonene (13). Det er viktig at forbrenningen skjer ved, eller i hovedsak ved, grenseflaten (13) ettersom gjenvinningssonen (7) må være ved en lavere temperatur ved begynnelsen av reformeringstrinnet for å fange varmen fra syntesegassen som utgår gjennom den andre enden til reformeringssonen (5). Dermed vil forbrenningen som forekommer før enden av gjenvinningssonen (11) etterlate den delen av sonen ved forhøyete temperaturer og ute av stand til å utføre sin funksjon under reformering. Likeledes, hvis forbrenningen begynner et sted inne i reformeringssjiktet (1) vil den innstrømmende gassen avkjøle noe av reformeringssonen og etterlate den delen ute av stand til å fullt ut utføre sin funksjon.
I en utførelsesform fastsettes plasseringen for forbrenning ved innføring av en av forbrenningskomponentene, fortrinnsvis drivstoffet, ved en plassering ved, eller i hovedsak ved, grenseflaten mellom de to sonene (13), mens den andre komponenten, fortrinnsvis den oksygenholdige gassen (19) innføres ved innløpet til gjenvinningssonen (7). I en annen utførelsesform blandes drivstoff- og de oksygenholdige gass-(19) strømmene ved den åpne enden til gjenvinningssonen (1) og beveger seg gjennom sonen og forbrennes ved grenseflaten mellom sonene (13). I denne utførelsesformen reguleres plasseringen for forbrenningen ved en kombinasjon av temperatur, tid, fluiddynamikk og katalyse. Drivstoff og oksygen krever vanligvis en temperaturavhengig selvantennelsestid for å forbrenne. Strømmen av ikke-brennbar blanding i det første undertrinnet for regenerering vil bestemme temperaturprofilen i gjenvinningssonen (7) slik at sonen ikke er varm nok for å antenne inntil blandingen når grenseflaten mellom sonene.
Tilstedeværelse av katalysator i reformeringssonen kan også benyttes for å innlede forbrenning ved den plasseringen og en avstand mellom reformerings- og gjenvinningssonene kan tilsettes og utformes for å ytterligere stabilisere forbrenningsprosessen. I enda en utførelsesform fastsettes plasseringen for forbrenning ved å benytte en spesiell mekanisk design i gjenvinningssonen. I denne utformingen beveger drivstoffet og den oksygenholdige gassen seg i separate kanaler, som forhindrer forbrenning inntil fødene kombineres ved grenseflaten mellom sonene (13). Ved den plasseringen vil flammeholdere eller katalysatoren sørge for at forbrenningen skjer. Begge kanalene har termisk kontakt med mesteparten av sjiktet, selv om noe varmeoverføringstap kan forekomme. Videre er ventilene som regulerer luftstrømmen lukket under reformering og syntesegassen vil benytte de samme kanalene som det kompatible hydrokarbondrivstoffet.
Forbrenning av drivstoffet og den oksygenholdige gassen danner en varm røkgass som beveger seg gjennom og varmer reformeringssonen (1). Røkgassen utgår deretter gjennom den første enden til reformeringssonen (3). Sammensetningen til den oksygenholdige gass/drivstoffblandingen justeres etter behov for å sørge for ønsket temperatur i reformeringssonen. Når den varme røkgassen når en temperaturgradient innen reformeringsanlegget, beveger gradienten seg videre gjennom sjiktet. Regenereringstrinnet slutter når temperaturgjennombruddet forekommer ved den første enden i reformeringssonen (3). Utløpstemperaturen til røkgassen vil være lik, eller i hovedsak lik, innløpstemperaturen til hydrokarbonet, dampen og den alternative C02-føden til reformeringen.
I en alternativ utførelsesform utføres det første regenereringsundertrinnet beskrevet ovenfor, etter det andre undertrinnet beskrevet ovenfor. I denne utførelsesformen er det mulig for forbrenningen å forekomme ved plasseringer inne i gjenvinningssonen ettersom strømmen av ikke-brennbar gass deretter benyttes for å overføre forbrenningsvarmen fra gjenvinningssonen til reformeringssonen. I en utførelsesform av dette alternativet forekommer forbrenningen ved, eller i hovedsak ved, den andre enden (9) til gjenvinningssonen. Det er også mulig å varme sonen ved å benytte en elektrisk varmekilde i kombinasjon med forbrenningstrinnet for regenerering. Anvendelse av denne elektriske varmekilden vil danne en skarpere temperaturprofil enn om regenereringen forløper uten den elektriske varmekilden.
I utøvelsen av foreliggende oppfinnelse krysser både hydrokarbonføden og drivstoffet sjiktene som gassformige materialer. Dermed bør hydrokarbon- og drivstoffstrømmene være gassformige materialer eller raskt bli i hovedsak gassformige materialer ved første innføring til de respektive sjiktene. Hydrokarbonet kan være hvilke som helst materiale som gjennomgår endotermisk dampreformeringsreaksjon, inklusiv metan, metanol, petroleums-gasser, petroleumsdestillater og bensin. Hydrokarbonet kan alternativt inkludere i sin sammensetning oksygen, nitrogen og svovelheteroatomer. Videre kan hydrokarbonet fortynnes med inerte gasser eller ikke-reformerbare drivstoff, slik som hydrogen og karbonmonoksid. Drivstoffet kan inkludere hvilke som helst av disse hydro-karbonmaterialene, i tillegg til ikke-reformerbare drivstoff er slik som hydrogen og karbonmonoksid.
Det er svært ønskelig å utføre oppfinnelsen i trykksving. Ved trykksving menes å kjøre de to trinnene i syklusen ved forskjellige trykk. Dette er en fordel ettersom det er dyrt å komprimere luft til høyt trykk, mens det er ønskelig å ha syntesegass ved et høyt trykk. Dermed, i en foretrukket utførelsesform, utføres reformeringstrinnet ved høyere trykk enn regenereringstrinnet. Trykksvinget er mulig på grunn av den store volumetriske varmeka-pasitetsforskjellen mellom faststoffet og gassen.
Det er spesielt ønskelig å forbrenne den oksygenholdige gassen og drivstoffet ved et lavere trykk. Dermed kan det første regenereringsundertrykket, hvis benyttet, utføres ved et tredje trykk som kan være mellomliggende mellom trykkene til reformering og forbrenning.
Foretrukne regnereringstrykk vil være i området fra 101-1013 kPa (1 til 10 atm), og mer foretrukket 101 - 507 kPa (1 til 5 atm). Foretrukne reformeringstrykk er avhengig av den endelige anvendelse for syntesegassen. For eksempel der syntesegass benyttes for å forsyne hydrogen til en drivstoffcelle kan reformeringstrykket være 101 - 1013 kPa (1 til 10 atm), mens syntesegass benyttet for industrielle anvendelser slik som hydrokarbon- eller metanolsyntese, kan ha reformeringstrykk på 507 - 5066 kPa (5 til 50 atm). Anvendelse i produksjon av svært komprimert hydrogen kan føre til foretrukne reformeringstrykk på 10133 kPa (100 atm) eller mer.
Romhastigheten til et system er vanligvis gitt på timesbasis som standard volumetrisk gasstrømningshastighet av føden delt på volumet til katalysatorsjiktet, kalt gass-romhastighet per time (GHSV - gas hourly space velocity). Romhastighet kan også defineres basert på hydrokarbonkomponenten til føden. Når definert på denne måten vil GHSV for en metanføde være den standard volumetriske gasstrømningshastigheten til metan delt på sjiktvolumet. Som benyttet heri viser uttrykket romhastighet, forkortet som CiGHSV, til romhastigheten til hvilken som helst føde plassert på en Ci-basis. Som sådan beregnes hydrokarbonfødehastigheten som en molarhastighet av karbonføde, og standardvolumhastighet beregnet hvis karbon er en gassformig forbindelse. For eksempel vil en bensinføde med et gjennomsnittlig karbontall på 7,0 som strømmer ved en gasstrømningshastighet på 1 Nm<3>/t inn i et sjikt på 0,001 m<3>sies å ha en romhastighet på 7.000. Denne definisjonen er basert på fødestrømning under reformeringstrinnet. For dampreformeringsprosesser er CiGHSV spesielt relevant ettersom den skalerer bra med produkthastigheter og reformeringsvarme.
Produktiviteten til et system er direkte proporsjonalt til romhastigheten. Derfor er det svært ønskelig å ha et system med høy romhastighet. Gjennomsnittlig, eller netto, produktivitet beregnes ved å anvende denne romhastigheten og fraksjonen av total syklustid benyttet i reformeringstrinnet.
I utøvelsen av foreliggende oppfinnelse vil gjennomsnittlig sjikttemperatur, inklusiv både reformeringssonen (1) og gjenvinningssonen (7) falle i temperatur gjennom reformeringstrinnet. Dette temperaturfallet, multiplisert ved varmekapasiteten til sjiktet, er mengden varme frigitt av sjiktet, og er grovt lik mengden varme forbrukt av dampreformeringsreaksjonen. Ettersom reformeringsvarmen til hydrokarbonet er fastsatt ved termodynamikk vil dette temperaturfallet i stor grad fastsette mengden hydrokarbonføde som konverteres. Hvis hydrokarbonet fødes ved en høy hastighet (høy GHSV) forbrukes varmen raskt og syklustiden må være kort. Hvis fødehydrokarbonet fødes ved en saktere hastighet (lav GHSV) forbrukes varmen sakte og syklustiden er lengre.
Matematisk er dette som å si at:
I en foretrukket utførelsesform er romhastigheten (CiGHSV) fortrinnsvis mer enn 500 og enda mer foretrukket mer enn 1000. disse kriteriene er tilstrekkelige for fremgangsmåten å vær effektiv og kostnadseffektiv.
Mengden (CiGHSV<*>tREFOrm) er proporsjonal til standardvolumet til gass reformert per syklus per volum av katalysatorsjikt. Som sådan er parameteren analog med omformingsforhold og defineres heri som "standard volum omformingsforhold (SVTR - standard volume turnover ratio). I en foretrukket utførelsesform kjøres syklusen ved høyere trykk under reformering. For disse utførelsesformene er det spesielt fordelaktig for SVTR å være så stor som mulig. Ved foreliggende oppfinnelse er SVTR fortrinnsvis større enn 5 og mer foretrukket større enn 10. For utførelsesformer som omfatter en vesentlig trykksving er det foretrukket at SVTR er større enn 20.
Det er ønskelig å ha en høyere reformeringstemperatur i reformeringssonen (1) fordi
ettersom temperaturen økes skyves likevekten mot produksjon av syntesegass for de fleste hydrokarboner og derved reduserer mengden damp og alternativt C02som er nødvendig for å drive reaksjon til fullførelse. I en foretrukket utførelsesform er reformeringstemperaturer i området fra ca 700 °C til 2000 °C, mer foretrukket i området fra ca 900 °C til ca 1600 °C
og enda mer foretrukket mellom ca 1000 °C og 1400 °C.
I en utførelsesform kobles en reguleringsmekanisme til systemet som måler temperaturer innen sonene. Ved å benytte denne informasjonen kan mekanismen regulere endringen fra et trinn til et annet. For eksempel når temperaturer i nærheten av den andre enden av reformeringssonen (5) når et forutbestemt nivå tillater reguleringsmekanismen endringer i regenereringstrinnet. Alternativt, når temperaturer i nærheten av den første enden av reformeringssonen (3) når en innstillingsverdi basert på varmelekkasje, føler mekanismene dette og avslutter regenerering og begynner reformering. I en ytterligere utførelsesform kan reguleringsmekanismen måle sammensetningen til et produkt ved, eller i hovedsak ved, slutten av hver regenereringssone (9). I denne situasjonen, når syntesegass-sammensetningen viser en nedgang i reaksjonsgraden til dampreformeringen (foreksempel økt hydrokarboninnhold eller redusert hydrogengass) vil reguleringsmekanismen avslutte reformeringstrinnet og begynne regenereringstrinnet.
På grunn av ønsket om å reformere ved høye temperaturer for å muliggjøre et system med høy romhastighet, er det derfor foretrukket å ha høye innløpstemperaturer for hydrokarbon-, damp- og alternativt C02-føde. For å opprettholde effektiviteten til systemet kan hydrokarbon-, damp- og alternativt C02-føde varmeveksles med reformeringsprodukter. Likeledes kan røkgassproduktet varmeveksles med den oksygenholdige gassen.
Figur 2 viser en utførelsesform av fremgangsmåten som benytter varmeveksling. I denne utførelsesformen benyttes to systemer for trykksvingsreformeringssjikt samtidig slik at et system reformerer mens det andre regenerer. Anvendelse av flere sjikt kan sørge for en kontinuerlig strøm av reformert produkt til tross for den sykliske driften av hvert sjikt. I figur 2 er et første sjikt (148) opptatt i regenereringstrinnet, mens et andre sjikt (149) er opptatt i reformeringstrinnet. Hvert sjikt (148 og 149) inkluderer både reformerings- og gjenvinningssonen I denne utførelsesformen er flere sett med ventiler benyttet for å regulere de forskjellige strømmene som strømmer til og fra sjiktene. Et første sett med ventiler (157 og 159) regulerer strømmen av hydrokarbon-, damp- og alternativt C02-føde, mens et annet sett med ventiler (152 og 154) regulerer strømmen av reformerings-trinnsproduktet som utgår fra gjenvinningssonen. Det tredje settet med ventiler (151 og 153) regulerer strømmen av oksygenholdig gass/drivstoff og alternativ ikke-brennbar gass til sjiktene og det fjerde sett med ventiler (156 og 158) regulerer strømmen av røkgass som utgår fra reformeringssonen.
I drift, når ventilene 151, 154, 156 og 159 er åpne er ventilene 152, 153, 157 og 158 lukket. I disse ventilinnstillingene innføres oksygenholdig gass (162) og drivstoff (161) til sjiktet (148) gjennom ventil 151 mens røkgassen utgår fra sjiktet (148) gjennom ventil 156. Samtidig innføres hydrokarbon-, damp- og alternativt C02-føde i det andre sjiktet
(149) gjennom ventil 159 mens reformeringsproduktet utgår fra dette sjiktet (149) gjennom ventil 154. Ved avslutningen på dette trinnet er ventilene 152, 153, 157 og 158 nå åpne og ventilene 151, 154, 156 og 159 nå lukket, og syklusen reverseres, der det første sjiktet (148) reformerer føden og det andre sjiktet (149) regenerer varmen.
I denne utførelsesformen varmeveksles den innløpende oksygenholdige strømmen (162) mot den utgående røkgasstrømmen (162) ved hjelp av en motstrømsvarmeveksler (168) og den innløpende reformeringsfødestrømmen (1659 varmeveksles med den utgående reformeringsproduktstrømmen (166) ved hjelp av en moststrømsvarmeveksler (169). Varmevekslingen muliggjøres når produktene er i området fra ca 10 °C til 100 °C varmere enn fødene. Varmeveksling skjer utenfor sonene og kan reguleres basert på over-flateområdet til varmeveksleren.
Det er viktige trekk ved sjiktpakkematerialet som må fastsettes for å imøtekomme den høye romhastigheten. Disse trekkene omhandler varmevekslingskapasiteten til pakkematerialet.
Det er velkjent i teknikken at sjiktpakning kan karakteriseres for
varmeoverføringskoeffisient (h) og karakteriseres for varmeoverføringsoverflateområde (ofte kjent som vætet område, a). Korrelasjoner for disse parametrene, basert på gass- og faststoffegenskaper, er velkjente. Produktet av disse to parametrene er varme-overføringskoeffisienten til sjiktet basert på et sjiktvolum:
Volumetriskvarmeoverfø rings koeffisient:
Merk at varmeoverføringskoeffisientene er følsomme for forskjellige gassegenskaper, inklusiv strømningshastighet og sammensetning. Koeffisienter er vanligvis høyere under reformering ettersom hydrogenet i gassen har en svært høy termisk ledningsevne. Koeffisienten økes vanligvis ved å redusere den karakteristiske størrelsen til pakkematerialet (dermed vil 0,32 cm (1/8") perler ha en høyere hv enn 1,27 cm (1/2") perler).
Reformeringsvarmen til hydrokarboner er velkjente og kan utrykkes på basis av varmeenheter per standard volum av hydrogengass. Det har vært funnet at varmeoverførings-kravet for dette systemet kan utrykkes som produktet av volumetrisk reformeringsvarme og GHSV til føden.
Volumetrisk varmeoverføringskrav:
I denne ligningen må GHSV og AHREFha identiske fødemengdeenheter. Dermed, hvis enhetene til GHSV er som Nm<3>/time Q per m<3>sjikt, bør enhetene til AHREFvære som varme eller reaksjon per Nm<3>Ci. Denne ligningen fungerer like bra med GHSV definert på annen basis. For eksempel hvis GHSV er beregnet som Nm<3>/time total hydrokarbon per m<3>sjikt, bør AHREF uttrykkes som varme eller reaksjon per Nm<3>av total hydrokarbon. Beregnet som sådan er verdien på H ikke avhengig av valg av basis for beregning av GHSV.
Videre ble det funnet at en karakteristisk varmeoverføringsdeltatemperatur kan utledes som forholdet mellom volumetrisk varmeoverføringskrav til volumetrisk varme-overføringskoeffisient.
Karakteristisk varmeoverføring ATm=Ifø .
Denne karakteristiske ATHTbeskriver balansen mellom tilbud og etterspørsel for varmeoverføring. Som benyttet heri beregnes ATHTved å benytte varmeoverføringsko-effisienter basert på typiske regenereringsbetingelser. Dette grunnlaget benyttes fordi regenereringsbetingelser vanligvis har lavere varmeoverføringskoeffisienter (grunnet sammensetning) og dermed representerer den begrensende betingelsen for systemet. Den karakteristiske ATHT er en grunnleggende designparameter for foreliggende utførelsesform. Pakning eller romhastighet kan velges for å tilfredsstille de karakteristiske ATHT kravene til foreliggende oppfinnelse.
Kjøring av den fortrukne utførelsesformen med for høy ATHTvil resultere i grunne
temperaturgradienter og manglende evne for reformerings- og gjenvinningssjiktene å effek-tivt fange varme. Dette resulterer i effektivitetstap. Drift av foreliggende oppfinnelse er ikke negativt påvirket av design for en svært liten karakteristisk ATHt- Svært liten ATHtindikerer imidlertid at mer varmeoverføringskapasitet er til stede enn nødvendig og vanligvis kan et slikt system optimeres bedre ved å benytte større pakningsstørrelse og resulterende lavere trykkfall.
Ved utøvelse av foreliggende oppfinnelse bør den karakteristiske ATHtvære mellom ca. 0,1 °C og 500 °C. Dette representerer området av brukbare løsninger. Mer fortrinnsvis bør den karakteristiske AT være mellom ca. 0,5 °C og 40 °C. Dette området gir utforminger som er mer optimale hva angår trykkfall og termisk effektivitet. Mens dette området virker stort, varierer anvendelse av denne teknologien fra batterierstatning til raffinerier. Disse forskjellige anvendelsene kan lett ha forskjellige angivelser for hva som er optimalt.
Som et eksempel, hvis en pakning har en varmeoverføringskoeffisient på 67 KW/m<3>K (10 BTU/ft<3>s°F) ville CiGHSV som kan oppnås ved en karakteristisk ATHT på 40 °C, gitt en metanreformeringsvarme på 7,4 kJ/m<3>(248 BTU/scf), være~l,5xl0<4>time"<1>. Gitt pakkematerialer som er kjent i teknikken, inklusiv partikkelpakning, og skum og cellestrukturmonolitter, kan foreliggende oppfinnelse kjøres ved høy effektivitet ved en romhastighet på ca 100.000 time"<1>.
Pakkematerialet til sjiktet må oppfylle flere viktige krav. Den må ha evnen til å kjøre gjentagende i syklus mellom høye og lave temperaturer, sørge for høy varmeoverføring, ha lav strømningsmotstand (lavt trykkfall), ha driftstemperatur forenelig med de høyeste temperaturene opplevd under regenerering samt ha høy motstand mot termisk sokk. I tillegg er det foretrukket at materialet har høy varmekapasitet ettersom dette vil føre til mer fordelaktige syklustider. I tillegg må pakkematerialet også sørge for tilstrekkelig støtte for reformeringskatalysatoren i reformeringssjiktet. Disse kravene imøtekommes ved regulering av form, størrelse og sammensetning av sjiktpakkematerialene.
Formen og størrelsen på sjiktpakkematerialet spilleren grunnleggende rolle i varmeoverføringsevnen og strømningsmotstanden til sjiktet. Dette er fordi pakningsform og -størrelse påvirker i stor grad hvordan fluidet strømmer gjennom pakningen, inklusiv, og mest viktig, størrelsen og turbulensen til fluidgrensesjiktene som er den primære motstanden mot overføring av varme, masse og bevegelsesenergi mellom fluidet og faststoffet. Formen er også viktig for varmekapasiteten til sjiktet grunnet dens forhold til hulromsvolumet til sjiktet. Utforming av fordelaktige pakningsformer er velkjente i teknikken. Historisk har pakning vært utformet for å fremme masseoverføring, som ved gass-væskekolonner, men disse designprinsippene er likeledes anvendelige for varmeoverføring. I nyere tid har US 6.302.188, heretter innlemmet ved referanse, beskrevet fordelaktige pakningsformer for den regenerative termiske oksideringen (RTO - Regenerative Thermal Oxidizer application), som har mange av de samme kravene som foreliggende oppfinnelse.
Sammensetningen av sjiktpakkematerialet er viktig for driftstemperatur og motstand mot termisk sjokk. Motstand mot termisk sjokk er generelt størst for materialer med lave koeffisienter for termisk ekspansjon, ettersom det er den temperaturinduserte endringen i størrelse som påfører stress til en komponent når temperaturene endres grunnet kjøring i syklus. Keramiske materialer har vært utviklet som er motstandsdyktige mot forbrenningstemperaturer og termisk sjokk, spesielt for anvendelse i motoreksosfiltre og regenerative termiske oksideringsenheter. Korderittmaterialer (magnesiumaluminiumsili-kater) er foretrukne for deres svært lave koeffisienter for termisk ekspansjon. Foretrukne konstruksjonsmaterialer inkluderer aluminiumsilikatleire, slik som kaolin, aluminiumsilikatleire blandet med alumina, eller aluminiumsilikatleire og alumina blandet med silika og alternativt zeolitter. Andre kandidatmaterialer for konstruksjonen inkluderer mullitt, alumina, silika-alumina, zirkondioksid og generelt hvilken som helst uorganisk oksidmateriale eller andre materialer som er stabile opp til minst 1000 °C. Sjiktpakkematerialene til regenereringssonen kan enten være de samme eller forskjellige fra pakkematerialene til reformeringssonen.
Utforming av sjiktene innen reformerings- og gjenvinningssonene kan ta mange former som er kjent i teknikken. Godtakbare utforminger inkluderer horisontale sjikt, vertikale sjikt, radiale sjikt og koannulære sjikt. Pakningen kan være monolittiske eller partikulære i utforming. Partikulær pakning kan fluidiseres under noen av trinnene i foreliggende oppfinnelse. I en foretrukket utførelsesform holdes sjiktpakningen i en fast oppbygging.
Egnete reformeringskatalysatorer inkluderer edle, overgangs og gruppe VIII komponenter, så vel som Ag, Ce, Cu, La, Mo, Mg, Sn, Ti, Y og Zn eller kombinasjoner derav. Som anvendt heri viser utrykket komponent til et metall eller metalloksid derav. Foretrukne katalysatorsystemer inkluderer Ni, NiO, Rh, Pt og kombinasjoner derav. Disse materialene kan avsettes eller belegges på, eller i, katalysatorbærere som er velkjente i teknikken.
Følgende eksempler illustrerer, men begrenser ikke, foreliggende oppfinnelse.
Eksempel 1
Syntesegass fremstilles i en 7,62 cm diameter trykksvingsreformerings (PSR -pressure swing reformer) -sjikt sammensatt av to soner, en 8,47 cm lang reformeringssone og en 4,23 cm lang gjenvinningssone. Sjiktpakkemateriale til sonene omfatter 60 ppi keramisk skum monolitt, med en porefraksjon på 80 % og et varmeoverføringsoverflateområde på 115 cm<2>/cm<3>. syklustiden er 6 sekunder, 3 sekunder for regenerering og 3 sekunder for reformering. Reformeringssjiktet forvarmes til 1300 °C ved å innføre en oksygenholdig gass og 375 °C og 203 kPa (2 atm), og forbrenne med 1,86 g CH4drivstoff som fødes ved grenseflaten mellom sjiktene. Forbrenningsproduktene inkluderer 02-utarmet luft, H20 og C02. Under reformeringstrinnet fødes damp og CH4inn i reformeringssjiktet ved 375 °C og 304 kPa (3atm). Reformering produserer H2, CO, C02, H20 og CH4. Resultatene fra dette eksempelet er vist i tabell 1.
Eksempel 2
Syntesegass fremstilles i en 20 cm diameter PSR-sjikt bestående av to soner, en 12 cm lang reformeringssone og en 6 cm lang gjenvinningssone. Sjiktpakkematerialet består av 0,32 cm (1/8") sfæriske keramiske perler med en 0,35 hulromsfraksjon og et varmeoverføringsoverflateområde på 12,3 cm<2>/cm<3>. Syklustiden er 60 sekunder, 30 sekunder for regenerering og 30 sekunder for reformering. Reformeringssjiktet forvarmes til 1200 °C ved at en blanding av luft og røkgass strømmer ved 450 °C og 152 kPa (1,5 atm), og forbrenner med 56 g CH4-drivstoff, som fødes ved grenseflaten mellom sjiktene. Forbrenningsproduktene inkluderer 02-utarmet luft, H20 og C02. Under reformeringstrinnet fødes damp og CH4inn i reformeringssjiktet ved 450 °C og 1216 kPa (12 atm). Reformering produserer H2, CO, C02og H20. Resultatene fra dette eksempelet er vist i tabell 2.
Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet i detalj for å illustrere, er det inneforstått at slik detalj er kun for det formålet og at variasjoner kan utføres heri av fagpersoner uten å avvike fra ånden og omfanget til oppfinnelsen som definert i de følgende krav.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for syklisk reformering og varmeregenereringkarakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: a) å reformere et hydrokarbon ved å innføre minst en del av nevnte hydrokarbon sammen med damp og alternativt C02ved en gass-romhastighet per time av hydrokarbon fødestrømmen på en Cl-basis (CiGHSV - gass-romhastighet per time for forbindelser med ett karbon-atom) minst 500 timer"<1>, gjennom en første ende av en første sone inneholdende sjiktpakkematerialer og katalysator, hvori innløpstemperaturen til nevnte hydrokarbon, damp og eventuelt C02er i området fra 20°C til 600°C; b) å føre minst en del av reformeringsproduktet oppnådd i trinn a) til en andre sone inneholdende sjiktpakkematerialer og å overføre fri varme fra produktet til pakkematerialene; c) å fjerne i hovedsak alt produkt fra nevnte andre sone; d) å innføre en oksygenholdig gass inn en andre ende av nevnte andre sone; og e) å bringe den nevnte oksygenholdige gass i kontakt med et drivstoff og å forbrenne nevnte gass og drivstoff inne i nevnte soner, for derved å varmeregenerere nevnte første sone til reformeringstemperaturer i reformeringssonen i området fra 700°C til 2000°C og å danne en røkgass som utgår fra den første enden av den første sonen, hvori fremgangsmåten har en karakteristisk varmeoverføringsverdi ATHti området fra 0,1°C til 500°C hvor ATHt er forholdet mellom volumetrisk varmeoverføringskrav H og volumetrisk varmeoverføringskoeffisient hv; hvor H er produktet av den volumetriske regenereringsvarme AHREFog CiGHSV; og hv er varmeoverføringskoeffisienten basert på sjiktvolum i form av summen av sjiktpakkematerialet og katalysatoren, og hvor både CiGHSV og ATHTer regnet ut ved å bruke sjiktvolumene av nevnte første og andre sone.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat forbrenningen av drivstoffet med den oksygenholdige gassen forekommer ved, eller i hovedsak ved, en grenseflate mellom nevnte første og andre soner.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat en ikke-brennbar gass innføres i den første enden av nevnte andre sone enten før trinn c) eller direkte etter trinn e) og strømmer gjennom den andre sonen for derved å overføre varme fra nevnte andre sone til nevnte første sone.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat reformeringen av et hydrokarbon utføres ved et høyere trykk enn regenerering av varmen i nevnte første sone.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat katalysatoren er valgt fra gruppen bestående av edelmetallkomponenter, gruppe VIII metallkomponenter, Ag, Ce, Cu, La, Mo, Mg, Sn, Ti, Y og Zn.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat pakkematerialene til nevnte første sone eller nevnte andre sone eller begge består av materialer valgt fra gruppen bestående av mag-nesiumaluminiumsilikater, aluminiumsilikatleirer, mullitt, alumina, silika-alumina, zirkondioksid og blandinger derav.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat innløpstemperaturen til den oksygenholdige gassen er i området omkring 20°C til 600°C.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hydrokarbon-, damp- og eventuelt C02-føden varmeveksles med reformeringsprodukter.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den oksygenholdige gassen blir varmevekslet med den utgående røkgassen.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter: å måle temperaturen ved, eller i hovedsak ved, grenseflaten mellom nevnte første og andre soner og, ved å oppnå en forutbestemt første temperatur, innføre den oksygenholdige gassen i den nevnte andre sone; og å måle temperaturen ved, eller i hovedsak ved, den første enden av nevnte første sone og, ved å oppnå en forutbestemt andre temperatur, innføre hydrokarbon-, damp- og eventuelt C02-føden til den nevnte første enden av nevnte første sone.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter: å måle sammensetningen av reformeringsproduktet i trinn c) og, ved å oppnå en forutbestemt sammensetning, avslutte trinnene (a, b, c); og å måle temperaturen ved, eller i hovedsak ved, første ende av nevnte første sone og, ved å oppnå en forutbestemt andre temperatur, iverksette regenereringstrinnet (d, e).
NO20050326A 2002-06-25 2005-01-20 Trykksvingsreformering NO338007B1 (no)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US39136002P 2002-06-25 2002-06-25
US10/458,399 US7491250B2 (en) 2002-06-25 2003-06-10 Pressure swing reforming
PCT/US2003/020792 WO2004000725A1 (en) 2002-06-25 2003-06-24 Pressure swing reforming

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20050326L NO20050326L (no) 2005-01-20
NO338007B1 true NO338007B1 (no) 2016-07-18

Family

ID=29740266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20050326A NO338007B1 (no) 2002-06-25 2005-01-20 Trykksvingsreformering

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7491250B2 (no)
EP (1) EP1530549B1 (no)
JP (1) JP4590262B2 (no)
CN (1) CN1665742B (no)
AT (1) ATE537109T1 (no)
AU (1) AU2003254989B2 (no)
BR (1) BR0312076B1 (no)
CA (1) CA2491231C (no)
ES (1) ES2379068T3 (no)
NO (1) NO338007B1 (no)
WO (1) WO2004000725A1 (no)
ZA (1) ZA200410208B (no)

Families Citing this family (138)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7491250B2 (en) 2002-06-25 2009-02-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Pressure swing reforming
JP4850696B2 (ja) * 2003-02-28 2012-01-11 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 圧力スイング改質を使用する水素製造
US7217303B2 (en) * 2003-02-28 2007-05-15 Exxonmobil Research And Engineering Company Pressure swing reforming for fuel cell systems
US7914764B2 (en) * 2003-02-28 2011-03-29 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrogen manufacture using pressure swing reforming
US7053128B2 (en) * 2003-02-28 2006-05-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrocarbon synthesis process using pressure swing reforming
US7045553B2 (en) * 2003-02-28 2006-05-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrocarbon synthesis process using pressure swing reforming
US7503948B2 (en) * 2003-05-23 2009-03-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Solid oxide fuel cell systems having temperature swing reforming
US8821832B2 (en) * 2003-06-27 2014-09-02 UltraCell, L.L.C. Fuel processor for use with portable fuel cells
US7183328B2 (en) * 2003-12-17 2007-02-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Methanol manufacture using pressure swing reforming
BE1016102A3 (fr) * 2004-06-25 2006-03-07 Ribesse Jacques Max Stanislas Procede et dispositif de production de gaz reducteur destine, en particulier a la reduction de minerai.
US20060183009A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-17 Berlowitz Paul J Fuel cell fuel processor with hydrogen buffering
US7875402B2 (en) * 2005-02-23 2011-01-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Proton conducting solid oxide fuel cell systems having temperature swing reforming
JP4664709B2 (ja) * 2005-03-08 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
JP4704789B2 (ja) 2005-03-31 2011-06-22 株式会社豊田中央研究所 水素燃料供給システム及び燃料電池システム
JP4507955B2 (ja) * 2005-04-05 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 水素生成装置及び燃料電池システム
JP4656985B2 (ja) * 2005-04-05 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
US7799314B2 (en) * 2005-09-09 2010-09-21 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrogen production and use in an internal combustion engine system
US7846401B2 (en) * 2005-12-23 2010-12-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Controlled combustion for regenerative reactors
AU2006332888B2 (en) * 2005-12-23 2011-02-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Controlled combustion for regenerative reactors with mixer/flow distributor
KR101240704B1 (ko) * 2006-01-17 2013-03-07 삼성에스디아이 주식회사 이동가능한 열원을 갖는 연료개질 시스템 및 이를 구비한연료전지 시스템
WO2008051606A2 (en) 2006-10-27 2008-05-02 Questair Technologies Inc. Compact pressure swing reformer
US7815873B2 (en) * 2006-12-15 2010-10-19 Exxonmobil Research And Engineering Company Controlled combustion for regenerative reactors with mixer/flow distributor
WO2008143966A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Exxonmobil Reserch And Engineering Company Process for removing a target gas from a mixture of gases by thermal swing adsorption
EP2268897B1 (en) 2008-03-28 2020-11-11 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation and hydrocarbon recovery system and method
WO2011059567A1 (en) 2009-11-12 2011-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
MY153097A (en) 2008-03-28 2014-12-31 Exxonmobil Upstream Res Co Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods
WO2010044958A1 (en) 2008-10-14 2010-04-22 Exxonmobil Upstream Research Company Methods and systems for controlling the products of combustion
US8450552B2 (en) * 2009-05-18 2013-05-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Pyrolysis reactor materials and methods
US9353940B2 (en) 2009-06-05 2016-05-31 Exxonmobil Upstream Research Company Combustor systems and combustion burners for combusting a fuel
AU2010266665B2 (en) 2009-07-01 2016-02-11 Exxonmobil Upstream Research Company System and method for producing coal bed methane
SG185444A1 (en) 2010-05-28 2012-12-28 Exxonmobil Chem Patents Inc Reactor with reactor head and integrated valve
TWI593878B (zh) 2010-07-02 2017-08-01 艾克頌美孚上游研究公司 用於控制燃料燃燒之系統及方法
BR112012031512A2 (pt) 2010-07-02 2016-11-08 Exxonmobil Upstream Res Co sistemas e processos de geração de energia de baixa emissão
BR112012031499A2 (pt) 2010-07-02 2016-11-01 Exxonmobil Upstream Res Co combustão estequiométrica com recirculação de gás de exaustão e resfriador de contato direto
EP2588728B1 (en) 2010-07-02 2020-04-08 Exxonmobil Upstream Research Company Stoichiometric combustion of enriched air with exhaust gas recirculation
BR112012031153A2 (pt) 2010-07-02 2016-11-08 Exxonmobil Upstream Res Co sistemas e métodos de geração de energia de triplo-ciclo de baixa emissão
WO2012018458A1 (en) 2010-08-06 2012-02-09 Exxonmobil Upstream Research Company System and method for exhaust gas extraction
EP2601393B1 (en) 2010-08-06 2020-01-15 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods for optimizing stoichiometric combustion
US20120111315A1 (en) * 2010-11-09 2012-05-10 Exxonmobil Research And Engineering Company In-situ vaporizer and recuperator for alternating flow device
WO2012099675A1 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobal Chemical Patents Inc. Method and apparatus for managing the conversion of hydrocarbons into olefins
US9868680B2 (en) 2011-01-19 2018-01-16 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbons into olefins
US9677014B2 (en) 2011-01-19 2017-06-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and apparatus for converting hydrocarbons
WO2012099671A1 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patent Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbons into olefins using hydroprocessing and thermal pyrolysis
US9708231B2 (en) 2011-01-19 2017-07-18 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbons into olefins using hydroprocessing and thermal pyrolysis
WO2012099674A2 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon conversion process
WO2012099676A2 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and apparatus for converting hydrocarbons
WO2012099677A2 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbons into olefins
US9505680B2 (en) 2011-01-19 2016-11-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for managing the conversion of hydrocarbons into olefins
US9708232B2 (en) 2011-01-19 2017-07-18 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbons into olefins
US9815751B2 (en) 2011-01-19 2017-11-14 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon and oxygenate conversion by high severity pyrolysis to make acetylene and ethylene
WO2012099673A2 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon conversion process
WO2012099680A2 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbons into olefins
WO2012099679A1 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for converting hydrocarbons into olefins
US9676681B2 (en) 2011-01-19 2017-06-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for managing hydrogen content through the conversion of hydrocarbons into olefins
WO2012099678A1 (en) 2011-01-19 2012-07-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method and apparatus for managing for hydrogen content through the conversion of hydrocarbons into olefins
RU2619942C2 (ru) 2011-01-19 2017-05-22 Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. Способ превращения углеводородов
CA2826907A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Gas purification process utilizing engineered small particle adsorbents
TWI563166B (en) 2011-03-22 2016-12-21 Exxonmobil Upstream Res Co Integrated generation systems and methods for generating power
TWI563165B (en) 2011-03-22 2016-12-21 Exxonmobil Upstream Res Co Power generation system and method for generating power
TWI564474B (zh) 2011-03-22 2017-01-01 艾克頌美孚上游研究公司 於渦輪系統中控制化學計量燃燒的整合系統和使用彼之產生動力的方法
TWI593872B (zh) 2011-03-22 2017-08-01 艾克頌美孚上游研究公司 整合系統及產生動力之方法
WO2012161872A1 (en) 2011-05-26 2012-11-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method of flushing pyrolysis reactor
WO2012161876A1 (en) 2011-05-26 2012-11-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Denox treatment for a regenerative pyrolysis reactor
SG194978A1 (en) 2011-07-07 2013-12-30 Exxonmobil Chem Patents Inc Hydrocarbon conversion process
WO2013043287A2 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon conversion process
US9187699B2 (en) 2011-11-08 2015-11-17 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon pyrolysis process
CN104428490B (zh) 2011-12-20 2018-06-05 埃克森美孚上游研究公司 提高的煤层甲烷生产
US9322549B2 (en) 2011-12-20 2016-04-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Mixer/flow distributors
JP5898785B2 (ja) * 2011-12-20 2016-04-06 エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド 混合器／流量分配器
WO2013141950A1 (en) 2012-03-20 2013-09-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Thermal insulation component for pyrolysis reactor
US9353682B2 (en) 2012-04-12 2016-05-31 General Electric Company Methods, systems and apparatus relating to combustion turbine power plants with exhaust gas recirculation
US10273880B2 (en) 2012-04-26 2019-04-30 General Electric Company System and method of recirculating exhaust gas for use in a plurality of flow paths in a gas turbine engine
US9784185B2 (en) 2012-04-26 2017-10-10 General Electric Company System and method for cooling a gas turbine with an exhaust gas provided by the gas turbine
US9505676B2 (en) 2012-05-03 2016-11-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon conversion process
WO2013173017A1 (en) 2012-05-18 2013-11-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon conversion process
US8808426B2 (en) 2012-09-04 2014-08-19 Exxonmobil Research And Engineering Company Increasing scales, capacities, and/or efficiencies in swing adsorption processes with hydrocarbon gas feeds
US9599070B2 (en) 2012-11-02 2017-03-21 General Electric Company System and method for oxidant compression in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US10138815B2 (en) 2012-11-02 2018-11-27 General Electric Company System and method for diffusion combustion in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9611756B2 (en) 2012-11-02 2017-04-04 General Electric Company System and method for protecting components in a gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9574496B2 (en) 2012-12-28 2017-02-21 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US10215412B2 (en) 2012-11-02 2019-02-26 General Electric Company System and method for load control with diffusion combustion in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US9803865B2 (en) 2012-12-28 2017-10-31 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US9631815B2 (en) 2012-12-28 2017-04-25 General Electric Company System and method for a turbine combustor
US10107495B2 (en) 2012-11-02 2018-10-23 General Electric Company Gas turbine combustor control system for stoichiometric combustion in the presence of a diluent
US9708977B2 (en) 2012-12-28 2017-07-18 General Electric Company System and method for reheat in gas turbine with exhaust gas recirculation
US9869279B2 (en) 2012-11-02 2018-01-16 General Electric Company System and method for a multi-wall turbine combustor
US10208677B2 (en) 2012-12-31 2019-02-19 General Electric Company Gas turbine load control system
US9581081B2 (en) 2013-01-13 2017-02-28 General Electric Company System and method for protecting components in a gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9512759B2 (en) 2013-02-06 2016-12-06 General Electric Company System and method for catalyst heat utilization for gas turbine with exhaust gas recirculation
US9938861B2 (en) 2013-02-21 2018-04-10 Exxonmobil Upstream Research Company Fuel combusting method
TW201502356A (zh) 2013-02-21 2015-01-16 Exxonmobil Upstream Res Co 氣渦輪機排氣中氧之減少
US10221762B2 (en) 2013-02-28 2019-03-05 General Electric Company System and method for a turbine combustor
CN105008499A (zh) 2013-03-08 2015-10-28 埃克森美孚上游研究公司 发电和从甲烷水合物中回收甲烷
TW201500635A (zh) 2013-03-08 2015-01-01 Exxonmobil Upstream Res Co 處理廢氣以供用於提高油回收
US9618261B2 (en) 2013-03-08 2017-04-11 Exxonmobil Upstream Research Company Power generation and LNG production
US20140250945A1 (en) 2013-03-08 2014-09-11 Richard A. Huntington Carbon Dioxide Recovery
US9631542B2 (en) 2013-06-28 2017-04-25 General Electric Company System and method for exhausting combustion gases from gas turbine engines
US9617914B2 (en) 2013-06-28 2017-04-11 General Electric Company Systems and methods for monitoring gas turbine systems having exhaust gas recirculation
US9835089B2 (en) 2013-06-28 2017-12-05 General Electric Company System and method for a fuel nozzle
TWI654368B (zh) 2013-06-28 2019-03-21 美商艾克頌美孚上游研究公司 用於控制在廢氣再循環氣渦輪機系統中的廢氣流之系統、方法與媒體
US9903588B2 (en) 2013-07-30 2018-02-27 General Electric Company System and method for barrier in passage of combustor of gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US9587510B2 (en) 2013-07-30 2017-03-07 General Electric Company System and method for a gas turbine engine sensor
US9951658B2 (en) 2013-07-31 2018-04-24 General Electric Company System and method for an oxidant heating system
WO2015031366A1 (en) 2013-08-30 2015-03-05 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Oxygen storage and catalytic alkane conversion
US10030588B2 (en) 2013-12-04 2018-07-24 General Electric Company Gas turbine combustor diagnostic system and method
US9752458B2 (en) 2013-12-04 2017-09-05 General Electric Company System and method for a gas turbine engine
US10227920B2 (en) 2014-01-15 2019-03-12 General Electric Company Gas turbine oxidant separation system
US9915200B2 (en) 2014-01-21 2018-03-13 General Electric Company System and method for controlling the combustion process in a gas turbine operating with exhaust gas recirculation
US9863267B2 (en) 2014-01-21 2018-01-09 General Electric Company System and method of control for a gas turbine engine
US10079564B2 (en) 2014-01-27 2018-09-18 General Electric Company System and method for a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system
US10047633B2 (en) 2014-05-16 2018-08-14 General Electric Company Bearing housing
US10655542B2 (en) 2014-06-30 2020-05-19 General Electric Company Method and system for startup of gas turbine system drive trains with exhaust gas recirculation
US10060359B2 (en) 2014-06-30 2018-08-28 General Electric Company Method and system for combustion control for gas turbine system with exhaust gas recirculation
US9885290B2 (en) 2014-06-30 2018-02-06 General Electric Company Erosion suppression system and method in an exhaust gas recirculation gas turbine system
US9783463B2 (en) 2014-09-30 2017-10-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Conversion of acetylene and methanol to aromatics
SG11201704589QA (en) 2014-12-17 2017-07-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc Hydrocarbon conversion to ethylene
US9819292B2 (en) 2014-12-31 2017-11-14 General Electric Company Systems and methods to respond to grid overfrequency events for a stoichiometric exhaust recirculation gas turbine
US9869247B2 (en) 2014-12-31 2018-01-16 General Electric Company Systems and methods of estimating a combustion equivalence ratio in a gas turbine with exhaust gas recirculation
US10788212B2 (en) 2015-01-12 2020-09-29 General Electric Company System and method for an oxidant passageway in a gas turbine system with exhaust gas recirculation
US10316746B2 (en) 2015-02-04 2019-06-11 General Electric Company Turbine system with exhaust gas recirculation, separation and extraction
US10253690B2 (en) 2015-02-04 2019-04-09 General Electric Company Turbine system with exhaust gas recirculation, separation and extraction
US10094566B2 (en) 2015-02-04 2018-10-09 General Electric Company Systems and methods for high volumetric oxidant flow in gas turbine engine with exhaust gas recirculation
US10267270B2 (en) 2015-02-06 2019-04-23 General Electric Company Systems and methods for carbon black production with a gas turbine engine having exhaust gas recirculation
US10145269B2 (en) 2015-03-04 2018-12-04 General Electric Company System and method for cooling discharge flow
US10480792B2 (en) 2015-03-06 2019-11-19 General Electric Company Fuel staging in a gas turbine engine
US10273196B2 (en) 2015-09-25 2019-04-30 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Hydrocarbon dehydrocyclization
CN108430621B (zh) * 2015-11-18 2021-08-24 埃克森美孚研究工程公司 基于在镧稳定的θ-氧化铝上的铑的耐热烃重整催化剂
WO2018026517A1 (en) 2016-08-04 2018-02-08 Exxonmobil Research And Engineering Company Increasing scales, capacities, and/or efficiencies in swing adsorption processes with hydrocarbon gas feeds
WO2018083002A1 (de) 2016-11-04 2018-05-11 Basf Se Verfahren und vorrichtung zur durchführung endothermer gasphasen- oder gas- feststoff-reaktionen
WO2019190712A1 (en) 2018-03-27 2019-10-03 Exxonmobil Research And Engineering Company Reforming using sulfur-tolerant reforming catalyst
US11286427B2 (en) 2018-04-20 2022-03-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Reverse flow reactors having high purge efficiencies while containing asymmetric feeds, methods of using same, and pyrolysis products made from same
WO2019204081A1 (en) 2018-04-20 2019-10-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Reverse flow reactors having low maldistribution parameter while containing asymmetric feeds, methods of using same, and pyrolysis products made from same
DE102018222463A1 (de) 2018-12-20 2020-06-25 Basf Se Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Wasserstoff, Kohlenmonoxid und einem kohlenstoffhaltigen Produkt
JP2022528126A (ja) 2019-04-05 2022-06-08 エクソンモービル・テクノロジー・アンド・エンジニアリング・カンパニー 集積化ｃｏ２回収による水素生成
WO2020219252A2 (en) 2019-04-24 2020-10-29 Exxonmobil Research And Engineering Company Reverse flow reactors with selective flue gas management
EP3959171A1 (en) * 2019-04-24 2022-03-02 ExxonMobil Research and Engineering Company Reverse flow reactors with selective flue gas cascade
WO2021011142A1 (en) 2019-07-18 2021-01-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Atomization and pyrolysis of resid cracking feed
US11773335B2 (en) 2021-01-22 2023-10-03 ExxonMobil Technology and Engineering Company Heat source for pyrolysis process

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2556835A (en) * 1945-12-29 1951-06-12 Standard Oil Dev Co Process for producing gas mixtures
US4200682A (en) * 1979-03-16 1980-04-29 United Technologies Corporation Integrated fuel cell and fuel conversion apparatus

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1726877A (en) * 1926-05-20 1929-09-03 Rudolf E Battig Method for generating hydrogen
US2313157A (en) * 1938-07-28 1943-03-09 Koppers Co Inc Process for carrying out endothermic gas reactions at high temperatures
US2845335A (en) * 1952-03-20 1958-07-29 Koppers Co Inc Regenerative processes and apparatus
US3429678A (en) * 1964-10-30 1969-02-25 United Eng & Constructors Inc Process and apparatus for manufacturing gas rich in hydrogen and in oxides of carbon
US3926583A (en) * 1967-06-12 1975-12-16 Haldor Topsoe As Process for the catalytic steam reforming of hydrocarbons
JPS523359B1 (no) 1971-07-08 1977-01-27
GB1421767A (en) 1972-03-22 1976-01-21 British Gas Corp Methods of gasifying hydrocabons
US3856874A (en) * 1973-09-13 1974-12-24 Mobil Oil Corp Xylene isomerization
US4240805A (en) * 1979-03-16 1980-12-23 United Technologies Corporation Process for producing hydrogen containing gas
US4293315A (en) * 1979-03-16 1981-10-06 United Technologies Corporation Reaction apparatus for producing a hydrogen containing gas
US4751055A (en) * 1984-04-16 1988-06-14 Atlantic Richfield Company Fixed bed reactor system
GB8524894D0 (en) 1985-10-09 1985-11-13 Shell Int Research Producing hydrogen-containing gas
US4642272A (en) * 1985-12-23 1987-02-10 International Fuel Cells Corporation Integrated fuel cell and fuel conversion apparatus
US4816353A (en) * 1986-05-14 1989-03-28 International Fuel Cells Corporation Integrated fuel cell and fuel conversion apparatus
GB2265382A (en) 1992-03-23 1993-09-29 Shell Int Research Process for the non-catalytic production of hydrogen and/or carbon monoxide
CA2091748A1 (en) 1992-03-23 1993-09-24 Jelle Jacob Bakker Process for producing a hydrogen-containing gas
GB2265381A (en) 1992-03-24 1993-09-29 Shell Int Research Regenerator-type reactor for production of hydrogen and/or carbon monoxide
DK171528B1 (da) * 1993-12-10 1996-12-23 Topsoe Haldor As Fremgangsmåde til sodfri fremstilling af hydrogen- og carbonmonoxideholdig syntesegas
US6113876A (en) * 1996-01-29 2000-09-05 Eli Lilly And Company Methods of increasing sphincter competence
US5980596A (en) * 1997-04-25 1999-11-09 Exxon Research And Engineering Co. Multi-injector autothermal reforming process and apparatus for producing synthesis gas (law 565).
US5985178A (en) * 1997-10-31 1999-11-16 Exxon Research And Engineering Co. Low hydrogen syngas using CO2 and a nickel catalyst
US6302188B1 (en) * 1998-04-28 2001-10-16 Megtec Systems, Inc. Multi-layer heat exchange bed containing structured media and randomly packed media
US6113874A (en) 1998-04-29 2000-09-05 Praxair Technology, Inc. Thermochemical regenerative heat recovery process
US6103143A (en) * 1999-01-05 2000-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the production of hydrogen by steam reforming of hydrocarbon
US6210157B1 (en) * 2000-04-07 2001-04-03 Praxair Technology, Inc. Fuel reformer combustion process
JP4663103B2 (ja) * 2000-12-06 2011-03-30 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 合成ガスの製法
EP1380341B1 (en) * 2001-03-29 2008-02-06 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Catalytic process for reforming hydrocarbon using said catalyst
US6767530B2 (en) * 2001-12-14 2004-07-27 Praxair Technology, Inc. Method for producing hydrogen
US7491250B2 (en) 2002-06-25 2009-02-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Pressure swing reforming

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2556835A (en) * 1945-12-29 1951-06-12 Standard Oil Dev Co Process for producing gas mixtures
US4200682A (en) * 1979-03-16 1980-04-29 United Technologies Corporation Integrated fuel cell and fuel conversion apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
BR0312076A (pt) 2005-03-22
AU2003254989A1 (en) 2004-01-06
WO2004000725A1 (en) 2003-12-31
ES2379068T3 (es) 2012-04-20
NO20050326L (no) 2005-01-20
JP2005530673A (ja) 2005-10-13
AU2003254989B2 (en) 2009-10-29
EP1530549B1 (en) 2011-12-14
BR0312076B1 (pt) 2012-10-02
US20030235529A1 (en) 2003-12-25
JP4590262B2 (ja) 2010-12-01
ZA200410208B (en) 2005-12-28
CA2491231A1 (en) 2003-12-31
CN1665742B (zh) 2011-01-26
CN1665742A (zh) 2005-09-07
ATE537109T1 (de) 2011-12-15
EP1530549A1 (en) 2005-05-18
CA2491231C (en) 2011-05-24
US7491250B2 (en) 2009-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO338007B1 (no) Trykksvingsreformering
US7914764B2 (en) Hydrogen manufacture using pressure swing reforming
Dybkjær Tubular reforming and autothermal reforming of natural gas—an overview of available processes
US20060183009A1 (en) Fuel cell fuel processor with hydrogen buffering
US7875402B2 (en) Proton conducting solid oxide fuel cell systems having temperature swing reforming
US20040170559A1 (en) Hydrogen manufacture using pressure swing reforming
AU2004217989B2 (en) Pressure swing reforming for fuel cell systems
KR20060013673A (ko) 온도 스윙 개질 및 고체 산화물 연료 전지를 이용하여전기를 생산하는 방법
Mosca et al. Hydrogen in chemical and petrochemical industry
NO169114B (no) Fremgangsmaate og apparat til fremstilling av en gass-stroem som inneholder raahydrogen
JP4850696B2 (ja) 圧力スイング改質を使用する水素製造
JPH08247409A (ja) 加熱炉の排ガス顕熱回収方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees