TR201812570T4 - Yüksek çıkış buharlı hidrojen üretim prosesi. - Google Patents

Abstract

Hidrojen içeren bir ürünün v çıkış buharının üretilmesi için bir katalitik buhar-hidrokarbon dönüştürme prosesidir, burada bir ilk tamamlama suyu akışı, dönüştürücüden gelen baca gazları vasıtasıyla ısıtılmaktadır ve bir ikinci tamamlama suyu akışı, bir hava gidericiye tatbik edilmeden önce dönüştürücüden gelen dönüştürülmüş vasıtasıyla ısıtılmaktadır.

Description

TARIFNAME YUKSEK ÇIKIS BUHARLI HIDROJEN URETIM PROSESI ARKA PLAN Çikis buhari, aksi takdirde atmosfere bosaltilacak ve böylece bosa harcanacak olan isinin geri kazanilmasi için katalitik buhar- hidrokarbon dönüsüm proseslerinden üretilir. Bununla birlikte, üretilen buharm miktari, bir esik sinirinin üstüne arttirildigi için, genel katalitik buhar-hidrokarbon dönüsüin prosesinin enerji verimliligi azalir. Daha fazla çikis buhari üretildikçe, geleneksel buhar-hidrokarbon dönüsüm prosesleri, çikis buharinin üretilmesi amaciyla düsük su isitma seviyesi için daha fazla yakit yakinali ve aksi takdirde yanma havasini ve diger proses akislarini isitacak olan yüksek isi seviyesini azaltmalidirlar. Isi kaynagi ve isi emicisindeki bu uyumsuzluk, ek yakitin yanmasina neden olur ve olusan yanina ürünü gaz (baca gazi) miktarini arttirir ve böylece baca gazi kayiplari yoluyla çevreye verileii isi kaybiiii arttirir.

Endüstri, üretilen çikis buhari miktarini artirirken, katalitik buhar- hidrokarbon dönüsüm prosesinin enerji verimliligini arttinnayi arzulamaktadir.

KISA OZET Mevcut bulus, bir hidrojen içeren ürün ve bir buhar ürünü üretmek için olan bir islemle ilgilidir. Mevcut bulus, artan miktarlarda çikis buhari üretilmesi için özellikle yararlidir.

Asagida özetlendigi gibi prosesin çesitli yönleri bulunmaktadir: Asagida, prosesin belirli yönleri özetlenecektir. Parantez içinde verilen referans numaralari ve ifadeler, sekillere atifta bulunarak asagida daha ayrintili olarak açiklanan örnek uygulamalara atif yapmaktadir ve okuyucunun rahatligi için sunulmaktadir. Bununla birlikte, referans numaralari ve ifadeler, sadece açiklayicidir ve yönü, örnek uygulainanin belirli herhangi bir bilesenine ya da özelligine sinirlamamaktadir. Yönler, parantez içinde verilen referans numaralarinin ve ifadelerin ihmal edildigi ya da uygun sekilde digerleriyle degistirildigi istemler olarak formüle edilebilir.

Yön l. Hidrojen içeren bir ürün (105) ve bir buhar ürünü (150) üretmek için bir proses olup, proses, asagidakileri içermektedir: (a) bir dönüstürücü besleine gazi karisiminin (15), bir dönüstürücü firin (10) içindeki çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpler (20) içine tatbik edilmesi, dönüstürücü besleme gazi karisiminin (15), Hz, CO, CH4, ve HZO içeren bir dönüstürülmüs (25) olusturulmasi için etkili olan reaksiyon kosullari altinda bir dönüstürme reaksiyonuna sokulmasi ve çok sayida katalizör içeren tüplerden (20) dönüstürülmüsün (25) geri çekilmesi; (b) bir yanma ürünü gazi (35) olusturmak ve çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpleri (20) içerisindeki dönüstürücü besleme gazi karisimini (15) tepkimeye sokmak için enerji saglamak amaciyla isi üretmek içiii yakiti (5) yakmak bakimindan etkili kosullar altinda çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüplerinin (20) disindaki bir dönüstürücü firinin (10) bir yanma bölüinünde (30) isitilmis bir oksitleyici gazla (7) bir yakitin (5) yakilmasi, ve yanma ürünü gazinin (35) yanma bölümünden (30) geri çekilmesi; (e) bir oksitleyici gazin (3), yaiima bölümünden (30) gelen yanma ürünü gaziyla (35) dolayli isi transferi yoluyla isitilmasi, böylece isitilmis oksitleyici gazin (7) olusturulmasi ve yanma ürünü gazinin sogutulmasi; (d) bir ilk su besleme akisinin (87) yanma ürünü gaziyla (35) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilinasi, böylece yanma ürünü gaziiiin daha fazla sogutulmasi, burada isi, ilk su besleme akisini isitmak (87) için yanma ürünü gazindan isi çikarilinadan önce oksitleyici gazi (3) isitinak için, yanma ürünü gazindan çikarilir; (e) bir ikinci su besleme akisinin (85), çok sayida katalizör içeren tüplerden (20) çekilmis dönüstürülmüsle (25) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi; (f) ilk su besleme akisinin (87) ve ikinci su besleme akisinin (85) bir hava gidericiye (110) geçirilmesi, ilk su besleme akisi, yanma ürüiiü gazi vasitasiyla isitildiktaii sonra, hava gidericiye (110) iletilir, ikinci su besleme akisi, dönüstürülmüs (25) vasitasiyla isitildiktaii sonra, hava gidericiye (110) iletilir, buharin hava gidericiye tatbik edilmesi ya da isitma ya da çakmayla insitu buharin olusturulmasi, hava gidericide (110) ilk su besleme akisindan (87) ve ikinci su besleme akisindan (85) çözünmüs gazlarin siyrilmasi, hava gidericideii (110) bir havalandirma akisinin (17) çekilmesi, havalandirma akisi (17), ilk su besleme akisindan (87) ve ikinci su besleme akisindan (85) siyrilan çözünmüs gazlardan olusan buhar ve gazlari içerir, ve bir kazan besleme suyu akisinin (123), hava gidericiden (110) geri çekilmesi, kazan besleme suyu akisi (123), ilk su besleme akisinin (87) en azindan bir kismini ve ikinci su besleme akisinin (85) en azindan bir kismini içermektedir; (g) dönüstürülmüs (25), ikinci su besleme akisini (85) isittiktan sonra, dönüstürülmüsten (25) hidrojen içeren ürünün (105) olusturulmasi ve (h) hava gidericiden (110) çekilen kazan besleme suyu akisinin (123) en azindan bir kismindan buhar ürününün (150) olusturulmasi.

Yön 2. Yön Fin prosesi olup, burada hidrojen içeren ürün (105), bir kütle akis hizina, mHZ sahiptir, prosesten çikarilan buhar ürünü (150), bir kütle akis hizina, msteam sahiptir, dönüstürücü besleme gazi karisimi (15), bir dönüstürücü besleme gazi karisimi kütle akis hizina sahiptir, ilk su besleme akisi (87), bir ilk besleme suyu besleme akisi kütle akis hizina sahiptir, ikinci su besleme akisi (85), bir ikinci su besleme akisi kütle akis hizina sahiptir, yakit (5), bir yakit kütle akis hizina sahiptir, oksitleyici gaz (3) bir oksitleyici gaz kütle akis hizina sahiptir, ve burada dönüstürücü besleme gazi karisimi kütle akis hizi, ilk su besleme akisi kütle akis hizi, ikinci su besleme akisi kütle akis hizi, yakit kütle akis hizi ve oksitleyici gaz kütle akis hizi, su sekildedir: 12 5 _mm 5 25.

Yön 3. Yön lsin ya da yön 2°nin prosesi olup, burada yanma ürünü gaziyla (35) dolayli isi transferi yoluyla oksitleyici gazin (3) isitilmasi adimi, asagidakileri içermektedir: (C1) bir ilk kazan besleme suyu akisinin (124) yanma ürünü gaziyla (35) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi; (02) (cl) adimindan gelen ilk kazan besleme suyu akisiiiin (124) en azindan bir kisminin bir birinci isi esanjörüne (180) geçirilmesi ve suyu akisinin (124) en az bir kismiyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi.

Yön 4. Yön 3”ün prosesi olup, ilaveten asagidakileri içermektedir: ilk isi esanjöründen (180) gelen ilk kazan besleme suyu akisinin geçirilmesi ve ilk kazan besleme suyu akisinin en azindan bir kisminin, üçüncü isi esanjöründe (78) dönüstürülmüsle (25) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi.

Yön 5. Yön 3 ya da yön 4”ün prosesi olup, ilaveten asagidakileri içermektedir: (cl) adimindan gelen ilk kazan besleme suyu akisinin (124) en yakitin (5) en azindan bir kisminin, ikinci isi esanjöründe (170) ilk kazan besleme suyu akisinin (124) en azindan bir diger kismiyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi.

Yön 6. Yön 5”in prosesi olup, ilaveten asagidakileri içermektedir: ikinci isi esanjöründen (170) gelen kazan besleme suyu akisinin (124) en azindan bir diger kisminin, bir üçüncü isi esanjörüne (78) geçirilmesi ve kazan besleme suyu akisinin (124) en azindan bir diger kisminin, transferi vasitasiyla isitilmasi.

Yön 7. Yönler 3 ila 6”dan herhangi birinin prosesi olup, ilaveten asagidakileri içermektedir: (cl) adimindan gelen ilk kazan besleme suyu akisinin (124) bir kisminin, bir buhar silindirine (120) tatbik edilmesi.

Yön 8. Yönler 3 ila 7”den herhangi birinin prosesi olup, burada (cl) adiminda isitilan ilk kazan besleme suyu akisi (124), hava gidericiden (110) çekilen kazan besleme suyu akisinin (123) bir suyu akisinin en azindan bir kismindan ve üçüncü isi esanjöründen (78) gelen ilk kazaii besleme suyu akisinin en azindan bir diger kismindan olusturulmaktadir.

Yön 9. Yön 1 ila 8 arasindaki yönlerden herhangi birinin prosesi olup, burada oksitleyici gaz (3), dönüstürülmüsle (25) dolayli isi transferi vasitasiyla ilaveten isitilmaktadir.

Yön 10. Yönler 1 ila 9”dan herhangi birinin prosesi olup, burada oksitleyici gaz (3), 100°C ila 260°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir.

Yön ll. Yönler 1 ila 10°dan herhangi birinin prosesi olup, burada ilk su besleme akisi (87), (d) adiminda yanma ürünü gazi (35) vasitasiyla 65°C ila 125°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir.

Yön 12. Yönler 1 ila ll°den herhangi biriiiin prosesi olup, burada yanma ürünü gaz, ilk su besleme akisinin isitilmasinin bir sonucu olarak, 50°C ila 125°C ya da 55°C ila 95°C arasiiida degisen bir sicakliga sogutulmaktadir.

Yön 13. Yönler 1 ila 12'den herhangi birinin prosesi olup, burada ikinci su besleme akisi (85), (e) adiminda dönüstürülmüs (25) vasitasiyla 65°C ila 125°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir.

Yön 14. Yönler 1 ila 13°ten herhangi birinin prosesi olup, burada hidrojen içeren i'ir'un (105) olusturma adimi, dönüstürülm'usün en azindan bir kisminin, hidrojen içeren ürün (105) ve bir yan ürün gazi (115) üretmek için basinç saliniini adsorpsiyonu vasitasiyla ayrilmasini içerir.

Yön 15. Yön 14”ün prosesi olup, burada yakit (5), yari ürün gazi (115) ve bir takviye yakit (1 19; 1 18) içermektedir.

Yön 16. Yön 153in prosesi olup, ayrica hidrokarbon hammaddeden kükürdü uzaklastirmak için bir hidrokarbon hammaddenin (75; 117) bir hidrodesülfûrizasyon birimi (155; 165) içine tatbik edilmesini ve hidrodesülfûrizasyon biriminden elde edilen söz edilen hidrokarbon hamniaddenin en azindan bir kismindan takviye yakit (119; 118) olusturulmasini içerir.

Yön 17. Yönler 14 ila l6”dan herhangi birinin prosesi olup, burada yan ürün gaz (115), yanma ürünü gazi (35) ve/Veya dönüstürülmüsle (25) dolayli isi transferi vasitasiyla 100°C ila 260°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir.

Yön 18. Yönler 1 ila l7°den herhangi birinin prosesi olup, burada yakitin en azindan bir kismi, yannia ürünü gazi ve/veya dönüstürülmüsle dolayli isi transferi vasitasiyla 100°C ila 260°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir. ÇIZIMLERIN ÇESITLI GORUNUMLERININ KISA AÇIKLAMASI Sekil 1, mevcut prosese göre bir buhar-hidrokarbon dönüsüm prosesi için bir proses akis diyagramidir.

Sekil 2, mevcut prosese göre bir buhar-hidrokarbon dönüsüm prosesi için, dönüstürücü firininda yaiima için oksitleyici gazi (yanma havasini) ve/veya yakiti isitmak ainaciyla dönüstürülinüsten ve yanma ürünü gazindan isi çikarmak için devridaimli bir su döngüsü içeren bir proses akis diyagramidir.

Sekil 3, karsilastirmali bir buhar-hidrokarbon dönüsüm prosesi için bir proses akis diyagramidir.

AYRINTILI AÇIKLAMA Asagidaki ayrintili açiklama, sadece tercih edilen örnekleyici uygulamalari saglamaktadir ve bulusun kapsamini, uygulanabilirligini ya da yapilandirmasini sinirlandirmasi amaçlanmamaktadir. Daha ziyade, tercih edilen örnekleyici uygulamalarin asagidaki ayrintili açiklamasi, teknikte beceri sahibi kisilere bulusun tercih edilen ömekleyici uygulamalarinin uygulanmasina yönelik bir açiklama saglayacaktir, bulusun istemler tarafindan tanimlanan kapsamindan ayrilmaksizin, elemanlarin islev ve sirasinda çesitli degisikliklerin yapilabilecegi anlasilmaktadir.

Burada kullanildigi sekilde Ingilizcede “a” ve “an” önekleriyle ifade edilen "bir" ifadesi, mevcut bulusun tarifnamede ve istemlerde açiklanan uygulamalarindaki herhangi bir özellige uygulandiginda bir ya da daha fazla anlamina gelmektedir. "Bir" kullanimi, böyle bir siiiirlaiidirma özellikle belirtilmedikçe, anlami bir tek özellikle sinirlandirmamaktadir. Tekil ya da çogul isimler ya da tamlamalara sayi verilmeksizin isaret edilmesi, özel olarak belirtilen bir özelligi ya da özel olarak belirtilen özellikleri belirtir ve kullanildigi baglama bagli olarak tekil ya da çogul bir çagrisimda bulunabilir. olarak, bir, bir kisim ya da tümü anlamina gelir.

Bir ilk ögeyle bir ikinci öge arasinda yer alan "ve/veya" terimi, (1) ilk öge, (2) ikinci öge ve (3) ilk öge ve ikinci ögeden biri anlamina gelmektedir. 3 ya da daha fazla ögeli bir listenin son iki ögesi arasinda yer alan "ve/veya" terimi, listedeki ögelerden en az birini ifade eder. belirtilmedikçe iki ya da daha fazla anlainina gelir, Örnegin "üç ya da daha fazla çok sayida", üçlü ya da daha fazla anlamina gelmektedir. gelmektedir. Bir akisin en azindan bir kismi, türetildigi akisla ayni terkibe sahip olabilir. Bir akisin en azindan bir kismi, türetildigi akisla farkli bir terkibe sahip olabilir. Bir akisin en azindan bir kismi, türetildigi akisin belirli bilesenlerini içerebilir.

Burada kullanildigi sekliyle, bir akisin bir "bölünmüs kismi", alindigi akisla ayni kimyasal terkibe sahip olan bir kisimdir.

Burada kullanildigi sekliyle "ilk", "ikinci", "üçüncü", vs; çok sayida özellik ve/veya adim arasinda ayrim yapmak için kullanilir ve zaman ya da mekândaki göreceli konumu göstermez.

Asagi akis ve yukari akis, aktarilan proses akiskaninin amaçlanan akis yönüne atifta bulunur. Proses akiskaninin amaçlanan akis yönü, ilk cihazdan ikinci cihaza dogru ise, ikinci cihaz, ilk cihazin asagi akis akiskan akisi iletisimi içindedir. akistan daha az bir mol %”si konsantrasyonuna sahip oldugu anlamina gelir. "Tükenmis", akisin belirtilen bilesenden tamamen Bu belgede kullanildigi sekliyle, "isi" ve "isitma", hem hissedilebilir hem de gizli isi ve isitmayi içerebilir.

Bu belgede kullanildigi sekliyle, basinç birimleri, gösterge basinci oldugu özellikle belirtilmedigi sürece, gösterge basinci degil, mutlak basinçtir.

Bu belgede kullanildigi sekliyle "dönüstürülmüs" ya da reaksiyonundan olusan hidrojen ve karbon monoksit içeren herhangi bir akistir.

Bu belgede kullanildigi sekliyle "dolayli isi transferi", bir akistan baska bir akisa isi aktarimidir, burada akislar birbirine karistirilmamaktadir. Dolayli isi transferi, örnegin, isinin bir ilk akiskandan bir ikinci akiskana bir isi esanjör'u içinde aktarilmasini içerir, burada akiskanlar, plakalar ya da tüpler vasitasiyla ayrilmaktadir. Dolayli isi transferi, isinin, bir ilk akiskandan bir ikinci akiskana aktarilmasini içerir, burada ilk akiskandan ikinci akiskana isiyi tasimak için bir ara çalisma akiskani kullanilmaktadir.

Ilk akiskan, bir buharlastiricida bir çalisma akiskanini, örnegin suyu buhara buharlastirabilir, çalisma akiskani, çalisma akiskaninin isiyi ikinci akiskana aktardigi baska bir isi esaiijörüne ya da yogusturucuya geçirilir. Ilk akiskandaii ikinci bir akiskana bir çalisma akiskani kullanilarak dolayli isi transferi, bir isitma borusu, termosifon, su isiticisi kazani ya da benzerleri kullanilarak saglanabilir.

Bu belgede kullanildigi sekliyle "dogrudan isi transferi", bir akistan baska bir akisa isi aktarimidir, burada akislar birbirine iyice karistirilmaktadir. Dogrudan isi transferi, örnegin, suyun dogrudan bir sicak hava akisina püskürtüldügü ve havayla gelen isisinin su buharlastigi nemlendirmeyi içerir.

Istemlerde, hak talep edilen proses adimlarini tanimlamak için harfler kullanilabilir (örnegin, (a), (b), (c), (d), vb.). Bu harfler, proses adimlarina atifta bulunmaya yardimci olmak amaciyla kullanilmistir ve bu gibi bir sira, istemlerde ancak 'özellikle belirtilmedigi sürece, hak talep edilen adimlarin gerçeklestirilme sirasini belirtmek amacini tasimamaktadir.

Mevcut bulus, hidrojen içeren bir 'ürün (örnegin, hidrojen gazi ya da sentez gazi) ve bir buhar ürünü (örnegin, çikis buhari) üretmek için olan bir islemle ilgilidir. HZ içeren ürün, örnegin, bir saflastirilmis Hz ürünü gazi ya da arzu edilen bir HzzCO molar oranina sahip olan bir sentez gazi ürünü olabilir.

Proses, çizimlere atifta bulunularak tarif edilmektedir, burada, benzer referans numaralari, çizimler boyuncaki benzer elemanlara atif yapmaktadir. Ilave olarak, bir çizim sekliyle baglantili olarak tarifnameye dâhil edilen referans numaralari, diger özellikler için baglain saglamak amaciyla tarifnainede ek açiklama yapilmaksizin bir ya da daha fazla sayidaki müteakip sekilde tekrarlanabilir.

Proses, katalitik buhar-hidrokarbon dönüsümünden faydalanir.

Ayrica buhar metan dönüsümü (SMR), katalitik buhar dönüsümü ya da buhar dönüsümü olarak da adlandirilan katalitik buhar- hidrokarbon dönüsümü, dönüstürücü hammaddesini dönüstürülinüse bir katalizör üzerinde buharla reaksiyona sokarak dönüstürmek için kullanilan herhangi bir proses olarak tanimlanmaktadir. Sentez gazi ya da basitçe syngas olarak adlandirilan dönüstürülmüs, bu belgede kullanildigi sekilde hidrojen ve karbon monoksit içeren herhangi bir karisimdir. Dönüsüm reaksiyonu endotermik bir reaksiyondur ve genel olarak su sekilde tarif edilebilir: CnHm + n H20 -› n CO + (in/2 + n) Hz. Dönüstürülmüs olusturuldugunda, hidrojen olusturulmaktadir.

Sekil 1 ve Sekil 2, mevcut prosesi yürütmeye uygun bir katalitik buhar-hidrokarbon dönüsüm prosesi için proses akis diyagramlaridir.

Proses, bir dönüstürücü besleme gazi karisiminin (15), bir dönüstürücü firin (10) içindeki çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpler (20) içine tatbik edilmesi, dönüstürücü besleine gazi karisiminin (15), Hz, CO, CH4, ve [-120 içeren bir dönüstürülmüs (25) olusturulinasi için etkili olan reaksiyon kosullari altindaki bir dönüstürme reaksiyonda reaksiyona sokulmasi ve dönüstürücü firininin (10) çok sayidaki katalizör içeren tüplerinden (20) dönüstürülmüsün (25) geri çekilmesini içerir.

Dönüstürücü besleme gazi karisimi ('15), bir dönüstürülmüs olusturulmasi için bir katalitik buhar-hidrokarbon dönüstürücüsüne tatbik edilmeye uygun herhangi bir besleme gazi karisimi olabilir.

Dönüstürücü besleme gazi karisimi (15), desülfürize edilmis bir hidrokarbon hammadde (75) ve buhar (151) ve/veya önceden dönüstürülmüs bir hidrokarbon hammadde ve buhar karisimi içerebilir. Hidrokarbon hammadde, önceden dönüstürülmüs hidrokarboii hammadde olusturmak için bir adyabatik ön dönüstürücüde (gösterilmemistir) ya da konvektif olarak isitilmis ön dönüstürücüde (gösterilmemistir) buhar vasitasiyla önceden döiiüstürülebilir. Hammadde, dogal gaz, metan, nafta, pr0pan, rafineri yakit gazi, rafineri çikis gazi ya da teknikte bilinen diger uygun dönüstürücü hainmaddeleri olabilir.

Dönüstürine reaksiyonu, dönüstürücü firin (10) içinde çok sayidaki katalizör içeren dönüstürücü tüpler (20) içinde gerçeklesir. Ayrica, bir katalitik buhar dönüstürücü, buhar inetan dönüstürücü ve buhar- hidrokarbon dönüstürücü olarak da adlandirilan bir dönüstürücü firin, bu. belgede element hidrojen ve karbon içeren hammaddenin dönüstürülmüse bir yakitin yanmasiyla saglanan isi vasitasiyla bir katalizör üzerinde buhar ile reaksiyon vasitasiyla dönüstürülmesi için kullanilan herhangi bir atesleineli firin olarak tanimlanmaktadir. Çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüplerine sahip olan dönüstürücü firinlari, yani tübüler dönüstürücüler, teknolojide iyi bilinmektedir. Katalizör içeren dönüstürücü tüplerinden uygun herhangi bir sayida kullanilabilir. Uygun malzemeler ve yapim yöntemleri bilinmektedir. Katalizör içeren dönüstürücü tüplerindeki katalizör, teknikte bilinen herhangi bir uygun katalizör, örnegin, nikel içeren desteklenmis bir katalizör olabilir. Çok sayidaki katalizör içeren dönüstürücü tüplerinde (20) dönüstürülmüs (25) olusturmak için etkili olan reaksiyon kosullari, kosulu sicakligi, herhangi bir uygun sicaklik sensörü, örnegin bir J tipi termokupl vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir. Reaksiyon kosulu basinci, teknikte bilinen herhangi bir uygun basinç sensörü, örnegin Mensor”dan temin edilebilen bir basinçölçer vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir.

Proses, bir yaiiina ürünü gazi (35) olusturinak ve çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpleri (20) içerisindeki dönüstürücü besleme gazi karisimini (15) tepkimeye sokmak için enerji saglamak amaciyla isi üretmek için yakiti (5) yakmak bakimindan etkili kosullar altinda, çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpleriiiin (20) disindaki bir dönüstürücü firinin (10) bir yanma bölümünde (30) isitilmis bir oksitleyici gazla (7) bir yakitin (5) yakilmasini içerir. Yanma ürünü gaz (35), dönüstürücü firinin yanma bölümünden (30) çekilir ve diger proses akislarina isi tedarik etmek amaciyla dönüstürücü firininin konveksiyon bölümüne (45) geçirilir.

Dönüstürücü firininin yanma bölümü (radyan, radyasyon ya da radyal bölüm olarak da adlandirilir), dönüstürücü firininin, çok sayidaki katalizör içeren dönüstürücü tüplerini içeren kismidir.

Dönüstürücü firininin konveksiyon bölümü, dönüstürücü firininin, çok sayidaki katalizör içeren dönüstürücü tüpler disindaki isi esanjörlerini içeren kismidir. Konveksiyoii bölümündeki isi esanjörleri, katalizör içeren dönüstürücü tüpleri, vs. içine tatbik edilmeden önce, su/buhar, hava, yan ürün gazi, dönüstürücü besleme gazi gibi, dönüstürülmüs disindaki proses akiskaiilariiii isitinak için olabilir.

Yakiti yakmak için etkili olan reaksiyon kosullari, 600°C ila 1500°C arasinda degisen bir sicaklik ve 99 kPa ila arasinda degisen bir basinci içerebilir. Sicaklik, bir termokupl, bir optik pirometre ya da firin sicakliklarinin ölçülmesi için teknikte bilinen herhangi bir diger kalibre edilmis sicaklik ölçüm cihazi vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir. Basinç, teknikte bilinen herhangi bir uygun basinç sensörü, örnegin Mensor'dan temin edilebilen bir basinçölçer vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir.

Yakit (5) bir basinç salinimli yüzericideii (100) gelen bir yan ürün gazi (115) ve geiiellikle düzeltme yakiti olarak adlandirilan bir olarak kullanilmadan önce isitilabilir. Yan ürün gazi (115), yanma ürünlerinin gazi ve/veya dönüstürülmüse dolayli isi transferi vasitasiyla isitilabilir. Yari ürün gazi (115), 100°C ila 260°C arasinda degisen bir sicakliga kadar isitilabilir.

Takviye yakit (düzeltme yakiti), genellikle yanma sirasinda yanma ürünü gazinda SO3°e dönüsen kükürt içerir. Yanma ürünü gaz sicakligi, yaklasik 121°C'niii altinda bir sicakliga sahip oldugunda, SO3 yogunlasacak ve isi geri kazanim ekipmanini korozyona ugratacaktir.

Mevcut proseste, hidrodesülfürizasyon birimi (155) ve/veya hidrodesülfürizasyon birimi (165) kullanilarak takviye yakittaii kükürt çikarilabilir. Alternatif olarak, isi geri kazanim ekipmani düzenli olarak degistirilebilir (yani tükenir isi degistiriciler kullanilarak) ve/veya isi degistirme ekipmani insa edilmesinde korozyona dayanikli malzemeler kullanilabilir.

Sekiller 1 ve 2,de gösterildigi gibi proses, hidrokarbon hammaddesinden kükürdü uzaklastirmak, böylece takviye yakiti (118) olusturmak için bir hidrodesülfürizasyon birimine (165) bir hidrokarbon hammaddeyle (117) birlikte hidrojen (107) tatbik edilmesini içerebilir. Hidrodesülfürizasyon için hidrojen (107), hammaddeye, hidrokarbon hammaddenin (75) isitilmasindan önce ya da sonra eklenebilir. Hidrojen ürünü (105), hidrojen (107) saglamak için kullanilabilir. Alternatif olarak ya da ilave olarak proses, bir ilk kisimdan dönüstürücü besleme gaz karisimini (15) ve bir ikinci kisimdan takviye yakiti (119) olusturmak amaciyla hidrokarbon hammaddesinden kükürdü uzaklastirmak için bir hidrodesülfurizasyon birimine (155) bir hidrokarbon hammaddeyle (75) birlikte hidrojen (106) tatbik edilmesini içerebilir.

Hidrodesülfürizasyon için hidrojen (106), hainmaddeye, hidrokarbon hammaddenin (75) isitilinasindan önce ya da sonra eklenebilir. Hidrojen ürünü (105), hidrojen (106) saglamak için kullanilabilir. Hidrokarbon hammadde (117), hidrokarbon hammaddeyle (75) ayni kaynaktan ya da farkli kaynaktan geliyor olabilir.

Sekil 2”de gösterildigi gibi, yanma ürünü gaziyla (35) dolayli isi transferi vasitasiyla yan ürün gazinin (115) isitilmasi, bir çalisma akiskaninin (örnegin su) isi esanjöründe (46) yanma ürunü gaziyla (35) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilinasini ve yan ürün gazinin (115) isi esanjöründe (170) isitilmis çalisina akiskaniyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilinasini kapsamaktadir. Yan ürün gazinin dönüstürülmüsle (25) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi, bir çalisma akiskaninin (örnegin, su), isi esanjöründe (78) dönüstürülmüsle (25) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasini ve yan ürün gazinin isi esanjöründe (170) isitilinis çalisma akiskaniyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilinasini kapsar. Yanina ürünü gazindan (35) ve/veya dönüstürülmüsten (25) isi çikarilabilir.

Dönüstürülmüs ve/veya yanma ürünü gazi, yan ürün gazi isitmak için kullanilan suyun isitilmasi için kullanilabilir. Su, 100°C ila 270°C arasinda degisen bir sicakliga kadar isitilabilir. Sicak su, kazan besleme suyu sebekesinden çekilen kazan besleme suyu olabilir. Sicak su, ayri bir kapali devridaimli su/buhar döngüsünden gelen sicak su olabilir.

Sekil 2”de gösterildigi gibi, kazan besleme suyunun (123) bir kismi, devridaimli bir su/buhar döngüsüne geçirilebilir. Döngü içindeki su, yanma ürünü gaz (35) tarafindan isitilinak üzere 1s1 esanjörüne (46) geçirilebilir. Isitilmis suyun bir kismi, buhar silindirine (120) (170) içindeki yan ürün gazi (115) ve isi esanjörü (180) içindeki oksitleyici gazin (3) biri ya da her ikisini de isitabilir. Ardindan, devridaim yapilan su, dönüstürücü (25) tarafindan isitilacak olan isi Proses, bir oksitleyici gazin (3), yanma bölümünden (30) gelen yanma ürünü gaziyla (35) dolayli isi transferi yoluyla isitilmasi, böylece isitilmis oksitleyici gazin (7) olusturulmasi ve yanma ürünü gazinin (35) sogutulmasini içerir. Oksitleyici gaz (3), yanma ürünü gaziyla (35) dolayli isi transferi vasitasiyla Sekil 1' gösterildigi gibi bir ara çalisma akiskani kullanimi olmaksizin isitilabilir, burada degistirir. Alternatif olarak, oksitleyici gaz (3), Sekil 2”de gösterildigi gibi bir ara çalisma akiskaiii (örnegin su) kullanilarak yanma ürünü gaz (35) ile dolayli isi degisimi vasitasiyla isitilabilir.

Oksitleyici gaz (3), IOOOC ila 2600C arasinda degisen bir sicakliga kadar isitilabilir.

Oksitleyici gaz (3), oksijen içeren bir gazdir ve hava, oksijen bakimindan zenginlestirilmis hava, oksijeni tüketilmis hava, endüstriyel sinif oksijen ya da yanma için bir dönüstürücü firinda kullanim için bilinen herhangi bir diger oksijen içeren gaz olabilir. Örnegin, Sekiller 1 ve 2”de gösterildigi gibi, hava (130), kompresör (135) içinde sikistirilabilir, isitilabilir ve isitilmis oksitleyici gaz (7) olarak dönüstürücü firina geçirilebilir.

Yakit ve/veya oksitleyici gaz, azot içerdiginde, ayni zamanda yanma Proses, yanma ürünü gazla (35) dolayli isi transferi vasitasiyla bir ilk su besleme akisinin (87) isitilmasini, böylece yanma ürünü gazinin ilaveten sogutulmasini içerir. Sekiller 1 ve 2°de gösterildigi gibi, ilk su besleme akisini (87) isitmak için yanma ürünü gazindan (35) isi çikarmadan önce oksitleyici gazi (3) isitmak için yanma ürünü gazindan (35) isi çikartilir. Oksitleyici gazi isitmak için yüksek seviyeli isi (daha yüksek sicaklik) ve ilk su besleme akisini (87) isitmak için düsük seviyeli isi (daha düsük sicaklik) kullanilir.

Ilk su besleme akisi (87), dönüstürme prosesine tipik olarak akisi, genellikle kazan besleme suyu olarak uygun olabilmek için sadece hava gidermesine ihtiyaç duyan sudur. Ilk su besleme akisi, damitilmis su, aritilniis su (dekalsifiye edilmis, filtrelenmis vb.) ya da teknikte bilinen diger uygun su olabilir.

Sekiller 1 ve 2”de gösterildigi gibi, diger çesitli proses akislarinin isitilmasindan sonra, yanma ürünü gazi (35), isi esanjörîi (6) içinde ilk su besleme akisi (87) vasitasiyla isi degistirir. Ilk su besleme akisi (87), yanina ürünü gazindan (35) düsük seviyeli isiyi çikarir.

Ilk su besleme akisi (87), yanina ürünü gazi (35) tarafindan, 65°C ila 125°C arasinda degisen bir sicakliga kadar isitilabilir. Ilk su besleme akisinin sicakligi, herhangi bir uygun sicaklik sensörü, ömegin suyun termokuplun algilama ucu üzerinden geçtigi bir J tipi terinokupl vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir. Yanma ürünü gazi (35), ilk su besleme akisinin (87) isitilmasinin bir sonucu olarak, 50°C ila !25°C ya da 55°C ila 95°C arasinda degisen bir sicakliga sogutulabilir. Yanma ürünü gazin sicakligi, herhangi bir uygun sicaklik sensörü, örnegin yanma ürünü gazin termokuplun algilama ucu üzerinden geçtigi bir J tipi termokupl vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir.

Sekiller 1 ve 25de gösterildigi gibi, yanma ürünü gazi (35), ilk su besleme akisinin (87) isitilmasindan önce, bir takim farkli proses akislarini isitabilir.

Sekil 1, dönüstürücü besleme gazi karisimini (15) isitan, ardindan buhar silindirinden (120) gelen buharin (125) asiri isitan yanma ürünü gazini (35) göstermektedir. Asiri isitilmis buharin bir kismi, dönüstürücü besleme gazi karisimini (15) olusturmak için kullanilabilir ve diger bir kismi, bir buhar ürünü (150) (yani çikis buhari) olusturmak için kullanilabilir. Proses, hava gidericiden (110) çekilen kazan besleme suyu akisinin (123) en azindan bir kismindan çikis için buhar ürünü (150) olusturulmasini içerir. Yanma ürünü gazi, daha sonra en azindan bir kisini buhar silindirine (120) geri dönen iki fazli bir buhar ve su karisimi olusturmak için buhar silindirinden (120) gelen kazan besleme suyunun (127) bir kismini gidericiden (110) gelen kazan besleme suyunun (123) bir kismini isitir. Isitilmis kazan besleme suyu, buhar silindirine (120) tamamlama kazan besleme suyunun bir kisinini saglar. Yanma ürünü gazi, daha sonra isitilmis oksitleyici gazi (7) olusturmak için ürünü gazi, isi esanjöründe (6) ilk su besleme akisini (87) isitir.

Yanma ürünü gazi, bir endüksiyon fani (140) vasitasiyla konveksiyon bölümünden çekilebilir.

Sekil 2, dönüstürücü besleme gazi karisimini (15) isitan, ardindan buhar silindirinden (120) gelen buharin (125) asiri isitan yanma ürünü gazini (35) göstermektedir. Asiri isitilmis buharin bir kismi, dönüstürücü besleme gazi karisimini (15) olusturmak için kullanilabilir ve diger bir kismi, bir buhar ürünü (150) (yani çikis buhari) olusturmak için kullanilabilir. Proses, hava gidericiden (110) çekilen kazan besleme suyu akisinin (123) en azindan bir kismindan çikis için buhar ürünü (150) olusturulmasini içerir. Yanma ürünü gazi, daha sonra en azindan bir kisini buhar silindirine geri dönen iki fazli bir buhar ve su karisimi olusturmak için buhar silindirinden (120) gelen kazan besleme suyunun (127) bir kismini isitir. Daha (180) içinde yanma havasini (3) isitan devridaimli bir su akisini isitir. Son olarak yanma 'ürünü gaz, isi esanj'or'ünde (6) ilk su besleme akisini (87) isitir. Yanma ürünü gazi, bir endüksiyon fani ( 140) vasitasiyla konveksiyon bölümünden çekilebilir.

Ozel uygulamalar, Sekiller 1 ve 2,de, ilk su besleme akisinin (87) isitilmasindan önce gösterilmekteyken, farkli yapilandirmalar (isitmanin sirasi ve isitilacak olan akislarin sayisi) arzu edildigi gibi uygulanabilir.

Proses, bir ikinci su besleme akisinin (85) çok sayida katalizör içeren tüplerden (20) çekilmis dönüstürülmüsle (25) dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasini, böylece dönüstürülmüs'un (25) sogutulmasini içerir. Ikinci su besleme akisi, damitilmis su, aritilmis su (dekalsifiye edilmis, filtrelenmis vb.) ya da teknikte bilinen diger uygun su olabilir. Sekiller '1 ve 2°de gösterildigi gibi, çesitli diger proses akislari isitildiktan ve kaydirma katalizörü (61) içeren bir istege bagli kaydirma reaktörü (60) içinden geçirildikten sonra, (85) vasitasiyla isi degistirir. Ikinci su besleme akisi (85), dönüstürülmüsten (25) düsük seviyeli isiyi çikarir. Ikinci su besleme akisi (85), dönüstürülmüs (25) tarafindan, 65°C ila 125°C arasinda degisen bir sicakliga kadar isitilabilir. Ikinci su besleme akisinin (85) sicakligi, herhangi bir uygun sicaklik sensörü, örnegin suyun termokuplun algilama ucu üzerinden geçtigi bir J tipi termokupl vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir. Dönüstürülinüs (25), ikinci su besleme akisinin (85) isitilmasinin bir sonucu olarak, 25°C ila 150°C arasinda degisen bir sicakliga sogutulabilir. Dönüstürülmüsün (25) sicakligi, herhangi bir uygun sicaklik sensörü, ömegin dönüstürülmüsün termokuplun algilama ucu üzerinden geçtigi bir J tipi termokupl vasitasiyla ölçüldügü gibi olabilir.

Sekiller 1 ve 2”de gösterildigi gibi, dönüstürülmüs, çok sayida akisla isi alisverisi yapabilir ve kaydirma katalizörü (61) içeren bir kaydirma reaktörüne (60) geçirilebilir. Sekil 1 ve 2”de gösterilen ömekleyici uygulamalarda, çok sayidaki katalizör içeren dönüstürücü tüplerden (20) çekilen dönüstürülmüs (25), isi besleme suyu akisinin (127) bir kisinini isitir, böylece buhar silindiri (120) içine yeniden tatbik edilen iki fazli su ve buhar akisini olusturur. Buhar (l25), buhar silindirinden çekilir ve kazan besleme suyunun daha fazla isitilmasi için su, çok sayidaki isi esanjöründen herhangi birine geçirilir.

Sekiller 1 ve 2”de gösterilen örnekleyici uygulamalarda, dönüstürülmüs (25), isi esanjöründen (40) kaydirma reaktörüne (60) geçirilmektedir. Proses, is esanjöründen (40) gelen dönüstürülmüsün (25), dönüstürülmüste (25) ilave hidrojen olusturmak için etkili olan reaksiyon kosullari altinda bir kaydirma katalizörü (61) varliginda reaksiyona sokulmasini içerebilir. Karbon monoksit ve buharin katalitik reaksiyonu vasitasiyla ilave hidrojen gazi elde edilebilir. Bu reaksiyon ekzotermiktir ve genellikle su-gaz kaydirma reaksiyonu ya da kayma reaksiyoiiu olarak adlandirilir: CO+H2O-›C02 +H2.

Reaksiyon, karbon monoksit ve suyun, uygun bir katalizör yatagindan geçirilmesinden etkilenir. Dönüstürülmüste (25) ilave hidrojen olusturmak için etkili olan reaksiyon kosullari, 190°C ila (mutlak) arasinda degisen ikinci bir basinci içerebilir.

Uygun herhangi bir kaydirma kataliz'orü kullanilabilir. Kaydirmali reaktör, bir yüksek sicaklik kaymasi (HTS), düsük sicaklik kayniasi (LTS), orta sicaklik kaymasi (MTS) ya da birlesimi olarak adlandirilabilir. "Bir" maddesi, "bir ya da daha fazla" anlamina geldiginden, proseste bir ya da daha fazla kaydirinali reaktör kullanilabilir. Ilave isi esanjörleri, teknikte bilindigi gibi kullanilabilir.

Yüksek sicaklik kaymasi için, 3lO°C ila 370°C araliginda bir giris sicakligi ve 400°C ila 500°C araliginda bir çikis sicakligi tipiktir.

Genellikle yüksek sicaklik kaymasi için bir demir oksit/kromya katalizörü kullanilir.

Düsük sicaklik kaymasi için, 190°C ila 230°C araliginda bir giris sicakligi ve 220°C ila 250°C araliginda bir çikis sicakligi tipiktir.

Genellikle düsük sicaklik kaymasi için metalik bakir, çinko oksit ve alümina ya da krom gibi zor indirgenebilen oksitlerden bir ya da daha fazlasini içeren bir katalizör kullanilir.

Orta sicaklik kaymasi için, l90°C ila 230°C araliginda bir giris sicakligi ve 350°C°ye kadar bir çikis sicakligi tipiktir. Orta sicaklik kayinasi için uygun sekilde formüle edilmis bir destekli bakir katalizör kullanilabilir.

Bir birlesiin, yüksek sicaklik kaymasi, dolayli isi degisimi vasitasiyla sogutma ve düsük sicaklik kaymasi sirasini içerebilir.

Istenirse, herhangi bir kaydirma asamasi, iç içe sogutma vasitasiyla bölünebilir.

Sekil l°de gösterilen örnekleyici uygulamada, kaydirmali reaktör geçirilmektedir, burada dönüstürülmüs (25), gaz gidericiden (110) çekilen bir kazan besleme suyu akisini (123) isitir. Dönüstürülmüs (25), daha sonra hidrokarbon hammaddenin (75) isitildigi ve dönüstürülmüsün (25) sogutuldugu isi esanjörüne (70) geçirilmektedir. Dönüstürülmüs, daha sonra isi esanjör'üne (80) aktarilir, burada ikinci su besleme akisinin (85), çok sayidaki katalizör içeren tüplerin (20) içinden çekilen dönüstürülmüsün (25) en azindan bir kismiyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitma adimi gerçeklesir, böylece dönüstürülmüs (25) sogutulur.

Sekil 23de gösterilen ömekleyici uygulamada, kaydirmali reaktör (60) içinden geçtikten sonra, dönüstürülmüs (25), isi esanjörüne (70) geçirilmektedir, burada hidrokarbon hammadde (75) isitilir ve dönüstürülmüs (25) sogutulur. Dönüstürülm'us (25), daha sonra isi esanjörüne (78) aktarilir, burada dönüstürülmüs, isi esanjöründe (170) yakiti (5) ve isi esanj'oründe (180) oksitleyici gazi (3) isitmak için kullanilan bir devridaimli su akisini isitir. Dönüstürülmüs, daha (85), çok sayidaki katalizör içeren tüplerin (20) içinden çekilen dönüstürülmüsün (25) en azindan bir kismiyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitma adimi gerçeklesir, böylece dönüstürülmüs (25) sogutulur.

Dönüstürülmüs (25), ikinci su besleme akisi (85) ile isi degisimi vasitasiyla sogutulduktan sonra, dönüstürülmüs, bir nakavt siliiidirine (90) geçirilebilir ve bir akiskan su akisi (97) ve bir suyu tüketilmis dönüstürülmüs kismina (95) ayrilabilir. Ilk su besleme akisi (87) ve ikinci su besleme akisinin (85) en az biri, akiskan su akisini (97) içerebilir.

Mevcut prosesin özelligi, bir su. besleme akisinin yanma ürünü gaz (35) tarafindan isitilmasi ve bir baska su besleme akisinin, dönüstürülmüs (25) tarafindan isitilmasidir. Isitildiktan sonra, su besleme akislari, çözünmüs gazlarin uzaklastirildigi bir hava gidericiye (1 10) geçirilir.

Proses, ilaveten ilk su besleme akisi (87) ve ikinci su besleme akisinin (85), bir hava gidericiye (110) geçirilmesini içerir. Ilk su besleme akisi, yanma ürünü gaz tarafindan isitildiktan sonra hava gidericiye (llO) geçirilir. Ikinci su besleme akisi, dönüstürülinüs (25) tarafindan isitildiktan sonra hava gidericiye (110) geçirilir. Çözülmüs gazlar, hava gidericideki (110) ilk su besleme akisi (87) ve ikinci su besleme akisindan (85) siyrilir. Buhar (l 1), hava giderici (110) içine tatbik edilebilir ya da buhar, isitilarak ya da çakilarak in- situ olusturulabilir. Buhar, çözünmüs gazlarin siyrilmasina yardimci Olur. Havalandirma akisi (17), hava gidericiden (110) çekilir, burada havalandirma akisi (17), buhardan ve ilk su besleme akisindan (87) ve ikinci su besleme akisindan (6) siyrilan çözünmüs gazlardan olusan gazlardan olusmaktadir. Kazan besleme suyu akisi (123), hava gidericiden (110) çekilir. Kazan besleme suyu akisi (123), ilk su besleme akisinin (87) en azindan bir kisinini ve ikinci su besleme akisinin (85) en azindan bir kismini içerir. Kazan besleme suyu akisi, daha yüksek bir basinca erisene kadar pompalanabilir, isitilabilir ve buhar silindirine (120) geçirilebilir.

Proses, ilaveten dönüstürülmüs (25), ikinci su besleme akisini (85) isittiktan sonra, dönüstürülmüsten (25) hidrojen içeren ürün (105) olusturulmasini içerir. Hidrojen içeren ürün (105), dönüstürülmüsün (25) en azindan bir kismindan olusturulabilir. Hidrojen içeren ürün (105), suyu tüketilmis dönüstürülmüs kismindan (95) olusturulabilir.

Hidrojen içeren ürün (105) olusturma adimi, kriyojenik yöntemler vasitasiyla, örnegin, istenen bir HzzCO molar oranina sahip olan bir oksogaz üretilmesi için bir soguk kutu kullanilarak gerçeklestirilebilir.

Hidrojen içeren ürün (105) olusturma adimi, dönüstürülmüsün en azindan bir kisminin, hidrojen içeren ürün (105) ve bir yan ürün gazi (115) üretmek için basinç salinimi adsorpsiyonu vasitasiyla ayrilmasini içerir. Dönüstürülmüs, basinç saliniini yüzericide (100) basinç salinimi adsorpsiyonu vasitasiyla ayrilabilir.

Bir dönüstürülmüsün, hidrojen içeren bir ürün (örnegin, hidrojen) ve bir yan ürün gazi olusturmak için basinç salinimli adsorpsiyon vasitasiyla ayrilmasi, geleiiekseldir ve iyi bilinmektedir. Uygun yüzeye tutucular ve basinç salinimli adsorpsiyon döngüleri bilinmektedir ve seçilebilir. Basinç salinimli adsorpsiyon kaplari, uygun herhangi bir sayida seçilebilir ve kullanilabilir.

Yan ürün gazi (115), yanma ürünü gaziyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilabilir. Yan ürün gazi (115), bir kazan besleme suyu devridaim döngüsünden gelen sicak suyla isitilabilir.

Yüksek çikis buhari üretimi istendiginde, yanma ürünü gazindaki (3 5) hissedilir isi, katalitik buhar hidrokarbon dönüstürme prosesinin verimliligini arttirmak için kullanilabilir. Bir "buhar-hidrojen orani", çikis buhariiiiii (150) kütle akis hizinin, insteam, hidrojen içeren ürünün (105) kütle akis hizina, 2 olan orani olarak tanimlaninistir, burada hidrojen içeren ürüii, en az 0/o 95 mol hidrojendir. Yüksek çikis buhari üretimi, su sekilde tanimlanmaktadir: 1711,: Geleneksel katalitik buhar-hidrokarbon dönüstürme prosesleri, Sekil 3°te gösterilen örnekleyici proses akis diyagraminda oldugu gibi, dönüstürülmüsle isi alisverisi yaparak, tamamlama suyunun tamamini isitir. Tamamlama suyu, ortam sicakligindan isi edilmesi için uygun olan bir sicakliga (Örnegin 65°C ila 125°C) kadar isitilir. Yüksek çikis buhari üretiini duruinu için, dönüstürücüdeki düsük isi seviyesi, tainainlaina suyunu hava giderme için gereken sicakliga kadar isitmak için yeterli degildir.

Aksi takdirde isi esanjöründe (350) kazan besleme suyunu isitacak olan daha yüksek seviyedeki isinin, isi degistirici (380) içindeki tamamlama suyunun düsük seviyede isitilmasi için düsürülmesi saglanmalidir. Isi kaynagi ve isi emicisindeki bu uyumsuzluk, ek dönüstürülmüs tarafindan kazan besleme suyunun isitinasi görevinin yitirilinesi, isi esanjöründe (446) yanma ürünü gazi tarafindan telafi edilebilir. Isi esanjöründe (446) isi görevi 0 kadar büyük olabilir ki, isi esanj'orü (304) içindeki oksitleyici gazin (303) yüksek seviyede isitilmasi için, çok az yüksek seviyede isi kalabilir. Isi kaynagi ve isi emicisindeki uyumsuzluk, yüksek seviyede isi eksikligine neden olurken, ilave yakitin yanmasi, yanma ürünü gazi tarafindan büyük miktarda düsük seviyeli isi kaybina neden olur. Bu nedenle, geleneksel kata]itik-buhar-hidrokarbon dönüstürme prosesi için, isil verimlilik, tamamlama suyunu, hava giderme için gerekli olan sicakliga isitmak için ilave enerji gerektiginden, yaklasik 12°den büyük buhar-hidrojen oranlarinda bozulur.

Hidrojen içeren ürün (105), bir kütle akis oranina, mHz sahiptir ve prosesten çikarilan buhar ürünü (150), bir kütle akis oranina, nisteam sahiptir. Dönüstürücü besleme gazi karisimi (15), bir dönüstürücü besleme gazi karisimi kütle akis hizina sahiptir, ilk su besleme akisi (87), bir ilk besleme suyu besleme akisi kütle akis hizina sahiptir, ikinci su besleme akisi (85), bir ikinci su besleme akisi kütle akis hizina sahiptir, yakit (5), bir yakit kütle akis hizina sahiptir ve oksitleyici gaz (3), bir oksitleyici gaz kütle akis hizina sahiptir.

Mevcut proseste, dönüstürücü besleme gazi karisimi kütle akis hizi, ilk su besleme akisi kütle akis hizi, ikinci su besleme akisi kütle akis hizi, yakit kütle akis hizi ve oksitleyici gaz kütle akis hizi asagidaki sekilde seçilebilir: 12 s _msleam s 25. Örnekler Asagidaki örnekler, mevcut prosesin faydalarini göstermek için kullanilmistir. Aspen Technology, Inc.”ten temin edilen Aspen Plus®, örneklerde tarif edilen prosesleri simüle etmek için kullanilmistir. Ticari katalitik buhar-hidrokarbon dönüsümü için olan tipik kosullar, örnegin, dogal gaz hammadde, 2,8”lik bir buhar- karbon orani ve 870°C”lik katalizör içeren tüplerden ayrilan bir dönüstürülmüs sicakligi kullanilir. Her bir örnek, bir yüksek sicaklikli kaydirma reaktörü içerir ve bir ön dönüstürücü içermez.

Ornek l (Karsilastirmali durum) Ornek 1 için olan proses akis diyagrami, Sekil 3”te göstermektedir.

Hidrokarbon hammadde (375), isi esanjörü (370) içinde dönüstürülmüsle (325) dolayli isi degistirme vasitasiyla isitilir.

Hidrojen (306), hidrokarbon hammaddeye (375) eklenir ve hidrodesülfürizasyon birimine (355) geçirilir. Desülfürize edilmis hidrokarbon hammadde (376), dönüstürücü firinin (310) konveksiyon bölümünde (345) yanma ürünü gaziyla (335) isitilan dönüstürücü besleme gazi karisimini (315) olusturmak için asiri isitilmis buharla (351) harmanlanir. Dönüstürücü besleme gazi karisinii (315), dönüstürücü firininda (310) çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpleri (320) içine tatbik edilir ve katalizör içeren tüplerden (320), döiiüstürülmüs (325) olarak 870°C°lik bir sicaklikta çekilen dönüstürülmüsü (325) olusturmak için reaksiyona sokulur.

Dönüstürülmüs (325), isi esanjöründeki (340) buhar silindirinden (420) gelen kazan besleme suyunu (427) isitir ve kaydirmali reaktöre (360) geçirilir. Dönüstürülmüs, daha sonra, hava gidericiden (410) gelen kazan besleme suyunu isitmak için isi esanjörüne (350) geçirilir. Dönüstürülmüs (380), daha sonra hidrokarbon hammaddeyi (375) isittigi isi esanjörüne (370) ve tamamlama suyunu (385) isittigi isi esanjörüne (380) geçirilir.

Dönüstürülmüs, ilaveten sogutulur ve yogusmusun (397) uzaklastirildigi ve suyu tüketilmis dönüstürülniüsün (395) uzaklastirildigi nakavt silindirine (390) geçirilir.

Suyu tüketilmis dönüstürülmüs (395), hidrojen ürünü gazi (405) ve yan ürün gazi (415) olusturmak için basinç salinimli yüzericiye (400) geçirilir. Dönüstürücü firini (310) içinde yakilan yakiti (305) olusturmak için, yan ürün gazina (415) takviye yakit (318) ilave Yakit (305), isi esanjöründe (370), 220°C”lik bir sicakliga isitilir.

Yakit (305), yanma ürüiiü gazlari (335) olusturmak için dönüstürücü firini (310) içindeki isitilmis havayla (307) yakilir. Hava (430), kompresör (435) içinde sikistirilir, isitilmis hava (307) olusturmak üzere dönüstürücü firinin (310) konveksiyon bölümündeki (345) isi Yanma ürünü gazlari (335), dönüstürücü besleme gazi karisimini isitmak için 131 esanjörü bölümlerinden geçer, buharli silindirden (420) gelen buhari asiri isitir, buharli Silindir (420) içine geri dönüstürülen kazan besleme suyunu isitir, isi esanjörü (446) içindeki hava gidericiden (410) gelen kazan besleme suyunu (423) isitir ve isi Yanma ürünü gazlari (335), üfleyici (440) vasitasiyla konveksiyon bölümünden çikarilir.

Kazan besleme suyu (423), isi esanjöründeki (380) yanma havasini (303) ve isi esanjöründeki (370) yakiti (305) isitmak için bir isi transferi döngüsü boyunca devridaim edilir. Kazan besleme suyu, isi esanjorunde (378) dönüstürülmüs vasitasiyla isitilir ve isi Buharli silindirden (420) çikarilan buhar (425), çikis buhari akisi (450) ve besleme buhari akisi (351) olusturmak için, dönüstürücü firininin (310) konveksiyon bölümünde asiri isitilir, bunlarin ikincisi, dönüstürücü besleme gazi karisimini (315) olusturmak üzere kükürtteri arindirilmis hammaddeyle harmanlariir.

Ornek l,de, buhar-hidrojen orani, çikis buhari üretiminin, sinirlandirici buhar-hidrojen oraninin altinda Oldugu bir duruma karsilik gelen 11,2”ye ayarlanir. Buhar-hidrojen orani, çikis buhari akisi (450) ve hidrojen ürünü akisina (405) dayanmaktadir. Bu örnekte, dönüstürülmüsün (383), tamamlama suyunun (385) isitilmasindan sonraki sicakligi, 55°C”dir, bu da, dönüstürülmüste fazladan düsük seviyeli isi oldugunu göstermektedir.

Ornek l°de, konveksiyon bölümünü terk eden yanma ürünü gazi, geleneksel buhar-hidrokarbon dönüsümü uygulamasi vasitasiyla kükürt korozyonunu önleyecek bir sicaklik olan 127°C”den daha büyük olacak sekilde sinirlandirilmistir. Hava, 239°C°lik bir sicakliga önceden isitilmistir.

Net enerji tüketimi, toplam hidrokarbon besleme ve katki yakiti tüketiminden, çikis buharinin toplam entalpi degerinin (25°C”deki suya atifta bulunan) çikarilmasi olarak taniinlarimaktadir. Ornek 1 için net enerji tüketimi, bir temel 100 degeri olarak verilmistir, geri kalan Örnekler, bununla karsilastirilmaktadir.

Ornek 2 (Karsilastirmali durum) Ornek 2 için olan proses akis diyagrami, örnek 1 için olan proses akis diyagramiyla aynidir, yani, Sekil 3'te gösterildigi gibidir.

Ornek 2”nin, örnek l°e kiyasla farki, buhar-hidrojen oraninin, çikis buhari üretiminin, sinirlandirici buhar-hidrojen oraninin üstünde oldugu bir duruma karsilik gelen 16,3”ye ayarlanmasidir. Buhar- hidrojen orani, çikis buhari akisi (450) ve hidrojen ürünü akisina (405) dayanmaktadir. Bu örnekte, dönüstürülmüsün (383), tamainlama suyunun (385) isitilinasindan sonraki sicakligi, 38°C°dir, bu da, dönüstürülmüste, düsük seviyeli isinin çogunun kullanildigini göstermektedir. Örnek 1°de, konveksiyon bölümünü terk eden yanma ürünü gazinin sicakligi, geleneksel buhar-hidrokarbon dönüsümü uygulamasi vasitasiyla kükürt korozyonunu önleyecek bir sicaklik olan 127°C”den daha büyük olacak sekilde sinirlandirilmistir. Yakit (305), isi esanjöründe (370), 220°C”lik bir sicakliga isitilir. Hava, sadece 16,3”lük buhar-hidrojen oraninda akis sayfasi tarafindan izin verilen en yüksek sicaklik olan 143°C”lik bir sicakliga kadar önceden isitilmistir, ama yine de örnek 1°dekinen çok daha düsüktür.

Ornek 2 için net enerji tüketimi, % 101,2°dir ya da örnek l”dekinden hidrojen oranini astiginda, proses veriinliliginin düstügünü göstermektedir. Örnek 3 için olan islem akis diyagrami, Sekil 2°de gösterilene karsilik gelir ve kazan besleme suyu (124) vasitasiyla yakitin isi esanjöründe (170) isitildigi ve yanma havasinin isi esanjöründe (180) isitildigi kazan besleme suyu isitma döngüsünü içerir. Yakit (5), isi esanjöründe (370), 220°C°lik bir sicakliga isitilir. Kazan besleme suyu (124), isi esanjöründe (78) dönüstürülmüs vasitasiyla ilaveten isitilir.

Simülasyon, yanina ürünü gazindan düsük seviyeli isi çikarmak için isi esanjöründe (6) yanma ürünü gazlari (35) tarafindan isitilinakta olan tamamlama suyunun bir kisminin (87) ekleiiinesiyle, örnek 1 ve 2 için olanla benzerdir. 17,3,1ük bir buhar-hidrojen orani için, dönüstürülmüsün, tamamlama suyunun (85) isitilmasindan sonraki sicakligi, 38°C”dir, bu da, dönüstürülmüste, düsük seviyeli isinin çogunun kullanildigini göstermektedir.

Ornek 33te, konveksiyon bölümünü terk eden yanina ürünü gazinin sicakligi sinirlandirilmamistir ve 58°C olarak hesaplanmistir, bu da, yanma ürünü gazindan düsük seviyeli isinin büyük bir kisminin geri kazanildigini göstermektedir.

Hava ön isitma sicakligi, örnek l°dekine benzer sekilde 233°C olarak hesaplanmistir.

Ornek 3 için net enerji tüketimi, % 99,3”tür ya da temel durum örnegi l°den % 0,7 daha azdir, dolayisiyla mevcut bulusun enerji verimliligi faydasini göstermektedir.

Claims (15)

ISTEMLER

1. Hidrojen içeren bir ürün ve bir buhar ürünü üretmek için bir proses olup, proses, asagidakileri içermektedir: (a) bir dönüstürücü besleme gazi karisiminin, bir dönüstürücü firin içindeki çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpler içine tatbik edilmesi, dönüstürücü besleme gazi karisiminin, Hz, CO, CH4, ve HZO içeren bir dönüstürülmüs olusturulmasi için bir dönüstürme reaksiyonuna sokulmasi ve çok sayida katalizör içeren tüplerden, dönüstürülmüsün geri çekilmesi; (b) bir yanma ürünü gazi olusturmak için, ve çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüpleri içerisindeki dönüstürücü besleme gazi karisimini tepkimeye sokmak için enerji saglamak amaciyla isi üretmek için, çok sayida katalizör içeren dönüstürücü tüplerinin disindaki bir dönüstürücü firinin bir yanma bölümünde isitilmis bir oksitleyici gazla bir yakitin yakilmasi, ve yanma ürünü gazinin yanma bölümünden geri çekilmesi; (0) bir oksitleyici gazin, yanma bölümünden gelen yanma ürünü gaziyla dolayli isi transferi yoluyla isitilmasi, böylece isitilmis oksitleyici gazin olusturulmasi ve yanma ürünü gazinin sogutulmasi; ((1) bir ilk su besleme akisinin, yanma ürünü gaziyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi, böylece yanma ürünü gazinin daha fazla sogutulmasi, burada isi, ilk su besleme akisini isitmak için yanma ürünü gazindan isi çikarilmadan Önce oksitleyici gazi isitmak için, yanma ürünü gazindan çikarilir; (e) bir ikinci su besleme akisinin, çok sayida katalizör içeren tüplerden çekilmis dönüstürülmüsle dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi; (f) ilk su besleme akisinin ve ikinci su besleme akisinin bir hava gidericiye geçirilmesi, ilk su besleme akisi, yanma ürünü gazi vasitasiyla isitildiktan sonra, hava gidericiye iletilir, ikiiici su besleme akisi, dönüstürülmüs vasitasiyla isitildiktan sonra hava gidericiye iletilir, buharin hava gidericiye tatbik edilmesi ya da isitma ya da çakmayla insitu buharm olusturulmasi, hava gidericide ilk su besleme akisindan ve ikinci su besleme akisindan çözünmüs gazlarin siyrilinasi, hava gidericiden bir havalandirma akisinin çekilmesi, havalandirma akisi, ilk su besleme akisindaii ve ikinci su besleme akisindan siyrilan çözünmüs gazlardan olusan buhar ve gazlari içerir, ve bir kazan besleme suyu akisinin, hava gidericiden geri çekilmesi, kazan besleme suyu akisi, ilk su besleme akisinin en azindan bir kismini ve ikinci su besleme akisinin en azindan bir kismini içermektedir; (g) dönüstürülmüs, ikinci su besleme akisini isittiktan sonra, dönüstürülmüsten hidrojen içeren ürünün olusturulmasi ve (h) hava gidericiden çekilen kazan besleme suyu akisinin en azindan bir kismindan buhar ürününün olusturulmasi.

2. Istem 1 ”in prosesi olup, burada hidrojen içeren ürün, bir kütle akis hizina, mH2 sahiptir, prosesten çikarilan buhar ürünü, bir kütle akis hizina, msteam sahiptir, dönüstürücü besleme gazi karisimi, bir dönüstürücü besleme gazi karisimi kütle akis hizina sahiptir, ilk su besleme akisi, bir ilk besleme suyu besleme akisi kütle akis hizina sahiptir, ikinci su besleme akisi, bir ikinci su besleme akisi kütle akis hizina sahiptir, yakit, bir yakit kütle akis hizina sahiptir, oksitleyici gaz, bir oksitleyici gaz kütle akis hizina sahiptir, ve burada dönüstürücü besleme gazi karisimi kütle akis hizi, ilk su besleine akisi kütle akis hizi, ikinci su besleine akisi kütle akis hizi, yakit kütle akis hizi ve oksitleyici gaz kütle akis hizi, su sekildedir: 125M525.

3. Istem l”in ya da 2snin prosesi olup, burada yanma ürünü gaziyla dolayli isi transferi yoluyla oksitleyici gazin isitilmasi adimi, asagidakileri içermektedir: (cl) bir ilk kazan besleme suyu akisinin, yanma ürünü gaziyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi; (CZ) (cl) adimindan gelen ilk kazan besleme suyu akisinin en azindan bir kisminin bir birinci isi esanjörüne geçirilmesi ve (C3) oksitleyici gazin, ilk isi esanjöründe ilk kazan besleme suyu akisinin en az bir kismiyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi.

4. Istem 3”ün prosesi olup, ilaveten asagidakileri içermektedir: (c 1) adimindan gelen ilk kazan besleme suyu akisinin en azindaii bir yakitin en azindan bir kisminin, ikinci isi esanjöründe ilk kazan besleme suyu akisinin en azindan bir diger kismiyla dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi.

5. Istem 3 ya da 4”ün prosesi olup, ilaveten asagidakileri içermektedir: ilk kazan besleme suyu akisinin en azindan bir kisminin, ilk isi kazan besleine suyu akisinin en aziiidan bir diger kisininin, ikinci isi esanjöründen üçüncü bir isi esanjörüne geçirilmesi, ve ilk kazan besleme suyu akisinin söz edilen en az bir kisminin ve/veya en az bir diger kisminin, üçüncü isi esanjöründe dönüstürülmüsle dolayli isi transferi vasitasiyla isitilmasi.

6. Istem 5°in prosesi olup, burada (cl) adiminda isitilan ilk kazan besleme suyu akisi, hava gidericiden çekilen kazan besleme diger kismindan olusturulmaktadir.

7. Istemler 3 ila 6,dan herhangi birinin prosesi olup, ilaveten asagidakileri içermektedir: (cl) adimindan gelen ilk kazan besleme suyu akisinin bir kisminin, bir buhar silindirine tatbik edilmesi.

8. Yukaridaki herhangi bir istemin prosesi olup, burada oksitleyici gaz, dönüstürülmüsle dolayli isi transferi vasitasiyla ilaveten isitilmaktadir.

9. Yukaridaki herhangi bir isteinin prosesi olup, burada oksitleyici gaz, (c) adimindaki yanma ürünü gazi vasitasiyla 100°C ila 260°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir.

10. Yukaridaki herhangi bir istemin prosesi olup, burada ilk su besleme akisi, (d) adimindaki yanma ürünü gazi vasitasiyla 65°C ila 125°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir.

11. Yukaridaki herhangi bir istemin prosesi olup, burada yanma ürünü gaz, ilk su besleme akisinin isitilinasinin bir sonucu olarak, 50°C ila 125°C arasinda degisen bir sicakliga sogutulmaktadir.

12. Yukaridaki herhangi bir isteinin prosesi olup, burada ikinci su besleme akisi, (e) adimindaki dönüstürülmüs vasitasiyla, 65°C ila 125°C arasinda degisen bir sicakliga isitilmaktadir.

13. Yukaridaki herhangi bir isteinin prosesi olup, burada hidrojen içeren ürün olusturma adimi, dönüstürülmüsün en azindan bir kisminin, hidrojen içeren ürün ve bir yan ürün gazi üretmek için, basinç salinimi adsorpsiyonu vasitasiyla ayrilmasini içerir.

14. lstem 13”`1`in prosesi olup, burada yakit, yan ürün gazi ve bir takviye yakit içermektedir.

15. Istem 14”`1'1n prosesi olup, ayrica hidrokarbon hammaddeden kükürd'û uzaklastirmak için, bir hidrokarbon hammaddenin, bir hidrodesülfürizasyon birimi içine tatbik edilmesini ve hidrodesülfûrizasyon biriminden elde edilen söz edilen hidrokarbon hammaddenin en azindan bir kismindan takviye yakit olusturulmasini içerir.