操作催化蒸汽-烴重整器的方法
【專利摘要】一種操作催化蒸汽-烴重整器的方法，其中根據(jù)一個或多個過程流的與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和碳形成標(biāo)準(zhǔn)，提高或降低所述進料的蒸汽流量比。所述與組成無關(guān)的性質(zhì)選自影響在重整催化劑上碳形成的性質(zhì)，例如，溫度、壓力和流速。
【專利說明】操作催化蒸汽-烴重整器的方法
[0001]背景
通過催化蒸汽-烴重整(也稱為蒸汽重整、蒸汽-甲烷重整或SMR)的氫和/或合成氣生產(chǎn)為眾所周知的，并且在稱為重整器的反應(yīng)器中進行。重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，并且通?？擅枋鰹镃nHm + n H2O — n CO + (m/2 + n) H2。當(dāng)產(chǎn)生合成氣時產(chǎn)生氫。吸熱的該過程為能源密集的過程。當(dāng)能量成本提高時，氫生產(chǎn)工業(yè)期望改進重整器的熱效率。
[0002]蒸汽為在重整反應(yīng)中的反應(yīng)物之一。在催化蒸汽-烴重整器中，將含烴原料與蒸汽在混合三通處混合，以形成混合進料。將混合進料加熱，并通向在燃燒的管式重整器中的重整器管，以經(jīng)歷重整反應(yīng)。在重整器管中反應(yīng)之前，可將混合進料首先通向所謂的預(yù)重整器。
[0003]提供用于重整反應(yīng)的蒸汽通常稱為過程蒸汽，區(qū)別于輸出蒸汽，輸出蒸汽作為產(chǎn)物從重整設(shè)備輸出。所用的過程蒸汽的量為催化蒸汽-烴過程的關(guān)鍵的操作參數(shù)。另一方面，由于降低的廢熱損失，當(dāng)過程蒸汽的量降低時，催化蒸汽-烴重整器的熱效率提高。另一方面，當(dāng)過程蒸汽的量降低至臨界值以下時，在重整器管內(nèi)的催化劑上碳形成的傾向提聞。
[0004]碳形成使重整催化劑失活和/或分解，造成通過重整器管的不期望壓降和/或管的過熱。如果催化劑失活和/或分解，必須中斷氫生產(chǎn)，以再生或更換催化劑。因此，所用的過程蒸汽的量通常大于重整反應(yīng)所需的。
[0005]在工業(yè)實踐中，使用稱為“蒸汽:碳摩爾比”(簡單地，也稱為“蒸汽:碳比率”，簡稱為“S/C”)的參數(shù)來控制所用的過程蒸汽的量。進料的蒸汽:碳摩爾比為進料中蒸汽的摩爾流速與進料中基于烴的碳的摩爾流速的比率。
[0006]設(shè)定和控制蒸汽:碳比率對于`催化蒸汽-烴重整器操作是重要的。理想地，操作者想以最低合適值的蒸汽:碳比率來操作，使得重整器以其最高效率操作，而沒有碳形成的風(fēng)險。沒有碳形成風(fēng)險的最低蒸汽:碳比率可看作是臨界蒸汽:碳比率。
[0007]通常，基于期望的過程條件、所選的設(shè)備、重整催化劑、投放的原料組成和/或基于過去的操作經(jīng)驗，在重整器的設(shè)計階段期間確定臨界蒸汽:碳比率。臨界蒸汽:碳比率通?；谧畈畹那闆r來計算，例如，使用在爐齡末期的催化劑活性。為了處理在過程和設(shè)備中意想不到的變化，將出于控制目的的目標(biāo)蒸汽:碳比率設(shè)定為稍高于臨界蒸汽:碳比率。
[0008]在工業(yè)實踐中，測量含烴流的流速和碳數(shù)量，以確定含烴流的基于烴的碳的摩爾流速。隨后調(diào)節(jié)過程蒸汽流速，以保持目標(biāo)蒸汽:碳比率。
[0009]工業(yè)上期望改進蒸汽/烴重整器操作的熱效率。工業(yè)上期望使用蒸汽/烴重整器的氫生產(chǎn)過程，該重整器可用改進的效率來操作，而沒有在重整催化劑上碳形成的風(fēng)險。
[0010]概述
存在過程的若干方面，如以下概述。
[0011]方面#1.一種操作催化蒸汽-烴重整器的方法，所述重整器具有多個含有重整催化劑的重整器管，所述重整催化劑用于使蒸汽與一種或多種烴在所述重整催化劑存在下在重整反應(yīng)中反應(yīng)，其中所述蒸汽以一定蒸汽流量比引入，所述方法包括:得到一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的值，所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)選自影響在所述重整催化劑上碳形成的性質(zhì)；
至少根據(jù)所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的值和碳形成標(biāo)準(zhǔn)，確定提高或降低所述蒸汽流量比；和
根據(jù)確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟，提高或降低所述蒸汽流量比。
[0012]方面#2.根據(jù)方面#1的方法，其中所述一個或多個過程流選自通向所述重整器的入口流、來自所述重整器的出口流、通向預(yù)重整器的入口流和來自所述預(yù)重整器的出口流，其中所述預(yù)重整器的出口流進料所述重整器。
[0013]方面#3.根據(jù)前述方面中任一項的方法，其中所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)選自溫度、壓力和總體流速。
[0014]方面#4.根據(jù)前述方面中任一項的方法，所述方法還包括:
得到所述一個或多個過程流的一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)中每一個的值，所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)選自影響在所述重整催化劑上碳形成的性質(zhì)；
其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟還取決于所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的值。
[0015]方面#5.根據(jù)前述方面中任一項的方法，所述方法還包括:
得到所述一個或多個過程流的組成；
其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟還取決于所述一個或多個過程流的組成。
[0016]方面#6.根據(jù)前述方面中任一項的方法，所述方法還包括:
得到所述重整催化劑活性的值；
其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟還取決于所述重整催化劑活性的值。
[0017]方面#7.根據(jù)前述方面中任一項的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括通向所述重整器用于所述重整反應(yīng)的含烴進料的流速，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的含烴進料的流速的值。
[0018]方面#8.根據(jù)方面#7的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)還包括通向所述重整器的另一含烴進料的流速，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的另一含烴進料的流速的值，其中所述另一含烴進料為包含來自所述重整器的流出物的再循環(huán)流。
[0019]方面#9.根據(jù)前述方面中任一項的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括所述通向重整器用于重整反應(yīng)的含烴進料的溫度，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的含烴進料的溫度的值。
[0020]方面#10.根據(jù)前述方面中任一項的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括所述通向重整器用于重整反應(yīng)的含烴進料的壓力，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的含烴進料的壓力的值。
[0021]方面#11.根據(jù)前述方面中任一項的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括通向所述重整器用于燃燒加熱的燃料流的流速，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的燃料流的流速的值。[0022]方面#12.根據(jù)前述方面中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0023]方面#13.根據(jù)方面#1至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:
測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0024]方面#14.根據(jù)方面M至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:
至少由所述一種或多種與組 成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和 比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0025]方面#15.根據(jù)方面M至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:
測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和 比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0026]方面#16.根據(jù)方面#5至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成
溫度Tc ；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0027]方面#17.根據(jù)方面#5至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:
測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度Tc ；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0028]方面#18.根據(jù)方面#6至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:` 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述重整催化劑活性的所得值計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述重整催化劑活性的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度Te；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0029]方面#19.根據(jù)方面#6至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括:
測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；
至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述重整催化劑活性的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度Te；
計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
[0030]方面#20.根據(jù)方面#12至#19中任一項的方法，其中所述提高或降低蒸汽流量比的步驟包括當(dāng)溫差A(yù)T小于目標(biāo)溫差時，提高蒸汽流量比。
[0031]方面#21.根據(jù)方面#12至#19中任一項的方法，其中所述提高或降低蒸汽流量比的步驟包括當(dāng)溫差A(yù) T大于目標(biāo)溫差時，降低蒸汽流量比。[0032]方面#22.根據(jù)方面#1至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的所得值。
[0033]方面#23.根據(jù)方面#4至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值。
[0034]方面#24.根據(jù)方面#5至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成。
[0035]方面#25.根據(jù)方面#6至#11中任一項的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的所得值和所述重整催化劑活性的所得值。
[0036]數(shù)個附圖的簡述
圖1為蒸汽-烴重整過程和設(shè)備的過程示意圖。
[0037]圖2為包括蒸汽-烴催化重整器和預(yù)重整器的蒸汽-烴重整過程和設(shè)備的過程示意圖。
[0038]圖3為對于內(nèi)管壁溫度和碳形成溫度，溫度相對管長百分比位置的圖。
[0039]圖4為歸一化的S/C比率相對于相對氫生產(chǎn)的圖。
[0040]詳述
當(dāng)應(yīng)用于說明書和權(quán)利要求書中描述的本發(fā)明的實施方案中的任何特性時，本文使用的冠詞“一個”是指一個或多個。除非明確陳述這樣的限制，否則使用“一個”不限制意義為單一特征。在單數(shù)或復(fù)數(shù)的名詞或名詞短語前面的冠詞“該”表示一個或多個特定的指定特征，并且可具有單數(shù)或復(fù)數(shù)涵義，取決于使用該冠詞的上下文。形容詞“任何”不加區(qū)別地表示任何量的一個、一些或所有。放置在第一實體和第二實體之間的術(shù)語“和/或”是指以下之一:(I)第一實體、(2)第二實體和(3)第一實體和第二實體。放置在3個或更多個實體的列舉的最后兩個實體之間的術(shù)語“和/或”是指列舉中的實體中的至少一個。
[0041]本文使用的“多個”是指兩個或更多個。
[0042]本文使用的“流體流動連通”是指通過一個或多個導(dǎo)管、歧管、閥等操作連接，用于轉(zhuǎn)移流體。導(dǎo)管為任何管道、管、通路等，通過該導(dǎo)管可傳送流體。除非明確另作說明，否則在與第二裝置流體流動連通的第一裝置之間可存在中間裝置，例如泵、壓縮機或容器。
[0043]下游和上游以轉(zhuǎn)移的過程流體的預(yù)期流動方向為參考。如果過程流體的預(yù)期流動方向是從第一裝置到第二裝置，則第二裝置與第一裝置下游流體流動連通，并且第一裝置與第二裝置上游流體流動連通。
[0044] 本發(fā)明涉及一種操作催化蒸汽-烴重整器的方法。催化蒸汽-烴重整器可用于產(chǎn)生氫和/或合成氣體。催化蒸汽-烴重整(也稱為蒸汽甲烷重整(SMR)、催化蒸汽重整或蒸汽重整)定義為用于通過經(jīng)催化劑與蒸汽反應(yīng)而將重整器原料轉(zhuǎn)化為合成氣體的任何過程。合成氣體(通常稱為合成氣)為包含氫和一氧化碳的任何混合物。重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，并且通?？擅枋鰹镃nHm + n H2O — n CO + (m/2 + n) H2。當(dāng)產(chǎn)生合成氣時產(chǎn)生氫。
[0045]催化蒸汽-烴重整在催化蒸汽-烴重整器中發(fā)生。催化蒸汽-烴重整器(也稱為蒸汽甲烷重整器、催化蒸汽重整器和/或蒸汽重整器)在本文中定義為用于通過經(jīng)催化劑與蒸汽反應(yīng)而將含有元素氫和碳的原料轉(zhuǎn)化為合成氣體的任何燃燒爐，其中通過燃燒燃料提供熱量。原料可為以下一種或多種:天然氣、甲烷、石腦油、丙烷、精煉廠燃料氣體、精煉廠廢氣或本領(lǐng)域已知的其它合適的重整器原料中。入口處合適的操作溫度為350°C -650 V,出口處為750°C-950°C。合適的壓力為1-50大氣壓。催化蒸汽-烴重整器的優(yōu)選操作條件為本領(lǐng)域已知的。
[0046]參考附圖來描述所述方法。圖1顯示催化蒸汽-烴重整器100，圖2顯示催化蒸汽-烴重整器100以及任選的預(yù)重整器120。
[0047]將原料10與蒸汽20混合，以提供混合進料30。通過在重整器100的對流部分158中與燃燒產(chǎn)物氣體154間接換熱，可加熱混合進料30?？蓪⒓訜岬幕旌线M料引入多個重整器管65作為進料70，如圖1所示。
[0048]或者，如圖2所示，混合進料30可通過在換熱器15中與燃燒產(chǎn)物氣體154間接換熱而加熱，并且通向含有重整催化劑125的任選的預(yù)重整器120。來自預(yù)重整器的重整產(chǎn)物50可通過在重整器100的對流部分158中在換熱器25中與燃燒產(chǎn)物氣體154間接換熱而加熱，并且引入多個重整器管65作為進料70。
[0049]預(yù)重整器在本文中定義為用于通過經(jīng)催化劑與蒸汽反應(yīng)將含有元素氫和元素碳的原料轉(zhuǎn)化為合成氣的任何非燃燒容器，帶有或沒有加熱。預(yù)重整器可為絕熱固定床反應(yīng)器。預(yù)重整器可為管式反應(yīng)器。用于預(yù)重整器的合適催化劑為已知的。預(yù)重整器通常采用與主重整器不同類型的催化劑，例如高活性、高鎳含量催化劑。預(yù)重整器的溫度可為約400°C -約600°C。通向預(yù)重整器的熱量可由來自主重整器或其它來源的排氣提供，但是特征為缺乏通過燃燒火焰的直接加熱。預(yù)重整器和重整器可物理連接。
[0050]任選，如圖1和圖2所示，進料70可包含從多個重整器管65排放的再循環(huán)的重整產(chǎn)物60。再循環(huán)的重整產(chǎn)物可來源于重整器管65下游的任何點，例如，在變換反應(yīng)器之后。
[0051]用于重整反應(yīng)的熱量通過經(jīng)由燃燒器55引入重整器100中的燃料151與含氧氣體152的燃燒來提供，燃燒在重整器100的燃燒部分53中發(fā)生。含氧氣體152可為空氣、預(yù)熱的空氣、富氧空氣、工業(yè)級別氧氣或例如經(jīng)由直接燃燒例如燃氣渦輪產(chǎn)生的低品質(zhì)空氣。
[0052]催化蒸汽-烴重整器100具有多個含有重整催化劑67的重整器管65，用于使蒸汽與一種或多種烴在重整催化劑67存在下在重整反應(yīng)中反應(yīng)。多個重整器管65橫過重整器100的燃燒部分53。熱量從通過在多個重整器管外部燃燒燃料和含氧氣體產(chǎn)生的火焰和熱燃燒氣體轉(zhuǎn)移至多個重整器管65，從而提供熱量用于重整反應(yīng)。具有多個含催化劑的重整器管的重整器爐(即，管式重整器)為本領(lǐng)域眾所周知的。合適的構(gòu)造材料和方法為已知的。一種或多種烴可為C1-C6烴。在含催化劑的重整器管中的催化劑可為本領(lǐng)域已知的任何合適的催化劑，例如，包含鎳的負載催化劑。
[0053]將包含蒸汽和一種或多種烴的進料70引入重整器100的多個重整器管65中。用于重整反應(yīng)的蒸汽以一定蒸汽流量比引入催化蒸汽-烴重整器100中。蒸汽流量比為蒸汽流速除以另一種組分或流的流速，并且可基于質(zhì)量或基于摩爾量。蒸汽流量比可為引入催化蒸汽-烴重整器100的進料70的蒸汽:碳摩爾比。蒸汽流量比可為引入催化蒸汽-烴重整器的蒸汽的摩爾流速與通過催化蒸汽-烴重整器產(chǎn)生的氫的摩爾流速(例如，在流80中氫的摩爾流速)的比率。蒸汽流量比可為蒸汽:干氣體比率。
[0054]蒸汽:碳摩爾比為氫生產(chǎn)和合成氣生產(chǎn)領(lǐng)域常規(guī)的術(shù)語。進料的蒸汽:碳摩爾比為在混合三通處進料中蒸汽的摩爾流速與進料中基于烴的碳的摩爾流速的比率。當(dāng)碳與烴關(guān)聯(lián)時(即，排除與一氧化碳和二氧化碳關(guān)聯(lián)的碳)，基于烴的碳的摩爾流速為碳的摩爾流速。例如，如果進料的總摩爾流速為100摩爾/小時，并且甲烷的摩爾分數(shù)為0.35，乙烷的摩爾分數(shù)為0.1, —氧化碳的摩爾分數(shù)為0.05,則基于烴的碳的摩爾流速為55摩爾/小時。甲烷貢獻35摩爾/小時的基于烴的碳。乙烷貢獻20摩爾/小時的基于烴的碳。而一氧化碳貢獻0摩爾/小時的基于烴的碳。
[0055]通常，由重整器的操作者設(shè)定目標(biāo)蒸汽流量比，并且調(diào)節(jié)蒸汽的流速以匹配目標(biāo)蒸汽流量比。
[0056]所述方法包括得到一個或多個過程流10、30、70、80、151、152的一種或多種與組
成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的值，所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)選自影響在重整催化劑67上碳形成的性質(zhì)。影響 碳形成的性質(zhì)為對碳形成有影響的性質(zhì)。
[0057]過程流的與組成無關(guān)的性質(zhì)為其值獨立于流的組成的流性質(zhì)，例如，溫度、壓力和流的總流速。合適的與組成無關(guān)的性質(zhì)可由蒸汽-烴重整領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地選擇。影響碳形成的各種性質(zhì)的相對影響可由模型和/或?qū)嶒灤_定。一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)可選自溫度、壓力和流速。流速可為質(zhì)量流速或摩爾流速。
[0058]與組成無關(guān)的性質(zhì)的值可通過任何合適的測量技術(shù)得到。例如，溫度可通過熱電偶測量，壓力可通過壓力傳感器測量，而流速可通過流量計測量。該值可通過直接測量或通過推斷測量得到。由于系統(tǒng)變量的變化或為了滿足操作要求，在操作期間，與組成無關(guān)的性質(zhì)可變化，或者與組成無關(guān)的性質(zhì)可在延長的時間段內(nèi)保持恒定。
[0059]所述方法包括，至少根據(jù)一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的值和碳形成標(biāo)準(zhǔn)，確定提高或降低蒸汽流量比。對于引入催化蒸汽-烴重整器的蒸汽，至少使用一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的值并且根據(jù)碳形成標(biāo)準(zhǔn)，確定提高或降低蒸汽流量比。碳形成標(biāo)準(zhǔn)為在定量方面的標(biāo)準(zhǔn)，其定義在重整器管中的反應(yīng)物氣體在重整器管中在重整催化劑上形成碳的傾向。碳形成標(biāo)準(zhǔn)可為碳形成溫度與管壁溫度之間的溫差。碳形成標(biāo)準(zhǔn)可為碳形成溫度與過程氣體或催化劑溫度之間的溫差。
[0060]不必按照溫度陳述碳形成標(biāo)準(zhǔn)。碳形成標(biāo)準(zhǔn)可為在給定的過程條件(溫度、壓力、組成)下碳形成的速率與碳氣化的速率之間的比較。例如，在管的內(nèi)壁溫度下氣化速率為形成速率的兩倍可以是能提供操作余量的標(biāo)準(zhǔn)，并且可用作碳形成標(biāo)準(zhǔn)。
[0061]碳形成標(biāo)準(zhǔn)可基于理論計算、模型和/或?qū)嶒灁?shù)據(jù)。
[0062]確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可通過計算、表查找或從圖表讀取。確定步驟可通過在得到一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的值之后計算并且在計算中使用該值來完成。[0063]或者，解決方案可為對于一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的多個值預(yù)先計算并且儲存于數(shù)據(jù)庫、表和/或圖表中。在得到一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的值之后，決定提高或降低蒸汽流量比可由數(shù)據(jù)庫、表和/或圖表確定。
[0064]所述方法還可包括根據(jù)確定提高或降低蒸汽流量比的步驟，提高或降低蒸汽流量t匕。通過降低通向預(yù)重整器和/或重整器的進料中的蒸汽，可降低蒸汽流量比。通過提高通向預(yù)重整器和/或重整器的進料中的蒸汽，可提高蒸汽流量比。
[0065]一個或多個過程流可選自通向重整器的入口流、來自重整器的出口流、通向任選的預(yù)重整器的入口流和來自任選的預(yù)重整器的出口流。預(yù)重整器(如果使用)與重整器上游流體流動連通，使得預(yù)重整器的出口流進料重整器的多個重整器管。
[0066]與組成無關(guān)的性質(zhì)的值可得自影響在重整催化劑上碳形成的任何合適的過程流，例如通向重整器的入口流、通向在重整器上游的預(yù)重整器的入口流和/或來自在重整器上游的預(yù)重整器的出口流。
[0067]一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)可包括通向重整器用于重整反應(yīng)的含烴進料的流速，并且確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可隨后取決于通向重整器的含烴進料的流速的值。
[0068]通向重整器的含烴進料可為原料流。通向重整器的含烴進料可為包含來自重整器的流出物的再循環(huán)流。通向重整器的含烴進料可為來自預(yù)重整器的流出物。
[0069]與組成無關(guān)的性質(zhì)的值可得自提供重整催化劑上碳形成的指示的任何合適的過程流，例如通向重整器的入口流和來自重整器的出口流。
[0070]參考圖1，通向重整器100的入口流可為引入重整器管65的反應(yīng)物氣體流70，其中重整器管65含有重整催化劑67。通向重整器的入口流可為燃料流151，用于在重整器中提供燃燒加熱。入口流可為 氧化劑氣體流152，用于提供氧用于在重整器100中燃燒。
[0071]參考圖1，來自重整器的出口流可為流出物流80，其包含來自重整器管65中的重整反應(yīng)的重整產(chǎn)物。由于氫生產(chǎn)速率直接取決于來自重整器的流出物流，氫生產(chǎn)速率可為與組成無關(guān)的性質(zhì)。出口流可為來自重整器100中的燃燒的燃燒產(chǎn)物氣體流154。
[0072]通向任選的預(yù)重整器120的入口流可為進料任選的預(yù)重整器120的反應(yīng)物氣體流40。
[0073]來自任選的預(yù)重整器120的出口流可為流出物流50，其包含來自預(yù)重整器120中的重整反應(yīng)的重整產(chǎn)物。
[0074]本文使用的重整產(chǎn)物流為包含由烴和蒸汽的重整反應(yīng)形成的氫和一氧化碳的任何流。
[0075]來自燃燒產(chǎn)物氣體的熱量通常用于在過程中產(chǎn)生蒸汽。一些產(chǎn)生的蒸汽用作重整反應(yīng)的反應(yīng)物，并且過量的蒸汽從過程輸出。由于燃料和燃燒氧化劑的流影響輸出蒸汽生產(chǎn)，輸出蒸汽的流速也可為與碳形成標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)的與組成無關(guān)的性質(zhì)。
[0076]所述方法還可包括得到一個或多個過程流的一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)中每一個的值，所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)選自影響重整催化劑上碳形成的性質(zhì)。在這種情況下，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟還取決于一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的值。
[0077]與組成有關(guān)的性質(zhì)定義為流體混合物的任何強度物理性質(zhì)，其根據(jù)各種混合物組分的濃度而變化。流體混合物的強度性質(zhì)為不取決于流體混合物的量的流體混合物物理性質(zhì)。低熱值、高熱值、熱導(dǎo)率、粘度、分子量、密度、摩爾熱容、比熱容和音速為與組成有關(guān)的性質(zhì)的實例。無需過度的實驗可選擇合適的與組成有關(guān)的性質(zhì)。
[0078]與組成有關(guān)的性質(zhì)值為與特定混合物組成的與組成有關(guān)的性質(zhì)相關(guān)的表達值。與組成有關(guān)的性質(zhì)值可采用任何合適的單位，并且可與使用常規(guī)S.1.單位的與組成有關(guān)的性質(zhì)值成正比或反比。與組成有關(guān)的性質(zhì)值還可為原本形式的值，取決于用于測量與組成有關(guān)的性質(zhì)的傳感器和/或測量裝置。例如，通過振動管密度計測量的密度值可以Hz為單位來表示。
[0079]對于得到與組成有關(guān)的性質(zhì)，備選或附加的是，所述方法還可包括得到一個或多個過程流的組成。當(dāng)?shù)玫浇M成時，則確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可還取決于一個或多個過程流的組成。
[0080]組成可通過質(zhì)譜或任何其它合適的手段來測量。
[0081]所述方法可包括在多個重整管中得到重整催化劑活性的值。當(dāng)?shù)玫街卣呋瘎┑幕钚詴r，則確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可還取決于重整催化劑活性的值。
[0082]重整器催化劑的催化劑活性的值可為在重整器管中的重整器催化劑的測量值、推斷值或預(yù)測值。測量值可通過催化劑樣品的實驗室測量而得到。推斷值可基于對過程變量(例如溫度和組成)的建模和測量而得到。預(yù)測值可例如由操作經(jīng)驗或由假定的催化劑老化曲線或類似的實驗數(shù)據(jù)得到。催化劑老化曲線為催化劑活性作為壽命的函數(shù)的預(yù)測，其通?；趯嶒灁?shù)據(jù)或操 作經(jīng)驗。催化劑老化曲線可由催化劑制造商提供。
[0083]一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)還可包括通向重整器的第二含烴進料的流速。那么，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可還取決于通向重整器的第二含烴進料的流速的值，其中所述另一含烴進料為包含來自重整器的流出物的再循環(huán)流。將來自重整器的流出物再循環(huán)返回至重整器入口為本領(lǐng)域已知的并且例如描述于美國專利號 7，695，708。
[0084]一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)還可包括通向重整器的含氫進料的流速。那么，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可還取決于通向重整器的含氫進料的流速的值。
[0085]在所述方法中，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可包括至少由一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T。在重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T的計算可另外取決于一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值(如果得到)。在重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T的計算可備選或附加地取決于一個或多個過程流的所得組成(如果得到)。在重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T的計算可備選或附加地取決于重整催化劑的活性的所得值(如果得到)。
[0086]確定提高或降低蒸汽流量比的步驟還可包括至少由一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。。在重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。的計算可另外取決于一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值(如果得到)。在重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。的計算可備選或附加地取決于一個或多個過程流的得到的組成(如果得到)。在重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。的計算可備選或附加地取決于重整催化劑的活性的所得值(如果得到)。
[0087]那么，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可還包括計算在重整器管中在一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中A T=L-T,和比較所述溫差A(yù) T與作為碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低蒸汽流量比 。
[0088]在重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度可由重整器模型計算。重整器模型為本領(lǐng)域已知的，例如，Grotendorst 等人，“Computer-aided Modeling and Simulationof the Thermodynamics of Steam Reforming(對蒸汽重整的熱力學(xué)的計算機輔助建模和模擬)” Mathematics and Computers in Simulation,第 1-21 頁，1738 (1999)和 D.A.Latham 等人,“Mathematical modeling of an industrial steam-methane reformer foron-line deployment (用于在線部署的工業(yè)蒸汽-甲燒重整器的數(shù)學(xué)建模)Tuel Process.Technol.(2011), do1: 10.1016/j.fuproc.2011.04.001。重整器模型通常提供反應(yīng)混合物在重整器管中的溫度和組成。
[0089]使用碳形成模型，在重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度可由在重整器管中反應(yīng)混合物的組成計算。碳形成模型為本領(lǐng)域已知的，例如，F(xiàn)aungnawakij等人，“Thermodynamic analysis of carbon formation boundary and reforming performancefor steam reforming of dimethyl ether (對二甲基醚蒸汽重整的碳形成分邊界和重整性能的熱力學(xué)分析)” Journal of Power Sources,第 164 卷,第 I 期,第 73-79 頁，(2007),Pina 等人，“Optimization of Steam Reformers: Heat Flux Distribution and CarbonFormation(蒸汽重整器的優(yōu)化:熱通量分布和碳形成)” International Journal ofChemical Reactor Engineering,第 I 卷，論文 A25, Berkeley Electronic Press (2003)。碳形成溫度的計算為本領(lǐng)域已知的，例如，J.R.Rostrup-Nielsen, “Catalytic SteamReforming (催化蒸汽重整)” Catalysis - Science and Technology, J.R.Andersen 和Michael Boudart (編輯)，第 5 卷，第 88 頁，Springer-Verlag, (1984)。
[0090]或者，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可包括測量在多個重整器管的重整器管上或之中在一個或多個長度位置處的溫度T。在重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度可通過放置在重整器管內(nèi)的熱電偶測量。在重整器管上在一個或多個長度位置處的溫度可通過光學(xué)高溫計測量。
[0091]在該備選的實施方案中，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟還可包括使用上述方法至少由一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。。在重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。的計算可另外取決于一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值(如果得到)。在重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。的計算可備選或附加地取決于一個或多個過程流的所得組成(如果得到)。在重整器管中在一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。的計算可備選或附加地取決于重整催化劑的活性的所得值(如果得到)。
[0092]那么，確定提高或降低蒸汽流量比的步驟可包括計算在重整器管中在一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中A T=L-T,和比較所述溫差A(yù)T與作為碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低蒸汽流量比。
[0093]在任何備選中，所述方法還可包括當(dāng)溫差A(yù)T小于目標(biāo)溫差時，提高蒸汽流量比。[0094]在任何備選中，所述方法還可包括當(dāng)溫差A(yù) T大于目標(biāo)溫差時，降低蒸汽流量比。實施例
[0095]每一個實施例關(guān)于頂部燃燒的重整器，如在圖1中說明的。
[0096]為了方便，對于每一個實施例，蒸汽流量比為蒸汽:碳摩爾比。
[0097]實施例1 將歸一化的烴流速為100的進料引入的重整器管，其中溫度為547°C (1016 0F )，歸一化的蒸汽:碳摩爾比為1.0。進料壓力為3.28 MPa (476 psia)。燃燒空氣溫度為267V (513T)。進料由甲烷和蒸汽組成。在該實施例中，得到的與組成無關(guān)的性質(zhì)為進料的歸一化流速、入口溫度和壓力以及燃燒空氣的入口溫度。
[0098]圖3顯示管壁溫度相對管長度百分比的代表性的圖。使用重整器模型和包含進料速率、進料溫度、進料壓力和燃燒空氣入口溫度的所得值的重整器操作條件，計算重整器管的內(nèi)表面的溫度。在管的入口端處的管壁溫度為在0%的管長度處，而在管的出口端處的管壁溫度為在100%的管長度處。相同的計算還產(chǎn)生反應(yīng)混合物沿管長度的組成。
[0099]圖3還顯示碳形成溫度相對管長度百分比的代表性的圖。使用碳形成模型和由重整器模型計算的反應(yīng)混合物沿管長度的組成，計算碳形成溫度。
[0100]在15%的管長度處，碳形成溫度和管壁溫度之間的差異最小，并且為約54°C (97T)。該實施例代表充分確立的不含碳的操作。因此，碳形成溫度與管壁溫度之間的該最小差異用作以下實施例的目標(biāo)溫差。
[0101]實施例2下調(diào)(turndown)條件
將歸一化的烴流速為76的進料引入重整器管，其中溫度為536°C (997 0F )，并且歸一化的蒸汽:碳摩爾比為1.0。重整器進料入口壓力為3.13 MPa(454 psia)，并且燃燒空氣入口溫度為234°C (453 °F)。進料由甲烷和蒸汽組成。在該實施例中，進料流量、進料溫度、進料壓力和燃燒空氣入口溫度與在實施例1中的那些相比的變化歸因于降低的生產(chǎn)速率(即，下調(diào))。
[0102]在下調(diào)條件下，由于燃燒器的降低的燃燒速率導(dǎo)致的較低的熱通量，重整器管壁溫度通常低于在滿容量的情況下。降低的流速還意味著經(jīng)過催化劑的空速降低。這意味著較大部分的進料氣體經(jīng)過管的初始部分經(jīng)歷重整反應(yīng)。該組成變化導(dǎo)致較高的碳形成溫度。使用重整器模型和包含進料流速、進料溫度、進料壓力和燃燒空氣入口溫度的所得值的重整器操作條件，計算重整器管的內(nèi)表面的溫度和反應(yīng)混合物的組成。
[0103]使用碳形成模型計算碳形成溫度。
[0104]在實施例2中，碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異計算為61°C (110 °F )。碳形成溫度與管壁溫度之間的該最小差異大于目標(biāo)溫差(在實施例1中確立為54°C )，并且蒸汽:碳比率可降低。
[0105]降低蒸汽:碳比率可提高重整過程的能效。
[0106]實施例3合成氣再循環(huán)
在該實施例中，將歸一化的蒸汽:碳摩爾比為1.0并且歸一化的烴流速為76的新鮮的重整器進料流(流40)與歸一化的烴流速為19的合成氣再循環(huán)流(流60)合并。將重整器進料引入溫度為522°C (972 T )并且壓力為3.2 MPa(464 psia)的重整器管。燃燒空氣入口溫度為239°C (463 °F ) 0進料流速、進料溫度、進料壓力和燃燒空氣入口溫度與實施例2相比的變化歸因于再循環(huán)流。
[0107]使用重整器模型和重整器操作條件計算重整器管的內(nèi)表面的溫度和反應(yīng)混合物的組成，所述重整器操作條件包含進料流速、進料溫度、進料壓力、燃燒空氣入口溫度和流速以及再循環(huán)流的流速和組成的所得值。
[0108]使用碳形成模型計算碳形成溫度。
[0109]在實施例3中，碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異計算為93°C (168 °F )。碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異大于目標(biāo)溫差(在實施例1中確立為54°C )。
[0110]由于目標(biāo)溫差小于計算的最小溫差，可降低蒸汽:碳比率。
[0111]降低蒸汽:碳比率可提高重整過程的能效。
[0112]實施例4具有降低的蒸汽流量比的合成氣再循環(huán)
在該實施例中，將歸一化的蒸汽:碳摩爾比為0.87并且歸一化的烴流量為76的新鮮的重整器進料流(流40)與歸一化的烴流速為19的合成氣再循環(huán)流(流60)合并。將重整器進料引入溫度為524°C (975 0F )并且壓力為3.2 MPa(460 psia)的重整器管。燃燒空氣入口溫度為238°C (461 °F )。在該實施例中，進料流速、進料溫度、進料壓力和燃燒空氣入口溫度與實施例3相比的變化歸因于再循環(huán)流和與新鮮進料有關(guān)的降低的蒸汽:碳摩爾比。
[0113]使用重整器模型和重整器操作條件計算重整器管的內(nèi)表面的溫度和反應(yīng)混合物的組成，所述重整器操作條件包含進料流速、進料溫度、進料壓力、燃燒空氣溫度以及再循環(huán)流的流速和組成的所得值。
[0114]使用碳形成模型計算碳形成溫度。
[0115]在實施例4中，碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異計算為85°C (154 °F )。碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異大于目標(biāo)溫差(在實施例1中確立為54°C )。由于目標(biāo)溫差小于計算的最小溫差，可降低蒸汽:碳比率。
[0116]降低蒸汽:碳比率可提高重整過程的能效。
[0117]實施例5原料組成
實施例5的重整器操作條件與在實施例1中的那些相同，唯一的不同之處在于重整器進料含有2摩爾％乙烷。存在乙烷可歸因于設(shè)備原料組成變化或預(yù)重整器(如果存在)老化。歸一化的蒸汽:碳摩爾比為1.0，其中如前所述計算碳流量，考慮在烴分子中碳原子的數(shù)量。
[0118]使用重整器模型和包含進料流速、進料溫度、進料壓力、進料組成和燃燒空氣入口溫度的所得值的重整器操作條件計算重整器管的內(nèi)表面的溫度和反應(yīng)混合物的組成。
[0119]使用碳形成模型計算碳形成溫度。
[0120]在實施例5中，碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異計算為39°C (70 °F )。差異減小是由于乙烷比甲烷更大的碳形成傾向，但是在實施例1和實施例5中使用相同的蒸汽:碳摩爾比。碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異小于在實施例1中的目標(biāo)溫差。
[0121]由于目標(biāo)溫差大于計算的最小溫差，因此應(yīng)提高蒸汽:碳比率。
[0122]提高蒸汽:碳比率 可幫助避免在重整催化劑上的碳形成。
[0123]實施例6催化劑活性在實施例6中的重整器操作條件與在實施例1中的那些相同，唯一的不同之處在于獲得催化劑活性，并且所述催化劑活性比在實施例1中的催化劑活性大25%。
[0124]使用重整器模型和包含進料流速、進料溫度、進料壓力、燃燒空氣入口溫度和催化劑活性的所得值的重整器操作條件，計算重整器管的內(nèi)表面的溫度和反應(yīng)混合物的組成。
[0125]使用碳形成模型計算碳形成溫度。
[0126]在實施例6中，碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異計算為65°C (117 °F )。碳形成溫度與管壁溫度之間的最小差異大于目標(biāo)溫差(在實施例1中確立為54°C )。
[0127]由于目標(biāo)溫差小于計算的最小溫差，可降低蒸汽:碳比率。
[0128]降低蒸汽:碳比率可提高重整過程的能效。
[0129]實施例7使用圖來確定提高或降低S/C
氫生產(chǎn)速率為影響碳形成的與組成無關(guān)的參數(shù)。可使用重整器模型和碳形成模型以及設(shè)計操作條件來產(chǎn)生圖，如圖4，其顯示氫生產(chǎn)和歸一化的蒸汽:碳比率之間的關(guān)系，該關(guān)系對于碳形成滿足安全操作余量。出于在實施例2中給出的原因，該曲線具有正斜率。
[0130]在該實施例中，氫生產(chǎn)速率為76%，并且歸一化的S/C比率為1.0。
[0131]獲得氫生產(chǎn)速率。操作點顯示在圖4上，并且可見位于曲線之上，這意味著可降低蒸汽:碳比率。
[0132]降低蒸汽: 碳比率可提高重整過程的能效。
[0133]雖然已就具體的實施方案或?qū)嵤├枋隽吮景l(fā)明，但是不局限于此，而是在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍下，可以變化或修改為任何各種其它形式。
【權(quán)利要求】
1.一種操作催化蒸汽-烴重整器的方法，所述重整器具有多個含有重整催化劑的重整器管，所述重整催化劑用于使蒸汽與一種或多種烴在所述重整催化劑存在下在重整反應(yīng)中反應(yīng)，其中所述蒸汽以一定蒸汽流量比引入，所述方法包括: 得到一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的值，所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)選自影響在所述重整催化劑上碳形成的性質(zhì)； 至少根據(jù)所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的值和碳形成標(biāo)準(zhǔn)，確定提高或降低所述蒸汽流量比；和 根據(jù)確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟，提高或降低所述蒸汽流量比。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述一個或多個過程流選自通向所述重整器的入口流、來自所述重整器的出口流、通向預(yù)重整器的入口流和來自所述預(yù)重整器的出口流，其中所述預(yù)重整器的出口流進料所述重整器。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)選自溫度、壓力和總體流速。
4.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括: 得到所述一個或多個過程流的一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)中每一個的值，所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)選自影響在所述重整催化劑上碳形成的性質(zhì)； 其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟還取決于所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的值。
5.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括: 得到所述一個或多個過程流的組成；` 其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟還取決于所述一個或多個過程流的組成。
6.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括: 得到所述重整催化劑活性的值； 其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟還取決于所述重整催化劑活性的值。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括通向所述重整器用于所述重整反應(yīng)的含烴進料的流速，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的含烴進料的流速的值。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)還包括通向所述重整器的另一含烴進料的流速，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的另一含烴進料的流速的值，其中所述另一含烴進料為包含來自所述重整器的流出物的再循環(huán)流。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括所述通向重整器用于重整反應(yīng)的含烴進料的溫度，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的含烴進料的溫度的值。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括所述通向重整器用于重整反應(yīng)的含烴進料的壓力，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的含烴進料的壓力的值。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述一個或多個過程流的一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)包括通向所述重整器用于燃燒加熱的燃料流的流速，并且其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟取決于所述通向重整器的燃料流的流速的值。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ； 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。； 計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ； 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。； 計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
14.權(quán)利要求4的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。； 計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和 比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
15.權(quán)利要求4的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ； 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度T。； 計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和 比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
16.權(quán)利要求5的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ； 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度Tc ；計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
17.權(quán)利要求5的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ；至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度Tc ；計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
18.權(quán)利要求6的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述重整催化劑活性的所得值計算在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ； 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述重整催化劑活性的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度Te；計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
19.權(quán)利要求6的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括: 測量在所述多個重整器管的重整器管中在一個或多個長度位置處的溫度T ； 至少由所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)的所得值和所述重整催化劑活性的所得值計算在所述多個重整器管的所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的碳形成溫度Te；計算在所述重整器管中在所述一個或多個長度位置處的溫差A(yù)T，其中AT=Te-T ;和比較所述溫差△ T與作為所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)溫差，以確定提高或降低所述蒸汽流量比。
20.權(quán)利要求1的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的所得值。
21.權(quán)利要求4的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的所得值和所述一種或多種與組成有關(guān)的性質(zhì)的所得值。
22.權(quán)利要求5的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān)的性質(zhì)中每一個的所得值和所述一個或多個過程流的所得組成。
23.權(quán)利要求6的方法，其中所述確定提高或降低所述蒸汽流量比的步驟包括將所述蒸汽流量比與參比蒸汽流量比相比較，所述參比蒸汽流量比由產(chǎn)生自所述碳形成標(biāo)準(zhǔn)的圖表和/或查找表確定，得自所述圖表和/或所述查找表的所述參比蒸汽流量比相應(yīng)于所述一種或多種與組成無關(guān) 的性質(zhì)中每一個的所得值和所述重整催化劑活性的所得值。
【文檔編號】G01N33/22GK103619753SQ201180071966
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】彭向東, W.R.利奇特, J.R.奧利里 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司