專利名稱：：生產(chǎn)氫和二氧化碳的系統(tǒng)和方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于由含烴氣體生產(chǎn)氫和二氧化碳的系統(tǒng)和方法。特別地，本發(fā)明涉及用于有效重整烴以生產(chǎn)純化的氫和二氧化碳物流的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
：在工業(yè)過程中廣泛使用氫。例如，大量的氫用于氨、甲醇等的合成；用于加氫精制和加氫處理石油；用于催化加氫；用于食品加氫；用于金屬退火；用于過氧化氫的形成；和用于發(fā)電的燃料電池中。在工業(yè)過程中也大量使用二氧化碳。例如，二氧化碳可被注入油井中以強化油采收；可用于強化煤層處理；可用于熔融碳酸鹽燃料電池中；和可用于溫室中。有多種用于由烴或碳質(zhì)材料生產(chǎn)氫和二氧化碳的方法。第一步可以包括生產(chǎn)氫和一氧化碳。例如，可以通過蒸汽重整烴材料(例如甲烷)、使焦炭或煤與蒸汽和空氣反應、或部分氧化烴(例如甲烷、煤油或柴油)以生產(chǎn)含氫和一氧化碳的氣體物流。在第二步中，可以在水煤氣變換反應中用蒸汽處理含氫和一氧化碳的氣體物流以生產(chǎn)二氧化碳和另外的氫。在美國專利公開No.2003/0068269中公開了用于生產(chǎn)氫和二氧化碳的一種這類方法。在氫選擇性、氫可滲透的膜存在下，在單個反應器中使曱烷原料物流同時進行蒸汽重整和水煤氣變換。通過擴散通過所述膜而從產(chǎn)物物流中選擇性分離氬氣，驅使兩個反應的平衡向產(chǎn)物氣體的方向進行。可以控制反應器的溫度以有利于二氧化碳和氫的生產(chǎn)。例如，可以在50(TC下運行反應器以有利于生產(chǎn)變換反應產(chǎn)物二氧化碳和氫，而不是在更高溫度下發(fā)生的生產(chǎn)蒸汽重整產(chǎn)物一氧化碳8和氫。在遠低于50(TC的溫度下不能有效運行反應器，因為必須發(fā)生部分蒸汽重整以將烴轉化成氫和一氧化碳，而重整反應是高溫反應，通常在700-1100。C下運行。但進行蒸汽重整反應所必需的高反應溫度條件對氫選擇性、氫可滲透的膜的壽命是有害的，因為這些溫度接近這些膜的操作極限。另外，該方法可能不能提供烴至氫和二氧化碳的高效能量轉化，因為該方法可能不能將大部分或基本上全部的烴轉化成氫和二氧化碳，這是由于反應器的運行溫度必須只能不夠有效地蒸汽重整烴以同時進行變換反應。美國專利No.6,090,312中提供了用于由烴或碳質(zhì)原料生產(chǎn)氫和二氧化碳的混合物的方法。在反應器中使烴原料(包括通過二氧化碳與蒸汽反應獲得的原料)進行蒸汽重整和變換發(fā)應以生產(chǎn)含氫和二氧化碳以及一氧化碳、蒸汽和曱烷的氣體物流。在換熱器中充分冷卻氣體物流，從而從氣體物流中冷凝和去除蒸汽。通過使氣體物流通過對二氧化碳和氫選擇性可滲透的膜，而從氣體物流中一起分離氫和二氧化碳。再次加熱氣體物流的剩余部分(例如曱烷和一氧化碳)，和使它循環(huán)回反應器中或通過第二反應器以進行另外的蒸汽重整和變換反應以生產(chǎn)更多的氫和二氧化碳。隨后通過對二氧化碳和氫選擇性可滲透的膜，從所得氣體物流中一起分離生產(chǎn)的氫和二氧化碳。雖然在該方法中循環(huán)或進一步處理剩余的烴物流和一氧化碳，但是該方法對于烴至氫和二氧化碳的能量轉化是低效的，因為在同一反應器中進行竟爭的蒸汽重整和變換反應，而反應器內(nèi)沒有用于驅動任一反應的平衡朝向氫和二氧化碳產(chǎn)生方向的裝置。在美國專利No.3,251,652中公開了用于由含氫和一氧化碳的原料物流分離氫和二氧化碳的方法。使源自烴或碳質(zhì)原料的含氬和一氧化碳的氣態(tài)混合物與氫可滲透的擴散膜接觸，以分離純的擴散氫物流。隨后在水煤氣變換反應器中處理未擴散的氣體以將一氧化碳轉化成二氧化碳和生產(chǎn)更多的氫。所得氣體產(chǎn)物含有二氧化碳、氫以及至少部分一氧化碳?？梢酝ㄟ^與第二氫可滲透的擴散膜接觸而使氫與其它氣體分離，或可以在通過冷卻去除二氧化碳之后將氫循環(huán)回變換反應器中。該方法沒有將原料中大部分或全部的烴能量有效地轉化成氫和二氧化碳，因為沒有通過變換反應器將烴重整成氫和一氧化碳，從而生產(chǎn)氫和一氧化碳的原料中沒有轉化成氫和一氧化碳的任何烴在整個過程期間均保持未轉化。希望擁有將大部分或基本上全部的烴原料有效轉化成氫和二氧化碳從而提供烴原料至氫和二氧化碳的改進的能量轉化的系統(tǒng)和方法。也希望提供能夠實現(xiàn)這樣的有效轉化的方法和系統(tǒng)，其中所述方法和系統(tǒng)提供在低于蒸汽重整烴所需溫度的溫度下從氣體物流中分離氫。
發(fā)明內(nèi)容在一個方面，本發(fā)明涉及一種方法，所述方法包括(a)在至少550。C的溫度下使蒸汽、烴和重整催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、一氧化碳、蒸汽和至少一種氣化烴的第一重整氣體，所述烴在所述溫度下是可氣化的；(b)將第一重整氣體冷卻至200-500。C的溫度；(c)使冷卻的第一重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、二氧化碳、蒸汽和至少一種氣化烴的第一變換氣體；(d)從第一變換氣體中分離氫以生產(chǎn)第一氫氣物流及含二氧化碳、蒸汽和至少一種氣化爛的貧氫氣體；(e)在至少550。C的溫度下使貧氫氣體與重整催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、一氧化碳和蒸汽的第二重整氣體；(f)將第二重整氣體冷卻至200-50(TC的溫度；(g)使冷卻的第二重整氣體與水煤氣變換反應催化劑接觸以生產(chǎn)含氫和二氧化碳的第二變換氣體；(h)將第二變換氣體分離成第二氬氣物流和二氧化碳物流。在另一方面，本發(fā)明涉及一種方法，所述方法包括從含至少30mol。/。氫、至少5mol。/o二氧化碳、烴、一氧化碳和蒸汽的氣體中分離氫以提供第一氫氣物流和含二氧化碳、蒸汽、烴和一氧化碳的貧氫氣體；在至少55(TC的溫度下使所述貧氫氣體與重整催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、一氧化碳和蒸汽的重整氣體；將所述重整氣體冷卻至200-50(TC的溫度；使冷卻的重整氣體與水煤氣變換反應催化劑接觸以生產(chǎn)含氫和二氧化碳的變換氣體；將所述變換氣體分離成第二氯氣物流和二氧化碳物流。在另一方面，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括重整反應器；換熱器；初次通過的水煤氣變換反應器；和氬氣分離裝置；其中(a)重整反應器具有第一和第二原料入口、第一和第二流路、第一和第二重整產(chǎn)物出口、至少一種重整催化劑、和熱源；其中(1)第一原料入口與第一流路氣體/流體連通；(2)第一流路與至少一種重整催化劑和第一重整產(chǎn)物出口氣體/流體連通,和與熱源傳熱連通；(3)第二原料入口與第二流路氣體/流體連通；和(4)第二流路與至少一種重整催化劑和第二重整產(chǎn)物出口氣體/流體連通，和與熱源傳熱連通；(b)重整反應器的第一重整產(chǎn)物出口與換熱器氣體/流體連通；(c)換熱器與初次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(d)任選地，附加的初次通過的水煤氣變換反應器與初次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(e)初次通過的水煤氣變換反應器與氫氣分離裝置氣體/流體連通，或如果系統(tǒng)中存在附加的初次通過的水煤氣變換反應器，則附加的初次通過的水煤氣變換反應器與氫氣分離裝置氣體/流體連通；(f)氫分離裝置具有氫氣出口和貧氫氣體出口，氫分離裝置的貧氫氣體出口與重整反應器的第二原料入口氣體/流體連通，其中任選貧氫氣體出口通過第二換熱器與重整反應器的第二原料入口氣體/流體連通。在另外的方面，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括重整反應器；換熱器；初次通過的水煤氣變換反應器；和附加的初次通過的水煤氣變換反應器，所述附加的初次通過的水煤氣變換反應器具有入口、貧氫氣體出口和含有氫可滲透的和氫選擇性的且具有氫氣出口的氫氣分離膜，其中(a)重整反應器具有第一和第二原料入口、第一和第二流路、第一和第二重整產(chǎn)物出口、至少一種重整催化劑、和熱源；其中(1)第一原料入口與第一流路氣體/流體連通；(2)第一流路與至少一種重整催化劑和第一重整產(chǎn)物出口氣體/流體連通，和與熱源傳熱連通；(3)第二原料入口與第二流路氣體/流體連通；和(4)第二流路與至少一種重整催化劑和第二重整產(chǎn)物出口氣體/流體連通，和與熱源傳熱連通；(b)重整反應器的第一重整產(chǎn)物出口與所述換熱器氣體/流體連通；(c)所述換熱器與初次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(d)初次通過的水煤氣變換反應器與附加的初次通過的水煤氣變換反應器的入口氣體/流體連通；(e)氫可滲透的氫選擇性膜位于附加的初次通過的水煤氣變換反應器中以允許附加的初次通過的水煤氣變換反應器中的氫與所述膜的氫出口氣體/流體連通，和阻止非氬氣體與所述氫出口氣體/流體連通；(f)附加的初次通過的水煤氣變換反應器的貧氬氣體出口與重整反應器的第二原料入口氣體/流體連通，其中任選所述貧氬氣體出口通過第二換熱器與重整反應器的第二原料入口氣體/流體連通。1圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的一部分的示意圖。圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的一部分的示意圖。具體實施例方式本發(fā)明的方法和系統(tǒng)由烴原料生產(chǎn)單獨的氫和二氧化碳物流，其中將大部分和優(yōu)選基本上全部的烴原料轉化成氫和二氧化碳。這提供了用于將烴原料能量有效地轉化成氫和二氧化碳的改進方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)通過以下步驟實現(xiàn)這一點使氣化烴進行蒸汽重整和變換反應，從所得產(chǎn)物中分離氫，和循環(huán)含未轉化烴的貧氫氣體以進行蒸汽重整。在一個實施方案中，可以使重整產(chǎn)物進行變換反應以將剩余的未轉化烴轉化成氫和二氧化碳。隨后分離氫和二氧化碳。蒸汽重整/水煤氣變換過程中通常包括的反應和焓可以表示如下(Rl)重整CH4+H20^>C0+3H2+206.4kJ/gmol(R2)水煤氣變換CO+H20<C02+H2—41.1kJ/gmol(R3)總反應式CH4+2H20<=>C02+4H2+165.3kJ/mol在常規(guī)系統(tǒng)和方法中，反應的化學平衡是影響由烴例如甲烷生產(chǎn)氫和二氧化碳的主要因素之一。本方法和系統(tǒng)提供用于在重整可氣化烴和隨后使重整產(chǎn)物水煤氣變換之后從產(chǎn)物物流中去除氳和將貧氫產(chǎn)物物流循環(huán)返回通過第二重整反應的裝置，從而轉化了基本上全部的烴。在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)包括隨后的第二重整反應產(chǎn)物的第二水煤氣變換反應以驅使平衡向有利于基本上僅產(chǎn)生氳和二氧化碳的方向進行。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)允許在有利于從平衡反應生產(chǎn)氫的溫度下運行蒸汽重整反應和水煤氣變換反應。蒸汽重整可以在至少5501C和優(yōu)選700-IIOO"C的溫度下進行，所述溫度有利于氫的產(chǎn)生，因為重整反應是非常吸熱的。水煤氣變換反應可以在200-500。C的溫度下運行，所述溫度也有利于氫的產(chǎn)生，因為變換反應是輕微放熱的。水煤氣變換反應與重整反應分開進行，從而避免了當變換反應和重整反應一起進行時發(fā)生的不利于氫產(chǎn)生的變換反應平衡。在本發(fā)明的實施方案中，可以使用氫可滲透的氫選擇性膜從變換反應產(chǎn)物中分離通過變換反應產(chǎn)生的氫。在比用于蒸汽重整烴原料低的溫度下用膜分離氫，能夠在更高的氫分壓下使變換反應產(chǎn)物與所述膜接觸，增大了通過所述膜的氫通量，這增大了所得氫氣物流的壓力，允許降低有效分離氫所需的膜尺寸，和增大了從變換反應產(chǎn)物物流中去除的氫量。在一個實施方案中，本發(fā)明是一種方法，其中使可氣化烴蒸汽重整和隨后進行水煤氣變換反應，從所得變換反應產(chǎn)物中分離氫，和循環(huán)所得含未轉化烴的貧氫氣體以進行蒸汽重整和變換反應，從而將剩余的未轉化烴轉化成氫和二氧化碳。隨后可以分離氫和二氧化碳。在本方法中，在至少550'C的溫度下使蒸汽、烴和重整催化劑接觸以根據(jù)如下反應生產(chǎn)第一重整氣體CnH2n+2+nH20<nC0+(2n+1)H2其中在接觸溫度下所述烴是可氣化的。第一重整氣體也可含有蒸汽形式的H20，因為l)蒸汽重整反應是不完全反應，使得即使使用化學計量量的蒸汽，反應產(chǎn)物中也能發(fā)現(xiàn)少量蒸汽；和2)蒸汽重整反應優(yōu)選在大量過量的蒸汽存在下進行，以保護重整催化劑。在本發(fā)明方法的實施方案中，可氣化烴可以是一種或多種CnH2n+2烴，其中含可氣化烴的原料含少量或不含硫化氫，所述硫化氫使大多數(shù)氫可滲透的氫選擇性膜和蒸汽重整催化劑中毒。本發(fā)明方法中使用的優(yōu)選CJk+2可氣化烴包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和異丁烷。本方法中最優(yōu)選使用曱烷，它根據(jù)以下反應進行蒸汽重整CH4+H20<z>CO+3H2。本方法中使用的可氣化烴原料可以是天然氣、生物燃料氣、煤氣、煤油或柴油。用于提供甲烷作為烴的特別優(yōu)選的原料物流是天然氣在本發(fā)明方法的實施方案中，重整反應中使用的蒸汽可以通過加熱水、優(yōu)選鍋爐水提供。在本發(fā)明方法的實施方案中，蒸汽重整反應可以在蒸汽重整反應器中進行。蒸汽重整反應器可以是常規(guī)蒸汽重整爐，在所述蒸汽重整爐中在空氣或氧存在下，通過燃燒燃料氣例如天然氣獲得所需重整反應溫度。在優(yōu)選實施方案中，在蒸汽重整反應器內(nèi)的無焰分布燃燒系統(tǒng)中與氧化劑例如空氣或氧組合燃燒燃料氣，以提供熱量從而驅動重整反應。用于蒸汽重整反應器中的無焰分布燃燒系統(tǒng)描述于例如美國專利No.7,025,940中。在本發(fā)明方法的實施方案中，蒸汽重整反應器中包含重整催化劑以幫助實現(xiàn)重整反應。重整催化劑可以是有效51起重整反應的任何催化劑。通常，有用的蒸汽重整催化劑包括但不限于第VIII族過渡金屬，特別是鎳。可以將活性蒸汽重整金屬載帶在惰性栽體上。適合的載體包括含周期表第III和IV族元素的化合物，例如A1、Si、Ti、Mg、Ce和Zr的氧化物或碳化物，最優(yōu)選氧化鋁。蒸汽重整反應器中的催化劑可以是固定床反應器中存在的載帶催化劑。在本發(fā)明方法的實施方案中，在至少55(TC的溫度下在蒸汽重整反應器中使可氣化烴和蒸汽與蒸汽重整催化劑接觸，以實現(xiàn)重整反應。優(yōu)選地，在至少650。C的溫度、和更優(yōu)選在700-1100。C的溫度下使可氣化烴和蒸汽與重整催化劑接觸，以實現(xiàn)重整反應，因為在更高的溫度下驅使重整反應平衡向產(chǎn)生氫和一氧化碳的方向進行。在本發(fā)明方法的實施方案中，在加入蒸汽重整反應器中之前，可以在預重整裝置中預熱可氣化烴和蒸汽/水?？梢栽陬A重整裝置中將可氣化烴和蒸汽/水一起預熱至至少50(TC的溫度或至少550。C的溫度。在一個實施方案中，可以通過與離開蒸汽重整反應器的第一重整氣體換熱而在預重整裝置中加熱可氣化烴和蒸汽/水，從而在加熱可氣化經(jīng)和蒸汽/水的同時冷卻第一重整氣體。15可以在高壓下使可氣化烴和蒸汽混合并作為原料加入蒸汽重整反應器。在一個實施方案中，在0.5-60MPa或1.5-50MPa的壓力下，將可氣化烴和蒸汽的混合物加入蒸汽重整裝置。作為替代，可以將可氣化烴和蒸汽單獨加入重整反應器，仍優(yōu)選在高壓下進行?？梢詫⒖蓺饣癄€和蒸汽單獨加入重整反應器，其壓力使得在重整反應器中組合后重整反應器中混合物的壓力可以為0.5-60MPa或1.5-50MPa。通過蒸汽重整可氣化烴產(chǎn)生的第一重整氣體可以含有氫、一氧化碳、蒸汽、未反應的烴和二氧化碳。優(yōu)選地，第一重整氣體含有至少30mol。/。的氫(濕基)或至少60mol。/。的氫(干基)。在本發(fā)明方法的實施方案中，第一重整氣體可以在高于大氣壓的壓力下離開蒸汽重整反應器。例如，第一重整氣體可以在0.5-30MPa、通常是1.5-5MPa下的壓力下離開蒸汽重整反應器。在本發(fā)明方法的實施方案中，將通過蒸汽重整反應產(chǎn)生的第一重整氣體冷卻至200-50(TC的溫度，以將第一重整氣體冷卻至水煤氣變換反應平衡中有利于氫產(chǎn)生的溫度下?？梢酝ㄟ^常規(guī)換熱例如用水/蒸汽冷卻第一重整氣體。但如上所述，可以通過在預反應器中與加入蒸汽重整反應器的可氣化烴和蒸汽換熱而冷卻第一重整氣體，在冷卻第一重整氣體的同時加熱烴/蒸汽原料。在換熱過程中，第一重整氣體可以相對烴/蒸汽原料逆流流動。優(yōu)選地，將第一重整氣體冷卻至300-450。C的溫度，和更優(yōu)選至350-425。C的溫度。使冷卻的第一重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸以根據(jù)以下反應CO+H20<=>C02+H2生產(chǎn)含氫和二氧化碳的第一變換氣體?？梢栽谒簹庾儞Q反應器中使冷卻的第一重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸。變換反應器可以是常規(guī)變換反應器，和變換催化劑可以是常規(guī)變換催化劑。變換催化劑可以是Fe、Zn、Cr、Cu、Ni或Co組合物，其中所述組合物可以富含堿土金屬例如CaO、MgO和La203,和可以載帶于氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯和/或二氧化硅載體上。優(yōu)選在變換反應器中的固定床中載帶水煤氣變換催化劑。使水煤氣變換反應器與蒸汽重整反應器分開，使得可以在低于蒸汽重整反應所要求溫度下進行變換反應。任選地，可以在多于一個水煤氣變換反應器中使冷卻的第一重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸以生產(chǎn)第一變換氣體，其中水煤氣變換反應器順序排列，和其中將各順序變換反應器的變換反應產(chǎn)物作為原料加入該序列中的下一個變換反應器。任選地，在水煤氣變換反應器序列中，可以通過在將變換反應產(chǎn)物加入該序列中的下一個變換反應器之前使所述產(chǎn)物通過換熱器而冷卻變換反應器的變換反應產(chǎn)物。在一個實施方案中，在第一水煤氣變換反應器中使冷卻的第一重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸，隨后通過在換熱器中與水/蒸汽換熱而將變換反應產(chǎn)物冷卻至200-350。C的溫度，和隨后加入第二水煤氣變換反應器與第二水煤氣變換催化劑接觸以生產(chǎn)第一變換氣體。第一變換氣體可以含有氫、二氧化碳、烴、水(蒸汽形式)和一氧化碳。優(yōu)選第一變換氣體含有至少40mol。/。的氫(濕基)，和更優(yōu)選至少50moP/。的氳(濕基)。隨后可以從第一變換氣體中分離第一變換氣體中存在的氫以生產(chǎn)第一氫氣物流和含二氧化碳和至少一種氣化烴的貧氫氣體。貧氫氣體也可含有水(蒸汽形式)和一氧化碳?？梢酝ㄟ^使第一變換氣體與氬可滲透的氫選擇性膜接觸或通過例如在變壓吸附容器中使第一變換氣體與選擇性吸附第一變換氣體中的非氫氣體的多孔材料接觸，而從第一變換氣體中分離第一變換氣體中的氫。從第一變換氣體中分離的氫形成第一氫氣物流，和從第一變換氣體中分離氫之后的剩余氣體形成貧氫氣體。貧氫氣體中可以含有一些氫。在一個實施方案中，可以通過使第一變換氣體與氫可滲透的氫選擇性膜接觸，而從第一變換氣體中分離第一氫氣物流和貧氫氣體物流。本文中關于氣體可滲透膜使用的術語"氫選擇性"定義為表示所述膜將允許至多1mol"/。的氫之外的氣體通過所述膜。本文中關于氣體可滲透膜使用的術語"氫可滲透的"定義為表示所述膜將允許氫通過所述膜。氫可滲透的氫選擇性膜可以允許基本上純的氫氣的擴散，擴散氣體具有小于1ppm的雜質(zhì)。氫可滲透的氫選擇性膜可以包括氫可滲透的氫選擇性金屬，和形狀可以為管狀或片狀。用于制備所述膜的氫可滲透的氫選擇性金屬和合金包括Pt、Ni、Au、Pd、Pd-V、Pd-Ta、Pd-Nb、Pd-Ag和Pd-Au。在形成氫可滲透的氫選擇性膜時，鈀和它的合金是特別有用的。氫可滲透的氫選擇性膜應能夠在至少150-50(TC的溫度下操作。氳可滲透的氫選擇性膜可以優(yōu)選在多至20MPa、或多至10MPa、或多至5MPa的壓力下操作。可以如美國專利No.2,773,561中所述形成氫可滲透的氫選擇性膜管。可以如美國專利No.1，174，631中所述形成鈀或鉑的氫可滲透的氫選擇性膜片。在優(yōu)選實施方案中，氫可滲透的氫選擇性膜是根據(jù)美國專利公開No.2004/0244590或PCT公開W099/30806的公開內(nèi)容利用鈀或鈀/銀合金作為氬可滲透的氫選擇性膜層形成的管。氫可滲透的氫選擇性膜可以與水煤氣變換反應器分開放置，但以氣體/流體連通方式與生產(chǎn)第一變換氣體的水煤氣變換反應器偶聯(lián)。如果使用多于一個水煤氣變換反應器以實現(xiàn)變換反應和形成第一變換氣體，則氫可滲透的氫選擇性膜可以以氣體/流體連通方式與變換反應器序列中的最終變換反應器偶聯(lián)。氫可滲透的氫選擇性膜也可位于水煤氣變換反應器中。優(yōu)選地，如果所述膜位于水煤氣變換反應器中，則它位于兩個或更多個變換反應器序列的最終變換反應器中，其中在進入含所述膜的最終變換反應器中之前，通過換熱將一個或多個初始變換反應器中產(chǎn)生的變換反應產(chǎn)物冷卻至200-至多400。C或至多350。C的溫度。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以在高流通率下完成第一氫氣從第一變換氣體通過氫可滲透的氫選擇性膜的擴散。氬通過膜的高流通率通過在相對高的壓力下使第一變換氣體與膜接觸而實現(xiàn)，這導致與膜接觸的氫的相對高分壓。如上所述，可以在至多20MPa、或至多10MPa、或至多5MPa的壓力下使第一變換氣體與膜接觸，其中通常在2-5MPa的壓力下使第一變換氣體與膜接觸。由于變換氣體相對低的溫度，可以在該相對高的壓力下使第一變換氣體與膜接觸。在高溫下、例如高于45(TC或高于500。C,氫可滲透的氫選擇性膜接近它們的溫度極限操作。在接近膜的操作極限的溫度下，相對高的壓力、例如大于2MPa降低膜的壽命，因此避免在高溫下的變換氣體的高壓接觸。在本發(fā)明的方法中，與膜接觸的變換氣體的相對低的溫度允許變換氣體在大于2MPa的壓力下與膜接觸，相對于高溫、低壓變換氣體與膜的通量，增大了通過膜的氫通量。相對于其中通過在相對低的壓力下與膜接觸而從變換氣體中分離氫的方法，相對高的壓力例如大于2MPa的第一變換氣體與氫可滲透的氫選擇性膜的接觸也可增大本發(fā)明方法的能量效率。與通過在相對低的壓力下與膜接觸而分離的氫氣物流相比，在相對高的壓力下從第一變換氣體中分離的第一氫氣物流本身具有相對高的壓力。用于商業(yè)的目的，氫氣必須是高壓的，和當通過擴散通過氫可滲透的氫選擇性膜而分離時通常需要壓縮。與通過在相對的壓力下擴散通過膜而分離的氫氣物流相比，制備用于商業(yè)應用的本發(fā)明的相對高壓力的第一氬氣物流需要更少的壓縮和因此更少的用于提供壓縮動力的能量。相對于從具有相同組成的更低壓力的變換氣體中分離相同量的氫所需的膜面積，相對高壓力的第一變換氣體與氫可滲透的氫選擇性膜的接觸也可減少從第一變換氣體中分離氫所需的膜的接觸面積。變換氣體的更高壓力增大了變換氣體中氬的分壓，這增大了擴散通過氬可滲透的氫選擇性膜的規(guī)定面積的氫量。第一氫氣物流通過膜的更大的擴散或通量因此允許使用更小的膜，因為為了獲得第一氬氣物流通過膜的令人滿意的的擴散速率和量，需要更少的膜面積。在優(yōu)選實施方案中，當?shù)谝粴錃馕锪鲾U散通過膜時，將蒸汽用作吹掃氣體以吹掃來自膜的第一氫氣物流。當?shù)谝粴鍤馕锪鲾U散通過膜時，從膜去除第一氫氣物流可以增大通過膜的氫流通率。如上所述，增大的通過膜的氫流通率允許使用更小的膜，因為膜的規(guī)定面積在更高流通率下使更多的氫擴散通過膜?？梢酝ㄟ^將吹掃氣體和第一氫氣物流的混合物冷卻至蒸汽冷凝的溫度和使第一氫氣物流與冷凝的蒸汽(水)分離，而使蒸汽吹掃氣體與第一氫氣物流分離。第一變換氣體與氫可滲透的氫選擇性膜接觸的產(chǎn)物是第一氫氣物流和貧氫氣體?？梢允沟谝粴錃馕锪髋c第二氫氣物流組合(如下文所述生產(chǎn))以形成氫產(chǎn)物物流。折干計算，第一氫氣物流優(yōu)選含有至少97mol。/。的氫、更優(yōu)選至少99mol。/。的氫和最優(yōu)選至少99.5mol。/。的氫。貧氫氣體含有二氧化碳、可氣化烴和蒸汽，和可以含有一氧化碳。折干計算，貧氫氣體可以含有至少5mor/D、或至少10mol%、或至少15邁01°/。的可氣化經(jīng)。如下文更詳細所述，進一步處理貧氫氣體以生產(chǎn)另外的氫。在本發(fā)明方法的另一個實施方案中，可以通過使第一變換氣體與選擇性吸附非氬氣體的多孔材料接觸而從第一變換氣體中分離第一氫氣物流和貧氫氣體，優(yōu)選在一個或多個變壓吸附容器中進行。包含選擇性吸附非氫氣體的多孔材料的變壓吸附容器可商購獲得。本文中關于變壓吸附容器中使用的多孔材料使用的術語"非氫氣體"定義為表示第一變換氣體中氫之外的氣體，包括第一變換氣體中的二氧化碳、蒸汽、一氧化碳和可氣化烴。多孔材料包括能夠從第一變換氣體中選擇性吸附非氫氣體以提供第一氫氣物流的任何固體材料。在一個實施方案中，多孔材料是碳分子篩、活性碳或沸石?？梢栽诜菤錃怏w吸附至多孔材料的壓力下，在變壓吸附容器中使第一變換氣體與多孔材料接觸。可以在至少0.5MPa、或至少0.75MPa、或至少1MPa、或至少1.5MPa、或至少2MPa的壓力下，-使第一變換氣體與多孔材料接觸以生產(chǎn)第一氫氣物流。在本發(fā)明方法的實施方案中，可以在0.5-20MPa、或0.75-10MPa、或卜5MPa的壓力下，在變壓吸附容器中使第一變換氣體與多孔材料接觸以生產(chǎn)第一氫氣物流。在壓力下在變壓吸附容器中使第一變換氣體與多孔材料接觸之后，非氫氣體吸附至多孔材料，和使第一變換氣體中的氫與非氫氣體分離并流動通過變壓吸附容器以形成第一氳氣物流。通過使其上吸附了非氫氣體的多孔材料與第一變換氣體分離、使多孔材料減壓和從多孔材料中釋放貧氫氣體，而回收貧氫氣體。在一個實施方案中，使多孔材料減壓至大氣壓力以釋放貧氫氣體。在一個實施方案中，可以在兩個或更多個變壓吸附容器中使第一變換氣體與選擇性吸附非氫氣體的多孔材料接觸。第一變換氣體可以交替地在第一變壓吸附容器中與第一多孔材料和隨后在第二變壓吸附容器中與第二多孔材料接觸，和可以按順序在第三或更多變壓吸附容器中與第三或更多多孔材料接觸。在第一變換氣體于另一個變壓吸附容器中與多孔材料接觸的同時，可以使一個或多個變壓吸附容器中的多孔材料減壓以釋放貧氫氣體。在變壓吸附容器中使第一變換氣體于多孔材料接觸和隨后使含有吸附的非氫氣體的多孔材料減壓的產(chǎn)物是第一氫氣物流和貧氫氣體?？梢允贵室粴錃馕锪髋c第二氬氣物流組合(如下文所述生產(chǎn))以形成氫產(chǎn)物物流。折干計算，第一氫氣物流優(yōu)選含有至少97mol。/。的氫、更優(yōu)選至少99mol。/fl的氫和最優(yōu)選至少99.5mol。/。的氫。貧氫氣體含有二氧化碳、可氣化烴和蒸汽，和可含有一氧化碳。折干計算，貧氫氣體可含有至少5mol%、或至少10mol%、或至少15mo"/。的可氣化烴。如下文更詳細所述在被壓縮之后，可以進一步處理通過使多孔材料減壓獲得的貧氫氣體以生產(chǎn)另外的氫?？梢詫⒇殮錃怏w壓縮至0.5-60MPa或1.5-50MPa的壓力?？梢愿鶕?jù)壓縮氣體的常規(guī)方法壓縮貧氫氣體。在本發(fā)明的方法中，可以在至少55(TC的溫度下，使通過氫選擇性氫可滲透的膜或通過在變壓吸附容器中選擇性吸附非氫氣體的多孔材料吸附和隨后解吸附及隨后壓縮而從第一變換氣體中分離的貧氫氣體與重整催化劑接觸以生產(chǎn)含有氫、一氧化碳和蒸汽的第二重整氣體。第二重整氣體也可含有二氧化碳。必須將貧氫氣體加熱至至少550°C的溫度以用于重整反應，和可以通過任何便利的裝置進行加熱。在一個實施方案中，通過與如下所述生產(chǎn)的第二重整氣體換熱，而將貧氯氣體加熱至至少55(TC的溫度?？梢栽谡羝卣磻髦性谥辽?50。C的溫度下使貧氫氣體與重整催化劑接觸以生產(chǎn)第二重整氣體。在本發(fā)明方法的實施方案中，在至少650。C的溫度下、和更優(yōu)選在700-1100"C的溫度下，在蒸汽重整反應器中使貧氫氣體與重整催化劑接觸。優(yōu)選所述蒸汽重整反應器是用于由初始烴原料生產(chǎn)第一重整氣體的相同蒸汽重整反應器，其中可以如上所述加熱蒸汽重整反應器以實現(xiàn)貧氫氣體至第二重整氣體的重整反應。雖然可以在用于由烴原料生產(chǎn)第一重整氣體的相同蒸汽重整反應器中將貧氫氣體蒸汽重整成第二重整氣體，但是與烴原料分開地將貧氫氣體重整成第二重整氣體。最優(yōu)選在用于生產(chǎn)笫一重整氣體的相同蒸汽重整反應器中、但與初始可氣化烴、蒸汽、和第一重整氣體分開地將貧氫氣體重整成第二重整氣體。蒸汽重整反應器中使用的用于重整貧氫氣體的重整催化劑可以是有效引起重整反應的任何催化劑，例如上文針對用于生產(chǎn)第一重整氣體的重整催化劑列出的那些。優(yōu)選用于將貧氫氣體重整成第二重整氣體的重整催化劑與用于生產(chǎn)第一重整氣體的催化劑是相同類型的。最優(yōu)選地，用于從貧氫氣體生產(chǎn)第二重整氣體的重整催化劑與用于生產(chǎn)第一重整氣體的催化劑是相同的，其中用于生產(chǎn)第二重整氣體的重整催化劑與用于生產(chǎn)第一重整氣體的重整催化劑位于相同的蒸汽重整反應器中。更優(yōu)選地，用于生產(chǎn)第二重整氣體的重整催化劑位于重整反應器中的固定床內(nèi)。優(yōu)選含有用于將貧氫氣體轉化成第二重整氣體的重整催化劑的固定床與含有用于生產(chǎn)第一重整氣體的重整催化劑的固定床是相同的，固定床的位置使得其中貧氫氣體可以與生產(chǎn)第一重整氣體的重整催化劑與可氣化烴和蒸汽的接觸分開而選擇性接觸重整催化劑以生產(chǎn)第二重整氣體。通過蒸汽重整貧氫氣體生產(chǎn)的第二重整氣體可以含有氫、一氧化碳、蒸汽和二氧化碳。折干計算，優(yōu)選第二重整氣體含有至少30mol%的氫、至少35mol。/。的氫或至少40mo"/。的氫。第二重整氣體也含有少量或不含烴，折千計算，優(yōu)選含0-2mo"/。的烴、更優(yōu)選0-1raol。/。的烴和最優(yōu)選0-0.5mol。/。的烴。在本發(fā)明方法的實施方案中，將通過蒸汽重整反應生產(chǎn)的第二重整氣體冷卻至200-50(TC的溫度，以將第二重整氣體冷卻至水煤氣變換反應平衡中有利于氫產(chǎn)生的溫度。可以通過常規(guī)換熱例如用水/蒸汽冷卻第二重整氣體。但如上所述，優(yōu)選在貧氫氣體進入蒸汽重整反應器之前通過與貧氬氣體換熱而冷卻第二重整氣體，在冷卻第二重整氣體的同時加熱貧氫氣體。最優(yōu)選換熱過程中第二重整氣體相對貧氳氣體逆流流動?？梢詫⒌诙卣麣怏w冷卻至300-45(TC的溫度或至350-425。C的溫度?？梢栽谒簹庾儞Q反應器中使冷卻的第二重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸以生產(chǎn)含氫和二氧化碳的第二變換氣體。變換反應器可以是常規(guī)變換反應器和變換催化劑可以是常規(guī)變換催化劑，然而變換反應器應是與用于生產(chǎn)第一變換產(chǎn)物的變換反應器的任一個分開的反應器，以避免組合大量的無烴的第二重整氣體和第二變換氣體與第一重整氣體或第一變換氣體。變換反應器應與蒸汽重整反應器分開，使得可以在低于蒸汽重整反應所需的溫度下實現(xiàn)變換反應以生產(chǎn)第二變換產(chǎn)物，從而驅使變換反應平衡向著氬和二氧化碳產(chǎn)生的方向進行。任選地，可以在多于一個水煤氣變換反應器中使冷卻的第二重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸以生產(chǎn)第二變換氣體，其中水煤氣變換反應器序列排列，和其中將各順序變換反應器的變換反應產(chǎn)物作為原料加入該序列的下一個變換反應器。再次，用于由第二重整氣體生產(chǎn)變換反應產(chǎn)物的任何變換反應器應與用于形成第一變換氣體的變換反應器分開。任選地，在水煤氣變換反應器序列中，可以通過在將變換反應產(chǎn)物加入該序列的下一個變換反應器之前使所述產(chǎn)物通過換熱器而冷卻變換反應器的變換反應產(chǎn)物。在一個實施方案中，冷卻的第二重整氣體可以具有350-50(TC的溫度，和可以在第一水煤氣變換反應器中與水煤氣變換催化劑接觸以由第二重整氣體生產(chǎn)變換反應產(chǎn)物，隨后通過在換熱器中與水/蒸汽換熱而將變換反應產(chǎn)物冷卻至200-35(TC的溫度，和隨后將冷卻的變換反應產(chǎn)物加入第二水煤氣變換反應器以生產(chǎn)第二變換氣體。第二變換氣體可以含有氫、二氧化碳和蒸汽。折千計算，優(yōu)選第二變換氣體可以含有至少35mol。/D的氫、至少40mol。/。的氫或至少45mol。/。的氫。折干計算，優(yōu)選第二變換氣體可以含有至少30moW的二氧化碳、至少35mol。/。的二氧化碳或至少40即1%的二氧化碳。折干計算，第二變換氣體可以含有至多10mol%、優(yōu)選至多5moP/。和最優(yōu)選至多1raoP/。的氫或二氧化碳之外的氣體。特別地，折干計算，第二變換氣體可以含有至多2mo"/。的烴、或至多l(xiāng)mol。/c的烴或至多0.5mol%的烴。在本發(fā)明方法的實施方案中，可以通過用于分離氫和二氧化碳的任何便利的裝置而將第二變換氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳物流。在一個實施方案中，通過使第二變換氣體與氫可滲透的氫選擇性膜接觸而分離氫和二氧化碳。在另一個實施方案中，通過在變壓吸附容器中使第二變換氣體與多孔材料接觸而分離氫和二氧化碳。在另一個實施方案中，通過將第二變換氣體冷卻至有效冷凝二氧化碳和使二氧化碳與氫分離的溫度而分離氫和第二變換氣體。在其中通過使第二變換氣體與氫可滲透的氫選擇性膜接觸而分離氫和二氧化碳的實施方案中，氫可滲透的氫選擇性膜可以是上文針對從第一變換氣體中分離笫一氫氣物流所迷的類型。但與第二變換氣體接觸的氫可滲透的氫選擇性膜應為與用于由第一變換氣體中分離第一氫氣物流的任何膜分開的膜，以避免從第一變換氣體中分離的任何烴污染從第二變換氣體中分離的第二氫氣物流或二氧化碳物流。氫可滲透的氫選擇性膜可以與用于生產(chǎn)第二變換氣體的水煤氣變換反應器分開放置，但以氣體/流體連通方式與用于生產(chǎn)第二變換氣體的變換反應器偶聯(lián)。如果使用多于一個水煤氣變換反應器進行變換反應和形成第二變換氣體，則氫可滲透的氫選擇性膜可以以氣體/流體連通方式與變換反應器序列的最終變換反應器偶聯(lián)。隨后可以在使第二變換氣體與膜接觸之前，通過使第二變換氣體通過換熱器而充分冷卻第二變換氣體以從第二變換氣體中冷凝蒸汽。在另一個實施方案中，氫可滲透的氫選擇性膜可以位于水煤氣變換反應器中。優(yōu)選地，如果所述膜位于水煤氣變換反應器中，則它位于兩個或更多個變換反應器序列的最終變換反應器中，其中在進入含有所述膜的最終變換反應器中之前，通過換熱將一個或多個初始變換反應器中生產(chǎn)的變換反應產(chǎn)物冷卻至200-至多400。C或至多350'C的溫度。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以在高流通率下完成第二氫氣從第二變換氣體擴散通過氫可滲透的氫選擇性膜。可以通過在相對高的壓力下使第二變換氣體與所述膜接觸而實現(xiàn)氫通過所迷膜的高流通率，所述相對高的壓力導致與膜接觸的相對高的氫分壓。可以在多至20MPa、或多至10MPa、或多至5MPa的壓力下使笫二變換氣體與膜接觸，其中通常在2-5MPa的壓力下使第二變換氣體與膜接觸。特別是當在室溫下使第二變換氣體與膜接觸時，由于第二變換氣體的相對低的溫度，可以在該相對高的壓力下使第二變換氣體與膜接觸。如上所述，在相對高的溫度下、例如高于450。C或高于50(TC下，氬可滲透的氫選擇性膜接近它們的操作極限操作，所述相對高的溫度限制了可以對膜施用的壓力。在本發(fā)明的方法中，與膜接觸的第二變換氣體的相對低的溫度允許在大于2MPa的壓力下使變換氣體與所述膜接觸，相對于在相對高的溫度下可獲得的通量增大了氫通過所述膜的通量。另外，如上文相對于從第一變換氣體中分離第一氫物流所討論的，通過在高壓下使第二變換氣體與膜接觸增大了能量效率，因為需要更少的能量壓縮擴散穿過所述膜的第二氫物流?？梢詫⒄羝米鞔祾邭怏w以吹掃來自膜的第二氬氣物流。如上文針對第一氫氣物流所述，將蒸汽用作吹掃氣體和第二變換氣體可能與膜接觸的相對高的壓力使得能夠使用更小的膜，因為從第二變換氣體中分離第二氫氣物流需要更小的膜接觸面積。在另一個實施方案中，可以通過在一個或多個變壓吸附容器中使第二變換氣體與選擇性吸附非氫氣體特別是二氧化碳的多孔材料接觸而從第二變換氣體中分離第二氫氣物流和二氧化碳物流。優(yōu)選不使第二變換氣體與第一變換氣體組合與該多孔材料接觸，從而避免了第一變換氣體中存在的任何烴污染二氧化碳物流。用于從第二變換氣體中分離非氫氣體特別是二氧化碳的多孔材料包括但不限于碳分子篩、活性碳或沸石。可商購獲得包含選擇性吸附非氫氣體特別是二氧化碳的多孔材料的變壓吸附容器。在非氫氣體特別是二氧化碳吸附至多孔材料的壓力下，在變壓吸附容器中使第二變換氣體與多孔材料接觸?？梢栽谥辽?.5MPa、或至少0.75MPa、或至少1MPa、或至少1.5MPa、或至少2MPa的壓力下使第二變換氣體與多孔材料接觸以生產(chǎn)第二氫氣物流。在一個實施方案中，可以在0.5-20MPa、或O.75-10MPa、或l-5MPa的壓力下使第二變換氣體與多孔材料接觸以生產(chǎn)第二氫氣物流?？梢栽谧儔何饺萜髦信c多孔材料接觸之前，將第二變換氣體冷卻至有效從第二變換氣體中冷凝任何蒸汽的溫度。在一個實施方案中，可以在變壓吸附容器中與多孔材料接觸之前，通過與水/蒸汽換熱而將第二變換氣體冷卻至室溫。在壓力下在變壓吸附容器中使第二變換氣體與多孔材料接觸后，二氧化碳吸附至多孔材料，和使第二變換氣體中的氫與二氧化碳分離并流動通過變壓吸附容器以形成第二氬氣物流。通過使其上吸附了二氧化碳的多孔材料與第二變換氣體分離、使多孔材料減壓和從多孔材料中釋放二氧化碳，可以回收二氧化碳。可以使多孔材料減壓至大氣壓力以釋放二氧化碳。在一個實施方案中，在兩個或更多個變壓吸附容器中使第二變換氣體與選擇性吸附非氫氣體特別是二氧化碳的多孔材料接觸。第二變換氣體可以交替地在第一變壓吸附容器中與第一多孔材料接觸以從第二變換氣體中分離非氫氣體(特別是二氧化碳)和氫，和隨后在第二變壓吸附容器中與第二多孔材料接觸以從第二變換氣體中分離非氫氣體(特別是二氧化碳)和氫，和可以按順序在第三或更多變壓吸附容器中與第三或更多多孔材料接觸。在第二變換氣體于不同的變壓吸附容器中與不同的多孔材料接觸的同時，可以使一個或多個變壓吸附容器中的多孔材料減壓以釋放二氧化碳。在另一個實施方案中，將第二變換氣體冷卻至有效使第二變換氣體中的二氧化碳冷凝和與氫分離的溫度，產(chǎn)生二氧化碳物流和第二氫氣物流。優(yōu)選將第二變換氣體冷卻至有效冷凝和分離第二變換氣體中蒸汽的溫度，和隨后冷卻至有效使二氧化碳冷凝和與氫分離的溫度。可以通過冷卻第二變換氣體，而將第二變換氣體冷卻至充分低的溫度以從第二變換氣體中分離二氧化碳物流。無論通過膜、變壓吸附或溫度調(diào)節(jié)，從第二變換氣體中分離的笫二氫氣物流優(yōu)選具有折干計算至少97mol%、更優(yōu)選至少99moP/。和最優(yōu)選至少99.5moiy。的氳含量?？梢酝ㄟ^將第二氬氣物流冷卻至蒸汽冷凝的溫度和使第二氫氣物流與冷凝的蒸汽分離，而去除第二氫氣物流中存在的任何蒸汽。無論通過膜、變壓吸附或溫度調(diào)節(jié)，從第二變換氣體中分離的二氧化碳物流優(yōu)選具有折干計算至少75mol%、優(yōu)選至少80mol。/o和最優(yōu)選至少85mol。/。的二氧化碳含量。折干計算，二氧化碳物流優(yōu)選含有0-2mol。/。的烴、更優(yōu)選0-1mol。/。的烴和最優(yōu)選0-0.5mol。/。的經(jīng)。可以使通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的第一和第二氫氣物流組合成氫產(chǎn)物物流。當通過擴散通過膜而分離第一或第二氫氣物流時，為了商業(yè)可行性，可能需要壓縮氳產(chǎn)物物流。在本發(fā)明方法的實施方案中，可以通過在換熱器中與蒸汽換熱，使用從蒸汽重整反應器中排出的熱廢氣將蒸汽加熱至高于650。C、優(yōu)選700-1100。C的溫度。也可使蒸汽加壓至約1-2MPa的壓力?？梢允篃岬募訅赫羝蛎浲ㄟ^渦輪，和可以利用由熱的加壓蒸汽膨脹通過渦輪而在渦輪中產(chǎn)生的能量將氫產(chǎn)物物流壓縮至所需的壓力。在一個實施方案中，可以將氫產(chǎn)物物流壓縮至約0.5-50MPa的壓力。在本發(fā)明方法的實施方案中，也可在從選擇性吸附非氫氣體的多孔材料解吸附貧氫氣體之后、在重整反應器中使貧氫氣體與重整催化劑接觸之前，利用由通過渦輪的熱加壓的蒸汽的膨脹而在渦輪中產(chǎn)生的能量以壓縮貧氫氣體。如上所述，可以將解吸附的貧氫氣體壓縮至0.5-60MPa或1.5-50MPa的壓力。在另一方面，本發(fā)明是用于由含至少30mo"/。的氫、至少5mol%的二氧化碳、烴、一氧化碳和蒸汽的原料氣體生產(chǎn)氫氣和二氧化碳的方法。可以從原料氣體中分離氫以提供第一氫氣物流和含二氧化碳、蒸汽、烴和一氧化碳的貧氫氣體。可以通過在0.5-60MPa的壓力下使原料氣體與氳可滲透的氫選擇性膜接觸或通過在變壓吸附容器中使原料氣體與多孔材料接觸而分離第一氫氣物流?？梢匀缟衔年P于從第一變換氣體中分離第一氫氣物流所述，通過膜或通過在變壓吸附容器中與多孔材料接觸而分離第一氫氣物流?？梢詫⒇殮錃怏w任選壓縮至0.5-60MPa的壓力，和在至少550°C的溫度下與重整催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、一氧化碳、蒸汽和任選的二氧化碳的重整氣體?？梢匀缟衔年P于使可氣化烴和蒸汽與重整催化劑接觸以生產(chǎn)第一變換氣體所述，在至少55(TC的溫度下，在蒸汽重整反應器中使貧氫氣體與重整催化劑接觸。在一個實施方案中，可以在至少650。C、或700-110(TC的溫度下，在蒸汽重整反應器中使貧氫氣體與重整催化劑接觸。可以將含氫、一氧化碳和蒸汽的重整氣體冷卻至200-500X:的溫度，和隨后與水煤氣變換反應催化劑接觸以生產(chǎn)含氫和二氧化碳的變換氣體。可以通過在常規(guī)換熱器中與水/蒸汽換熱而冷卻重整氣體?？梢匀缟衔年P于在一個或多個水煤氣變換反應器中使第二重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸所述，在一個或多個水煤氣變換反應器中使冷卻的重整氣體與水煤氣變換反應催化劑接觸?？梢詫⒆儞Q氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳物流?？梢酝ㄟ^與氫可滲透的氫選擇性膜接觸、通過變壓吸附、或通過冷卻變換氣體以從變換氣體中分離二氧化碳物流，而將變換氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳物流?？梢匀缟衔年P于從第二變換氣體中分離第二氫氣物流和二氧化碳物流所述，通過與膜接觸、通過變壓吸附、或通過冷卻以分離二氧化碳物流，而將變換氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳?？梢越M合第一和第二氫氣物流以形成氫產(chǎn)物物流。如果第一氫氣物流或第二氬氣物流是通過擴散通過氫可滲透的氫選擇性膜而分離的，則可以加壓氫產(chǎn)物物流?？梢匀缟衔年P于加壓氫產(chǎn)物物流所述而加壓氫產(chǎn)物物流?，F(xiàn)在參考圖1，其中顯示了本發(fā)明系統(tǒng)10。烴原料管線11和水/蒸汽原料管線13提供用于向重整和變換反應供應烴和水/蒸汽的導管，以提供氫和二氧化碳產(chǎn)物物流。烴原料管線11和水/蒸汽原料管線13以氣體/流體連通方式與第一換熱器原料管線15偶聯(lián)。第一換熱器原料管線15以氣體/流體連通方式與第一換熱器17偶聯(lián)。第一換熱器17優(yōu)選是用于將組合的烴和蒸汽加熱至至少55(TC的溫度的預重整裝置。第一換熱器17以氣體/流體連通方式與第一重整反應器原料入口21偶聯(lián)。系統(tǒng)10包括蒸汽重整反應器23。蒸汽重整反應器23包括熱源25，熱源25可以是燃燒分別通過燃料入口27和氧化劑入口29進入重整反應器23的燃料和氧或空氣的燃燒設備。所述燃燒設備可以用于將蒸汽重整反應器中的溫度控制為至少550。C的溫度、更優(yōu)選為700-1100°C的溫度。最優(yōu)選所述燃燒設備是無焰分布式燃燒器。蒸汽重整反應器23還包含用于在至少550。C的溫度下、在烴和蒸汽存在下實現(xiàn)重整反應的重整催化劑31。重整催化劑可以是有效催化重整反應的任何催化劑。優(yōu)選的催化劑如上文針對本發(fā)明方法所述。第一重整反應器原料入口21提供烴/蒸汽原料進入蒸汽重整反應器23的入口，和以氣體/流體連通方式與通過反應器23的第一流路33偶聯(lián)。第一流路33與重整催化劑31氣體/流體連通和與熱源25傳熱連通，使得在曝露于來自熱源25的熱量的同時可以使烴/蒸汽原料與催化劑31接觸，以實現(xiàn)蒸汽重整反應。第一流路33與第一重整反應器出口35氣體/流體連通，笫一重整氣體可以通過第一重整反應器出口35流出重整反應器23。第一重整反應器出口35以氣體/流體連通方式與換熱器偶聯(lián)，以冷卻流出重整反應器23的第一重整氣體。在一個實施方案中，所述換熱器是第一換熱器17。在優(yōu)選實施方案中，第一重整氣體相對通過第一換熱器原料管線15進入第一換熱器17的烴/蒸汽原料逆流通過第一換熱器17，設置第一換熱器原料管線15使得第一重整氣體與烴/蒸汽原料換熱，從而冷卻第一重整氣體和加熱烴/蒸汽原料。優(yōu)選地，通過第一重整氣體和烴/蒸汽原料之間的換熱，第一換熱器U可以將第一重整氣體冷卻至200-500。C的溫度和將烴/蒸汽原料加熱至至少550°C的溫度。第一換熱器17以氣體/流體連通方式通過管線39與初次通過的水煤氣變換反應器41偶聯(lián)。冷卻的第一重整氣體可以流出第一換熱器17和通過管線39進入初次通過的水煤氣變換反應器41中。初次通過的水煤氣變換反應器41可以含有水煤氣變換催化劑43，其在200-500。C溫度下有效催化冷卻的第一重整氣體組分的水煤氣變換反應。水煤氣變換催化劑43可以是有效催化水煤氣變換反應的任何催化劑。優(yōu)選的催化劑如上文針對本發(fā)明方法所述。變換反應流路45通過以氣體/流體連通方式與管線39、水煤氣變換催化劑43和初次通過的變換反應器的出口47偶聯(lián)的初次通過的水煤氣變換反應器。冷卻的第一重整氣體可以通過管線39進入初次通過的水煤氣變換反應器41，進入變換反應流路45和與水煤氣變換催化劑43接觸，和作為第一變換氣體流出初次通過的變換反應器的出口47。任選地，系統(tǒng)10可以包含一個或多個附加的初次通過的水煤氣變換反應器(圖1中顯示為單個反應器49)，所述一個或多個附加的初次通過的水煤氣變換反應器以氣體/流體連通方式通過出口47與初次通過的水煤氣變換反應器41偶聯(lián)。如果使用了多于一個附加變換反應器49，則附加變換反應器順序布置，其中前一個變換反應器的出口以氣體/流體連通方式與該序列中下一個變換反應器的入口偶聯(lián)。一個或多個附加變換反應器49可以包含水煤氣變換反應催化劑，所述水煤氣變換反應催化劑可以是有效催化水煤氣變換反應的任何催化劑，和優(yōu)選是變換反應器41中使用的相同類型的催化劑。另外，任選地，第一附加的初次通過的水煤氣變換反應器49可以以氣體/流體連通方式通過變換產(chǎn)物換熱器51與初次通過的水煤氣變換反應器41偶聯(lián)，所述變換產(chǎn)物換熱器51以氣體/流體連通方式與出口47偶聯(lián)，變換反應器49的序列中的各附加變換反應器49(若有的話)可以以氣體/流體連通方式通過變換產(chǎn)物換熱器51與所述序列中的下一個變換反應器偶聯(lián)。通過出口47流出變換反應器41的變換產(chǎn)物可以直接通入變換反應器49以進行進一步的變換反應，或可通過變換換熱器51以冷卻變換產(chǎn)物、隨后通過變換反應器49以進行進一步的變換反應，從而形成第一變換氣體。類似地，流出附加的初次通過的水煤氣變換反應器49之一的變換反應產(chǎn)物可以直接通入附加變換反應器49的序列中的下一個變換反應器49(若有的話)或可以首先通過變換產(chǎn)物換熱器51。初次通過的水煤氣變換反應器的出口47或如果存在的一個或多個附加的初次通過的水煤氣變換反應器的出口53可以以氣體/流體連通方式與氬分離裝置55偶聯(lián)。氬分離裝置55包含用于由第一變換氣體中分離氫以形成第一氫氣物流和貧氫氣體物流的裝置。氫分離裝置包括氬氣出口57和貧氫氣體出口59?？梢允沟谝蛔儞Q氣體進入氫分離裝置55,和可以從第一變換氣體中分離出第一氫氣物流并導引通過氫氣出口57。可以使分離第一氫氣物流之后剩余的貧氫氣體通過貧氮氣體出口59流出氫氣裝置55。在一個實施方案中，氫分離裝置55包含一個或多個氫可滲透的氫選擇性膜。在另一個實施方案中，氫分離裝置55包括含有選擇性吸附第一變換氣體中的非氫氣體的多孔材料的一個或多個變壓吸附容器。替代地，如圖2中所示，代替具有單獨的氫分離裝置，可以在水煤氣變換反應器41或49中放置一個或多個氫可滲透的氫選擇性膜61,以從第一變換氣體中分離第一氫氣物流。優(yōu)選地，如圖2中所示，在以氣體/流體連通方式通過出口47、變換產(chǎn)物換熱器51和換熱器出口63與第一水煤氣變換反應器41偶聯(lián)的第二水煤氣變換反應器49中放置各氫可滲透的氫選擇性膜61。第二水煤氣變換反應器49包含與第二變換反應器變換催化劑67和各膜61氣體/流體連通的流路65。各氫可滲透的氫選擇性膜61具有氫出口69，第一氫氣物流可以通過氫出口69流出膜和第二水煤氣變換反應器49。各膜61位于變換反應器49中以允許變換反應器49中的流路65中的氫通過膜61與氫出口69氣體/流體連通，和阻止非氫氣體與氫出口69氣體/流體連通。含有一個或多個膜61的第二變換反應器49的出口71是貧氫氣體出口，可以通過出口71從第二變換反應器49中去除貧氫氣體，該貧氬氣體通過使第一變換氣體與一個或多個膜61接觸以從第一變換氣體中去除氫而獲得。第二變換反應器49的貧氫氣體出口71或再次參考圖1的氫分離裝置55的貧氫氣體出口59以氣體/流體連通方式通過第二換熱器73和第二重整反應器原料入口75與蒸汽重整反應器23偶聯(lián)。第二換熱器73優(yōu)選是用于將貧氫氣體加熱至至少55(TC的溫度的預重整裝置。第二變換反應器49的貧氫氣體出口71或氫分離裝置55的貧氫氣體出口59以氣體/流體連通方式與第二換熱器73偶聯(lián)。第二換熱器73以氣體/流體連通方式與第二重整反應器原料入口75偶聯(lián)，使得將所述換熱器中加熱的貧氫氣體加入第二重整反應器原料入口75。第二重整反應器原料入口75提供貧氫氣體進入蒸汽重整反應器23的入口，和以氣體/流體連通方式與通過反應器23的第二流路77偶聯(lián)。第二流路77與重整催化劑31氣體/流體連通和與熱源25傳熱連通，使得貧氫氣體可以在曝露于來自熱源25的熱量的同時與催化劑31接觸，以實現(xiàn)貧氫氣體的蒸汽重整反應。第二流路與第二重整反應器出口79氣體/流體連通，第二重整氣體可以通過第二重整反應器出口79流出重整反應器23。使第二流路77與第一流路33分開且與之不同，使得流動通過第二流路77的貧氫氣體和第二重整氣體不與流動通過第一流路33的烴/蒸汽原料和第一重整氣體混合。第二重整反應器出口以氣體/流體連通方式與第二換熱器73偶聯(lián)，以冷卻流出重整反應器23的第二重整氣體。在優(yōu)選實施方案中，第二重整氣體相對于從笫二變換反應器49的貧氫氣體出口71(參見圖2)或氫分離裝置55的貧氫氣體出口59(參見圖l)進入第二換熱器73的貧氫氣體物流逆流通過第二換熱器73，使得第二重整氣體與貧氫氣體換熱，以冷卻第二重整氣體和加熱貧氫氣體。優(yōu)選地，通過第二重整氣體和貧氫氣體之間的換熱，第二換熱器73可以將第二重整氣體冷卻至200-50(TC的溫度和將貧氫氣體加熱至至少550'C的溫度。第二換熱器73以氣體/流體連通方式通過管線83與再次通過的水煤氣變換反應器81偶聯(lián)。冷卻的第二重整氣體可以流出第二換熱器73和通過管線83進入再次通過的水煤氣變換反應器81中。再次通過的水煤氣變換反應器81可以含有水煤氣變換催化劑85,其在200-500。C的溫度下有效催化冷卻的第二重整氣體組分的水煤氣變換反應。水煤氣變換催化劑85可以是有效催化水煤氣變換反應的任何催化劑。優(yōu)選的催化劑如上文針對本發(fā)明方法所述。變換反應流路87通過以氣體/流體連通方式與管線83、水煤氣變換催化劑85和再次通過的變換反應器的出口89偶聯(lián)的再次通過的水煤氣變換反應器81。冷卻的第二重整氣體可以通過管線83進入再次通過的水煤氣變換反應器81、進入變換反應流路87、接觸水煤氣變換催化劑85和作為第二變換氣體流出再次通過的變換反應器81。任選地，系統(tǒng)IO可以包含一個或多個附加的再次通過的水煤氣變換反應器(圖1中顯示為單個反應器91)，所述一個或多個附加的再次通過的水煤氣變換反應器以氣體/流體連通方式通過出口89與再次通過的水煤氣變換反應器81偶聯(lián)。如果使用了多于一個附加變換反應器91，則所述附加變換反應器可以順序布置，其中前一個變換反應器的出口以氣體/流體連通方式與序列中的下一個變換反應器的入口偶聯(lián)。一個或多個附加變換反應器91可以含有水煤氣變換反應催化劑，所述劑:和優(yōu)選是^換反應li81中使用的相同類型的催化劑:。、。另外，任選地，第一附加的再次通過的水煤氣變換反應器91可以以氣體/流體連通方式通過變換產(chǎn)物換熱器93與再次通過的水煤氣變換反應器81偶聯(lián)，所述變換產(chǎn)物換熱器93以氣體/流體連通方式與出口89偶聯(lián)，和變換反應器91的序列中的各附加變換反應器91(若有的話)可以以氣體/流體連通方式通過變換產(chǎn)物換熱器93與序列中的下一個變換反應器偶聯(lián)。通過出口89流出變換反應器81的變換產(chǎn)物可以直接通向變換反應器91以進行進一步的變換反應，或可通過變換換熱器93以冷卻變換產(chǎn)物和隨后使冷卻的變換產(chǎn)物通向變換反應器91以進行進一步的變換反應，從而形成第二變換氣體。類似地，流出附加的再次通過的變換反應器91之一的變換反應產(chǎn)物可以直接通向附加變換反應器91的序列中的下一個變換反應器91(若有的話)或可以首先通過變換產(chǎn)物換熱器93。再次通過的變換反應器81的出口89或如果存在的一個或多個附加的再次通過的水煤氣變換反應器91的出口95可以以氣體/流體連通方式與氫/二氧化碳分離器97偶聯(lián)。在一個實施方案中，出口89或出口95可以以氣體/流體連通方式通過換熱器100與氫/二氧化碳分離器偶聯(lián)，其中換熱器IOO可以冷卻第二變換氣體以從第二變換氣體中冷凝和分離蒸汽。氫/二氧化碳分離器97包含用于將第二變換氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳物流的裝置。氫/二氧化碳分離器97包含氫氣出口99和二氧化碳出口101。第二變換氣體可以進入氬/二氧化碳分離器9乙和第二氫氣物流可以從第二變換氣體中分離出來并導引通過氫氣出口99，同時二氧化碳物流可以從第二變換氣體中分離出來并導引通過二氧化碳出口101。在一個實施方案中，氫/二氧化碳分離器97包含一個或多個氬可滲透的氫選擇性膜。有效用于氫/二氧化碳分離器中的膜如上文針對本發(fā)明方法所述。在另一個實施方案中，氫/二氧化碳分離器97包含一個或多個含選擇性吸附第二變換氣體中的二氧化碳和其它非氫氣體的多孔材料的變壓吸附容器。變壓吸附容器中用于選擇性吸附非氫氣體的多孔材料如上文針對本發(fā)明方法所述。在又一個實施方案中，氫/二氧化碳分離器97包含有效將第二變換氣體冷卻至從第二變換氣體中分離出二氧化碳的溫度的換熱器。替代地，如圖3中所示，代替具有單獨的氫/二氧化碳分離器，可34以在水煤氣變換反應器81或91中放置一個或多個氫可滲透的氫選擇性膜103，以從第二變換氣體中分離第二氫氣物流。優(yōu)選地，如圖3中所示，在以氣體/流體連通方式通過出口89、變換產(chǎn)物換熱器93和換熱器出口105與第一水煤氣變換反應器81偶聯(lián)的第二水煤氣變換反應器91中放置各氳可滲透的氫選擇性膜。第二水煤氣變換反應器91包含與第二變換反應器變換催化劑109和各膜103氣體/流體連通的流路107。各氫可滲透的氫選擇性膜103具有氫出口111,第二氫氣物流可以通過氫出口111流出膜103和第二水煤氣變換反應器91。各膜103位于變換反應器91中以允許變換反應器91中的流路107中的氫通過膜103與氫出口111氣體/流體連通，和阻止第二變換氣體中的二氧化碳和其它非氫氣體與氫出口111氣體/流體連通。含有一個或多個膜103的第二變換反應器91的出口113是二氧化碳出口，可以通過出口113從變換反應器91中去除二氧化碳物流。實施例1運行ASPEN1^3@計算機模擬以驗證本發(fā)明的方法和系統(tǒng)對于將氣態(tài)烴/蒸汽原料轉化成氫和二氧化碳的效果?？梢酝ㄟ^ASPENPLUS計算機模擬對本方法建模，因為可以基于過程中的溫度、壓力(流量)、熱力學平衡常數(shù)和原料物流組成精確預測工藝物流的產(chǎn)物物流含量。自始至終，在3.04MPa(30atm)的壓力下運行過程模擬。用于模擬的初始原料物流的分子含量曲線基于典型的天然氣分子曲線。在本發(fā)明的方法中，測定工藝物流的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氫和蒸汽的含量。工藝物流中存在少量的氮和乙醇，和因此沒有跟蹤氮含量和乙醇含量。在括號中顯示了工藝物流的干基含量。將加熱至415。C的天然氣原料加入預重整裝置。天然氣原料具有下列濕基基準的以mol。/。表示的(或干基基準的以mol。/。表示的)含量曱烷-22.4%(91.2%)，二氧化碳-0.1%(0.4%)，一氧化碳-0.0%(0.0%)，氫-O.4%(2%)，和蒸汽75.4%。通過與流出蒸汽重整裝置的第一重整氣體換熱而在預重整裝置中加熱天然氣原料，以形成在567。C的溫度下具有以下原料含量的用于蒸汽重整裝置的原料甲烷-18.4%(46.1%),二氧化碳-4.2%(10.6%)，一氧化碳-0.4%(0.9%)，氫-16.7%(41.9%)，和蒸汽60.1%。二氧化碳、一氧化碳和氫的增加與甲烷和蒸汽的減少耦合顯示在預重整裝置中發(fā)生部分蒸汽重整和水煤氣變換反應。從預重整裝置進入蒸汽重整裝置的原料經(jīng)過重整催化劑進行蒸汽重整以生產(chǎn)第一重整氣體。第一重整氣體具有85(TC的溫度。第一重整氣體具有下列濕基基準的以mol。/n表示的(或干基基準的以mol。/。表示的)含量甲烷-4.3%(6.6%),二氧化碳-5.7%(8.8%)，一氧化碳-8.2%(12.7%),氫-46.5%(71.7%),和蒸汽35.1%。隨后通過在預重整裝置中與天然氣原料換熱和通過在預重整裝置中冷卻之后在附加換熱器中附加冷卻，將第一重整氣體冷卻至391。C的溫度。將冷卻的第一重整氣體加入第一變換反應器，其中第一重整氣體經(jīng)過變換催化劑進行水煤氣變換反應以生產(chǎn)第一變換氣體。第一變換氣體具有45(TC的溫度，因為所述反應是輕^U文熱的。第一變換氣體具有下列濕基基準的以mol。/。表示的(或干基基準的以mo"/。表示的)含量甲烷-4.3°/。(6.0%)，二氧化碳-11.3%(16.0%)，一氧化碳-2.7°/。(3.8%)，氫-52.2%(74.0%),和蒸汽29.5%。隨后將第一變換氣體加至第一氫可滲透的氫選擇性膜以從第一變換氣體中分離氫。與第一氫可滲透的氫選擇性膜接觸的第一變換氣體的溫度是450。C和與所述膜接觸的第一變換氣體的壓力是3.04MPa(30atm)。使用蒸汽吹掃氣體以吹掃在0.45MPa(4.5Atm)下滲透過所述膜的氫氣，以增大氫通過所述膜的通量。膜分離器的滲余側也裝有水煤氣變換催化劑，以在分離氫的同時增大至二氧化碳的一氧化碳轉化率。滲透通過所述膜的第一氫氣物流具有100%的氫含量(11101%)。與氫分離的貧氫氣體具有下列濕基基準的以mol。/。表示的(或干基基準的以mol。/Q表示的)含量曱烷-9.1%(21.5%)，二氧化碳-29.6%(69.5%)，一氧化碳-0.2%(0.5%)，氫-0.4%(2%)，和蒸汽75.4%。引起非常大的興趣的是，貧氫氣體的甲烷含量很大(干基基準的21.5mol%)。隨后將貧氫氣體加入第二換熱器/預重整裝置，其中通過與流出蒸汽重整裝置的第二重整氣體換熱而加熱貧氬氣體，以形成在567。C的溫度下的具有下列濕基基準的(mol%)以mol。/。表示的原料含量的用于蒸汽重整裝置的原料曱烷-7.5%(16.3%),二氧化碳-29.0%(63.2%)，一氧化碳-1.3%(2.8%),氫-7.8%(17.0%)，和蒸汽54.1%。隨后將加熱的貧氫氣體加入蒸汽重整裝置以經(jīng)過重整催化劑進行蒸汽重整，其中在蒸汽重整反應器中使加熱的貧氫氣體的原料物流和它的重整產(chǎn)物(第二重整氣體)與天然氣原料物流和第一重整氣體保持分離。第二重整氣體具有85(TC的溫度，和具有濕基基準的以mol。/。表示的(或千基基準的以mol。/。表示的)含量甲烷-0.4%(0.8%)，二氧化碳-21.6%(39.4%)，一氧化碳—11.2%(20.4%),氫-21.3%(39.0%)，和蒸汽45.2%。隨后通過在第二換熱器/預重整裝置與流出第一氫可滲透的氫選擇性膜的貧氫氣體換熱和通過在預重整裝置中冷卻后在附加換熱器中附加冷卻，將第二重整氣體冷卻至373。C的溫度。將冷卻的第二重整氣體加入第二變換反應器，其中第二重整氣體經(jīng)過變換催化劑進行水煤氣變換反應以生產(chǎn)第二變換氣體。第二變換氣體具有45(TC的溫度，因為所述反應是輕微放熱的。第二變換氣體具有下列濕基基準的以mol。/。表示的(或千基基準的以mol。/。表示的)含量甲烷-0.4%(0.7%)，二氧化碳-29.6%(47.1%),—氧化碳-3.1%(5.0%),氬-29.4%(46.8%)，和蒸汽37.2%。隨后將第二變換氣體加至第二氫可滲透的氫選擇性膜以從第二變換氣體中分離氫物流和二氧化碳物流。與第二氫可滲透的氫選擇性膜接觸的第二變換氣體的溫度是45(TC，和與所述膜接觸的笫二變換氣體的壓力是3.04MPa(30atm)。使用蒸汽吹掃氣體以吹掃在0.45MPa(4.5Atm)下滲透過所述膜的氫氣，以增大氫通過所述膜的通量。膜分離器的滲余側也裝有水煤氣變換催化劑，以在分離氬的同時增大至二氧化碳的一氧化碳轉化率。滲透通過第二氫可滲透的氫選擇性膜的氬氣物流具有10(T/。的氫含量(mo19/。)。與氫分離的二氧化碳物流具有以下的含量(mol。/。)甲烷-O.6%(1.2°/0)，二氧化碳-46.2%(90.6%)，一氧化碳-0.4%(0.8%)，氫-3.3%的(6.5%)，和蒸汽48.9%。隨后使二氧化碳物流通過換熱器序列以將二氧化碳物流冷卻至25。C的溫度，和從二氧化碳物流中冷凝并分離蒸汽。所得二氧化碳物流具有以下的含量(mol%):曱烷-1.2%，二氧化碳-90.6%，一氧化碳-0.9%,和氫-6.5%。與一次重整/變換/氫分離順序后生產(chǎn)的貧氫氣體物流相比，所述二氧化碳物流含有的曱烷(1.2mol%)明顯少于貧氫氣體(21.4mol%)。下面提供表1和表2以顯示各步驟對工藝物流含量的影響。表l工藝物流含量-濕基<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>表1和2顯示本發(fā)明的方法由天然氣物流和蒸汽生產(chǎn)一種或多種基本上全部由氫組成的氫物流和大部分由二氧化碳組成的二氧化碳物流，其中天然氣物流中的烴(曱烷)基本上全部轉化成非烴例如氬和二氧化碳。權利要求1.一種方法，包括(a)在至少550℃的溫度下使蒸汽、烴和重整催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、一氧化碳、蒸汽和至少一種氣化烴的第一重整氣體，所述烴在所述溫度下是可氣化的；(b)將第一重整氣體冷卻至200-500℃的溫度；(c)使冷卻的第一重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、二氧化碳、蒸汽和至少一種氣化烴的第一變換氣體；(d)從第一變換氣體中分離氫以生產(chǎn)第一氫氣物流及含二氧化碳、蒸汽和至少一種氣化烴的貧氫氣體；(e)在至少550℃的溫度下使貧氫氣體與重整催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、一氧化碳和蒸汽的第二重整氣體；(f)將第二重整氣體冷卻至200-500℃的溫度；(g)使冷卻的第二重整氣體與水煤氣變換反應催化劑接觸以生產(chǎn)含氫和二氧化碳的第二變換氣體；(h)將第二變換氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳物流。2.權利要求l的方法，其中在除貧氫氣體中存在的烴之外不存在任何氣化烴的條件下，在至少550。C的溫度下使所述貧氫氣體與重整催化劑接觸。3.權利要求1或2的方法，其中二氧化碳物流含有至少75mol%、或至少80mol%、或至少85mol。/。的二氧化碳。4.權利要求1-3任一項的方法，其中二氧化碳物流含有至多5mol%、或至多3mol%、或至多1moiy。的烴。5.權利要求1-4任一項的方法，其中第一氫氣物流和第二氫氣物流各自分別含有至少97mo"/。的氫、或至少99mol。/。的氫、或至少99.5mo"/o的氫。6.權利要求1-5任一項的方法，另外包括組合第一氫氣物流和第二氫氣物流以形成氳產(chǎn)物物流的步驟。7.權利要求l-6任一項的方法，其中在從第一變換氣體中分離第一氫氣物流之前，在至少20(TC和低于第一重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸溫度的溫度下使第一變換氣體與水煤氣變換催化劑接觸。8.權利要求l-7任一項的方法，其中在從第二變換氣體中分離第二氫氣物流和二氧化碳之前，在至少20(TC和低于第二重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸溫度的溫度下使第二變換氣體與水煤氣變換催化劑接觸。9.權利要求1-8任一項的方法，另外包括在將第二變換氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳物流之前從第二變換氣體中分離水的步驟，其中所述第二變換氣體除氫和二氧化碳以外還含有蒸汽，和將所述第二變換氣體冷卻至所述蒸汽冷凝成水的溫度。10.—種方法，包括從含至少30mol。/。氳、至少5mor/。二氧化碳、烴、一氧化碳和蒸汽的氣體中分離氫以提供第一氫氣物流和含二氧化碳、蒸汽、烴和一氧化碳的貧氫氣體；在至少550。C的溫度下使所述貧氬氣體與重整催化劑接觸以生產(chǎn)含氫、一氧化碳和蒸汽的重整氣體；將所述重整氣體冷卻至200-50(TC的溫度；使冷卻的重整氣體與水煤氣變換反應催化劑接觸以生產(chǎn)含氫和二氧化碳的變換氣體；將所述變換氣體分離成第二氫氣物流和二氧化碳物流。11.權利要求10的方法，其中在除貧氫氣體中存在的烴之外不存在任何氣化烴的條件下，在至少550。C的溫度下使所述貧氫氣體與重整催化劑接觸。12.權利要求10或11的方法，其中二氧化碳物流含有至少75raol%、或至少80raol%、或至少85mol。/。的二氧化碳。13.權利要求10-12任一項的方法，其中二氧化碳物流含有至多5mol%、或至多3mol%、或至多1mol。/。的烴。14.權利要求10-13任一項的方法，其中氫氣物流含有至少97瓜01%的氬、或至少99mol。/n的氫、或至少99.5mol。/。的氫。15.權利要求10-14任一項的方法，其中在從所述變換氣體中分離氫氣物流和二氧化碳之前，在至少200'C和低于重整氣體與水煤氣變換催化劑接觸溫度的溫度下使所述變換氣體與水煤氣變換催化劑接觸。16.權利要求10-15任一項的方法，另外包括在將所述變換氣體分離成氫氣物流和二氧化碳物流之前從所述變換氣體中分離水的步驟，其中所述變換氣體除氫和二氧化碳以外還含有蒸汽，和將所述變換氣體冷卻至所述蒸汽冷凝成水的溫度。17.—種系統(tǒng)，包括重整反應器；第一和第二換熱器；初次通過的水煤氣變換反應器；和氫氣分離裝置；其中(a)重整反應器具有第一和第二原料入口、笫一和第二流路、第一和第二重整反應器出口、至少一種重整催化劑、和熱源；其中(1)第一原料入口與第一流路氣體/流體連通；(2)第一流路與至少一種重整催化劑和第一重整反應器出口氣體/流體連通，和與熱源傳熱連通；(3)笫二原料入口與第二流路氣體/流體連通；和(4)第二流路與至少一種重整催化劑和笫二重整反應器出口氣體/流體連通，和與熱源傳熱連通；(b)重整反應器的第一重整反應器出口與第一換熱器氣體/流體連通；(c)第一換熱器與初次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(d)任選地，附加的初次通過的水煤氣變換反應器與初次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(e)初次通過的水煤氣變換反應器與氫氣分離裝置氣體/流體連通，或如果系統(tǒng)中存在附加的初次通過的水煤氣變換反應器，則附加的初次通過的水煤氣變換反應器與氫氣分離裝置氣體/流體連通；和(f)氫分離裝置具有氫氣出口和貧氫氣體出口，其中氫分離裝置的貧氫氣體出口通過第二換熱器與重整反應器的第二原料入口氣體/流體連通。18.權利要求17的系統(tǒng)，還包括再次通過的水煤氣變換反應器；和氫-二氧化碳分離裝置；其中，a)重整反應器的第二重整反應器出口與第二換熱裝置氣體/流體連通；b)第二換熱裝置與再次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(d)任選地，附加的再次通過的水煤氣變換反應器與再次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(e)再次通過的水煤氣變換反應器與氬-二氧化碳分離裝置氣體/流體連通，或如果系統(tǒng)中存在附加的再次通過的水煤氣變換反應器，則附加的再次通過的水煤氣變換反應器與氫-二氧化碳分離裝置氣體/流體連通。19.權利要求17或18的系統(tǒng)，其中所述氫-二氧化碳分離裝置包括氫可滲透的和氫選擇性的氫氣分離膜。20.權利要求17或18的系統(tǒng)，其中所述氫-二氧化碳分離裝置包括變壓吸附設備。21.—種系統(tǒng)，包括重整反應器；第一和第二換熱器；初次通過的水煤氣變換反應器；和第二初次通過的水煤氣變換反應器，所述第二初次通過的水煤氣變換反應器具有入口、貧氫氣體出口和含有氫氣分離膜，所述氫氣分離膜是氫可滲透的和氫選擇性的且具有氫氣出口；其中(a)重整反應器具有第一和第二原料入口、第一和第二流路、第一和第二重整反應器出口、至少一種重整催化劑、和熱源；其中(1)第一原料入口與第一流路氣體/流體連通；(2)第一流路與至少一種重整催化劑和第一重整反應器出口氣體/流體連通，和與熱源傳熱連通；(3)第二原料入口與第二流路氣體/流體連通；和(4)第二流路與至少一種重整催化劑和第二重整反應器出口氣體/流體連通，和與熱源傳熱連通；(b)重整反應器的第一重整反應器出口與第一換熱器氣體/流體連通；(c)第一換熱器與初次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(d)初次通過的水煤氣變換反應器與第二初次通過的水煤氣變換反應器的入口氣體/流體連通；(e)氫可滲透的氫選擇性膜位于第二初次通過的水煤氣變換反應器中以允許第二初次通過的水煤氣變換反應器中的氫與所述膜的氬出口氣體/流體連通，和阻止非氫氣體與所述氫出口氣體/流體連通；(f)第二初次通過的水煤氣變換反應器的貧氫氣體出口與重整反應器的第二原料入口氣體/流體連通，其中所述貧氬氣體出口通過第二換熱器與重整反應器的第二原料入口氣體/流體連通。22.權利要求21的系統(tǒng)，還包括再次通過的水煤氣變換反應器；和氫-二氧化碳分離裝置；其中，a)重整反應器的第二重整反應器出口與第二換熱裝置氣體/流體連通；b)第二換熱裝置與再次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(d)任選地，附加的再次通過的水煤氣變換反應器與再次通過的水煤氣變換反應器氣體/流體連通；(e)再次通過的水煤氣變換反應器與氫-二氧化碳分離裝置氣體/流體連通，或如果系統(tǒng)中存在附加的再次通過的水煤氣變換反應器，則附加的再次通過的水煤氣變換反應器與氫-二氧化碳分離裝置氣體/流體連通o23.權利要求22的系統(tǒng)，其中所述氫-二氧化碳分離裝置包括氫可滲透的和氫選擇性的氫氣分離膜。24.權利要求23的系統(tǒng)，其中所述氬氣分離膜位于附加的再次通過的水煤氣變換反應器中。25.權利要求22的系統(tǒng)，其中所述氫-二氧化碳分離裝置包括變壓吸附設備。全文摘要提供用于由烴和蒸汽生產(chǎn)并分離氫和二氧化碳的方法和系統(tǒng)。對烴和蒸汽進行蒸汽重整和使重整氣體進行變換反應以生產(chǎn)變換氣體。從變換氣體中去除氫，和使貧氫氣體再次進行重整和變換反應以生產(chǎn)更多的氫和二氧化碳。隨后分離氫和二氧化碳。文檔編號C01B3/38GK101616865SQ200780048439公開日2009年12月30日申請日期2007年11月28日優(yōu)先權日2006年11月30日發(fā)明者A·N·馬茨克斯,L·A·小克羅姆博格,P·韋斯特拉,S·L·韋林頓申請人:國際殼牌研究有限公司