專利名稱：自熱重整器與聯(lián)合發(fā)電動力裝置的熱集成方法
一般地說，本發(fā)明涉及一種在一個重整單元中重整烴類的方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種利用集成的自熱重整器與聯(lián)合發(fā)電動力裝置重整甲烷和輕烴的改進方法，其結(jié)果是能在熱效率得到改善的情況下生產(chǎn)合成氣、合成氣副產(chǎn)品和動力。
本技術(shù)領(lǐng)域有許多眾所周知的重整輕烴以生產(chǎn)各種合成氣和合成氣產(chǎn)品的方法。傳統(tǒng)的輕烴重整方法在重整器中使用水蒸汽或氧氣。
如式(1)所示的輕烴的蒸汽重整，生產(chǎn)氫氣和一氧化碳的方法是一種廣泛使用的工業(yè)方法。
(1)ΔH＝49.3kcal/mol由于有過量的水蒸汽存在，一些一氧化碳和水蒸汽同時發(fā)生如水煤氣變換反應(yīng)(2)所示的反應(yīng)。
(2)在精煉工業(yè)中，蒸汽重整是大多數(shù)氫氣生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)中的一個主要部分。制氫裝置中約90％的氫氣是在蒸汽重整反應(yīng)器中用蒸汽重整方法直接生產(chǎn)的。其余的10％是利用水煤氣變換方法生產(chǎn)的，它需要重整器中產(chǎn)生的CO。蒸汽重整還是從天然氣生產(chǎn)甲醇(3)以及Fischer-Tropsch工藝(4)的一個組成部分。
(3)(4)面對對環(huán)境日益增長的關(guān)心，預(yù)計對氫氣和甲醇的需求將會增加，這會導(dǎo)致更多的對重整能力的需要。因此能使效率得到改善并因此得到較低的公用工程費用的改進的集成工藝是適時和有吸引力的選擇。
傳統(tǒng)的蒸汽重整是在多管固定床反應(yīng)器中進行的，在加熱爐中從外面加熱分應(yīng)器。在美國專利5,624,964中敘述了在多管固定床反應(yīng)器中進行傳統(tǒng)的蒸汽重整的缺點。
克服用于蒸汽重整工藝的多管固定床反應(yīng)器的某些缺點，例如省去高費用的傳熱面的一種方法是使用兩臺連通的流化床，它們中的任一個可以是一個上行或下行固定床，一個快速流化床或一個循環(huán)流化床。在這種設(shè)計中，重整催化劑在燃燒-再生器的一個流化床中借燃料氣的燃燒被直接加熱，然后熱催化劑被輸送到重整反應(yīng)器的另一個流化床中，在那里進行蒸汽重整反應(yīng)。采用這種方式，在進行燃燒的床中得到的熱量被直接傳遞到重整器部分，提供所需的顯熱和重整反應(yīng)(1)反應(yīng)吸熱。將重整催化劑循環(huán)到燃燒區(qū)中還通過燒去重整反應(yīng)過程中形成的焦炭而使催化劑得到再生。由于連續(xù)的再生省去了對連續(xù)積碳的關(guān)注，以及因此而省去了對催化劑永久失活的關(guān)注，故可使用較低的蒸汽/碳比，使公用工程得到進一步的節(jié)省。
采用這種設(shè)計的一個主要障礙在于蒸汽重整通常是在壓力(150-400psig)下進行的，因此必須將為進行燃燒，以及因此使催化劑加熱所需的空氣壓縮，才能維持催化劑循環(huán)回路中的壓力平衡。進行這種壓縮所需的能量費用是非常高的，因此在某種程度上抵銷了相對于傳統(tǒng)的非接觸式傳熱因改進傳熱所得到的好處。在與固體物分離以后通過將離開燃燒-再生器到透平去的高溫壓縮氣體膨脹而產(chǎn)生動力的方法有可能將消耗在壓縮到燃燒-再生器去的外部氣體上的部分能量加以回收。由于透平葉片的過度磨蝕，傳統(tǒng)的透平不能在高溫(＞1400°F)下用于有夾帶細微粒的氣體，這造成了這種工藝的第二個重要障礙。只有在首先將煙氣冷卻到某一溫度，從而可以得到適合于這種溫度的商業(yè)催化劑過濾器時，高溫?zé)煔獾倪^濾才是一種選擇。通過某種外部介質(zhì)進行冷卻必然造成熱效率的進一步降低。在這樣低的溫度下壓縮所需的過度能量幾乎得不到凈能量的回收，這會導(dǎo)致高設(shè)備投資和熱效率的損失。
在美國專利5,624,964中，通過將一個由兩臺連通的流化床組成的蒸汽重整過程與一個聯(lián)合發(fā)電動力裝置集成而使這些障礙得到了克服，其中一個流化床工藝單元與一個聯(lián)合循環(huán)動力裝置被集成在一起。在美國專利5,624,964中，這種集成部分地包括了自燃氣透平動力裝置壓縮機排出的壓縮空氣流中抽取出一部分壓縮空氣，并將這股“被借出”的壓縮空氣和燃料氣一起引入蒸汽重整單元的燃燒-再生器中。在美國專利5,624,964中，可以使用一臺小型的用于借出空氣的增壓壓縮機來補償燃燒器中的壓降，稍后通過將燃燒-再生器排出的熱壓縮廢氣與被送至動力裝置燃燒器的動力裝置壓縮空氣流混合，還能有一些額外的熱量返回到動力裝置。將熱煙氣與其余的壓縮空氣流混合使廢氣的溫度降低到能允許用過濾方法除去催化劑細粉，而不造成任何熱力學(xué)損失。同時，在美國專利5,624,964的集成過程中到動力裝置燃燒器去的空氣流的溫度和壓力被提高了，以便促進燃燒。
雖然美國專利5,624,964的集成工藝有許多優(yōu)點，例如(a)因省去對蒸汽重整過程的燃燒-再生器部分的大型空氣壓縮機的需要而提高了效率；(b)由于與過量冷空氣混合，使得有可能進行細微粒的過濾而不造成熱力學(xué)效率的損失，因此與非集成的燃氣透平相比，熱燃燒氣體的能量從熱能上得到更有效的利用；(c)由于催化劑被連續(xù)地再生，降低了對于將單程焦炭產(chǎn)生量保持在很低水平上的要求，因而允許降低到重整器的過量蒸汽量；以及(d)由于自流化床再生器引入了熱壓縮煙氣，使聯(lián)合循環(huán)動力裝置的壓縮和燃燒費用得到降低，但是仍然需要提高進行烴類熱重整的裝置和工藝過程的效率，并降低其成本。
如總反應(yīng)(5)所示的利用輕烴的氧氣重整，生產(chǎn)氫氣和一氧化碳的方法是人們所熟知的。
(5)ΔH＝-8.5kcal/mol在此過程中以蒸汽的形式產(chǎn)生水，并如以上式(2)所示水可與一氧化碳反應(yīng)，而且氧氣重整還可以是前文中式(3)所示的甲醇生產(chǎn)和式(4)所示的Fischer-Tropsch方法的一個集成部分。
按照慣例，用氧進行的自熱重整反應(yīng)是通過將純氧與甲烷或其它烴類以及水蒸汽一起進料到反應(yīng)器中進行的。不幸的是使用純氧則要求用投資強度很高的致冷裝置進行空氣分離。事實上據(jù)估計自熱重整器費用的50％與空分的費用有關(guān)。作為一種替代方法，如果用空氣作為傳統(tǒng)的自熱重整的氧氣源，則會將氮氣稀釋物帶入合成氣。因為氮氣稀釋物會影響合成氣產(chǎn)品和副產(chǎn)品，增加裝置設(shè)備的尺寸，對熱效率產(chǎn)生不利影響，并大大降低合成氣產(chǎn)品和副產(chǎn)品的分離效率，所以這是一個重大的缺點。
Lewis等在工業(yè)和工程化學(xué)，Vol.41，No.6，1227-1237(1949)中公開了利用一種金屬氧化物與甲烷反應(yīng)產(chǎn)生合成氣的概念。在此項研究中，Lewis等人考察了利用氧化銅來邦助甲烷的自熱重整的方法，并將固體粉末從一個儲料管進料到氣流中，由氣流將粉末帶入反應(yīng)器中。式(6)給出了使一種金屬氧化物與甲烷反應(yīng)產(chǎn)生合成氣的總反應(yīng)的例子(6)式中x是一個能使金屬氧化物的荷電成為中性的整數(shù)。
雖然Lewis等指出能量分兩個階段被釋放(1)烴被金屬氧化物氧化和(2)金屬氧化物的再氧化，并指出金屬氧化物可以被空氣再氧化，但是由于他們對該方法利用不足，并未利用熱的經(jīng)濟價值，包括燃料-再生器中的熱壓縮廢氣，所以Lewis等的方法和設(shè)備都有很多不足。
利用一套有兩臺連通的流化床的自熱重整器與一套聯(lián)合發(fā)電動力裝置的集成，即將一套流化床自熱重整單元與一套聯(lián)合循環(huán)動力裝置集成，其中一種能經(jīng)受氧化還原循環(huán)的無機金屬氧化物被用來在重整反應(yīng)器中將烴(和合成氣)氧化，這樣前述的不足之處就被克服了。與非集成方法或前述集成的蒸汽重整方法相比，通過熱集成可以使生產(chǎn)合成氣和合成氣產(chǎn)品，例如Fischer-Tropsch產(chǎn)品，甲醇，和其它氧化產(chǎn)物，動力，及蒸汽的效率得到改善。在本發(fā)明的方法中使用一種能經(jīng)受氧化還原循環(huán)的無機金屬氧化物。在合成氣反應(yīng)器，即自熱重整反應(yīng)器中，無機金屬氧化物經(jīng)受還原反應(yīng)，由此將烴和合成氣氧化。被還原的金屬氧化物隨后在燃燒-再生器中被空氣轉(zhuǎn)變回它的氧化形式。這樣就避免了對空分裝置的需要，得到較低的投資費用。
如在本文中所定義和使用的那樣，自熱重整器或自熱重整單元有兩臺連通的流化床，這樣無機金屬氧化物(一種氧化還原型“氧”載體)在T1溫度下以一種被還原的氧化態(tài)離開自熱重整反應(yīng)器的第一流化床，并在與重整器氣體產(chǎn)品分離以后進入燃燒-再生器的第二流化床，第二流化床在T2溫度下操作，使T2高于T1。本發(fā)明的自熱重整器在操作過程中不需要外部熱源；但是作為一種選擇也可以從外部熱源獲取熱量，例如蒸汽，被加熱的烴進料氣流等。在燃燒-再生器中將焦炭從無機金屬氧化物上燒盡，氧化還原型無機氧化物材料被轉(zhuǎn)變到一個較高的氧化態(tài)。按照本發(fā)明，氧化還原型材料在T2溫度下離開燃燒-再生器，再次進入自熱重整反應(yīng)器，在那里在燃燒-再生器中積聚的熱量被用于加熱到重整器中的進料，并將熱量提供給合成氣反應(yīng)。
如在美國專利5,624,964中所述，這種集成部分地包括了從離開燃氣透平動力裝置壓縮機的壓縮空氣流中抽出一部分壓縮空氣。這部分“被借出”的壓縮空氣和燃料氣一起被引入到自熱重整反應(yīng)器的燃燒段，即燃燒-再生器中。可任選地利用一臺用于借出空氣的小型增壓壓縮機來補償燃燒-再生器中的壓降。稍后通過將離開燃燒-再生器的熱壓縮廢氣與被送到動力裝置燃燒器的動力裝置壓縮空氣流混合，使“被借出”的壓縮空氣還有部分額外的熱量返回動力裝置。熱煙氣與其余的壓縮空氣流的混合將廢氣溫度降低到足以允許用過濾方法除去無機金屬氧化物細粉和其它細粉，而不發(fā)生任何熱力學(xué)損失。同時到動力裝置燃燒器的空氣流的溫度和壓力被提高了，以便促進燃燒反應(yīng)。
一般地說按照本發(fā)明提供了一種將一臺自熱重整器與一套聯(lián)合發(fā)電動力裝置熱集成的方法，其中聯(lián)合發(fā)電動力裝置有一臺裝備有一臺空氣壓縮機和一臺燃燒器的燃氣透平。自熱重整器有兩臺連通的流化床；一臺第一流化床包括一臺裝有能經(jīng)受還原-氧化反應(yīng)循環(huán)和在足以產(chǎn)生包括合成氣，氫氣，一氧化碳，或二氧碳或它們的混合物的一種混合物的條件下被用于氧化烴類的無機金屬氧化物的重整反應(yīng)器，一臺第二流化床包括一臺接受來自第一流化床的使用過的無機金屬氧化物，和通過在與無機金屬氧化物直接接觸的情況下燃燒燃料氣，以及產(chǎn)生熱煙氣的方法提供熱量，加熱無機金屬氧化物的燃燒-再生器。除了燒去無機金屬氧化物上的焦炭和加熱無機金屬氧化物以外，無機金屬氧化物的再氧化還因放熱反應(yīng)而釋放出熱量。自離開動力裝置燃氣透平空壓機的壓縮空氣流中抽出一部分壓縮空氣；將抽出的壓縮空氣引入燃燒-再生器；將離開燃燒-再生器的熱煙氣與動力裝置壓縮空氣流的其余部分混合，產(chǎn)生一個合并氣流，并將此合并氣流進料到聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置的燃燒器中。無機金屬氧化物在第一流化床和第二流化床之間循環(huán)，其中無機金屬氧化物將烴和合成氣氧化，在重整反應(yīng)器的第一流化床中被還原的無機金屬氧化物在燃燒-再生器的第二流化床中被再生、再氧化和加熱，使被再生、再氧化和加熱的無機金屬氧化物返回第一流化床。無機金屬氧化物的循環(huán)最好是連續(xù)的；但在本發(fā)明的某些情況下，無機金屬氧化物的循環(huán)也可以是間斷的。
在某些情況下，本發(fā)明的方法還包括一臺裝有催化劑的重整反應(yīng)器，并使催化劑和無機金屬氧化物一起循環(huán)，其中在第一流化床中催化劑被消耗，無機金屬氧化物被還原，而在第二流化床中用過的催化劑被再生，已還原的無機金屬氧化物被氧化。在本發(fā)明某些其它情況下，本方法還包括使水蒸汽進料到重整反應(yīng)器中，即本方法是一種蒸汽輔助的自熱反應(yīng)，其中水蒸汽被加入到自熱重整反應(yīng)器中。
除上述優(yōu)點外，本發(fā)明的方法通常還具有美國專利5,624,964中蒸汽重整單元與聯(lián)合發(fā)電動力裝置的現(xiàn)有技術(shù)集成的優(yōu)點。此外由于本發(fā)明的自熱過程不是間接從空氣中取得氧，所以不會像在直接將空氣加到重整反應(yīng)器中的情況下那樣將氮氣稀釋物引入合成氣產(chǎn)品。在下游加工合成氣時這是一個意義重大的優(yōu)點，在下游處理中氮氣稀釋物會影響設(shè)備規(guī)模、熱負(fù)荷和分離效率。
與一種集成的蒸汽重整器相比，本發(fā)明方法的一個優(yōu)點是在恒定的T2溫度下無機金屬氧化物的總循環(huán)流量可以被大大降低。這是由于循環(huán)物料的熱平衡需求較低，因為自熱重整不像蒸汽重整那樣是需要能量的，所以熱平衡需求被將低。在恒定的循環(huán)流量下可以降低燃燒-再生器的操作溫度(T2)，結(jié)果使熱效率得到進一步節(jié)省。正是本發(fā)明方法的這一特點，使得在某些情況下甚至使無機金屬氧化物間斷地從重整反應(yīng)器循環(huán)到燃燒-再生器中都能有效地操作自熱重整單元。
本發(fā)明在作為一種蒸汽輔助方法方面的另一個優(yōu)點是能夠通過改變進料到自熱重整器的蒸汽和無機金屬氧化物的數(shù)量來調(diào)整H2/[2CO+3CO2]和CO2/CO的摩爾比。H2/[2CO+3CO2]摩爾比最好大約為1，而CO2/CO摩爾比應(yīng)盡可能低，最好是低于大約0.5。在一個單臺反應(yīng)器中這種靈活性是獨有的，而在將合成氣過程與下游操作集成，生產(chǎn)甲醇或Fischer-Tropsch產(chǎn)品時這種靈活性則是一個重要的優(yōu)點。
在下面的說明中將介紹本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點，通過這些說明可以部分地搞清楚這些內(nèi)容，或者通過本發(fā)明的實踐可以了解它們。通過在文字說明和本文中的權(quán)利要求，以及附圖中特別指出的方法、設(shè)備和系統(tǒng)可以體會和掌握本發(fā)明的目的和其它的優(yōu)點。
應(yīng)該認(rèn)識到以上的概述和以下的詳述都是示例和說明性的，它們被用來為所申請的發(fā)明提供進一步的解釋。
被包括用來對本發(fā)明提供進一步的了解，和被結(jié)合在本說明書的一部分中的


了本發(fā)明的一種實施方案，而且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的主要原則。
此附圖是本發(fā)明的一幅流程示意圖。
在本發(fā)明的方法中，一套自熱重整單元和一套聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置被集成為一體。自熱重整器有兩臺連通的流化床，使重整無機金屬氧化物在T1溫度下連續(xù)或間歇地離開第一流化床，即重整反應(yīng)器，并且在與重整器氣體產(chǎn)物分離以后在T2下進入第二流化床，即燃燒-再生器，使T2＞T1。
自熱重整單元利用無機金屬化物重整烴類，這種金屬氧化物能經(jīng)受還原-氧化反應(yīng)循環(huán)，將供給到重整反應(yīng)器中的烴類和在重整反應(yīng)器中生成的部分合成氣氧化。被本發(fā)明的方法重整的烴類通常指的是輕烴或輕烷屬烴，最好包括，但不限于例如甲烷，乙烷，液化石油氣(LPG)，石腦油，典型的直餾石腦油或裂化石腦油，例如輕石腦油，全沸程石腦油或甚至重石腦油，煉廠廢氣，伴生氣等。在連續(xù)再生無機金屬氧化物的實施方案中本發(fā)明方法的一個優(yōu)點是在重整反應(yīng)器中重整較重的進料，即石腦油等，可以很容易地氧化，這樣就不需要將水蒸汽進料到重整反應(yīng)器中，或可以減少進料到重整反應(yīng)器中的水蒸汽的數(shù)量。從本發(fā)明的自熱過程得到的產(chǎn)品物流通常包括氫氣，一氧化碳，二氧化碳，水蒸汽，例如在不加過量蒸汽到重整反應(yīng)器中時由反應(yīng)水得到的蒸汽，或在蒸汽輔助實施方案中從加入的水蒸汽得到的蒸汽，以及未反應(yīng)的烴。
在本發(fā)明的某些優(yōu)選的情況下，可以使用無機金屬氧化物，而不需要其它添加劑的幫助，按照本發(fā)明這種金屬氧化物必須能經(jīng)受還原-氧化反應(yīng)循環(huán)，即金屬氧化物首先被還原，隨后被氧化，或者相反。在本發(fā)明的許多優(yōu)選的實施方案中，和一種本領(lǐng)域熟知的傳統(tǒng)的載體材料一起使用這種無機金屬氧化物。
本發(fā)明中所用的優(yōu)選的無機金屬氧化物可以是二元或三元金屬氧化物，或它們的混合物。二元金屬氧化物包括，但不限于例如氧化鉻，氧化鈷，氧化鎳，二氧化鈦，氧化銅，氧化錳，氧化鐵，或它們的混合物等。三元金屬氧化物包括，但不限于例如鐠-鈰氧化物，SrCo0.5FeOx，或它們的混合物等，其中x是一個使金屬氧化物荷電為中性的整數(shù)。在本發(fā)明的方法中也可以使用二元和三元金屬氧化物的混合物。載體材料包括，但不限于例如α-氧化鋁，高嶺土，氧化鋯，氧化鎂，氧化鈰(IV)，二氧化硅，或它們的混合物等。
在自熱重整反應(yīng)器中被無機金屬氧化物產(chǎn)生出來與烴類或合成氣反應(yīng)，即氧化烴類或合成氣的氧，其作為氧化劑的形式并未被確切地了解。但是作為反應(yīng)(氧化)的結(jié)果，無機金屬氧化物因氧化烴或合成氣而被還原，而且在本文中被定義為使用過的無機金屬氧化物的還原形式的無機金屬氧化物被循環(huán)到燃燒-再生器去進行再氧化。
在本發(fā)明的方法中，只要有足夠數(shù)量的無機金屬氧化物與烴反應(yīng)(氧化這種烴)，即與這種烴反應(yīng)產(chǎn)生如上所述的合成氣，合成氣副產(chǎn)品等，無機金屬氧化物與烴的比例并不重要。但是在某些實施方案中，自熱重整反應(yīng)器中無機金屬氧化物與烴的比率為5-280wt％，最好是10-140wt％，尤其是15-100wt％。這些重量是根據(jù)無機金屬氧化物的循環(huán)量(ton/min)和烴的進料量(ton/min)計算的。
本發(fā)明的方法可以在沒有額外的蒸汽進料的情況下運行。但是在本發(fā)明的方法中蒸汽的重整活性總是存在的，因為即使沒有額外的蒸汽進料，在自熱反應(yīng)器中由烴的氧化反應(yīng)得到的反應(yīng)水也要產(chǎn)生蒸汽。然而在某些優(yōu)選的實施方案中需要供給重整器額外的蒸汽，以便與本發(fā)明方法的氧化反應(yīng)重整活性(得自無機金屬氧化物)一起提供增強的或額外的蒸汽重整活性。按照本發(fā)明的方法，這種增強的或額外的蒸汽重整活性被定義為蒸汽輔助方法。
無機金屬氧化物對于催化蒸汽和CO2重整反應(yīng)可以是活性的，也可以是非活性的。如果在本發(fā)明的方法中所使用的一種給定的無機金屬氧化物對于蒸汽重整反應(yīng)是非活性的，則可以加入一種在該使用中是活性的第二催化組分，如一種鎳催化劑。這種第二組分可被放置在與無機金屬氧化物相同的載體顆粒上，也可以在一種單獨的載體顆粒上。在本發(fā)明中和無機金屬氧化物一起還可以使用其它傳統(tǒng)的催化劑材料，包括但不限于例如鈀，鉑，釕，銥，銠，鈷，或它們的混合物。本領(lǐng)域中已知的各種金屬組合物也可以作為催化劑材料和無機金屬氧化物一起被使用，這包括但不限于例如鎳/鈷，鎳/鉑等。因此如果無機金屬氧化物不具有對蒸汽重整或CO2重整反應(yīng)的催化活性，或者無機金屬氧化物對這些反應(yīng)的催化活性不足，則可以利用傳統(tǒng)的蒸汽重整催化劑來補足無機金屬氧化物所提供的催化活性，如果無機金屬化合物具有這種活性的話。
無論有或沒有載體材料，用于自熱重整單元的無機金屬氧化物和/或催化劑，包括在同一種載體材料上的無機金屬氧化物和催化劑的顆粒大小都不是重要的，只要這些顆粒能被從重整反應(yīng)器循環(huán)到燃燒-再生器，而且在各自的床層中能被流化。當(dāng)使用在本發(fā)明的流化床中時，顆粒大小通常在10-150μm范圍中，最好使大多數(shù)顆粒在40-120μm范圍中。無機金屬氧化物和/或催化劑顆粒，包括載體材料最好是抗磨損的。
無機金屬氧化物顆粒，或無機金屬氧化物顆粒和催化劑顆粒以其各自的還原形式(使用過的)或氧化形式(被再生的)，從重整反應(yīng)器到燃燒-再生器和/或從燃燒-再生器到重整反應(yīng)器的循環(huán)可以是連續(xù)或間歇的。通常最好是連續(xù)循環(huán)；但也可以采用間歇的顆粒循環(huán)，在這種情況下可以將足夠數(shù)量的氧或一定形式的氧保持在重整反應(yīng)器中與烴反應(yīng)，而不影響合成氣的連續(xù)生產(chǎn)。
因為在本發(fā)明的方法中循環(huán)流化床的一個作用是促進傳熱，所以燃燒-再生器的一個作用是將流化的無機金屬氧化物顆粒加熱到一個高于重整反應(yīng)器中顆粒的溫度，由此而提供一部分反應(yīng)熱。因此在本發(fā)明的一種實施方案中，可以將單獨的傳熱顆粒加到流化床中，它們唯一的作用是傳熱。這種傳熱顆粒的粒度可以和前文中對無機金屬氧化物和催化劑所述的范圍相同。這種傳熱顆粒的例子包括，但不限于α-氧化鋁，高嶺土，氧化鈰(Ce2O3)，La2O3，ZrO2等。
請參看附圖，在燃燒-再生器5中傳熱顆粒被加熱，并經(jīng)管道6被送到重整反應(yīng)器2中，在那里傳熱顆粒將熱量傳遞給重整反應(yīng)器的流化床，為烴的重整反應(yīng)提供補充熱量。這樣傳熱顆粒的熱量被消耗掉，而耗盡熱量的傳熱顆粒經(jīng)管道4被返回到燃燒-再生器5中，在那里被再加熱。
考慮在本文中使用的流化床工藝的類型包括快速流化床，固定流化床和循環(huán)流化床。所有這些操作可以以上行或下行模式應(yīng)用。固定流化床是一種流化床，在這種床中氣體速度高于最小流化所要求的氣速，但是低于為實現(xiàn)氣流輸送所需的氣速。床表面盡管不規(guī)則，但其輪廓還算分明。固定流化床的例子包括鼓泡流化床和湍動流化床。循環(huán)流化床是一種流化床工藝，利用它使無機金屬氧化物自床內(nèi)連續(xù)排出(無論向上或向下流動)，然后再被重新引入該床，以補充固體物的供應(yīng)。在高氣速(例如＞50ft/sec)下反應(yīng)器內(nèi)的固體物密度很低，即低于2lb/ft3，人們將這種向上流動的流化床稱為提升管反應(yīng)器。在較低的氣速下，雖然無機金屬氧化物仍被夾帶于氣流中，但是在反應(yīng)器內(nèi)形成相對較密的床層。這種類型的床通常被稱為快速流化床。在這些類型的反應(yīng)器之間沒有清楚的分界線，為了本發(fā)明的目的只要我們處理無機金屬氧化物(或無機金屬氧化物和催化劑)顆粒的方式使它們在燃燒-再生器區(qū)和反應(yīng)區(qū)之間能方便地流動就可以了。
在本發(fā)明中，在T2溫度下離開燃燒-再生器的無機金屬氧化物重新進入自熱重整反應(yīng)器，在那里在燃燒-再生器中積聚的熱量被利用來為重整反應(yīng)提供熱量。由于重整反應(yīng)通常在提高的壓力下操作，因此需要為燃燒-再生器提供燃燒空氣，使其壓力等于重整器的操作壓力加上為克服在連通床回路中的壓降所需的額外數(shù)量的壓力。借與聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置的集成來提供到燃燒-再生器的壓縮空氣。
在聯(lián)合發(fā)電動力裝置中，在中等壓力(例如200-400psig)下燃燒燃料氣產(chǎn)生高溫加壓氣體，然后使這種氣體膨脹和冷卻，分別產(chǎn)生動力和蒸汽。最初將遠超過在動力裝置燃燒器中燃燒燃料在化學(xué)計量上所需數(shù)量(150-200％)的空氣壓縮到燃氣透平的入口壓力(例如200-400psig)。在動力裝置的燃燒器中需要這一大大過量的空氣作為一種受熱體，以緩和燃燒反應(yīng)放熱，并將燃燒器溫度保持在由相關(guān)硬件所確定的限制范圍中。由于可以得到過量的壓縮空氣，因此將離開聯(lián)合發(fā)電動力裝置燃氣透平壓縮機的壓縮空氣的一部分借出，用于燃燒-再生器中。用進料回到聯(lián)合循環(huán)動力裝置，并與其余的空氣流混合作為動力裝置燃燒器的氣流的燃燒-再生器的高溫加壓廢氣來代替早先被用于控制動力裝置燃燒器溫度的稀釋劑空氣。這種集成降低了與流化床自熱重整工藝相關(guān)聯(lián)的運行和設(shè)備費用。
由于磨蝕作用，離開燃燒-再生器的熱廢氣中夾帶的固體物可能損壞動力裝置燃氣透平的葉片。因此將燃燒-再生器的熱廢氣過濾，以除去夾帶的細粉粒。可從市場上購得的用于此目的過濾器的溫度容許范圍限制為例如1450°F，而離開燃燒-再生器的熱廢氣的溫度通常遠遠高于此限制。通過與其余部分的較冷的動力裝置燃氣透平壓縮機空氣流的混合可以將熱廢氣充分地冷卻。熱煙氣與動力裝置較冷的壓縮空氣流的混合物被均衡到一個可以接受的溫度，使混合氣流可以通過過濾器，然后被送入動力裝置的燃燒器。
與傳統(tǒng)采用的利用蒸汽的多管反應(yīng)器相比，利用集成的流化床自熱重整器還有其它一些優(yōu)點。普通的蒸汽重整需要大量的過量蒸汽來抑制焦炭的形成，以延長固定床蒸汽重整操作的循環(huán)時間。在流化床中，由于無機金屬氧化物在燃燒-再生器中被再生(和再氧化)，尤其是被連續(xù)地再生，因此降低了對維持較低的單程焦炭生成量的要求。
計劃在本文中使用的自熱重整工藝要求高于20psig的壓力。優(yōu)選的壓力范圍為20-1000psig，最好是150-600psig；尤其是150-450psig。自熱重整反應(yīng)器優(yōu)選的溫度范圍為1350-2000°F最好是1600-1850°F。
重整的進料通常是一種輕烷屬烴，最好是甲烷或乙烷；但也可以以一個或多個進料物流的形式將其它可以在重整反應(yīng)器中發(fā)生重整的普通的烴類，如前文所討論的烴類進料到重整反應(yīng)器中。產(chǎn)品物流包括氫氣、一氧化碳和二氧化碳，以及水蒸汽和未反應(yīng)的烴。
在附圖中舉例說明了一個動力裝置單元與一個自熱重整工藝單元的集成。
在本發(fā)明方法的一種優(yōu)選的實施方案中，無機金屬氧化物是在氧化鋁載體上的氧化銅。在本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選的實施方案中，向重整反應(yīng)器中注入水蒸汽，以提供一種例如甲烷的烴的蒸汽輔助重整工藝，而載于氧化鋁載體上的氧化銅和載于相同的氧化鋁載體上的鎳催化劑在重整反應(yīng)器中被流化。在本發(fā)明的方法中使用組合的無機金屬氧化物和催化劑時通常被使用的催化劑的數(shù)量并不是很重要的，只要有足夠的烴被重整而產(chǎn)生合成氣。在某些實施方案中，無機金屬氧化物與催化劑的比例為50∶50；最好是60重量份的無機金屬氧化物對40重量份的催化劑，尤其是75重量份的無機金屬氧化物對25重量份的催化劑。
請參閱附圖中的流程，區(qū)域A代表一個自熱重整工藝單元。將包含甲烷，以及可任選地在蒸汽輔助自熱重整實施方案中的水蒸汽的以蒸汽/碳(S/C)比例為例如0∶1-4∶1，最好是0∶1-1.5∶1，尤其是0∶1-1∶1的用于自熱重整的一個加壓氣體進料物流經(jīng)過管線1引入重整反應(yīng)器2，在此實例中重整反應(yīng)器是一個固定流化床。進料的入口溫度可以在300-1400°F，最好是500-1000°F，尤其是600-800°F之間變化。重整反應(yīng)器2包括一個被流化的固體散粒狀無機金屬氧化物(未示出)的床，無機金屬氧化物處在一個足以發(fā)生自熱重整的溫度下，在本實例中是1650°F。此溫度可以在1350-2000°F，最好是1600-1850°F的范圍中。此加壓進料物流在300psig的壓力下被引入重整反應(yīng)器2。重整流化床可以在20-1000psig，最好是150-450psig的壓力下操作。
可以根據(jù)需要利用傳統(tǒng)技術(shù)在現(xiàn)有的加熱或未加熱的進料管線，例如管線1中利用烴類氣體，水蒸汽，空氣等進料，或者在一條單獨的連到自熱重整單元的一個或多個設(shè)備或管道去的進料管線(未示出)中加入被烴類氣體、空氣或水蒸汽推進的顆粒，用這種方式將補充的無機金屬氧化物顆?；蜓a充的催化劑顆粒，或這兩者加到自熱重整單元中。如果需要可以連續(xù)地加入補充顆粒，但是也可以根據(jù)需要，例如當(dāng)無機金屬氧化物和/或催化劑顆粒被耗盡時間斷地加入補充顆粒?？梢詫㈩w粒加到通至重整單元的任何部分去的進料管線中，例如加到連至重整反應(yīng)器2的第一流化床的進料管線(未示出)中，加到連至燃燒-再生器5的第二流化床的進料管線(未示出)中，加到連至用于將用過的無機金屬氧化物從第一流化床循環(huán)到第二流化床的傳輸管線(管道4)的進料管線(未示出)中，或者加到連至用于將已被再生的無機金屬氧化物從第二流化床循環(huán)到第一流化床的傳輸管線(管道6)的進料管線(未示出)中。進料到重整單元的補充無機金屬氧化物可以處在它的一種還原態(tài)或一種氧化態(tài)，而且可以在室溫下或被加熱后再進料到自熱重整單元中。
含有H2，CO，H2O和CH4的氣體產(chǎn)品流出物在1350-2000°F，最好是1600-1850°F的溫度和20-1000psig，最好是150-600psig，尤其是150-450psig的壓力下經(jīng)過管線3離開重整反應(yīng)器2。
用過的無機金屬氧化物(有催化劑時還有用過的催化劑)從重整反應(yīng)器2經(jīng)過管道4到燃燒-再生器5中進行再加熱。燃燒-再生器通常在一個高于重整反應(yīng)器的溫度下操作，溫度差由在燃燒-再生器中燃燒輕烴，例如燃料氣，和已沉積在無機金屬氧化物(有催化劑時還有催化劑)上的焦炭，以及在自熱重整過程中無機金屬氧化物的再氧化提供。在本實例中，選擇甲烷作為到燃燒-再生器中的燃料，并選擇氧化銅作為無機金屬氧化物。在本實例中燃燒-再生器對于重整反應(yīng)器的溫差為150°F，但它可以在20-1000°F，最好是50-400°F，尤其是150-200°F之間。此溫度與設(shè)備的限制條件有關(guān)。對于重整反應(yīng)器中一個給定的熱需求來說，溫度和循環(huán)流量通過下式關(guān)聯(lián)Q＝μ°CpΔTQ＝傳遞到重整反應(yīng)器的熱量(Btu/min)μ°＝固體物流量(lbm/min)Cp＝熱容量(Btu/lbm·°F)ΔT＝溫度差(°F)在燃燒-再生器5中，經(jīng)過管線7和16在300psig或100-1000psig范圍中的壓力和260°F或200-900°F范圍中的溫度下將包含與空氣混合的燃料，在本實例中是甲烷，以及比化學(xué)計量過量20％的空氣的燃料物流引入燃燒-再生器，在燃燒-再生器中燃料和焦炭被燒去而產(chǎn)生熱量。在燃燒-再生器中無機金屬氧化物(使用催化劑時還有催化劑)被加熱到1800°F或1500-2200°F范圍的溫度。已被再生的無機金屬氧化物(在有催化劑時還有已被再生的催化劑)自燃燒-再生器中排出，經(jīng)管道6借重整反應(yīng)器與燃燒-再生器之間的壓差的推動被送回到重整反應(yīng)器2中。Pcomb＞Pref；ΔP~3-100psi。
經(jīng)管線3離開重整反應(yīng)器2的氣體產(chǎn)品流出物被送至其它下游設(shè)備，例如變換反應(yīng)器42(可任選)，水蒸汽發(fā)生器44，和廢熱鍋爐或進料預(yù)熱器45，接著被送到變壓吸收器(PSA)47(可任選)中，以便分離出氫氣產(chǎn)品。下文中還將進一步討論這些其它的下游設(shè)備。
在附圖的區(qū)域C中將蒸汽重整過程與一個聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置集成。在附圖的區(qū)域B中表示了一個聯(lián)合發(fā)電動力裝置。
請再次參閱附圖，在區(qū)域B的動力裝置單元中經(jīng)管線10將空氣送入燃氣透平壓縮機11。被壓縮的空氣流在150psig的壓力和252°F的溫度下經(jīng)管線12離開主壓縮機。如附圖所示，在區(qū)域C中在分叉點13處將管線12中的一部分壓縮空氣分流到管線14中，以便為與自熱重整工藝單元的集成提供“借出的”空氣和壓力。被抽取出的部分空氣可以在50-1000psig，最好是150-400psig的壓力和300-900°F，最好是400-700°F的溫度下。將管線14中被分流的壓縮空氣送至可任選的增壓壓縮機15，在此情況下使被分流的壓縮空氣在經(jīng)管線16離開可任選的增壓壓縮機之前的壓力提高到300psig，溫度為307°F。將管線16中的空氣引入燃燒-再生器5的氣體燃料物流7中。按這種方式，自熱重整工藝單元從動力裝置得到空氣和壓力。所以自熱重整工藝單元就不需要一臺單獨的壓縮機。可任選地使用一臺小型的增壓壓縮機。
與此同時，將分叉點13后管線12中壓縮空氣的其余部分經(jīng)過管線17送到匯合點18去，在那里使管線19中來自燃燒-再生器5的溫度為1800°F或在1500-2200°F，最好在1650-1850°F范圍中，壓力為300psig或在150-450psig范圍中，在本實例中含有CO2，H2O，O2，N2，還含有無機金屬氧化物(在有催化劑存在時還有催化劑)細粉的熱煙氣與管線17中的壓縮空氣混合，形成一個混合的合并氣流20。管線19中來自燃燒-再生器5的熱煙氣包含因流化床中無機金屬氧化物(如果存在的話還有催化劑和/或傳熱顆粒)磨損而產(chǎn)生的細粉顆粒。磨損通常是由流化床中顆粒的機械粉碎和破裂造成的。在此情況下混合前管線17中的壓縮空氣的溫度為252°F，壓力為150psig。在匯合點18處發(fā)生的混合將所得到的混合的合并氣流的溫度調(diào)整到1200°F或在700-1600°F，最好是1000-1400°F的范圍中。因此燃燒-再生器的熱煙氣與動力裝置壓縮空氣的混合物的溫度被降低到允許它們通過傳統(tǒng)的可從市場上購買到的過濾器的水平，以除去循環(huán)的固體物，即例如無機金屬氧化物細粉，在有催化劑時還有催化劑細粉，以及在有傳熱顆粒時還有傳熱顆粒的細粉。通常傳統(tǒng)的可購得的過濾器的使用溫度被限制在1400°F以下。在對17和19中的氣體沒有另外的加熱或冷卻的情況下，對最高混合溫度的設(shè)定決定著動力裝置(即所產(chǎn)生的動力)和自熱重整器(即所生產(chǎn)的氫氣)的相對量值。
在匯合點18處氣流混合后，經(jīng)管線20將混合氣流送至過濾器21。在過濾器排出的混合氣流中無機金屬氧化物細粉已被清除掉，將150psig壓力和1190°F溫度下的混合氣流經(jīng)過管線22送至動力裝置的燃燒器23。在混合氣進入燃燒器以前，經(jīng)管線22a將250°F和150psig的燃燒用燃料，例如甲烷引入管線22，與該混合氣流混合。在燃燒器23內(nèi)在2000°F溫度下或在1700-2800°F，最好是2000-2300°F的溫度范圍中，使管線22b中在1168°F溫度和150 psig壓力下的含有例如CH4，CO2，O2，N2，H2O，而且最好含有例如過量150-200％的空氣的被混合的燃燒燃料和氣流燃燒，產(chǎn)生含有例如CO2，O2，N2和H2O的在2000°F和150psig下的燃燒煙氣，經(jīng)管線24將燃燒煙氣從燃燒器送至透平25。燃氣透平的入口溫度可以在1700-2800°F，最好是2000-2400°F的范圍中。壓力降驅(qū)動透平的葉輪。壓力能被轉(zhuǎn)化成速度能，并被用于產(chǎn)生動力，經(jīng)過管線26離開透平。動力的一部分經(jīng)過管線27被分流，以驅(qū)動燃氣透平壓縮機11。管線27的其余部分動力在管線27a中被用于其它地方，例如補充煉油廠所需。
在此情況下，經(jīng)過管線28離開透平25的熱氣體是1350°F和10psig的CO2，O2，N2和H2O，它們被用于在蒸汽發(fā)生器29中發(fā)生水蒸汽。經(jīng)過管線30將離開蒸汽發(fā)生器29的氣體(例如500 °F和10psig的CO2，O2，N2和H2O)送至廢熱鍋爐31。將管線32中離開廢熱鍋爐的氣體送至一個分離罐，它在管線35中分離出水，在管線34中分離出CO2，O2和N2，后者可被送往煙囪。
在一個可任選的實施方案中，在區(qū)域A的自熱重整工藝單元中氣體產(chǎn)品流出物在經(jīng)過管線3離開重整反應(yīng)器2以后，可被任選地循環(huán)到一個變換反應(yīng)器42去?？梢詫⑺牍芫€3以產(chǎn)生水蒸汽，并因此而將流出物冷卻到一個可被過濾器接受的水平。流出物被冷卻到700°F，以便進行高溫氣體變換反應(yīng)。使流出物通過蒸汽發(fā)生器41產(chǎn)生蒸汽能量也可以使重整反應(yīng)器流出物冷卻，管線41a中流出物的溫度被降低到700°F。如果不利用初始預(yù)過濾器的冷卻機理，可以將蒸汽發(fā)生器41和過濾器40的位置顛倒。
變換反應(yīng)器42中的高溫氣體變換反應(yīng)在絕熱條件下在入口溫度700°F和300psig壓力下發(fā)生。如平衡約束條件所限定的，在變換反應(yīng)器中大約75％的一氧化碳被轉(zhuǎn)化，使變換反應(yīng)器流出物43包含例如812°F和300psig的H2，甲烷，CO2，CO和H2O?？梢栽谡羝l(fā)生器44中利用管線43中的變換反應(yīng)器流出物來產(chǎn)生水蒸汽，由此將變換反應(yīng)器流出物冷卻到管線44a中的500°F。在廢熱鍋爐45中將管線44a中的流出物進一步冷卻到100°F，并且在變壓吸收器(PSA)47中為了氫氣精制而進行壓力處理以前，在分離罐46中除去水。經(jīng)過管線48收集氫氣產(chǎn)品。
在一個優(yōu)選的實施方案中省去了變換反應(yīng)器，并將離開PSA設(shè)備的含有例如甲烷的CO，CO2和甲烷副產(chǎn)物直接進料到燃燒-再生器中，作為輔助燃料(未示出)。在另一種實施方案中將變換反應(yīng)器保留在氫氣裝置的設(shè)計中，并且和優(yōu)選的實施方案相類似地，在壓縮到燃燒-再生器的操作壓力以后將來自PSA的副產(chǎn)物，例如來自PSA 47的100°F的CO，CO2和甲烷送到燃燒-再生器去(未示出)。在這兩種情況下，如果自熱重整工藝單元是操作在蒸汽輔助模式下的，為了有助于降低到重整器去的蒸汽流量，并因此而減少公用工程的費用，可以在進入變換反應(yīng)器42以前將蒸汽加到重整器的流出物3中。按這種方式水蒸汽可以起冷卻反應(yīng)器流出物和補充在重整器流出物中的不管是怎樣的自熱重整反應(yīng)器蒸汽，使變換反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)化率達到最大，進一步降低公用工程費用的雙重作用。
在附圖所示的這種熱集成設(shè)計中，氫氣的選擇性不像在傳統(tǒng)的氫氣裝置中那樣重要，這是因為氫氣是和從聯(lián)合循環(huán)動力裝置、蒸汽發(fā)生器和廢熱鍋爐得到的動力一起的一種聯(lián)合產(chǎn)品。
在重整反應(yīng)器中用一種無機金屬氧化物來氧化烴與合成氣時，正是與動力、蒸汽和氫氣的生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的總效率的改善和基建投資的節(jié)省決定著本裝置在總體上的獨特性。
另一種實施方案包括了隨后的與一個甲醇裝置的集成(未示出)。重整器合成氣被送至甲醇單元，并反應(yīng)生產(chǎn)出甲醇。生產(chǎn)甲醇的反應(yīng)需要合成氣作為進料。該反應(yīng)通常利用一種鋅-鉻氧化物催化劑，300-700°F的溫度和500-5000psig的壓力。合成氣轉(zhuǎn)化裝置，例外甲醇裝置或Fischer-Tropsch裝置中所需動力的一部分可以由聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置中產(chǎn)生的動力來提供。
雖然已經(jīng)對目前被認(rèn)為是本發(fā)明優(yōu)選的實施方案的內(nèi)容做了介紹，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以意識到在不偏離本發(fā)明精神實質(zhì)的情況下可以對它們進行一些變更和修改，在此應(yīng)該申明所有這些變更和修改都在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種將自熱重整器和聯(lián)合發(fā)電動力裝置熱集成的方法，其中所說聯(lián)合發(fā)電動力裝置包括一套裝備有一臺空氣壓縮機和一個燃燒器的燃氣透平；所說自熱重整器包括兩臺連通的流化床；一臺第一流化床包括一個裝有無機金屬氧化物的重整反應(yīng)器，這種無機金屬氧化物能經(jīng)受還原-氧化反應(yīng)循環(huán)，和被用于在足以產(chǎn)生包含合成氣氫氣、一氧化碳、或二氧化碳或它們的混合物的一種混合物的條件下氧化烴類；一臺第二流化床包括一個燃燒-再生器，它接受來自第一流化床的使用過的無機金屬氧化物，并通過燃燒與無機金屬氧化物直接接觸的燃料氣，而且還產(chǎn)生熱煙氣的方法來提供熱量，加熱無機金屬氧化物；而且其中一部分壓縮空氣從自動力裝置燃氣透平空壓機的空氣壓縮機排出的壓縮空氣流中被抽取出來；將被抽出的壓縮空氣引入燃燒-再生器；使燃燒-再生器排出的熱煙氣與動力裝置壓縮空氣流的其余部分混合，產(chǎn)生一個合并氣流，并將此合并氣流進料到聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置的燃燒器中；所說方法包括在第一流化床和第二流化床之間循環(huán)無機金屬氧化物，其中在所說重整反應(yīng)器的所說第一流化床中無機金屬氧化物將烴類氧化，形成被還原的無機氧化物，在所說燃燒-再生器的所說第二流化床中被還原的無機金屬氧化物被再生、再氧化和加熱，以及使被再生、氧化、加熱的無機金屬氧化物返回到所說第一流化床中。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括將補充無機金屬氧化物進料到所說重整單元中。
3.權(quán)利要求2的方法，其中無機金屬氧化物被進料到所說重整反應(yīng)器的所說第一流化床中。
4.權(quán)利要求2的方法，其中無機金屬氧化物被進料到所說燃燒-再生器的所說第二流化床中。
5.權(quán)利要求2的方法，其中無機金屬氧化物被進料到一條用于將使用過的無機金屬氧化物從所說第一流化床循環(huán)到所說第二流化床去的傳輸管線，或一條用于將已再生的無機金屬氧化物從所說第二流化床循環(huán)到所說第一流化床去的傳輸管線中。
6.權(quán)利要求2的方法，其中被進料到所說重整單元中的無機金屬氧化物是一種處在一種還原或氧化態(tài)的無機金屬氧化物。
7.權(quán)利要求1的方法，其中無機金屬氧化物是一種二元或三元金屬氧化物。
8.權(quán)利要求7的方法，其中二元金屬氧化物包括氧化鉻，氧化鈷，氧化鎳，二氧化鈦，氧化銅，氧化錳，氧化鐵，或它們的混合物。
9.權(quán)利要求7的方法，其中三元金屬氧化物包括鐠-鈰氧化物，SrCo0.5FeOx，或它們的混合物。
10.權(quán)利要求8或9的方法，其中金屬氧化物還包括一種載體材料。
11.權(quán)利要求10的方法，其中載體材料是α一氧化鋁，高嶺土，氧化鋯，氧化鎂，氧化鈰(IV)，二氧化硅，或它們的混合物。
12.權(quán)利要求1的方法，還包括一個裝有催化劑的重整反應(yīng)器，所說方法包括循環(huán)催化劑和無機金屬氧化物，其中催化劑在所說第一流化床中被消耗，而在所說第二流化床中被再生。
13.權(quán)利要求12的方法，其中催化劑是鎳，鈀，鉑，釕，銥，銠，鈷，鎳-鈷，鎳-鉑，或它們的氧化物。
14.權(quán)利要求1的方法，還包括裝有傳熱顆粒的一個重整反應(yīng)器和一個燃燒-再生器，所說方法包括將在所說燃燒-再生器中被加熱的傳熱顆粒循環(huán)到重整反應(yīng)器中，在那里將熱量從這些顆粒傳遞給流化床，以及使熱量被耗盡的傳熱顆粒返回到所說燃燒-再生器中進行再加熱。
15.權(quán)利要求1的方法，其中已被集成的自熱重整器和聯(lián)合發(fā)電動力裝置還與一套合成氣轉(zhuǎn)化裝置進一步集成，使重整器中產(chǎn)生的合成氣發(fā)生反應(yīng)，而且合成氣轉(zhuǎn)化裝置中所需動力的一部分由聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置中產(chǎn)生的動力提供。
全文摘要
一種集成自熱重整單元和聯(lián)合發(fā)電動力裝置的方法,其中重整單元有兩臺連通的流化床。第一流化床是一個裝有無機金屬氧化物的重整反應(yīng)器,被用于在足以產(chǎn)生一種合成氣、氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合物的條件下使氧和輕烴反應(yīng)。第二流化床是一個燃燒—再生器,它接受來自第一流化床的使用過的無機金屬氧化物,通過在與無機金屬氧化物直接接觸的情況下燃燒燃料氣和產(chǎn)生熱煙氣的方法來提供加熱無機金屬和補充反應(yīng)吸熱的熱量。在優(yōu)選的實施方案中,還將蒸汽進料到重整反應(yīng)器中,并可與無機氧化物一起使用一種催化劑。聯(lián)合發(fā)電動力裝置有一臺裝備有一臺空氣壓縮機和一個燃燒器的燃氣透平,而且在此集成中一部分壓縮空氣從動力裝置燃氣透平空壓機中被抽取出來,留下其余的壓縮空氣;將抽出的壓縮空氣引入燃燒—再生器;使來自燃燒—再生器排出的熱煙氣與其余的壓縮空氣合并,產(chǎn)生一個合并氣流,并將此合并氣流進料到聯(lián)合發(fā)電燃氣透平動力裝置的燃燒器中。
文檔編號C01B3/38GK1268105SQ98808572
公開日2000年9月27日 申請日期1998年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月7日
發(fā)明者C·R·肯尼蒂, D·O·馬勒, R·希納 申請人:美孚石油公司