(57)【要約】      （修正有）【課題】天然ガスを水蒸気改質することによる合成ガスの改善された製造方法の提供。【解決手段】水蒸気改質交換器‐反応器３０００と、ＣＯをＣＯ２に転化させるための反応器３１００と、ＰＳＡ水素生成装置４３００とを含み、合成ガス生じさせることを目的として、水蒸気改質反応に必要な熱は、第１の燃焼チャンバ３１００によって供給され、該第１の燃焼チャンバ３１００は、第２の燃焼チャンバ３２００に接続され、第２の燃焼チャンバ３２００は、煙霧を生じさせ、非常に高度な熱統合を生じさせる、方法。【選択図】図１
2018012635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気改質交換器−反応器（３０００）、ＷＧＳ反応器と称される、ＣＯのＣＯ２への転化のための反応器（３００１）、およびＰＳＡによる水素の精製のための装置（４３００）を用いて天然ガスを水蒸気改質する方法であって、ＷＧＳ（３００１）および精製装置（４３００）において水素を徐々に豊富に含むようになる合成ガスを生じさせることを目的として、水蒸気改質反応に必要な熱は、第１の加圧燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって提供され、該第１の加圧燃焼チャンバ（３１００）は、第２の燃焼チャンバ（３２００）によって補充され、該第２の燃焼チャンバ（３２００）は、第１の燃焼チャンバに対して直列でまたは並列で接続され、第１および第２の燃焼チャンバから得られた前記煙霧により交換器（１００７）において水蒸気の流れが生じるようにされ、水蒸気改質反応のための水蒸気のための要求およびエアコンプレッサ（５２００）に供給するための水蒸気タービン（６０００）のための要求の両方に適合し、該方法によって生じた前記水蒸気は、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）におけるＳ／Ｃモル比：１．５〜５、好ましくは２〜４を得るように用いられる、方法。
【請求項２】
水蒸気改質反応に必要な熱は、第１の燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって供給され、該第１の燃焼チャンバ（３１００）は、１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの範囲内の圧力で操作し、前記煙霧は、９５０〜１３００℃の範囲内の温度で水蒸気改質交換器−反応器（３０００）に導入され、前記煙霧は、それらの熱を、水蒸気改質交換器−反応器においてこの方法の流体に与え、４５０〜７５０℃の範囲内の温度で交換器−反応器（３０００）を出て、次いで、補給燃料を用いる第２の燃焼チャンバ（３２００）において再加熱され、それらの温度レベルが４５０〜１２５０℃の範囲内の値に上昇するようにされ、この温度のレベルは、交換器（１００７）において前記再加熱された煙霧により水蒸気が生じることを可能にし、水蒸気改質反応のための水蒸気の要求およびエアコンプレッサ（５２００）に供給するための水蒸気タービン（６０００）の要求の両方に適合するようにされる、請求項１に記載の天然ガスの水蒸気改質方法。
【請求項３】
水蒸気改質反応に必要な熱は、第１の燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって供給され、該第１の燃焼チャンバ（３１００）は、１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの範囲内の圧力で操作し、前記煙霧は、９５０〜１３００℃の範囲内の温度で水蒸気改質交換器−反応器（３０００）に導入され、前記煙霧は、水蒸気改質交換器−反応器においてそれらの熱をこの方法の流体に与え、４５０〜７５０℃の範囲内の温度で交換器−反応器（３０００）を出て、次いで、第２の燃焼チャンバ（３２００）から得られた煙霧（４４０）と再結合し、混合煙霧の流れ（４４１）が生じるようにし、その温度は、４５０〜１２５０℃の範囲内であり、この温度レベルは、交換器（１００９）において前記再加熱された煙霧により水蒸気が発生することを可能にし、水蒸気改質反応ための水蒸気の要求およびコンプレッサ（５２００）に供給するための水蒸気タービン（６０００）の要求の両方に適合するようにする、請求項１に記載の合成ガスの製造のための天然ガスの水蒸気改質方法。
【請求項４】
水蒸気改質反応に必要な熱は、第１の燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって供給され、該第１の燃焼チャンバ（３１００）は、１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの範囲内の圧力で操作し、前記煙霧は、９５０〜１３００℃の範囲内の温度で水蒸気改質交換器−反応器（３０００）に導入され、前記煙霧は、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）においてそれらの熱をこの方法の流体に与え、４５０〜７５０℃の範囲内の温度で交換器−反応器を出て、第１の煙霧の流れ（４１０）を形成し、
・  交換器−反応器（３０００）から得られた前記第１の煙霧の流れ（４１０）は、交換器（１００７）に導入されて、入来する水蒸気の流れ（６３０）を過熱するようにし、過熱した水蒸気の流れ（６３１）および冷却された煙霧の流れ（４１５）を生じさせ、この冷却された煙霧の流れ（４１５）は、交換帯域（１００９）に供給され、燃焼空気（３０１）を予熱し、そこから、再加熱された圧縮空気の流れ（３１０）および冷却された煙霧の流れ（４１６）が生じ、前記冷却された煙霧（４１６）は、１〜２バールの範囲内の圧力および１３０〜３００℃の範囲内の温度にあり、
・  第１の燃焼チャンバ（３１００）に対して並列で操作する第２の燃焼チャンバ（３２００）から得られた第２の煙霧の流れ（４５０）は、９００〜１５００℃の範囲内、好ましくは９５０〜１３００℃の範囲内の温度および１．５〜４バールの範囲内の圧力にあり、前記第２の煙霧の流れ（４５０）は、熱交換器（１００８）に供給されて、ボイラ水の流れ（７３０）と接触し、一部（７３１）をそこで蒸発させ、部分的に蒸気化した水蒸気の流れ（７３１）および部分的に冷却された煙霧（４５１）を生じさせ、前記冷却煙霧の流れ（４５１）は、交換器（１０１０）に導入されて、再加熱されたボイラ水の流れ（５１１）を生じさせ、冷却された煙霧の流れ（４５２）は、１〜２バールの範囲内の圧力および１３０〜３００℃の範囲内の温度にある、請求項１に記載の合成ガスの製造のための天然ガスの水蒸気改質方法。
【請求項５】
第１の燃焼チャンバ（３１００）において用いられる燃料は、主として、水蒸気改質交換器−反応器から得られた合成ガスのＰＳＡ精製のための装置からのパージガスによって構成される、請求項１に記載の天然ガスの水蒸気改質方法。
【請求項６】
補給燃料が第１の燃焼チャンバ（３１００）において用いられ、前記燃料は、オンサイトで利用可能である軽質燃料ガスである、請求項１に記載の天然ガスの水蒸気改質方法。
【請求項７】
第１および第２の燃焼チャンバにおいて用いられる補給燃料は同一である、請求項１に記載の天然ガスの水蒸気改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
HyGenSys法は、メタンから水素を製造する方法である。この方法の基本原理および主特性は、主として、特許EP 2 447 210において提供される。この形態の水素製造の独創的特徴により、機械的設計およびコンパクトさの観点および相当なエネルギー節約を認可しかつこれをもたらす高度熱統合（advanced thermal integration）の観点の両方から非常に特殊な交換器−反応器がもたらされる。この高度な熱統合は、多くの場合水蒸気輸出装置（steam exporter）である大部分の従来技術の方法とは対照的に、実際に広範囲のＳ／Ｃ比（水蒸気対炭化水素供給原料、この場合、天然ガスのモル比の略語）にわたって前記方法の要求に完全に調節される水蒸気消費が得られ得ることを意味する。
【０００２】
この特徴は、メタンの水蒸気改質（これの略語は、ＳＭＲである；すなわち、「Steam Methane Reforming」）による水素製造のための装置を収容することのできるサイト、例えば、精油所が、しばしば、過剰な水蒸気を有し、かつ、製造するものであるより多くの水蒸気を収容するに際して利点が全くない限りにおいて、非常に重要な利点を構成する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には、「HyGenSys」方法として知られており、以下に簡単に概説されることになる天然ガスを水蒸気改質することによる水素製造の方法のための基本的なフローシートが記載されている：
メタンの水蒸気改質反応は、高度に吸熱性であるが、この反応に必要な熱は、燃焼チャンバによって生じた加圧された煙霧によって供給される。この燃焼チャンバは、主として、水素精製工程（「Pressure Swing Adsorption」の英語の用語の略語「ＰＳＡ」（圧力スイング吸着法））からのパージガス、および補給燃料を供給される。
【０００４】
高温で反応させた後、煙霧からの残留熱は、水蒸気の形態で利用され、この水蒸気は、圧力下の煙霧の製造に必要なエアコンプレッサを駆動させる方法およびタービンに供給する。この様式の操作は、特許請求される好ましい範囲の水蒸気対炭化水素供給原料の（モル）比：１．５〜２に特に適している。しかしながら、ＳＭＲ装置は、日常的に、過剰な水蒸気で操作されており、水蒸気対炭素の（モル）比は、２〜４の範囲内である（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２４４７２１０号明細書（特開２０１２−９２００９号公報）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S. Reyesら著、「Ind. Eng. Chem. Res.」、第４２巻、第８号、ｐ．２００３
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による方法は、第２の燃焼チャンバを含み、一層より高度な熱統合を有し、これは、「HyGenSys」方法の水蒸気改質の交換器−反応器の操作の可能な範囲が拡張され得ることを意味する。
【発明の効果】
【０００８】
第２の燃焼チャンバの利点は、始動のレベルおよび操作の両方に関して、さらには、処理される天然ガスのタイプに関して方法をより柔軟にすることにもある。第２の燃焼チャンバのために、本発明に記載された熱統合は、設備のエネルギー収率を最大にするように構成を最適にするために用いられ得る。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（図面の簡単な説明）
・  図１は、本発明による方法の第１の構成を示し、主要燃焼チャンバおよび二次燃焼チャンバは、直列で操作する。
・  図２は、本発明による方法の第２の構成を示し、二次燃焼チャンバは直列ではないが、煙霧を生じさせ、その後、これは、主要燃焼チャンバからのものと混合されて、再加熱された煙霧の全体的な流れを生じさせる。
・  図３は、本発明による方法の第３の構成を示し、二次燃焼チャンバは、主要燃焼チャンバと並列で操作し、独立した煙霧の流れを生じさせ、これは、主要燃焼チャンバから得られた煙霧の流れと混合されない。
・  本明細書の以降において、用語「第１の燃焼チャンバ」は、主要燃焼チャンバについて用いられることになり、「第２の燃焼チャンバ」は、二次燃焼チャンバについて用いられることになり、「主要な」の記載は、主要チャンバまたは第１の燃焼チャンバにおいて生じた煙霧が熱を接触水蒸気改質の交換器−反応器に供給することを指し示す。
【００１０】
（発明の簡単な説明）
本発明は、特許EP 2 447 210において記載されたような天然ガスを水蒸気改質することによる合成ガスの製造方法に対する改善であると考えられてよい。
【００１１】
導入された改善は、必然的に、再加熱された煙霧の流れを生じさせるために第２の燃焼チャンバを加えることからなり、この再加熱された煙霧は、実際に、方法のための過熱水蒸気の生成を増やすために用いられ得、それ故に、従来技術におけるよりも広い範囲のＳ／Ｃモル比へのアクセスを提供する。このＳ／Ｃモル比の範囲は、それ故に、１．５〜５、好ましくは２〜４の間隔に広げられる。
【００１２】
より正確には、本発明は、水蒸気改質の交換器−反応器（３０００）、通常はＷＧＳ（Water Gas Shift）反応器と称されるＣＯのＣＯ２への転化のための反応器（３００１）、およびＰＳＡによる水素の精製のための装置（４３００）を用いて天然ガスを水蒸気改質するための方法であって、合成ガスを生じさせることを目的として、水蒸気改質反応に必要な熱は、第１の加圧された燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって提供され、この第１の加圧された燃焼チャンバ（３１００）は、第２の燃焼チャンバ（３２００）によって補足され、この第２の燃焼チャンバ（３２００）は、第１の燃焼チャンバに対して直列にまた並列に接続され、水蒸気改質反応のための水蒸気の要求およびエアコンプレッサ（５２００）に供給するための水蒸気タービン（６０００）のための要求の両方に適応するように、第１および第２の燃焼チャンバから得られた前記煙霧により交換器（１００７）において水蒸気の流れを生じさせるようになっており、この方法によって生じた前記水蒸気は、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）におけるＳ／Ｃモル比：１．５〜５、好ましくは２〜４を得るために用いられる、方法であるとして定義されてよい。
【００１３】
本発明は、この方法のための高温煙霧を生じさせる第１の燃焼チャンバに第２の燃焼チャンバが接続される方法に応じて３種のバリエーションに分類され得る。
【００１４】
本方法の第１のバリエーションにおいて、第２の燃焼チャンバは、第１の燃焼チャンバから得られた煙霧を供給され、それらの温度レベルを上昇させる。
【００１５】
本発明の第２のバリエーションにおいて、第２の燃焼チャンバは、第１の燃焼チャンバとは独立して操作し、前記第２のチャンバによって生じた煙霧は、第１の燃焼チャンバによって生じたものと合わされる。
【００１６】
本発明の第３のバリエーションにおいても、第２の燃焼チャンバは、第１の燃焼チャンバとは独立して操作するが、前記第２の燃焼チャンバによって生じた煙霧は、第１の燃焼チャンバから得られた煙霧のための経路とは独立した経路を流れる。
【００１７】
本発明の第１のバリエーションによると、本発明は、合成ガス（「syngas：シンガス」として知られる場合もある）を生じさせるという目的で天然ガスを水蒸気改質するための方法であって、水蒸気改質反応に必要な熱は、１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの範囲内の圧力で操作する第１の燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって供給される、方法として定義されてよい。
【００１８】
前記煙霧が水蒸気改質交換器−反応器（３０００）に導入される際の温度は、９５０〜１３００℃の範囲内であり、それらの熱を水蒸気改質交換器−反応器中の方法流体に与える。それらが交換器−反応器（３０００）を、４５０〜７５０℃の範囲内の温度で出て、次いで、補給燃料を用いる第２の燃焼チャンバ（３２００）において再加熱されて、それらの温度レベルは、４５０〜１２５０℃の範囲内の値に上昇し、この温度のレベルは、前記再加熱された煙霧により交換器（１００７）において水蒸気が生じることを可能とし、一方では、水蒸気改質反応のための水蒸気のための要求、および他方ではエアコンプレッサ（５２００）に供給するための水蒸気タービン（６０００）のための要求の両方に適応するようにされる。方法の種々の熱交換の間に生じた水蒸気は、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）中のＳ／Ｃ比：１〜５、好ましくは２〜４を得るために用いられ得る。
【００１９】
本発明により天然ガスを水蒸気改質するための方法の第２のバリエーションによると、水蒸気改質反応に必要な熱は、１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの範囲内の圧力で操作する第１の燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって供給され、前記煙霧は、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）に、９５０〜１３００℃の範囲内の温度で導入される。前記煙霧は、それらの熱を、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）中の方法流体に与え、交換器−反応器を、４５０〜７５０℃の範囲内の温度で出て、次いで、第２の燃焼チャンバ（３２００）から得られた煙霧（４４０）と再結合して、混合されかつ再加熱された煙霧（４４１）の流れが生じ、その温度は、４５０〜１２５０℃の範囲内にある。このレベルの温度は、交換器（１００９）において、前記再加熱煙霧（４４１）により水蒸気が生じることを可能にし、水蒸気改質反応のための水蒸気についての要求およびエアコンプレッサ（５２００）に供給するための水蒸気タービン（６０００）についての要求の両方に適合する。方法の間に生じた水蒸気は、水蒸気改質交換器−反応器中のＳ／Ｃ比：１〜５、好ましくは２〜４を得るために用いられ得る。
【００２０】
本発明による天然ガスの水蒸気改質方法の第３のバリエーションによると、水蒸気改質反応に必要な熱は、１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの範囲内の圧力で操作する第１の燃焼チャンバ（３１００）において生じた燃焼煙霧によって供給され、前記煙霧は、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）に、９５０〜１３００℃の範囲内の温度で導入される。前記煙霧は、それらの熱を、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）中の方法流体に与え、交換器−反応器を４５０〜７５０℃の範囲内の温度で出て、煙霧の第１の流れ（４１０）を形成し、
・  交換器−反応器（３０００）から得られた前記第１の煙霧の流れ（４１０）は、交換器（１００７）に導入されて、水蒸気の入来流れ（６３０）を過熱の状態として、過熱水蒸気の流れ（６３１）と、冷却された煙霧の流れ（４１５）とを生じさせ、冷却された煙霧の流れ（４１５）は、交換帯域（１００９）に供給されて燃焼空気（３０１）を予熱し、この燃焼空気（３０１）から、再加熱された圧縮空気（３１０）の流れおよび冷却された煙霧の流れ（４１６）が生じ、前記冷却された煙霧（４１６）は、１〜２バールの範囲内の圧力および１３０〜３００℃の範囲内の温度にあり、
・  第１の燃焼チャンバ（３１００）と並行して操作する第２の燃焼チャンバ（３２００）から得られた煙霧の第２の流れ（４５０）は、９００〜１５００℃の範囲内、好ましくは９５０〜１３００℃の範囲内の温度、１．５〜４バールの範囲内の圧力にあり、煙霧の前記第２の流れ（４５０）は、熱交換器（１００８）に供給されてボイラ水の流れ（７３０）と接触し、その一部（７３１）が蒸気化させられ、結果として、部分的に蒸気化させられた水蒸気の流れ（７３１）と、部分的に冷却された煙霧（４５１）とが生じ、冷却された煙霧の前記流れ（４５１）は、交換器（１０１０）に導入されて、再加熱されたボイラ水の流れ（５１１）が生じ、煙霧の冷却された流れ（４５２）は、１〜２バールの範囲内の圧力および１３０〜３００℃の範囲内の温度にある。
【００２１】
本発明による天然ガスの水蒸気改質方法の３種のバリエーションに有効である好ましいバージョンにおいて、第１の燃焼チャンバ（３１００）において主として用いられる燃料は、水蒸気改質交換器−反応器から得られた合成ガスのＰＳＡ精製のための装置からのパージガスによって構成される。
【００２２】
本発明による天然ガスの水蒸気改質方法の３種のバリエーションに有効である、同様に好ましいバージョンにおいて、第１の燃焼チャンバ（３１００）において用いられる補給燃料は、オンサイトで利用可能な軽質燃料ガスである。
【００２３】
このタイプの燃料が利用可能ではない場合、天然ガスが用いられてよく、場合によっては、水蒸気改質交換器−反応器（３０００）のための供給原料のために用いられるものと同一の天然ガスである。
【００２４】
この燃料は、第２の燃焼チャンバ（３２００）において用いられてもよく、好ましくは、主要なチャンバ（３１００）および二次的なチャンバ（３００２）は、同一の燃料を用いる。
【００２５】
（発明の詳細な説明）
以下の詳細な説明は図１に関係し、この図１は、本発明による操作フローシートの好ましいバージョンを示している。
【００２６】
図１における交換器は表示の目的で表される。特定の構成の交換器が好ましい場合、それは、詳細な説明において詳細に記述される。
【００２７】
圧力は、絶対バールで表されるが、バールで表記される。
【００２８】
複数の回路が、本フローシートにおいて区別され得る：
・  天然ガス供給原料回路（１００）、
・  水素の製造をもたらす合成ガス流出物のための回路（２００）、
・  主要燃焼チャンバ（３１００）において生じた煙霧のための回路（４００）、
・  本水蒸気改質方法の３つの好ましいバリエーションそれぞれによる二次燃焼チャンバ（３２００）において生じた煙霧のための回路（４２０、４４０、４５０）、
・  ＰＳＡから得られた水素のための回路（２２０）。
【００２９】
その３つのバリエーションにおける本操作フローシートにより、非常に強い熱統合が、特に、煙霧回路に関してもたらされる。
【００３０】
本フローシートは、主要燃焼チャンバ（３１００）および二次燃焼チャンバ（３２００）に供給される外部熱を最小にするように設計される。
【００３１】
それはまた、供給原料とともに導入される水蒸気に関して、この方法が水蒸気対供給原料の比（Ｓ／Ｃ表記される）：１．５〜５、好ましくは２〜４で操作されてよいという意味において装置がフレキシブルであるように設計される。
【００３２】
所与の水蒸気改質触媒に関して、水蒸気改質反応器の管におけるコーキングのリスクを低減させるためおよびその後のＷＧＳ反応を促進するために可及的に高いＳ／Ｃ比を用いるに際して大きな重要性がある。
【００３３】
本方法は、交換器−反応器自体および他の関連交換器によって誘導される圧力降下に応じて３０〜４２バール程度の圧力で天然ガス（１００）を供給される。
【００３４】
場合によっては、供給原料を脱硫する（２０００）ために選択される触媒操作の選択に応じて、精製Ｈ２の製造装置（４３００）から得られた水素の流れ（２１１）は、供給原料（１００）と混合される。典型的には、この水素の補給は、供給原料（１００）の流れのモルの１〜１０％の範囲内、好ましくは２〜７％の範囲内である。
【００３５】
この水素の補給の機能は、供給原料（１００）に含有されているかもしれない硫黄含有分子のＨ２Ｓへの転化を促進することにあり、このＨ２Ｓは、（２０００）中に含有される捕捉塊によって捕捉される。これにより、水素を豊富に含む天然ガスの流れ（１１０）がもたらされる。
【００３６】
水素高含有供給原料（１１０）は、熱交換器（１０００）において方法の流れ（すなわち、この方法から得られたもの）と接触して再加熱され、この方法の流れは、流れ（合成ガス）（１３１）であり、すでに部分的に冷却されたものである。この交換の機能は、交換器−反応器（３０００）に提供されるべき熱を節約するために最初の機会に供給原料を予熱することにある。
【００３７】
部分的に冷却された合成ガスの流れ（１３１）は、典型的には１６０〜２２０℃の範囲内の温度にある。水素を豊富に含む供給原料は、最低１３０℃に等しい、好ましくは少なくとも１４０℃に等しい温度に再加熱されることが意図される。この熱の交換（１０００）のために、向流の構成が好ましい。水素を豊富に含みかつ最初の機会に再加熱された供給原料（１１１）は、第２の時点に、熱交換器（１００１）において再加熱される。ここで、供給原料は、過熱水蒸気の流れ（６５０）を用いて再加熱される。
【００３８】
この第２の再加熱処理の機能は、供給原料を予熱し、その温度が下流に配置された脱硫（２０００）に適合するようにすることにある。再加熱処理は、３００〜４００℃の範囲内、好ましくは３３０〜３８０℃の範囲内の温度に想定される。
【００３９】
過熱水蒸気（６５０）の温度は、４４０〜５００℃の範囲内にある。
【００４０】
水素を豊富に含みかつ過熱な状態にある供給原料（１１２）は、次いで、脱硫装置（２０００）において脱硫される。脱硫は、改質触媒の活性相（例えば金属ニッケル）を、それらの活性を大きく低減させる硫黄から保護するのに役立つ。この脱硫工程は、必然的に、硫黄をトラップするための捕捉塊を含む。これらの塊体は、例えば、亜鉛または銅の酸化物の固定床によって構成される。供給原料中に出くわす硫黄含有種に応じて、特に、天然ガスにおいて用いられる硫黄含有付臭剤の場合を処うために、接触水素化をこれらの捕捉塊の先におくことが必要であってもよく、その機能は、保護層上で捕捉することに対して抵抗性である硫黄含有種を、捕捉され得る硫黄含有種、例えば、Ｈ２Ｓに転化させることにある（図１において図示されない）。上記に指し示されるように、供給原料中の水素の存在は、この触媒工程に有利に働く。
【００４１】
脱硫工程からの出口における硫黄の仕様は、一般的には、ｐｐｍレベル未満である。極少量の硫黄を含有する供給原料の場合、供給原料を脱硫するために低温捕捉塊、例えばニッケルを有するものが採用されてよい。この場合、それらは、終端層（end bank）に可及的近くに、典型的には、流れ（１００）上に配置される（示されない）。
【００４２】
脱硫済み供給原料（１１３）は、次いで、水蒸気の流れ（６５１）と混合される。ここで、１．５〜５の範囲内にあるＨ２Ｏ／Ｃモル比が想定されるが、好ましくは、通常の体制の場合に１．５〜３の範囲内である。比：１は、改質反応の化学量論に対応する：２超の比により、改質反応並びに交換器−反応器の触媒上のコークの出現の防止を有利にすることが可能となる。
【００４３】
水蒸気と混合された供給原料（１１４）は、次いで、交換器−反応器（３０００）に導入される。その温度は、３００〜４５０℃の範囲内、好ましくは３３０〜４００℃の範囲内にある。水蒸気と混合された予熱供給原料（１１４）は、交換器−反応器（３０００）のプロセスチューブに導入される；このチューブは、触媒を含み、この触媒は、水蒸気メタン改質のための反応に適合させられている。典型的には、その活性相はニッケルを含む。
【００４４】
交換器−反応器（３０００）は、主としてメタン改質（ＳＭＲ：Steam Methane Reformingの略）および水性ガス反応（ＷＧＳ：Water Gas Shiftの略）に対応する一連の平衡反応のためのシート状物であり、水性ガス反応は、ＣＯ＋Ｈ２Ｏの混合物をＣＯ２＋Ｈ２に変換する反応である。
【００４５】
ＳＭＲ反応は、高度に吸熱性であり、この平衡反応によるメタンの転化は、高い温度で有利とされる。対照的に、ＷＧＳ反応は発熱性である。
【００４６】
選択される操作条件下、すなわち、８００〜１０００℃の範囲内の触媒床からの出口温度、２５〜３５バールの範囲内の圧力の操作条件下のこれらの反応（ＳＭＲおよびＷＧＳ）の全体的なバランスは、全体的に吸熱性である。反応に必要な熱は、主要燃焼チャンバ（３１００）から得られた圧力下の高温煙霧（４００）によって供給される。
【００４７】
煙霧（４００）は、９５０〜１３００℃の範囲内の温度および１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの範囲内の圧力にある。
【００４８】
それは、交換器−反応器中に、供給原料（１１４）に対して向流として、プロセスチューブと煙霧チューブとの間の環状の間質スペース内に通過する。煙霧チューブは、煙霧チューブが取り囲むプロセスチューブと接触するように煙霧をガイドする。
【００４９】
この交換の目的は、プロセスチューブの底部における反応のために意図される温度を達成することにあり、向流配置は、煙霧（４００）の高温熱エネルギーの活用が最適にされていることを意味している。
【００５０】
ＳＭＲおよびＷＧＳの平衡反応によって生じた粗製合成ガスは、バヨネット管を介して排出される。バヨネット管は、プロセスチューブの中心を通じて上昇し、次いで、外部プロセスチューブと内部プロセスチューブとの間に配置された触媒帯域中を通過し、２つのチューブのセットがバヨネットチューブを形成する。ここで再度、向流熱交換が、高温合成ガスと供給原料との間で生じ、これは、交換器−反応器（３０００）に供給される高温熱エネルギーの活用が最適にされることを意味する。
【００５１】
これにより、部分的に、典型的には、５００〜７５０℃に冷却された合成ガス（１２０）と、冷却された、典型的には４５０〜７００℃の煙霧の流れ（４１０）とがもたらされる。
【００５２】
粗製合成ガス（１２０）（しばしば「シンガス（syngas）」と称される）は、高温にありかつ圧力下にあり、高含有率、典型的には４０〜６０モル％の水素を含む。
【００５３】
４００〜９００℃の温度条件が所定の鋼鉄の金属ダスト化に有利であるため、一刻も早くこの範囲を避けることが望ましい。これは、交換器（１００２）において行われ、その機能は、前記金属ダスト化に有利である条件の範囲を離れるように粗製合成ガス（１２０）を迅速に冷却することと、合成ガスによって加圧水蒸気に輸送される熱を活用することとの両方にある。
【００５４】
圧力下の水蒸気のこの発生は、粗製合成ガスの流れ（１２０）と水蒸気発生ドラム（４２００）から得られたその泡立ち点にあるボイラ水の流れとの間で行われる。これにより、典型的には、ボイラ水（７４０）の沸点より１０〜５０℃高くに冷却された合成ガス（１２１）がもたらされる。
【００５５】
例として、この沸点は、ボイラ水について２５０℃程度であり、圧力は、４０バール程度であり、部分的に蒸発させられたボイラ水の流れ（７４１）の蒸発度は、典型的には、５〜２５％の範囲内である。
【００５６】
要素（４２００）および（１００２）の全般的重力配置は、水蒸気を生じさせる技術における当業者に知られている。交換器（１００２）における適切な材料、例えば、セラミックスが、金属ダスト化に起因する品質劣化のあらゆるリスクを防ぐために用いられる。
【００５７】
流れ（１２１）は、依然として、所定量、典型的には１〜２０％の一酸化炭素を含有し、これは、ＷＧＳ反応器において水素に転化され得る。所定の、例えば、１０％以下程度のＣＯ含有率のために、ＣＯは、単一段階の低温ＷＧＳによって転化され得る。
【００５８】
合成ガス（１２１）は、（１００３）において、その再加熱経路における、水蒸気発生ドラム（４１００および４２００）の上流の予熱ボイラ水（５１１）との熱の交換によって、それがＷＧＳ反応器（３００１）に入るのに適した温度に達する。ＷＧＳ反応器（３００１）への入口における合成ガス（１２２）の温度は、典型的には２００〜３００℃の範囲内、好ましくは２００〜２３０℃の範囲内である。
【００５９】
より高いＣＯ含有率のために、より高い温度のＷＧＳのための工程が、低温ＷＧＳ（図示しない）の代わりにまたはこれと組みわせて行われる必要があり得る。
【００６０】
反応器（３００１）におけるＷＧＳ反応は発熱性である。これにより、水素を豊富に含む合成ガス（１３０）がもたらされ、ＣＯ含有率は、５モル％未満に低減させられ、温度は、約７０〜１５０℃だけ上昇させられた。
【００６１】
この温度上昇は、反応器（３０００および３００１）の操作条件と緊密に関連するが、供給原料の当初の組成およびその水蒸気の希釈の程度にも関連する。
【００６２】
ＷＧＳ反応からの熱は、ＷＧＳ反応器の上流の第１の再加熱から得られた予熱されたボイラ水（５１２）により熱交換器（１００４）によって活用される。
【００６３】
交換器（１００４）の機能は、ボイラ水を、水蒸気発生ドラム（４１００および４２００）に給送するために適した温度、すなわち、これらのドラム中に存在するボイラ水の泡立ち点未満である５〜５０℃にすることにある。これにより、予熱されたボイラ水の流れ（５１３）と、合成ガスの流れ（１３１）とが生じる。
【００６４】
交換器（１００４）の他の機能は、合成ガス中に含有される水を凝縮させることを目指す温度降下を引き起こすことにあり、凝縮は、交換器（１０００）、（１００５）および（１００６）において、ガスの精製の工程（４１００）に取り組むことを目的として行われる。
【００６５】
液体部分が、交換器（１０００）からの合成ガス中に出現するかもしれない。この液体部分は、合成ガスを分離ドラム（４０００）に進めるか、または、徐々に排出されて、交換器（１００５）の上流のこの方法の凝縮物（８４０）と合わせることができる。
【００６６】
上に指し示されるように、合成ガスは、交換器（１０００）において供給原料（１１０）を再加熱し、流れ（１３２）を生じさせる。
【００６７】
合成ガスは、次いで、熱交換器（１００５）によって、この方法からの凝縮物（８４０）と接触して冷却される。これにより、冷却済み合成ガス（１３３）と９０〜１３０℃、好ましくは１００〜１１０℃に再加熱された凝縮物（８５０）とが生じる。この温度は、脱ガス装置（４４００）が、その操作圧力において、一般的には、１〜２バールの範囲内で適正に作動することを保証するように選択される。
【００６８】
冷却済み合成ガス（１３３）は、交換器（１００５）の下流で、依然として、１００〜２００℃の範囲内の温度にあり、圧力は、２５〜３５バール程度である。これらの条件は、ガス中の湿気の凝縮を保証するのに不十分である。それ故に、それは、熱交換帯域（１００６）と、再生デバイス（８０００）に接続された冷却済み熱移動流体の場合による再流通とからなる低温有用性物（cold utility）を用いて冷却することによって補足される。
【００６９】
典型的には、熱交換器（１００６）が空冷交換器に相当するならば、再生装置（８０００）の必要性はない。交換器（１００６）が冷却水の流通による冷却に相当するならば、要素（８０００）は、冷却タワーであってよい。
【００７０】
交換器（１００６）の選択は、一般的には、設置場所における最高潮の条件によって規定されるが、特に、精製工程（４３００）によって認容される合成ガス中の最大の、典型的には、１００００重量ｐｐｍ未満の水含有率によって規定される。
【００７１】
これにより、冷却済み合成ガス（１３４）が生じ、その際の温度は、典型的には５０℃未満である。凝縮物（８１０）は、主に、水性であり、このものは、分離器ドラム（４０００）において分離される。合成ガス（１４０）が得られ、これは、乾燥水素を豊富に含む。
【００７２】
（４３００）における次の工程は、存在する種を分離して、９５％超、好ましくは９８％超の高純度の水素を得ることからなる。この分離工程は、一般的に、圧力スイング吸着（pressure swing absorption：ＰＳＡ）の原理を用いる方法によって行われる。
【００７３】
この工程からの流出物は、数のうえでは３種である：
・  外に取り出すための精製水素の流れ（２００）、
・  この方法に再循環させるための精製された水素の流れ（２１０）、
・  転化から得られた、水素以外の生成物を主に含有し、並びに、未転化種を含有するパージ流（２２０）。
【００７４】
外に取り出すための精製済みの水素の流れ（２００）は、２０〜３０バールの範囲内の圧力および（４０００）での分離の温度に近い温度にある。
【００７５】
再循環させるための精製済み水素の流れ（２１０）の圧力は、圧縮工程（５０００）によって上げられて、この方法の圧力降下をリセットすることおよび装置に入る供給原料（１００）の方に流される（２１１）ことができるようにされる。ＰＳＡパージの流れ（２２０）は、低圧、典型的には１〜３バールで生じさせられる。圧力は、圧縮工程（５１００）の間に上げられて、それ（２２１）を、圧力下に操作される主要燃焼チャンバ（３１００）の方に流すことができるようにされる。
【００７６】
本発明による方法は、水蒸気回路も含み、その機能は、エアコンプレッサを駆動させるための解決策を提案することによって、方法から得られた熱を方法に供給することおよびその熱を活用することの両方にある。システムは、ライン（５００）を介してボイラ水を供給される。この水は、低圧にあり、その沸点未満にある。その圧力は、ポンプ（７０００）を用いて上げられて、その結果、それは、その経路にわたる圧力降下を考慮に入れて、（５１０）において、水蒸気発生ドラムの圧力より高い圧力、すなわち、典型的には４０〜６０バールにある。
【００７７】
流れ（５１０）は、熱交換器（１０１０）において冷却済み煙霧（４２３）により再加熱される。これにより、１１０〜２００℃の範囲内の温度にある低温煙霧（４３０）と、１１０〜１７０℃の範囲内の温度にある再加熱済みボイラ水の流れ（５１１）とが生じる。
【００７８】
ボイラ水（５１１）は、再度、粗製合成ガス（１２１）との熱の交換によって再加熱され、粗製合成ガスを、ＷＧＳ反応器（３００１）の所望の操作に適合する温度にする。
【００７９】
ボイラ水（５１２）は、最終的な時点で、交換器（１００４）において、ＷＧＳ反応器（３００１）から得られた合成ガス（１３０）との交換によって再加熱された後に、水蒸気発生ドラムに供給される。この交換の目的は、ボイラ水（５１３）を、ドラム（４１００および４２００）中の沸点の５〜５０℃の範囲内の温度にすることにある。
【００８０】
このボイラ水は、２つの流れ（５３０および５２０）に分割され、それぞれ、水蒸気発生ドラム（４１００および４２００）に供給される。
【００８１】
ドラム（４１００）は、導管（７３０）および（７３１）を介して熱交換器（１００８）に接続される。ドラム（４１００）に含まれるボイラ水は、全般的にその泡立ち点にある。導管（７３０）は、ボイラ水を熱交換帯域（１００８）の方に運び、そこで、水の一部が蒸気化させられる。
【００８２】
部分的に蒸気化したボイラ水（７３１）は、水蒸気発生ドラム（４１００）に戻り、この水蒸気発生ドラムにおいて、水蒸気部分が排出され（６１０）、装置の水蒸気ネットワークに供給される。
【００８３】
液体部分は、ドラム（４１００）に再循環させられる。水蒸気の生成に関連するレベルの喪失は、ボイラ水（５３０）の連続的な供給によって補われる。
【００８４】
流れ（７３０）および（７３１）によって構成される流通ループのための駆動力は、一般的に重力である。一般に、複数の導管（７３０）および（７３１）が用いられてよい。
【００８５】
ドラム（４２００）は、導管（７４０）および（７４１）を介して熱交換器（１００２）に接続される。一般に、ドラム（４２００）中に含まれるボイラ水は、その泡立ち点にある。導管（７４０）は、ボイラ水を熱交換帯域（１００２）の方に運び、そこで、水の一部は、蒸気化させられる。部分的に蒸気化したボイラ水（７４１）は、水蒸気発生ドラム（４２００）に戻り、そこから、水蒸気部分は、排出され（６２０）、装置の水蒸気ネットワークに供給される。液体部分は、ドラム（４２００）に再循環させられる。水蒸気の生成に関連するレベルの喪失は、ボイラ水（５２０）の連続的な供給によって補われる。
【００８６】
流れ（７４０）および（７４１）によって構成される流通ループのための駆動力は、全般的に重力である。一般に、当業者に知られているように、複数の導管（７４０）および（７４１）が用いられてよい。水蒸気発生器（４１００）および（４２００）は、類似した量の水蒸気を生じさせ、操作点は、４０バール程度であり、温度は２５０℃程度である。
【００８７】
水蒸気発生装置のための操作範囲は、３５〜６０バールであり、流れ（７３１）および（７４１）の蒸発度は、５〜２５％の範囲内である。
【００８８】
水蒸気の流れ（６１０）および（６２０）は、（６３０）において合わされて、熱交換器（１００７）において、二次燃焼チャンバ（３２００）から得られた高温煙霧（４２０）と接触して（６３１）において過熱の状態とされる。
【００８９】
過熱水蒸気（６３１）は、タービン（６０００）のための供給（６４０）とこの方法への供給（６５０）との間で分割される。この方法に供給する過熱水蒸気（６５０）の主要な機能は、上記の熱交換（１００１）中に供給原料を予熱することにある。それは、次いで、脱硫済み供給原料（１１３）と混合され（６５１）、交換器−反応器（３０００）への供給（１１４）を構成する。
【００９０】
過熱水蒸気の流れ（６４０）は、タービン（６０００）に供給する。タービン（６０００）は、装置の回転機、特に、エアコンプレッサ（５２００）を駆動するために用いられ得る。タービン（６０００）とコンプレッサ（５２００）との間の接続は図１において示されていない。
【００９１】
膨張タービンは、例えば、冷却回路に接続され、膨張した水蒸気が凝縮させられる（図示しない）。この凝縮は、二重の機能を有する：それは、タービンの下流に部分的な真空を生じさせ、これは、膨張収率、それ故にそのシャフトにおける回収可能な作業を改善し、それはまた、ボイラ水回路中で凝縮物を再循環させる（８３０）ことができるように用いられ得る（これらの凝縮物を移動させるためのポンプ等の要素は示されていない）。
【００９２】
ボイラ水を再循環させるための回路は、精製装置（４３００）の上流の合成ガス中に含有される水分の凝縮から得られたこの方法からの凝縮物（８１０）を回収することを含み、補給水（８２０）は、好ましくは、ボイラ用途に適合させられ、例えば、鉱質除去されたタイプのものであり、これは、凝縮物（８３０）と合わされる（８４０）。これらの凝縮物（８４０）は、部分的に冷却された合成ガス（１３２）との熱交換により再加熱される（１００５）。再加熱された凝縮物（８５０）は、膨張させられ、かつ、脱ガス装置（４４００）に送られ、その機能は、溶解したガスを除去することにある。このガスは、その酸性化作用を有するＣＯ２のように、ボイラ水回路をかき乱すかまたは劣化させ得る。操作原理は、低圧水蒸気（６６０）により凝縮物をストリッピングすることからなる。
【００９３】
水の品質に関する別の制御要素は、ボイラ水ネットワーク（４１００、４２００および４４００）を構成する種々の容量におけるボイラ水の部分を連続的に除去することからなる。水蒸気発生ドラム（４１００および４２００）のような温度下および圧力における容量について、これらの取り出し（takeoff）（それぞれ７１０および７２０）は、ボイラ水容量のための供給流れの１〜１０％、好ましくは１〜５％の程度を示す。
【００９４】
これらは冷却され（８１００）、その結果、それらは、そららの処理に適合した温度であり得、典型的には、５０℃未満である。ＳＭＲ装置のスケールで、これらの流れは大きく、これらの高温凝縮物（７２１）（冷却の上流は図示されない）を膨張させて低圧水蒸気（６７０）を生じさせることは有利であってよい。この低圧水蒸気（６７０）は、例えば、脱ガス装置（４４００）中でボイラ水をストリッピングする（６６０）のに適していてよい。残留液体流れ自体は冷却される。脱ガス装置（４４００）は、連続的な取り出し（７６０）を含んでもよく、特に、ボイラ水中に含有される固体の量が制御される。流出物（７５０および７６０）は、不純物を装填されており、したがって、それらは、水処理装置（図示されない）の方に向けられる（７７０）。
【００９５】
天然ガスを改質するために必要なエネルギーは、加圧された煙霧によって供給される。空気（３００）は、コンプレッサ（５２００）によって加圧される。このコンプレッサ（５２００）は、好ましくは、水蒸気タービン（６０００）によって駆動される。圧縮された空気（３０１）は、２〜５バールの範囲内の圧力にある。好ましくは、空気は、部分的に冷却された煙霧（４２２）により熱交換器（１００９）によって予熱される。予熱された空気の流れ（３１０）は、典型的には２００〜３００℃である。
【００９６】
予熱された空気は、主要燃焼チャンバ（３１００）のための空気供給（３３０）と二次燃焼チャンバ（３２００）への供給（３２０）との間で分割される。
【００９７】
この分割は、選択された技術に応じて、例えば、ガスダクトバーナーにより、高温煙霧（４１０）中に含有される残留酸素により二次燃焼チャンバ（３２００）において燃焼が行われ得るならば、任意選択的である。
【００９８】
主要燃焼チャンバは、圧縮されかつ予熱された空気（３３０）、精製装置（４３００）からのパージであって、ついで再圧縮されたもの（２２１）、並びに、燃料補給（１０１）を供給される。この燃料補給は、パージ（２２１）の燃焼によって放出されたエネルギーが十分なエネルギーを供給せず、それ単独で交換器−反応器（３０００）を適切に操作することができることを保証しない場合に必要である。
【００９９】
補給燃料（１０１）は、好ましくは気体状であり、例として、補給燃料（１０１）は、方法に供給するように作用する天然ガス（１００）と同一の天然ガスを用いるように選択される。
【０１００】
選択された場所に応じて、これが、過剰な軽質燃料ガス、例えば、製油所燃料ガスを有し得ることが可能であり、この場合、これらの燃料は、好ましくは、燃焼チャンバへの供給の全部または一部に向けられ、補給は、可能であれば、この方法に供給するように作用する天然ガスにより行われる。
【０１０１】
主要燃焼チャンバ（３１００）は、煙霧（４００）を生じさせ、この煙霧は、１．５〜４バールの範囲内、好ましくは２〜３バールの圧力にあり、これは、交換器−反応器（３０００）中に、供給原料（１１４）に対して向流として通り、次いで、交換器−反応器を出て（４１０）、その際の温度は、４５０〜７５０℃の範囲内にある。
【０１０２】
それらは、（１０１）と同一タイプの補給燃料（１０２）の燃焼によって第２燃焼チャンバ（３２００）においてエネルギーの補充を受け取る。
【０１０３】
二次燃焼チャンバ（３２００）への酸素の供給は、全部または一部について、（４１０）中に含有される残留酸素によって、予熱された加圧空気（３２０）の補充と共に行われる。所定の場合、二次燃焼チャンバ（３２００）のためのこの燃焼空気は、コンプレッサ（５２００）とは別の、前記二次燃焼チャンバに専念されたコンプレッサによって圧縮されることになる。二次燃焼チャンバのこのコンプレッサのための供給は、電動であり得るか、または、それは、水蒸気を用い得る。この配置は、より柔軟な性能を方法に提供する。これにより、再加熱煙霧の流れ（４２０）が４５０〜１２５０℃の範囲内の温度で生じ、その機能は、交換器（１００７）において水蒸気を過熱し、交換器（１００８）において水蒸気を生じさせて、ドラム（４１００および４２００）からの水蒸気の全体的な生成が、この方法の水蒸気の要求、好ましくは、この方法の水蒸気の要求およびタービン（６０００）の要求をカバーして、コンプレッサ（５２００）を駆動するようにさせる。
【０１０４】
これらの交換は、冷却された煙霧（４２２）を、水蒸気発生ドラム（４１００）中に含まれるボイラ水の泡立ち点より５〜５０℃の範囲内で高い温度で生じさせる。
【０１０５】
２５０℃程度の泡立ち点の場合、これにより、２５５〜３００℃の範囲内の冷却された煙霧の温度が生じる。
【０１０６】
この温度レベルは、熱交換器（１００９）中の空気が予熱され得ることを意味する。これにより、煙霧（４２３）が生じ、その温度は、典型的には１３０〜２５０℃の範囲内であり、これは、熱交換器（１０１０）中のボイラ水が第一の時点で予熱され得ることを意味する。これにより、１１０〜２００℃の範囲内の温度にある低温煙霧（４３０）が生じる。
【０１０７】
本フローシートの２つの単純化されたバージョンが存在し、そこでは、交換器（１００９）を介して燃焼チャンバからの燃焼空気を予熱する工程が省かれるか、または、過熱水蒸気（６０００）上でエネルギーを回収する工程が省かれるかのいずれかであり、コンプレッサ（５２００）は、次いで、当業者に知られている任意の手段によって駆動される。
【０１０８】
（図２）
図２の説明は、図１の説明と同一であるが、例外は、交換器−反応器の下流の過熱煙霧（４１０）の発生である。
【０１０９】
燃焼チャンバ（３２００）は、上記のように加圧空気（３２０）および燃料（１０２）を供給される。対照的に、それは、もはや、交換器−反応器（３０００）から得られた煙霧（４１０）を供給されない。二次燃焼チャンバ（３２００）は、それ故に、主要燃焼チャンバ（３１００）とは別に操作し、高温煙霧の流れ（４４０）を生じさせ、煙霧（４１０）と混合されて、混合煙霧の流れ（４４１）は、上記（図１）の流れ（４２０）と比較される特徴を有するようにされる。煙霧（４４０）は、６５０〜１８００℃の範囲内、好ましくは９００〜１３００℃の範囲内の温度にあり、混合煙霧の流れ（４４１）を生じさせ、その温度は、４５０〜１２５０℃の範囲内にある。
【０１１０】
混合煙霧（４４１）は、その後、交換器（１００７、１００８、１００９および１０１０）において上記の交換を経る。
【０１１１】
（図３）
図３の説明は、図１の説明と同一であるが、例外は、高温煙霧の発生の管理とそれらの熱の活用である。
【０１１２】
図２に記載されたバリエーションにおけるのと同一の方法で、主要燃焼チャンバ（３１００）および二次燃焼チャンバ（３２００）は、独立した方法で操作される。
【０１１３】
ここでの相違は、主要および二次の２つの燃焼チャンバが、並列で作動すること、および、チャンバのそれぞれから得られた煙霧が合わされないことにある。交換トレインは、対応する２つの煙霧の流れの上に分配される。
【０１１４】
交換器−反応器（３０００）から得られた煙霧の流れ（４１０）は、上記の通りである。このバリエーションにおいて、交換器−反応器（３０００）から得られた煙霧は、直接的に交換器（１００７）に導入されて、水蒸気の流れ（６３０）を過熱するようにされる。好ましくは、交換器（１００７）は、向流様式で操作する。これにより、図１に記載されたような過熱された水蒸気の流れ（６３１）と、冷却された煙霧の流れ（４１５）とが生じる。
【０１１５】
この冷却煙霧の流れ（４１５）は、交換帯域（１００９）に供給されて、燃焼空気（３０１）が予熱される。これにより、図１について上記に記載されたような再加熱された圧縮空気（３１０）と、冷却された煙霧の流れ（４１６）とが生じる。これらの冷却された煙霧（４１６）は、１〜２バールの範囲内の圧力にあり、１３０〜３００℃の範囲内の温度にある。
【０１１６】
第２の燃焼チャンバ（３２００）から得られた煙霧の流れ（４５０）は、９００〜１５００℃の範囲内、好ましくは９５０〜１３００℃の範囲内の温度にあり、１．５〜４バールの範囲内の圧力にある。煙霧（４５０）は、熱交換器（１００８）に供給され、ボイラ水の流れ（７３０）と接触して、上記と同様に一部（７３１）を蒸発させる。
【０１１７】
これにより、部分的に蒸気化した水蒸気の流れ（７３１）と、冷却された煙霧（４５１）とが生じる。
【０１１８】
冷却された煙霧の流れ（４５１）は、交換器（１０１０）においてボイラ水（５１０）と熱交換して、上記のような再加熱されたボイラ水の流れ（５１１）を生じさせる。
【０１１９】
これにより、１〜２バールの範囲内の圧力および１３０〜３００℃の範囲内の温度にある冷却された煙霧の流れ（４５２）が生じる。
【０１２０】
（本発明に合致する実施例）
下記の２つの実施例は、本発明による水素製造装置の操作、特に、装置の柔軟性において二次燃焼チャンバによって果たされる役割を実証することを目的とする。
【０１２１】
実施例１は、水蒸気／天然ガス（Ｓ／Ｃ）のモル比：２の場合の図１に描かれた好ましい構成に関係する。
【０１２２】
実施例２は、Ｓ／Ｃ比：４の場合の図１に描かれた好ましい構成に関係する。
【０１２３】
（実施例１）
この実施例は、図１に示される構成による「HyGenSys」水蒸気改質交換器−反応器を統合する水蒸気改質装置を考慮する。
【０１２４】
製造率は、水素１０００００Ｎｍ３／ｈであり、純度は９９．８モル％であった。
【０１２５】
考慮される供給原料は、１５０ｐｐｍの硫黄含有種を含有する天然ガスであり、その組成は、表１に、モル割合で示される。
【０１２６】
天然ガス供給原料（１００）は、２９．７ｔ／ｈの速度で方法に供給された。それが操作された際の供給原料中の水蒸気対炭素（Ｓ／Ｃ）のモル比は、２であった。
【０１２７】
【表１】
2018012635.tif 000003
【０１２８】
交換器−反応器は、製造、すなわち、ＰＳＡ（４３００）からのパージ、脱硫および６３．７ｔ／ｈの水蒸気との混合から得られた０．１８ｔ／ｈのＨ２を加えた後にこの供給原料を供給された。結果として得られた合成ガス（１２０）は、ＷＧＳ工程（３００１）の後に、４０℃に冷却され（１３４）、１９．７ｔ／ｈの凝縮物が得られ、その後、ＰＳＡ精製（４３００）がなされた。これにより、結果として、ＰＳＡによる９．２ｔ／ｈのＨ２の流れ（２００）、供給原料を目的とする０．１８ｔ／ｈのＨ２の流れ（２１０）、および主要燃焼チャンバ（３１００）に予定される６４．６ｔ／ｈ程度のパージ（２２０）の精製がもたらされる。
【０１２９】
主要燃焼チャンバ（３１００）は、再圧縮されたパージガス（２２１）、３４２ｔ／ｈの量にある圧縮された空気（３３０）および０．４８ｔ／ｈの量の、供給原料ガスと同一の組成を有する補給燃料（１０１）を供給された。
【０１３０】
燃焼により、４０７ｔ／ｈの高温圧縮煙霧（４００）が生じた。
【０１３１】
二次燃焼チャンバ（３２００）は、冷却煙霧（４１０）、３．９ｔ／ｈの空気（３２０）および０．３９ｔ／ｈの補給燃料（１０２）を供給された。
【０１３２】
これにより、４１２ｔ／ｈの再加熱煙霧の流れ（４２０）が生じた。
【０１３３】
５２．７ｔ／ｈの水蒸気（６２０）および５８．３ｔ／ｈの水蒸気（６１０）は、それぞれ合成ガス（１２０）および再加熱煙霧（４２１）との熱交換によって生じた。
【０１３４】
生じた１１１ｔ／ｈの水蒸気の全体について、６３．７ｔ／ｈが、この方法のために意図され（６５０）、４３．７ｔ／ｈが、エアコンプレッサ（５２００）を駆動するためのタービン（６０００）のために意図された。
【０１３５】
この構成において、燃焼空気を再加熱することによって煙霧からの熱を再循環させることは有用ではなかった。
【０１３６】
（実施例２）
この実施例は、図１に示される構成によるHyGenSys反応器を統合する水蒸気改質装置を考慮する。
【０１３７】
実施例１におけるのと同一の容量および同一の供給原料組成が用いられた。
【０１３８】
製造量は、水素１０００００Ｎｍ３／ｈであり、純度は９９．８モル％であった。
【０１３９】
考慮下の供給原料は、硫黄含有種１５０ｐｐｍを含有する天然ガスであり、その組成は、表１にモル割合で示される。供給原料（１００）は、２２．８ｔ／ｈの量でこの方法に供給された。それは、水蒸気対炭素（Ｓ／Ｃ）のモル比：４で操作された。
【０１４０】
交換器−反応器（３０００）は、製造から得られた、すなわち、ＰＳＡ（４３００）からのパージ、脱硫および１００ｔ／ｈの水蒸気との混合から得られた０．１５ｔ／ｈのＨ２を加えた後にこの供給原料を供給された。
【０１４１】
生じた合成ガス（１２０）は、ＷＧＳ工程（３００１）の後、４０℃に冷却されて（１３４）、５５．４ｔ／ｈの凝縮物が得られ、その後、ＰＳＡ精製（４３００）が行われた。
【０１４２】
これにより、９．２ｔ／ｈのＨ２の流れ（２００）、供給原料に意図される０．１５ｔ／ｈのＨ２（２１０）、および主要燃焼チャンバ（３１００）に予定される５８．４ｔ／ｈ程度のパージ（２２０）の精製がもたらされた。
【０１４３】
主要燃焼チャンバ（３１００）は、再圧縮されたパージガス（２２１）、３２０ｔ／ｈの量の圧縮された空気（３３０）および５．１ｔ／ｈの量の、供給原料ガスと同一の組成を有する補給燃料（１０１）を供給された。
【０１４４】
主要チャンバ（３１００）における燃焼により、３８３ｔ／ｈの高温加圧煙霧（４００）が生じた。
【０１４５】
二次燃焼チャンバ（３２００）は、冷却煙霧（４１０）、２６．８ｔ／ｈの空気（３２０）および２．６ｔ／ｈの補給燃料（１０２）を供給された。これにより、４１２ｔ／ｈの再加熱煙霧の流れ（４２０）が生じた。
【０１４６】
６３．６ｔ／ｈの水蒸気（６２０）および８３．１ｔ／ｈの水蒸気（６１０）が、それぞれ合成ガス（１２０）および再加熱煙霧（４２１）との熱交換によって生じた。
【０１４７】
１４７ｔ／ｈの生じた水蒸気の全体について、１００ｔ／ｈは、この方法に意図され（６５０）、４６．７ｔ／ｈは、エアコンプレッサ（５２００）を駆動するためのタービン（６０００）に意図された。
【０１４８】
この構成において、煙霧からの熱は、燃焼空気を再加熱することによって再循環させられ、１０ＭＷ程度の熱流を有し、補給ガス０．８ｔ／ｈの程度の節約を提供した。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明による方法の第１の構成を示し、主要燃焼チャンバおよび二次燃焼チャンバは、直列で操作する。
【図２】本発明による方法の第２の構成を示し、二次燃焼チャンバは直列ではないが、煙霧を生じさせ、その後、これは、主要燃焼チャンバからのものと混合されて、再加熱された煙霧の全体的な流れを生じさせる。
【図３】本発明による方法の第３の構成を示し、二次燃焼チャンバは、主要燃焼チャンバと並列で操作し、独立した煙霧の流れを生じさせ、これは、主要燃焼チャンバから得られた煙霧の流れと混合されない。
【図１】
2018012635.tif 000004
【図２】
2018012635.tif 000005
【図３】
2018012635.tif 000006
【外国語明細書】
2018012635000001.pdf