(57)【要約】  本発明は、合成ガスを生産するためのプロセスに関し、そのプロセスは、燃焼室と対流チャンバーとが設けられた改質炉の中で炭化水素の装填を水蒸気改質させることによって、未処理の合成ガスの発生を伴う、最終的に水素を生産することが意図されており、燃焼室は、触媒を充填された垂直チューブと、列に配設されているバーナーとを装備しており、垂直チューブの中には、炭化水素と蒸気との混合物が上部から底部へ循環し、チューブの底部において未処理の合成ガスを回収し、バーナーは、チューブを加熱することが可能な火炎を生産し、対流チャンバーは、燃焼によって生産されるガスを含有するヒュームを排出する。また、プロセスは、プロセスに関連するか、または、関連しない様々な流体を予熱および／または加熱するために、ヒュームの中に含有される熱を使用するステップも備える。ヒュームの質量流量の低減が生じた場合には、対流領域へ伝達されることとなるエネルギーの量は、補助ガスのフローを燃焼領域に供給することによって、維持される。
2015501780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素の装填から合成ガスを生産するためのプロセスであって、前記プロセスは、少なくとも、
−  前記炭化水素の装填の水蒸気改質によって未処理の合成ガスを発生させるステップであって、燃焼によって、前記改質に必要な熱の生産が伴われ、前記合成ガスを発生させる前記ステップは、改質炉の中で行われ、前記改質炉は、少なくとも、
○  触媒が充填された１つまたは複数の列の垂直チューブと、列に配設されているバーナーとを含有する燃焼室であって、前記垂直チューブは、前記チューブの前記底部において前記未処理の合成ガスを回収するように、前記炭化水素の装填と蒸気とを含有する混合物を、上部から底部へ循環させることが可能であり、前記バーナーは、燃料と燃焼空気とを供給され、かつ、燃焼によって、前記チューブとガスとを加熱することが可能な火炎を生産する、燃焼室と、
○  前記燃焼によって生産された前記ガスを含有するヒュームを排出することが可能な少なくとも１つの対流チャンバーと
を備える、ステップと、
−  前記プロセスに関連するか、または、関連しない様々な流体の予熱および／または加熱のために、前記ヒュームの中に含有される熱を使用するステップと、
を備え、
前記燃料は、少なくとも１つの一次燃料と二次燃料とを備え、前記二次燃料自体は、前記合成ガス生産プロセスに関連する少なくとも１つの残留ガスを備え、
前記ヒュームの質量流量の低減が生じた場合には、前記対流領域へ伝達されることとなるエネルギーの量を維持するのを助けるために、補助ガスフローが前記燃焼領域に供給されることを特徴とする、プロセス。
【請求項２】
ヒュームの前記質量流量の前記低減は、二次燃料としての使用の前に、前記水素生産プロセスに関連する前記残留ガスから二酸化炭素が取り除かれるという事実から生じる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ヒュームの前記低減のうちの少なくともいくつかは、二次燃料としての使用の前に、一酸化炭素および／またはメタンおよび／または水素が、前記水素生産プロセスに関連する前記残留ガスから取り除かれるという事実から生じる、請求項１または請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記燃焼領域の中に供給される補助ガスフローが、燃焼反応に対して不活性なガスのフローであることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
供給される前記補助ガスのフローが、窒素のフローであり、かつ、前記第１の空気予熱交換器の上流において、または、前記第１の空気予熱交換器の下流において、および、第２の空気予熱交換器が存在する場合には、前記第２の空気予熱交換器の上流または下流において、１つまたは複数の注入部を介して、前記燃焼空気の中に注入される、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記燃焼領域の中に供給される前記補助ガスのフローが、飽和状態または過熱状態の蒸気のフローである、請求項４に記載のプロセス。
【請求項７】
前記蒸気が、前記燃焼空気および燃料とは独立して、前記燃焼領域の中の前記バーナーへ直接的に供給される、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記蒸気が、前記バーナーに供給される前に、前記燃焼空気または前記燃料と混合される、請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
前記蒸気が、前記改質プロセス自体から来るか、または、取り込まれ、および、必要であれば、適切な圧力、好ましくは５ｂａｒａより低く低減するステップを受ける、請求項６から８のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記蒸気が、前記バーナーへの供給の前に、以下の流体である、前記燃焼空気または前記燃料のうちのどちらかと混合されることとなり、これらの流体のうちの少なくとも１つが十分な圧力で利用可能でない場合には、前記蒸気が、エジェクターを介して、この流体の圧力を前記燃焼圧力まで増加させることを可能にする、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記補助ガスのフローの追加の前の過剰空気が、５％から２０％の間であり、前記燃焼領域の中に供給される前記補助ガスのフローが、空気のフローであり、前記補助供給が、前記過剰空気が４０％を下回ることを維持するようになされることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記補助空気フローが、既設の新鮮な空気ブロワーおよび／または新しい空気ブロワーを介して注入され、前記新しい空気ブロワーは、前記既設の新鮮な空気ブロワーを置き換えるのに十分なより大きい容量を有するか、または、追加的な空気ブロワーであるかのいずれかであり、前記追加的な空気ブロワーは、前記既設の新鮮な空気ブロワーに加えて、前記補助空気フローを全部または部分的に処理することが意図されている、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記新しい追加的なブロワーを通過する前記補助空気フローの一部が、前記第１の予熱交換器の上流において、または、前記第１の空気予熱交換器の下流においてのいずれか、および、第２の空気予熱交換器が存在する場合には、前記第２の空気予熱交換器の上流または下流において、前記燃焼空気の中に注入される、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
デバイスが、前記ヒュームの中の炭化水素含有量を監視するために追加され、前記デバイスは、前記改質装置を保護するためのデバイスに連結することが可能であり、とりわけ、前記装填を予熱するための交換器において、リークから来る前記ヒュームの中の炭化水素の存在を検出するようになっている、請求項１から１３のうちのいずれか一項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、炭化水素の装填（charge）から合成ガスを生産するためのプロセスに関し、プロセスは、水蒸気改質によって未処理の合成ガスを発生させる少なくとも１つのステップであって、改質炉の中の燃焼によって、改質に必要な熱の生産が伴われ、改質炉は、燃焼室と、ヒュームを排出するための対流チャンバーとを備え、燃焼室は、触媒によって充填され、炭化水素と蒸気との混合物を上部から底部へ循環させることが可能である垂直チューブと、燃料およびオキシダントを供給され、燃焼によって、改質に必要な熱をチューブに供給することが可能な火炎を生産するバーナーとを含有する、ステップと、プロセスに関連するか、または、関連しない様々な流体の予熱および／または加熱のために、ヒュームの中に含有される熱を使用するステップとを備える。
【０００２】
Ｈ2／ＣＯ合成ガスの発生は、非常に高い温度において、なかでも、蒸気を用いたメタンおよび他の軽質炭化水素の装填の改質（蒸気メタン改質またはＳＭＲ）によって行われる。いくつかの反応は、この改質ステップの間に起こり、いくつかは発熱反応であるが、初期反応と主要反応とは吸熱反応であり、合成ガス（または、シンガス（syngas））を発生させるこのステップのための熱を供給することが必要であるようになっている。
【０００３】
通常、様々な燃料が燃焼され、改質のためにこの熱を提供し、いわゆる一次燃料（典型的に、天然ガスからナフサまでの範囲にある軽質炭化水素の混合物であり、供給（feed）ガスから取り出されるものの一部であることが多い）と、いわゆる二次燃料とを含み、二次燃料は、とりわけ、生産される合成ガスから最終的に水素を生産する場合には、生産される合成ガスを処理する方法から直接的にまたは間接的に生じる少なくとも１つまたは複数の残留ガスの一部から構成され、二次燃料は、水素精製ユニット（通常は、圧力変動吸着ユニット（ＰＳＡ））からの残留ガス（または、オフガス(offgas)）のすべてまたは一部を含有することとなる。これらの一次および二次燃料は、改質に必要な熱を提供するために、改質装置（ＳＭＲ）の中の燃焼領域で燃焼される。改質領域の中で必要とされる温度レベルは、非常に高く、改質が起こる温度は、８００℃を上回る（一般的に、８５０℃を上回る）ので、燃焼中に放出される多量（典型的に、４０％から６０％の間）の熱は、改質のために使用されない。実際に、燃焼中に放出され、かつ、改質プロセスに対して熱を提供するのに十分な温度を有する熱の部分だけが、反応にとって有用である。燃焼によって放出される熱の残りは、許容可能な全体熱効率を得るために、全体プロセスの中で再利用されなければならない。改質反応によって使用されない燃焼の熱のこの部分は、改質領域（放熱）から発せられるヒュームの中に存在し、かつ、対流領域の中で回収される。この熱の回収は、１０８０℃に到達し得る温度レベルから下限温度値までで起こり、下限温度値は、それを下回れば大気へヒュームを送ることが許容可能である温度に対応する（現在の基準によれば、約１８０℃以下）。
【０００４】
−  したがって、ヒュームの中で利用可能な熱は、以下の様々な要求、すなわち、とりわけ、
−  炭化水素の装填の予熱と、
−  拡張して、液体の水または水蒸気の加熱、脱塩水（ＤＭＷ）およびいわゆるボイラー給水（ＢＦＷ）の予熱、蒸気の蒸発および過熱を意味している“蒸気発生”と、
−  燃焼空気（または、外に出されるプロセス空気）の予熱と
をカバーすることが可能である。
【０００５】
様々な予熱が、ヒュームが循環する対流領域の中に存在する交換器を介して起こる。様々な予熱の間に冷却されたヒュームは、次に、ブロワーおよび／または煙道を介して大気中へ放出される。これらの様々な加熱のために利用可能な熱の量は、ヒュームの温度に依存するが、また、明らかに、その流量にも依存する。
【０００６】
燃焼中に、燃料（一次および／または二次）は、オキシダント（酸化剤とも称される）の存在下で燃やされ、空気（それは、酸素が枯渇しているか、または、酸素が富化され得る）酸素供給体は、典型的に、オキシダントとして使用される。
【０００７】
空気は、酸素が枯渇された空気（しかし、空気の中に少なくとも１０％のＯ2）であるか、または、酸素を富化する（空気の中に最大４０％のＯ2）ことが可能である。
【０００８】
空気は、常に、燃焼反応の化学量論(stoichiometry)に関して過剰でなければならず、すべての燃料ガスが消費されるようになっているが、一定限度の過剰でなければならない。燃焼の化学量論比の要求に関して４０％を超えることなく、好ましくは、化学量論比に関して５％から２０％の間で、空気の過剰を最小５％のレベルに保持するように、空気の量を適合させることが求められる。
【０００９】
空気を一定限度の過剰にすることは、以下のことを可能にする。
【００１０】
−  第１に、放熱領域の中の改質反応（高い温度を実現するのに必要な熱、１０００℃を上回る）と、対流領域の中での様々な予熱（炭化水素、ＤＭＷ、ＢＦＷ、蒸気の発生および過熱、空気の予熱など）の両方のために、燃料（ＰＳＡ残留ガスおよび一次燃料）の消費を熱の要求に適合させること。
【００１１】
−  第２に、ヒュームの中に存在する過剰酸素の濃度を限定すること。ヒュームの酸素含有量は、実際に限定を維持されなければならない。対流領域の中のヒューム（ヒュームチェーン(fume chain)）の酸素濃度は、存在する任意の炭化水素の燃焼を確実にするために必要とされる酸素の最小濃度（最小酸素濃度またはＭＯＣ）よりも低く維持されなければならず、ＭＯＣの表現は、残りの説明において、“燃焼を確実にするために要求される酸素の最小濃度”を意味するように使用されることとなる。この注意を守ることは、例えば、炭化水素の装填を予熱するための熱交換器において、炭化水素の漏出が発生した場合に、酸素含有量は、漏出から発せられ、かつ、対流領域の中に存在する炭化水素が点火するには低すぎるということを意味している。
【００１２】
そのうえ、現在の制約、とりわけ、経済的および環境的な制約は、通常、ＰＳＡのオフガスの中に存在している燃焼に対して不活性な化合物のうちのいくつかが、しばしば（ＰＳＡの前または後で）取り去られることが多いが、すべての場合において、改質バーナーに関係する１つまたは複数のストリームのリサイクルの前に取り去られるということを意味している。とりわけ、これは、ＰＳＡのオフガスの直接液化を介して、または、ＰＳＡの前のＭＤＥＡを介した合成ガスの一次脱炭酸ガスの直接液化を介して、ＣＯ2を抽出した結果である。
【００１３】
しかし、二次燃料から抽出される不活性化合物が、燃焼に貢献しない場合には、それらの存在は、しかし、改質作用が適切な効率で起こることを可能にする火炎温度に必要な温度レベルまで、それらを加熱するための追加的な燃料を必要とする。ヒュームの中のそれらの存在は、その体積に貢献し、対流領域の中で使用可能な多量の熱を表している。したがって、バーナーへ送られるガスの混合物の中の不活性化合物の量の低減は、加熱要求の低減、燃料に対する要求の低減、および、したがって、オキシダント（すなわち、空気）に対する要求（これも低減される）の表れである。
【００１４】
この場合において、ヒュームの中の酸素含有量がＭＯＣを下回るように維持するのに必要とされる限界値の中に過剰空気を維持することは、また、ヒュームの全体質量流量を低減する一因にもなる。
【００１５】
残留ＰＳＡの中に事前に存在するＣＯ2の捕獲に起因して、改質しているヒュームは、残留ガスから来るＣＯ2に関して低減されるだけでなく、燃焼中に存在するガスを加熱するために必要な空気の量の低減に起因して、空気によってもたらされる特定の量の不活性物質に関しても低減されるということが理解され得る。
【００１６】
ヒュームの体積の低減の第１の結果は、燃焼の主要機能は改質反応に必要なものを提供することであるが、燃焼室の中で放出される燃焼ガスによる、チューブに対する熱の貢献の低減は、オキシダント（空気）の供給の適切な増加によって、および、一次燃料のより大きい補給によって、補償されることとなるということである。
【００１７】
それにもかかわらず、ＳＭＲの対流領域の中で利用可能な熱の量は、大きく低減され、対流領域の中で通常提供される様々な予熱のために必要な熱の貢献は、もはや保証されない。そして、第１の問題は、対流領域の中で予熱された流体の予熱温度および／または量を、不活性物質がヒュームの中に存在していたときに保証されていたように維持するということは、もはや可能ではないという事実に存在する。ヒュームを介する予熱可能性のこの低減は、改質プロセス自体に対して有害である可能性がある（様々な試薬の不十分な予熱に起因する改質の有効性の低減、および、蒸気の生産の低減）。そして、第２の問題は、このことから生じ、対流領域の中に存在する熱交換器は、取り去られる不活性化合物の量に応じて、所与の動作範囲で設計されており、プロセスは、適切な範囲の外側に存在する可能性があり、それは、それらに対する高価な修正を必要とすることになる。
【００１８】
したがって、上述の欠点を回避するために、前記ＳＭＲ炉の燃焼を供給するガスから不活性物質を除去する場合に、ＳＭＲ炉の中の対流領域の伝達可能な熱の量を維持できるということが重要である。とりわけ、残留ＰＳＡガスの中に通常存在する二酸化炭素を捕獲する場合に、それは、ＰＳＡの上流でＣＯ2の捕獲がないときに、約４０％以上の大部分のＣＯ2を含有する。
【００１９】
本発明の目的は、水蒸気改質炉の中の改質プロセスを提供することであり、それは、二次燃料を供給するガスの混合物の組成に対する修正から結果的に生じる二次燃料ガスのフローの低減の場合に、不活性化合物の部分を低減させることによって、または、前記燃料ガスの中における、空気との燃焼反応に参加する化合物（典型的に、ＣＯ、ＣＨ4、Ｈ2）のすべて、もしくは、そのうちのいくらかの部分を低減させることによってのいずれかで、対流領域の中のヒュームのフローを維持することによって、対流領域の中の伝達可能な熱を維持することを可能にする。
【００２０】
残留ＰＳＡガスの中のＣＯ2含有量の低減、または、ＰＳＡの上流でのＣＯ2含有量の低減、しかし、すべての場合において、二次燃料としてのその使用の上流でのＣＯ2含有量の低減の場合に、バーナーへそれを送る前の残留ガスにおいてのＣＯ2のこの捕獲は、結果的に、ヒュームの体積の大きな低減を直接的に生じさせる。
【００２１】
前記二次燃料ガスの中における、空気との燃焼反応に参加する化合物（典型的に、ＣＯ、ＣＨ4、Ｈ2）のすべて、もしくは、そのうちのいくらかの部分を低減させる場合に、改質のための燃料として使用される二次燃料のＣＯおよび／またはＨ2および／またはＣＨ4の燃焼の中での不足は、蒸気およびＣＯ2の低減をもたらし、それらは、もはや生産されない。
【００２２】
本発明の解決策によれば、ヒュームの一部を形成する少なくとも１つの他の構成物質のフローの増加によって、または、別の不活性ガスを燃焼の中へ導入することによって、ヒュームのガスのフローの低減を補償することによって、これが得られる。この補助フローは、燃焼の火炎温度まで加熱されなければならないので、それは、結果的に、一次燃料のフローの増加を生じさせる。
【００２３】
したがって、本発明は、最終的な水素の生産を目的として、炭化水素の装填から合成ガスを生産するためのプロセスであって、プロセスは、少なくとも、
−  前記炭化水素の装填の水蒸気改質によって未処理の合成ガスを発生させるステップであって、燃焼によって、改質に必要な熱の生産が伴われ、合成ガスを発生させる前記ステップは、改質炉の中で行われ、改質炉は、少なくとも、
○  触媒が充填された１つまたは複数の列の垂直チューブと、列に配設されているバーナーとを含有する燃焼室であって、垂直チューブは、チューブの底部において未処理の合成ガスを回収するように、炭化水素の装填と蒸気とを含有する混合物を、上部から底部へ循環させることが可能であり、前記バーナーは、燃料と燃焼空気とを供給され、かつ、燃焼によって、チューブとガスとを加熱することが可能な火炎を生産する、燃焼室と、
○  燃焼によって生産されたガスを含有するヒュームを排出することが可能な少なくとも１つの対流チャンバーと
を備え、
−  プロセスに関連するか、または、関連しない様々な流体の予熱および／または加熱のために、ヒュームの中に含有される熱を使用するステップと、
を備え、
燃料は、少なくとも１つの一次燃料と二次燃料とを備え、二次燃料自体は、合成ガス生産方法に関連する少なくとも１つの残留ガスを備える、プロセスにおいて、
ヒュームの質量流量(mass flow)の低減が生じた場合には、対流領域へ伝達されることとなるエネルギーの量を維持するのを助けるために、補助ガスフローが燃焼領域に供給されることを特徴とする、プロセスに関する。
【００２４】
ヒュームの質量流量の低減は、二次燃料の組成に対する修正から主に生じる。
【００２５】
したがって、合成ガスが、水素を生産するために圧力変動吸着ユニット（ＰＳＡ）に含有される水素の分離を受けるときに、および、使用される二次燃料が、前記分離から来る残留ガスを含有するときに、とりわけ、二次燃料としての使用の前に、水素生産プロセスに関連する残留ガスから二酸化炭素が取り除かれるという事実から、ヒュームの質量流量の低減が生じる場合に、しかし、また、二次燃料としてのその使用の前に、水素生産プロセスに関連する残留ガスから一酸化炭素および／またはメタンおよび／または水素が取り除かれるという事実から、ヒュームの低減のうちの少なくともいくつかが生じる場合に、プロセスは、とりわけ有利である。
【００２６】
したがって、本発明は、ヒュームの能力を維持し、必要とされる流体の予熱および加熱を提供することを可能にし、かつ、様々な熱交換器と、他の関連の機器とを満足のいく様式で動作させることも可能にする。
【００２７】
本発明は、以下の特徴のうちのすべてまたはいくつかを有することが可能である。
【００２８】
−  燃焼領域の中に供給される補助ガスフローが、燃焼反応に対して不活性なガスのフローである、
−  この不活性ガスは、窒素であることが可能である、
−  窒素のフローが、第１の空気予熱交換器の上流において、または、前記第１の空気予熱交換器の下流において、および、第２の空気予熱交換器が存在する場合には、前記第２の空気予熱交換器の上流または下流において、１つまたは複数の注入部を介して、燃焼空気の中へ注入されることが可能である、
−  燃焼領域に供給される補助不活性ガスフローが、飽和状態または過熱状態の蒸気であることが可能である、
−  蒸気が、燃焼空気および燃料とは独立して、燃焼領域の中のバーナーへ直接的に供給され得る、
−  蒸気が、代替的に、燃焼空気または燃料と事前に混合され得る、
−  蒸気が、改質プロセス自体から来るか、または、取り込まれ得る、
−  蒸気が過度の圧力で利用可能である場合には、蒸気は、その使用に適合する圧力、一般的に低い圧力、好ましくは５ｂａｒａより低い圧力へ事前に低減され得る、
−  蒸気が、燃焼空気および／または燃料と事前に混合される場合において、この流体が十分な圧力で利用可能でないときには、燃焼圧力を上回る圧力での蒸気の使用が、蒸気／流体の混合をもたらすために使用されるエジェクターを介して、この流体の圧力をこの燃焼圧力まで増加させることを可能にし得る、
−  燃料フロー（一次および／または二次）が、置き換えられるものとは異なる不活性ガスの導入に関連する燃焼に関して、ガスの組成に対する修正を考慮するように適合され得る、
−  補助ガスのフローの追加の前の過剰空気が低い（５％から２０％の間にある）ときに、燃焼領域の中に供給される追加的なガスのフローが、追加的な空気のフローであることが可能であり、この場合において、過剰空気が４０％を下回ることを維持するようになされる追加的な供給を受けることを条件として燃焼領域の中に供給される補助ガスのフローが空気のフローであることが可能である、
−  補助空気フローが、既設の新鮮な空気ブロワーおよび／または新しい空気ブロワーを介して注入され得、新しい空気ブロワーは、既設の新鮮な空気ブロワーを置き換えられるのに十分なより大きい容量を有するか、または、追加的な空気ブロワーを介するかのいずれかであり、追加的な空気ブロワーは、既設の新鮮な空気ブロワーに加えて、補助空気フローを全部または部分的に処理することが意図されている、
−  代替的に、新しい追加的なブロワーを通過する補助空気フローの部分が、第１の空気予熱交換器の上流において、または、前記第１の空気予熱交換器の下流においてのいずれか、および、第２の空気予熱交換器が存在する場合には、前記第２の空気予熱交換器の上流または下流において、燃焼空気の中へ注入される、
−  有利には、デバイスが、ヒュームの中の炭化水素含有量を監視するために追加されることとなり、デバイスは、改質装置を保護する（改質装置の停止、空気フローの低減など）ためのデバイスに連結することが可能であり、とりわけ、装填（それは、例えば、予備改質または改質の前に装填を予熱するためのコイルのうちの１つの中のリークから来ることとなる）を予熱するための交換器において、リークから来るヒュームの中の炭化水素の存在を検出するようになっており、したがって、ＭＯＣに近いか、または、ＭＯＣを上回るヒュームの中の酸素含有量で、改質装置を動作させることを可能にする。
【００２９】
したがって、このデバイスの追加は、ヒュームの中のより高い酸素含有量を、リスクなく受け入れることを可能にする。この改善は、それがヒュームの中の空気の部分を増加させるために選択されるときに、本発明のコンテクスト（context）においてとりわけ有用である。より一般的には、このデバイスは、ヒュームの中の酸素含有量がＭＯＣに近いときに有用であり、ある特定の状況では、例えば、低減された容量で機能していようとなかろうと、分解モードで装置が機能している間に、もしくは、過渡的な局面の間に、または、その他の間に、この許容可能なＯ2濃度の上限値が、実際に、到達されるか、または超えられる可能性があり、および、酸素の過剰は、ＭＯＣを上回る酸素濃度につながる可能性がある。したがって、このデバイスの追加は、低減された容量で稼働する場合に、起動、停止、または、容量の増加もしくは低減の場合に、改質装置が機能するように保護されることを可能にする。
【００３０】
この改善は、装置の組み立ての間に提供されるか、または、装置に対する修正の一部を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】既知の上部燃焼式の蒸気改質炉の概略図である。
【図２】本発明によるプロセスの変形例を実施するのに適切な、上部燃焼式の水蒸気改質炉の概略図である。
【図３】本発明によるプロセスの第２の変形例を実施するのに適切な、上部燃焼式の水蒸気改質炉の概略図である。
【図４】本発明によるプロセスの第３の変形例を実施するのに適切な、上部燃焼式で加熱される水蒸気改質炉の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
ここで、本発明は、添付の図面を参照して、実施形態の非限定的な例に関連して、以下に説明されることとなる。
【００３３】
図１は、上部燃焼式の既知の水蒸気改質炉の概略図を示しており、本発明の理解に有用な改質装置を構成する様々なエレメントと、様々な流体の循環とを示している。
【００３４】
改質装置の下流において水素を得るための合成ガス８の処理は示されていない。従来では、それは、ＰＳＡ処理であり、残留ガスの生産を伴う。
【００３５】
燃焼室１と対流チャンバー２とを図の中に見ることが可能である。燃焼室は、ボールト（vault）３の中にバーナーを装備しており、４において、燃料（燃料４Ａおよび残留ＰＳＡガス４Ｂ）が供給され、ならびに、オキシジェント（oxygent）５として、予熱された空気が供給されている。予熱されたプロセス供給ガス６が、改質チューブ７に供給される。合成ガス８は、改質チューブの出口部において回収される。
【００３６】
予熱空気は、新鮮な空気から得られ、新鮮な燃焼空気ブロワー９を介して注入され、空気予熱器１０の中で予熱され、次いで、随意的に空気予熱器１２の中で予熱される。
【００３７】
また、燃焼ガスによって流体を加熱するための様々な手段が、図の中に示されており、それらは、とりわけ、蒸気発生１１、蒸気過熱１３、予備改質の装填の予熱（随意的）１４、および、改質の装填の加熱１５である。
【００３８】
そのように冷却された燃焼ガスは、ヒューム抽出ファン１９を介して排出される。
【００３９】
図２は、本発明の第１の変形例を実施するのに適切な上部燃焼式の水蒸気改質炉の概略図を提示している。この炉は、追加的な燃焼空気フローを供給するための手段も装備しているという点で図１の炉と異なり、前記手段は、追加的な新鮮な空気供給源１６と、追加的なブロワー１７とを備え、追加的なブロワー１７は、追加的な新鮮な空気フローのすべてまたは一部を処理することが意図されており、ブロワー９の容量が、全部の新鮮な空気フローを受け入れるのに十分である場合には、この第２のブロワー１６を追加することは必要でなくなることとなり、また、既設のブロワー９を、燃焼空気のすべてを処理するのに十分な容量の新しいブロワー９と交換することを計画することも可能であるということが留意されるべきである。追加的なブロワー１６が存在するときは、追加的な空気ブローン（blown）１８を、１８Ａにおいて、予熱器１０の上流、または、空気予熱器１０の下流で、全体的にまたは部分的に注入することが可能であり、この第２のケースでは、それを、随意的な空気予熱器１２の上流１８Ｂにおいて、または、下流１８Ｃにおいて、注入することが可能である。
【００４０】
また、ここで提示されているような本発明による炉は、ヒュームの炭化水素含有量を監視するためのデバイス２０を有しており、この監視デバイス２０は、改質装置（図には示されていない）を保護するためのデバイスに連結されており、炭化水素が検出される場合には（前記炭化水素は、予熱手段１４および／または１５におけるリークから生じることが可能である）、改質装置を保護するためのデバイスは、装置の運転を修正し、または、規定されている安全プロトコルにしたがって、それを停止させる。このプロトコルは、例えば、空気フローの低減、改質装置の停止、または、任意の他の適切な解決策を提供することが可能である。
【００４１】
図３は、本発明の第２の変形例を実施することが可能な上部燃焼式の水蒸気改質炉の概略図を提示している。この炉は、燃焼空気のフローに加えて、窒素（または、より一般的には不活性ガス）のフロー２１を供給する手段も装備しているという点において、図１の炉と異なる。追加的な空気と同じ方式で、不活性ガスを注入することが可能であり、すなわち、２２Ａにおいて、予熱器１０の上流、または、空気予熱器１０の下流で、全体的にまたは部分的に注入することが可能であり、この第２のケースでは、それを、随意的な予熱器１２の上流２２Ｂにおいて、または、下流２２Ｃにおいて、注入することが可能である。
【００４２】
この不活性ガスの注入は、燃焼ガスの中において、通常はバーナーに供給されるＰＳＡオフガスの中に存在する不活性ガス（本質的にＣＯ2）の低減を補償することを目的としている。
【００４３】
図４は、本発明の第３の変形例を実施することが可能な上部燃焼式の水蒸気改質炉の概略図を提示している。この炉は、ＰＳＡの前または後に取り去られた不活性ガス（主にＣＯ2であるが、窒素および他の不活性ガスも可能性がある）の代わりに、蒸気２３（飽和状態または過熱状態）を注入する手段も装備しているという点において、図１の炉と異なる。蒸気を、２４Ａにおいて、予熱された燃焼空気の中に、全体的にもしくは部分的に注入することが可能であり、または、２４Ｂにおいて、燃料の中に、全体的にもしくは部分的に注入することが可能である。また、図に示されていない態様によれば、燃焼空気および燃料から別々に、バーナーのそれぞれの中へ、蒸気を注入することも可能である。
【００４４】
また、水蒸気改質のコンテクストにおいて上記に提案されている改善は、不活性ガス（ＰＳＡ残留ガス、Ｈ2／ＣＯコールドボックス（Ｈ2／ＣＯ cold box）など）から部分的に構成される１つまたは複数のオフガスの燃焼に頼る方法を実施する任意のデバイスに適用することが可能であり、それに関して、燃焼熱は、少なくとも部分的に、予熱、加熱、および蒸発工程のために使用される（反応前の炭化水素、脱塩水、ボイラー水、蒸気、燃焼空気など）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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