УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РИФОРМИНГА

1. Способ парового риформинга газообразного углеводорода, включающий:
частичное сжигание топлива в первом потоке топливно-воздушной смеси, чтобы нагреть поток топливно-воздушной смеси для применения при риформинге потока смеси газообразного углеводорода с паром;
сжигание второго потока топливно-воздушной смеси, чтобы нагреть поток воздуха для применения при риформинге потока смеси газообразного углеводорода с паром; и
риформинг потока смеси газообразного углеводорода с паром, чтобы образовать поток синтез-газа и поток дымовых газов.
2. Способ по п.1, также включающий:
уменьшение пыления металла и/или закоксовывания во время стадии риформинга посредством нагревания и предварительного риформинга потока смеси газообразного углеводорода с паром на нескольких стадиях предварительного риформинга, перед риформингом потока смеси газообразного углеводорода с паром.
3. Способ по п.2, в котором нагревание содержит регенерацию тепла из потока дымовых газов в поток смеси газообразного углеводорода с паром в теплообменнике.
4. Способ по п.1, в котором указанный риформинг содержит по меньшей мере три стадии:
i) нагревание потока смеси газообразного углеводорода с паром посредством регенерации тепла из нагретого потока воздуха, чтобы образовать нагретый поток для риформирования в узле риформинга и охлажденный поток воздуха;
ii) риформинг по меньшей мере части нагретого потока для риформирования в узле риформинга; и
iii) сжигание части потока частично сожженной топливно-воздушной смеси в присутствии охлажденного потока воздуха, чтобы подогреть охлажденный поток воздуха.
5. Способ по п.4, в котором количество топливно-воздушной смеси, подаваемой на стадию сжигания каждой из указанных по меньшей мере трех стадий, контролируется пассивным образом.
6. Способ по п.5, в котором указанный пассивный контроль выполняется посредством балансировки перепадов давления в топливных и воздушных линиях на протяжении процесса парового риформинга газообразного углеводорода.
7. Способ по п.1, в котором степень конверсии углеводорода составляет больше 50%.
8. Способ по п.1, в котором эффективность использования энергии составляет больше 50%.
9. Способ по п.1, в котором возникновение условий пыления металла и закоксовывания устраняют во всех теплообменниках, на стадиях предварительного риформинга и стадиях риформинга на протяжении процесса.
10. Способ парового риформинга газообразного углеводорода, включающий:
a) предварительное нагревание одного или нескольких потоков воздуха, чтобы образовать один или несколько потоков подогретого воздуха;
b) объединение по меньшей мере одного потока воздуха с частью по меньшей мере одного потока топлива, чтобы образовать топливно-воздушную смесь с температурой ниже условий пыления металла;
c) частичное сжигание топлива в части топливно-воздушной смеси, чтобы образовать нагретый поток топлива с температурой выше условий пыления металла для применения на ступенях узла риформинга;
d) сжигание части топливно-воздушной смеси в присутствии по меньшей мере одного из предварительно нагретых воздушных потоков, чтобы образовать нагретый воздушный поток с температурой выше условий пыления металла для применения на ступенях узла риформинга;
e) нагревание одного или нескольких водных потоков для образования пара;
f) смешивание пара с одним или несколькими потоками газообразного углеводорода, чтобы образовать поток смеси газообразного углеводорода с паром;
g) нагревание и частичный риформинг потока смеси газообразного углеводорода с паром на одной или нескольких стадиях предварительного риформинга, чтобы образовать поток для риформирования в узле риформинга, при этом на всем протяжении одной или нескольких стадий предварительного риформинга потока смеси газообразного углеводорода с паром имеет сочетание температуры и состава, которые устраняют создание условий пыления металла и закоксовывания;
h) риформинг потока для риформирования в узле риформинга в одной или нескольких ступенях узла риформинга, чтобы образовать поток синтез-газа и поток дымовых газов, при этом на протяжении одной или нескольких стадий риформинга поток для риформирования в узле риформинга обладает комбинацией температуры и состава, которая устраняет создание условий пыления металла и закоксовывания;
i) регенерацию тепла из потока дымовых газов, чтобы предоставить тепло для стадий предварительного риформинга на стадии g) и чтобы обеспечить предварительное нагревание водного потока; и
j) регенерацию тепла из потока синтез-газа, чтобы подогреть поток воздуха от стадии a) и чтобы предоставить тепло для образования пара на стадии e).
11. Способ по п.10, в котором каждая из указанных стадий предварительного риформинга включает:
i) регенерацию тепла из указанного потока дымовых газов, чтобы нагреть указанный поток смеси газообразного углеводорода с паром; и
ii) частичный риформинг нагретого потока смеси газообразного углеводорода с паром.
12. Способ по п.10, в котором указанный риформинг и повторное нагревание потока для риформирования в узле риформинга в одной или нескольких ступенях узла риформинга, чтобы образовать поток синтез-газа и поток дымовых газов, включает несколько стадий:
i) нагревание потока для риформирования в узле риформинга посредством регенерации тепла из нагретого потока воздуха в теплообменнике, чтобы образовать нагретый поток для риформирования в узле риформинга и охлажденный поток воздуха;
ii) риформинг по меньшей мере части нагретого потока для риформирования в узле риформинга; и
iii) сжигание части нагретого потока топлива в присутствии охлажденного потока воздуха, чтобы образовать нагретый поток воздуха для следующей ступени.
13. Способ по п.11, также включающий быстрое охлаждение по меньшей мере части потока синтез-газа в теплообменнике быстрого охлаждения.
14. Устройство для парового риформинга газообразного углеводорода, содержащее:
a) подогреватель топлива, который частично сжигает топливо в первой топливно-воздушной смеси, чтобы образовать нагретый поток топлива, нагретый поток топлива сжигается в модуле для риформинга;
b) подогреватель воздуха, который сжигает часть второго топливно-воздушного потока в присутствии потока воздуха, чтобы образовать нагретый поток воздуха, данный нагретый поток воздуха подает тепло в модуль для риформинга;
c) модуль для риформинга, который образует поток синтез-газа из потока для риформирования в узле риформинга.
15. Устройство по п.14, в котором указанный модуль для риформинга содержит одну или несколько ступеней узла предварительного риформинга и одну или несколько ступеней узла риформинга.
16. Устройство по п.15, в котором каждая из указанных ступеней узла предварительного риформинга содержит теплообменник и камеру с катализатором.
17. Устройство по п.16, в котором указанные ступени узла предварительного риформинга сконфигурированы, чтобы регенерировать тепло посредством теплообменника из потока дымовых газов, выпускаемого из модуля для риформинга.
18. Устройство по п.15, в котором указанные ступени узла риформинга содержат:
i) теплообменник, который нагревает поток для риформирования в узле риформинга посредством регенерации тепла из нагретого потока воздуха, чтобы образовать охлажденный поток воздуха;
ii) ячейку для риформинга, которая риформирует нагретый поток для риформирования в узле риформинга; и
iii) камеру сгорания, которая сжигает часть нагретого потока топлива, чтобы подогреть охлажденный поток воздуха.
19. Устройство по п.18, которое содержит сеть регулирования распределения топлива, сконфигурированную для пассивного контроля величины нагретого потока топлива, подаваемого в каждую камеру сгорания в ступенях узла риформинга.
20. Устройство по п.14, которое также содержит по меньшей мере один теплообменник, который регенерирует тепло из указанного потока синтез-газа, после того как он выпускается из модуля для риформинга.
21. Устройство по п.20, в котором указанный по меньшей мере один теплообменник содержит по меньшей мере один теплообменник быстрого охлаждения, который регенерирует тепло из части указанного потока синтез-газа.
22. Устройство по п.20, в котором указанный по меньшей мере один теплообменник содержит мультипоточный теплообменник.
23. Устройство по п.14, которое сконфигурировано, чтобы избежать или уменьшить образование условий пыления металла и условий закоксовывания во всех теплообменниках, ступенях предварительного риформинга и ступенях риформинга.
24. Устройство по п.14, также содержащее реактор конверсии с водяным паром, который увеличивает концентрацию водорода в потоке синтез-газа после того как поток выпускается из модуля для риформинга.
25. Устройство для парового риформинга газообразного углеводорода, содержащее:
a) теплообменник для регенерации тепла синтез-газа, который регенерирует тепло из потока синтез-газа для нагревания по меньшей мере одного потока воздуха;
b) делитель потока воздуха, который разделяет поток воздуха на первый поток воздуха и второй поток воздуха, первый поток воздуха объединяется с потоком топлива, чтобы образовать топливно-воздушную смесь;
c) делитель потока топлива, который разделяет топливно-воздушную смесь на первый поток топливно-воздушной смеси и второй поток топливно-воздушной смеси, первый поток топливно-воздушной смеси соединяется с подогревателем топлива, и второй поток топливно-воздушной смеси соединяется с подогревателем воздуха;
d) подогреватель топлива, который частично сжигает топливо в первом потоке топливно-воздушной смеси, чтобы образовать нагретый поток топлива для применения в узле риформинга;
e) подогреватель воздуха, который сжигает второй поток топливно-воздушной смеси в присутствии второго потока воздуха, чтобы образовать нагретый поток воздуха для применения в узле риформинга;
f) узел предварительного риформинга, который частично риформирует нагретый поток газообразного углеводорода в присутствии пара, чтобы образовать поток для риформирования в узле риформинга;
g) узел риформинга, который риформирует поток для риформирования в узле риформинга, чтобы образовать поток синтез-газа;
h) теплообменник быстрого охлаждения, который регенерирует тепло из потока синтез-газа, чтобы образовать пар из водного потока для узла предварительного риформинга.
26. Устройство по п.25, в котором указанный узел предварительного риформинга содержит реактор в виде печатной платы.
27. Устройство по п.25, в котором указанный узел риформинга содержит реактор в виде печатной платы.