從低溫廢熱中藉助熱量回收生成工藝氣體的製作方法

2023-11-11 14:59:32

專利名稱：從低溫廢熱中藉助熱量回收生成工藝氣體的製作方法
從低溫廢熱中藉助熱量回收生成工藝氣體本發明涉及對含烴原料(AusgangsstofTe)進行蒸汽轉化(Dampf-reformierung) 的方法，尤其涉及藉助低溫廢熱(Niedertemperaturabwarme)中的熱量回收
(Warmeriickgewinnung )來生成工藝氣體(Prozessgas-erzeugung)。本發明關係至Ll更
好地利用在蒸汽轉化過程中生成的、包含工藝氣體的氫氣和水蒸氣中的能量。此外，本發明的目標還應該有一種執行依照本發明的方法的設備(Vorrichtimg)。在蒸汽轉化過程中，由水蒸汽和含烴原料組成的反應混合物被轉化成富含氫氣的工藝氣體。該工藝氣體以高於100°c的溫度離開蒸汽轉化過程。大多數情況下，其溫度介於 700至1000°C這一範圍內。為了進一步加工工藝氣體的目的，必須對例如能夠通過壓力交變吸附或半透膜工藝由氫含量的提純和/或提高中產生的工藝氣體進行冷卻。繼續加工所要求的溫度大多數情況下都介於20°C至50°C的範圍內。在每個冷卻步驟之間還能夠包括其他反應步驟，例如一氧化碳與水反應生成二氧化碳和氫氣。從專利文獻中可知已有各種各樣的方式(Ansatze)來利用工藝氣體中包含的熱量，用來加熱反應過程自身需要的材料和/或過程中其他的材料。特別地，所含熱量經常被用於藉助換熱(WSrmeaustausch )鍋爐給水(Kesselspeisewasser)來為蒸汽轉化過程進行預熱。在合成氣體設備上所集成的、典型常規的熱量回收方法中，工藝氣體中的熱量一般按以下方式使用，即首先在廢熱鍋爐(AbwSrmeheizkessel)中生成高壓蒸汽 (Hochdruckdampf)，並且工藝氣體在一氧化碳轉化單元(CO-Konversionseinheit)內轉化為二氧化碳和氫氣。然後，通常要經過各種換熱器，例如用來加熱含烴原料、鍋爐給水和/或補給水(Make-Up wasser)。其餘包含在工藝氣體中的熱量隨後大多通過冷卻段(KUhlstrecke)排出到周圍環境中。掉落在冷卻段中的冷凝物將被送到水處理單元 (Wasseraufbereitungseinheit)，在這裡與補給水混合在一起，緊接著被導入到鍋爐給水預熱器內，然後被加熱的水流被導入蒸汽生成系統中。熱量回收的傳統方法的缺點在於，離開一氧化碳轉化單元的工藝氣體的熱量中的大部分是發生在潮溼氣體冷凝時產生的熱量。冷凝物通過進一步的冷卻要承受收縮效應 (Pinch-Effekt)，由此，回收所包含的熱量變得十分困難，並且相當大的一部分熱量通過冷卻段被排到周圍環境中。此外，通過兩部分流體溫度的近似來定義收縮效應，這樣一來，避免了兩部分流體之間的溫度差，還使得熱交換的驅動力最小化。由此工藝氣體中非常多的能量因為不被利用而白白損失掉。US 2006/0231463 Al公開了避免這一問題的解決方案。其中，水被加熱並輸送給水處理單元。來自該單元的第一股水流被送到低壓蒸汽生成器，第二股水流被送到第一鍋爐給水預熱器。兩個設備部分中均有要進行熱交換的工藝氣體流過。從第一鍋爐給水預熱器中流出的、在其中產生的水流被分為兩部分水流，並被送到兩個另外的鍋爐給水預熱器， 這兩個鍋爐給水預熱器中的第一個在下文中用鍋爐給水預熱器1標註，其中同樣有要進行熱交換的工藝氣體流過，而第二個在下文中用鍋爐給水預熱器2標註，其中有要進行熱交換的廢氣流過。在最後所提到的這兩個鍋爐給水換熱器中生成的水流隨後被向著蒸汽生成器弓I導。這套系統的不足之處在於，有工藝氣體流過的鍋爐給水預熱器1中的熱交換要承受收縮效應，如此一來，所希望的傳熱僅在很有限的程度上進行。通常認為，流經該單元的鍋爐給水的量越大，能夠被利用的熱量收益也就越大。然而，在流過鍋爐給水預熱器1之前將水流分流成有限量的鍋爐給水，其流過所述單元，並因此相當一部分包含在工藝氣體中的熱量通過一般由空氣冷卻器實現的冷卻段排到周圍環境中，並且因此未被利用而損失掉。此外，廢氣中的一部分熱量被用來加熱鍋爐給水。廢氣中的熱量部分不再被用作原來的蒸汽生產。US 2006/0231463 Al中將各個裝備件互連的其他缺點在於，應該由包含在工藝氣體中的熱量來加熱那些之後被送到水處理單元的、有待加熱的水。水處理單元通常由乾餾器構成。其大多工作在近似大氣環境下或在輕度超壓，典型為小於^ar (絕對壓強) 環境下，使得儘可能多的氧氣和其他氣體從水中分離。在設想中，水處理單元的水輸入流 (Wasser -Zulaufstrom)的溫度典型地限定在80°C到95°C。在技術上，輸入水流能夠通過包含在工藝氣體的熱量加熱到大於100°C的溫度。因此，在這裡就必須提供一控制裝置，用來使水處理單元的輸入流的溫度不超過95°C這個界限。這樣工藝氣體的熱量不能全部被利用，所包含的剩餘熱量最後不被利用地排到周圍環境中。本發明是在上述技術背景下進一步完善的，其中本發明的任務是提出工藝氣體的製作方法，該方法中，上述在回收包含在工藝氣體中的熱量時遇到的問題不再出現，並且將熱量回收設計得更有效。此外，在本發明的目標中還要公開一種實施根據本發明的方法的
直O在藉助蒸汽對含烴原料進行蒸汽轉化時，通過使用利用熱量的方法將實現本發明的目的，其中，在蒸汽轉化器中生成具有第一熱量的工藝氣體，以及具有第二熱量的廢氣， 包括至少六個換熱器、水處理單元、冷卻段、高溫轉換單元、至少兩個用來壓力提升的單元、 至少一個負載和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元。所生成的、含有第一熱量的工藝氣體首先經過高溫轉換單元，在其中大部分轉化生成二氧化碳和氫氣，之後生成的含有熱量的工藝氣體為進一步熱傳遞被導入第一換熱器，並在隨後流過至少兩個其他的換熱器，這些換熱器被當作鍋爐給水預熱器、產物冷凝換熱器或低壓蒸發器工作，並且它們以任意次序彼此相連在一起，其中通過將熱能從水處理單元傳遞到鍋爐給水流的一部分上， 從低壓蒸發器所得的工藝氣體首先被導入進其他鍋爐給水預熱器，之後，所得工藝氣體經過冷卻段，在這裡工藝氣體被進一步冷卻並生成冷凝物流，最後被導入至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元。隨後，為了加熱，將去離子水流導入進第二換熱器。來自第二換熱器的去離子水流為了排氣而被導入水處理單元，來自水處理單元的鍋爐給水流經過用於使壓力提升的單元並被分流，其中，鍋爐給水流的第一部分被導入低壓蒸發器，在其中生成低壓蒸汽，並且所得低壓蒸汽被分流，為了傳熱將低壓蒸汽的第一部分流體輸送到水處理單元，低壓蒸汽的第二部分流體被導入至少一個負載。低壓蒸汽的第二部分流體還能用來預熱其他一些應用介質，例如液態的進料，或者提供給在裝置之外的應用。為了傳輸能量的目的將鍋爐給水流的第二部分通過第二換熱器弓I導，接著為了藉助包含在工藝氣體中的熱量來加熱通過一個或多個鍋爐給水預熱器，並最後被導入蒸汽生成器。水處理單元主要在除氧器中去除掉去離子水中大部分的氧氣。接下來還能加入其他一些配量劑(Dosierungsmittel)，例如為了調節pH值而加入氨。在這一處理中所得到的產物被稱作鍋爐給水。從冷卻段得到的冷凝物流為了藉助包含在工藝氣體中的熱量來加熱通過用於壓力提升的單元被導入產物冷凝換熱器中，之後實現冷凝物流的進一步加熱。優選地，來自第一換熱器的工藝氣體首先流過第一鍋爐給水預熱器，在其中將熱能傳遞給鍋爐給水流，之後流過產物冷凝換熱器，在其中將熱能傳遞給冷凝物流，並從這裡開始將所得工藝氣體導入低壓蒸發器，在其中藉助所包含的熱量從鍋爐給水流產生低壓蒸汽，以便從這裡開始繼續流過所定義的工藝鏈。在本發明另一個設計方案中，來自第一換熱器的工藝氣體首先流過第一鍋爐給水預熱器，在其中將熱能傳遞給鍋爐給水流，之後被導入低壓蒸發器，在其中藉助所包含的熱量由鍋爐給水流產生低壓蒸汽，並且所得工藝氣體從那裡流出並流過產物冷凝換熱器，在該產物冷凝換熱器中將熱能傳遞給冷凝物流，以便從這裡開始繼續流過所定義的工藝鏈。來自第一換熱器的工藝氣體首先流過產物冷凝換熱器是有益的，在其中熱能被傳遞到冷凝物流上，工藝氣體從產物冷凝換熱器流出，並流過第一鍋爐給水預熱器，在其中熱能被傳遞到鍋爐給水流上，之後工藝氣體被導入低壓蒸發器，在其中藉助所包含的熱量由鍋爐給水流產生低壓蒸汽，隨後如以上所述，所得工藝氣體繼續流過所定義的工藝鏈。在本發明另一個設計方案中，來自產物冷凝換熱器的工藝氣體首先流過第一鍋爐給水預熱器， 在其中熱能被傳遞到鍋爐給水流上，並在這之後，在工藝氣體被導入低壓蒸發器以前，通過另外一個產物冷凝換熱器，工藝氣體從低壓蒸發器流出後繼續流過所定義的工藝鏈。本發明設計方案中的另一種可能是，來自第一換熱器的工藝氣體首先流過產物冷凝換熱器，在其中熱能被傳遞到冷凝物流以及鍋爐給水流的部分流體上，並從那裡流出並被導入低壓蒸發器，在其中藉助所包含熱量由鍋爐給水流產生低壓蒸汽，所得工藝氣體隨後繼續流過所定義的工藝鏈。可選地，離開第一換熱器的工藝氣體為了進一步傳熱被導入另一個鍋爐給水預熱器，該鍋爐給水預熱器由從鍋爐給水流的第二部分繼續分流所得的另一部分流體供應並被繼續加熱，所述鍋爐給水流經過水處理單元、壓力提升單元和第二鍋爐給水預熱器。優選地，離開第一換熱器和/或其他鍋爐給水預熱器的工藝氣體被導入低溫轉換單元，在其中形成二氧化碳和氫氣，該二氧化碳和氫氣從低溫轉換單元流出，並進入所定義的工藝鏈的其他換熱器中的一個。在本發明另一個設計方案中，流過換熱器的工藝氣體接下來通過分離器 (Separator)引導，並且生成的液態流體被含有熱量的工藝氣體分離，並且與來自冷卻段以及來自其他分離器的冷凝物流匯集，這些混合物通過用於壓力提升的單元引導，並且最後通過用於藉助包含在工藝氣體中的熱量進行加熱的產物冷凝換熱器弓I導。可選地，為了進一步傳熱，工藝氣體繼續有目的地通過其他附加的換熱器引導，所述換熱器分別在流過低壓蒸發器之前和之後列入到本方法中。用於藉助蒸汽進行含烴原料的蒸汽轉化的相應設備適合於按照權利要求1所述的方法來實施，其具有有工藝氣體流經的系列設備(Apparateabfolge)，其中包括高溫轉化單元，至少四個換熱器，冷卻段和至少一個用於進一步加工所得工藝氣體的單元，其中為了傳導工藝氣體，還設有將各個設備通過出氣口和進氣口彼此相連的傳導裝置。此外，在用於氣體轉化的設備中還包含有其他換熱器，水處理單元，至少兩個壓力提升單元，至少一個負載，用於將去離子水流導入其他換熱器的設備，用於將去離子水流從其他換熱器傳送到水處理單元的設備，用於將離開水處理單元的鍋爐給水流傳送給壓力提升單元的設備，用於分流離開壓力提升單元的鍋爐給水流的設備，其中，為了向低壓蒸發器輸送鍋爐給水流的第一部分而設有第一輸送管道auleitimg)，並有從低壓蒸發器中排出生成的低壓蒸汽的排出管道(Ableitimg)，其包括將生成的低壓蒸汽的第一部分流體傳送到水處理單元的設備，和其他將生成的低壓蒸汽的第二部分流體傳送到其他負載的設備， 並且為了將鍋爐給水流的第二部分輸送到其他換熱器而設有第二輸送管道，並且在此處引出通向第二鍋爐給水預熱器的輸送管道，並在此處設有通向第一鍋爐給水預熱器或通向產物冷凝換熱器和/或直接通向其他蒸發器的排出管道，並設有用於通過壓力提升單元將從冷卻段流出的冷凝物流傳送到一個或多個產物冷凝換熱器的設備。為了工藝氣體的流通，系列設備有益地包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、第一鍋爐給水預熱器、產物冷凝換熱器、低壓蒸發器、第二鍋爐給水預熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接。在本設備的另一個有益設計方案中，為了工藝氣體的流通，系列設備包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、第一鍋爐給水預熱器、低壓蒸發器、產物冷凝預熱器、第二鍋爐給水預熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接。為了工藝氣體的流通，系列設備最好包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、 產物冷凝換熱器、第一鍋爐給水預熱器、低壓蒸發器、第二鍋爐給水預熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接。優選地，為了工藝氣體的流通，系列設備包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、產物冷凝換熱器、低壓蒸發器、第二鍋爐給水預熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接，其中為了將鍋爐給水流的第一部分流體從第二鍋爐給水預熱器傳送到產物冷凝換熱器而設有一設備，並且為了將鍋爐給水流的第二部分流體從第二鍋爐給水預熱器中直接輸送到其他蒸汽生成器而設有另一設備。本發明的設計方案的另一種可能是，為了工藝氣體的流通，在系列設備中設有其他的第三個鍋爐給水預熱器，其進氣口與第一換熱器的出氣口相連，其出氣口與可選的低溫轉換單元或之後的換熱器的進氣口相連，並且，用於運輸鍋爐給水的其他部分流體的設備通入該其他的第三鍋爐給水預熱器，所述鍋爐給水源自水處理單元和第二鍋爐給水預熱
ο在本設備的另一個實施方式中，為了工藝氣體的流通，在系列設備中設有低溫轉換單元，其進氣口與第一換熱器或者其他的第三鍋爐給水預熱器的出氣口相連，其出氣口與隨後的換熱器相連。為了工藝氣體的流通，在系列設備中有益地設有其他分離機，其進氣口與每個之前連接的換熱器的出氣口相連，並且其出氣口與在工藝鏈中各個之後的換熱器相連，並且分別具有用於所產生的液體的排出管道，並且所述液體流入用於將冷凝物流從冷卻段輸送到產物冷凝換熱器的設備中，並通過壓力提升單元弓I導。在本發明的另一個實施方式中，第二鍋爐給水預熱器集成在分離器內，該分離器可選地配備有其他的設備和/或包裝，並設有排出管道，該排出管道將生成的工藝冷凝物輸送到用於將冷凝物流從冷卻段輸送到產物冷凝換熱器的設備中。根據本發明的設備的另一個可能設計方案是，為了工藝氣體的流通，在系列設備中設有另外附加的換熱器。有益的是，將用於空氣預熱的單元用作為負載以便預熱環境空氣，設有該負載是為了低壓蒸汽的流通。此外，還能夠有目的地設有壓力交變吸附單元或冷卻箱作為用於加工所得工藝氣體的單元。除此以外可選地，設有其他用於分流低壓蒸汽的第二部分流體的設備，從而設有用於空氣預熱的輸送管道，並且到達其他負載的輸送管道。隨後結合七幅附圖進一步示例性地闡明本發明，其中

圖1 是在藉助蒸汽進行含烴原料的蒸汽轉化時利用熱量的過程的依照本發明的方法的示意圖。圖2 是如圖1所示在藉助蒸汽進行含烴原料的蒸汽轉化時為了利用熱量的方法中的換熱器的另一種可供選擇的連接方式。圖3 是在藉助蒸汽進行含烴原料的蒸汽轉化時為了利用熱量的另一種有益的方法變體，其中，在第一鍋爐給水預熱器之前的產物冷凝換熱器中通有工藝氣體。圖4 是所用換熱器彼此間連接的又一個實施例。其中，與圖1至圖3主要的區別在於放棄使用第一鍋爐給水預熱器。圖5 是對圖1的補充介紹，在其中連接了例如第三鍋爐給水預熱器、低溫轉換單元、附加的可選分離器、和換熱器。圖6 是根據圖1的工藝鏈中其他產物冷凝換熱器的額外集成。圖7A至D 工藝氣體降溫圖示介紹(虛線)以及通過發明方法連接的傳熱器對各個介質的加熱表現(橫穿線)。圖1展示了藉助蒸汽進行含烴原料的蒸汽轉化時利用熱量的方法示意圖，其中， 生成的含有熱量的工藝氣體Ia首先流過高溫轉換單元2，在其中，一氧化碳中的一部分轉化成二氧化碳和氫氣。生成的含有熱量的工藝氣體Ib為了接著進一步傳熱而被導入第一換熱器3。接下來含有熱量的工藝氣體Ic流過第一鍋爐給水預熱器4，其中，含在工藝氣體中的熱量傳遞到已經預熱的鍋爐給水14e上，該鍋爐給水源自水處理單元13，並且已經流過壓力提升單元25、換熱器16和鍋爐給水預熱器8。去離子水1 在換熱器16中加熱，並且已經加熱的去離子水12b為了除掉氣體而被導入水處理單元3。對去離子水進行預熱的好處是，換熱器的一面僅承受低壓力，並且由低合金鋼製成的部分產品就能勝任，如此就節約了成本。從中得到鍋爐給水14a，該鍋爐給水以上述方式被相應地預熱。所得鍋爐給水 14f之後為了進一步處理而被導入蒸汽生成器。從鍋爐給水預熱器4中得到的含有熱量的工藝氣體Id之後被導入產物冷凝換熱器5，在其中將熱量給予工藝冷凝物15a，該工藝冷凝物經過壓力提升單元27並從冷卻段10中流出。已預熱的工藝冷凝物1 之後用於進一步加熱。工藝冷凝物1 在冷卻段10的分離機(Abscheider)中獲得，該冷卻段例如由空氣冷卻器和水冷卻器共同組成，並在產物冷凝換熱器5中被再次加熱。這一方法能夠在接觸器(Kontaktapparat)中實施，該接觸器被水衝擊，其中通過直接冷卻將從工藝氣體中分離出來的水蒸氣的至少一部分冷凝，這部分隨後與用於冷卻的水中分離出來。通過應用此類設備，工藝冷凝物還將被進一步預熱，其優點在於，工藝冷凝物的預熱溫度越高，就有越多的熱量能夠在廢氣中被其他介質和蒸發器所利用。從產物冷凝換熱器5中得到的含有熱量的工藝氣體Ie隨後被導入低壓蒸發器6， 在其中，熱量傳遞到在水處理單元13中生成的、經過壓力提升的鍋爐給水流14c的一部分上。如此獲得的低壓蒸汽19a以第一部分流體19b的形式重新回到水處理單元13中，與此同時，已加熱的鍋爐給水19c中的第二部分被供給負載，此處所述負載即為空氣預熱器18， 該空氣預熱器加熱之後被進一步用作燃燒氣體20的環境空氣17。由低壓蒸發器6得到的含有熱量的工藝氣體If隨後被送到鍋爐給水預熱器8，在該鍋爐給水預熱器中，在被送進鍋爐給水預熱器4之前，水處理單元13中生成的鍋爐給水的部分流體14d被進一步預熱。由鍋爐給水預熱器8得到的工藝氣體Ig隨後流入冷卻段 10，在該冷卻段中，工藝氣體進一步被冷卻並生成冷凝物流，冷凝物流1 被導入產物冷凝換熱器5。最後，冷凝出的含有熱量的工藝氣體Ih流過用於進一步加工所得工藝氣體11的單元，該單元例如是壓力交變吸附單元，在其中，生成的氫氣從工藝氣體中被分離出來。圖2介紹了圖1所示方法的一種變體。圖1和圖2區別之處在於，離開鍋爐給水預熱器4的、含有熱量的工藝氣體Id首先流過低壓蒸發器6，接著流過產物冷凝換熱器5。 各個設備其他互連方式並不受影響。然而值得期待的是，通過圖1所示的變體有著更好的能量利用。圖3展示了另一個實施例。其與圖1的區別是，由換熱器3得到的含有熱量的工藝氣體Ic首先流過產物冷凝換熱器5，接著通過鍋爐給水預熱器4引導。各個設備其他互連方式並不受影響，並相應地與圖1所示的系列設備相符。在圖4中完全放棄使用鍋爐給水預熱器4。在這裡，來自換熱器3的含有熱量的工藝氣體Ic被導入產物冷凝換熱器5，從這裡所得含有熱量的工藝氣體Id流過有鍋爐給水預熱器8跟隨的低壓蒸發器6。在鍋爐給水預熱器8中生成的已經預熱的鍋爐給水He在本例中被分流，部分流體14f與工藝冷凝物1 一起通過產物冷凝換熱器5給出，以便承受進一步的預熱。已預熱的鍋爐給水的第二部分流體14g為了製造蒸汽而給出。圖5在連接中採用了其他可選的設備，其對工藝有積極的作用。這通過與圖1的區別的描述和說明得到。此處，來自換熱器3的含有熱量的工藝氣體3被導入附加的鍋爐給水預熱器21，鍋爐給水預熱器被供應鍋爐給水流的另一部分流體14g，而所述鍋爐給水流則在鍋爐給水預熱器8中被預熱。從中所得的加熱了的鍋爐給水14h同樣被導向蒸汽生成器，並且由此被利用。在該圖所示的實施例中，所得工藝氣體從鍋爐給水預熱器21流出之後被導入低溫轉換單元22，並在其中形成二氧化碳和氫氣。其中所得的含有熱量的工藝氣體Ie隨後如圖1所示，流過鍋爐給水預熱器4和產物冷凝預熱器5。從產物冷凝預熱器 5得到的工藝氣體Ig接下來進入分離器23，在其中生成的工藝冷凝物15c從工藝氣體分離出來，並與其他工藝冷凝物流一起作為工藝冷凝物15d通過用於壓力提升的單元27被導入
11產物冷凝換熱器5。另外，低壓蒸發器6和分離器7中有所得的含有熱量的工藝氣體Ih流過。來自分離器7的冷凝物流15e同樣與其他從整個工藝中得到的冷凝物流15d —起導入產物冷凝換熱器5。從低壓蒸發器6中得到的低壓蒸汽19a被分流成三部分。其中，低壓蒸汽的部分流體1%被導入水處理單元13，19c被導入空氣預熱器18，19d被導入另外的負載沈。在分離器7之後，為了進一步傳送能量連接有其他換熱器M。因此，在圖1中描述的工藝鏈，該工藝鏈包括鍋爐給水預熱器8、冷卻段10和壓力交變吸附單元11。在本實施例中，鍋爐給水預熱器8和冷卻段10之間設有其他換熱器9。圖6展示了圖1的另一種變體。其中，在流過產物冷凝換熱器5之前，源自冷凝段 10的工藝冷凝物流1 通過用於壓力提升的單元27，並通過其他附加的產物冷凝換熱器觀傳送。這樣帶來的好處是，產物冷凝會接受更多的熱量，這些熱量能夠被應用到為其他介質進行的加熱上。在圖5中附加的設備能夠以如圖5所示的方式組合，但也能以單獨的組成部分集成在各個工藝鏈中。此外，不僅在圖1中作為設備集成的基礎，還在全部附圖中作為集成的基礎。由此可見，該工藝提供了許多選擇可能性，即令所述各個方法適配設備操作者的每個需求，並將相應的設備配件嵌入已有的設備中的選擇。另外，還可能在新設備中實現方法變體的轉換。在尺寸合適的情況下，低壓蒸發器能夠裝備有安全翻轉裝置 (Sicherheitsreverse)，一旦發生斷電，工藝氣體通過低壓蒸汽的生成和排氣來冷卻。生成的低壓蒸汽能夠被額外地應用在空氣預熱和水處理上，如上面所述，還例如能夠被應用在 CO2工藝氣體清洗中的CO2熬煮(Auskochimg)上。在這裡，生成的低壓蒸汽的溫度最大值為 200"C。隨後應該結合計算示例展示改善後的能量利用，其被顯示為低壓蒸汽、鍋爐給水和冷凝物流的總和。此處，由背景技術中的典型連接出發，該連接以最少的設備裝配來工作，並出現在背景技術的傳統方法中。在這裡，從圖1開始就放棄使用低壓蒸發器6以及鍋爐給水預熱器8，使得鍋爐給水流14d被直接導入鍋爐給水預熱器4。正如非常明顯的那樣， 本發明相比於這種典型的連接對能量利用有著很積極的影響，這應根據隨後的表格得以展示。在這裡，前面描述過的附圖中的一些作為計算的基礎。此處的出發點是，為了工藝氣體的流通，在系列設備中的前四個順序連接的換熱器之後連接有分離器。例如這是以工廠的生產能力為33455Nm3/h的氫氣作為出發點的。
權利要求
1.一種在藉助蒸汽進行含烴原料的蒸汽轉化時利用熱量的方法，其中，在蒸汽轉化器中生成具有第一熱量的工藝氣體，以及具有第二熱量的廢氣，包括有 至少六個換熱器、水處理單元、冷卻段、高溫轉換單元、至少兩個用於壓力提升的單元、至少一個負載、和至少一個用於進一步加工所得工藝氣體的單元，其中， 所生成的、含有第一熱量的工藝氣體首先經過所述高溫轉換單元，在其中大部分轉化生成二氧化碳和氫氣，之後所得的、含有熱量的工藝氣體為進一步傳熱被導入第一換熱器， 並在隨後流過至少兩個其他的換熱器，所述換熱器被當作鍋爐給水預熱器、產物冷凝換熱器或低壓蒸發器工作，並且所述換熱器以任意次序彼此前後順序連接，其中通過將熱能從所述水處理單元傳遞到鍋爐給水流的一部分上，由所述低壓蒸發器所得的工藝氣體首先被導入另一個鍋爐給水預熱器，之後，所得工藝氣體經過冷卻段，在其中所述工藝氣體被進一步冷卻並生成冷凝物流，最後被導入至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元， 為了加熱，將去離子水流導入第二換熱器，來自所述第二換熱器的去離子水流為了排去氣體而被導入所述水處理單元，來自所述水處理單元的鍋爐給水流經過用於壓力提升的單元並被分流，其中， 所述鍋爐給水流的第一部分被導入所述低壓蒸發器，在其中生成低壓蒸汽，並且所生成的低壓蒸汽被分流，為了傳熱所述低壓蒸汽的第一部分流體傳遞到所述水處理單元，所述低壓蒸汽的第二部分流體被導入至少一個負載，以及 為了傳遞能量的目的，所述鍋爐給水流的第二部分通過所述第二換熱器引導，之後為了藉助包含在工藝氣體中的熱量來加熱而通過一個或多個鍋爐給水預熱器，並最後被導入蒸汽生成器， 從冷卻段得到的冷凝物流為了藉助包含在工藝氣體中的熱量來加熱通過用於壓力提升的單元被導入所述產物冷凝換熱器中，之後實現進一步加熱。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，來自所述第一換熱器的工藝氣體首先流過第一鍋爐給水預熱器，在其中熱能被傳遞到所述鍋爐給水流上，之後流過產物冷凝換熱器，在其中熱能被傳遞到冷凝物流上，並由此開始將所得工藝氣體導入所述低壓蒸發器，在其中藉助所包含的熱量從鍋爐給水流產生所述低壓蒸汽，以便從所述低壓蒸發器開始繼續流過所定義的工藝鏈。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，來自所述第一換熱器的工藝氣體首先流過所述第一鍋爐給水預熱器，在其中熱能被傳遞到所述鍋爐給水流上，之後被導入所述低壓蒸發器，在其中藉助所包含的熱量由鍋爐給水流產生低壓蒸汽，並且所得工藝氣體從所述低壓蒸發器流出，並流過所述產物冷凝換熱器，在該產物冷凝換熱器中熱能被傳遞到冷凝物流上，以便從所述低壓蒸發器開始繼續流過所定義的工藝鏈。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，來自所述第一換熱器的工藝氣體首先流過所述產物冷凝換熱器，在其中熱能被傳遞到所述冷凝物流上，所述工藝氣體從所述產物冷凝換熱器流出，並流過所述第一鍋爐給水預熱器，在該所述第一鍋爐給水預熱器中熱量被傳遞到所述鍋爐給水流上，之後所述工藝氣體被導入低壓蒸發器，在其中藉助所包含的熱量由所述鍋爐給水流產生低壓蒸汽，所得工藝氣體隨後繼續流過所定義的工藝鏈。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，來自所述產物冷凝換熱器的工藝氣體首先流過所述第一鍋爐給水預熱器，在其中熱能被傳遞到所述鍋爐給水流上，並之後在被導入所述低壓蒸發器以前，通過另一個產物冷凝換熱器，所述工藝氣體從所述低壓蒸發器流出後繼續流過所定義的工藝鏈。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，來自所述第一換熱器的工藝氣體首先流過所述產物冷凝換熱器，在其中熱能被傳遞到冷凝物流上以及被傳遞到所述鍋爐給水流的部分流體上，並從所述產物冷凝換熱器流出並被導入所述低壓蒸發器，在其中藉助所包含的熱量由所述鍋爐給水流產生低壓蒸汽，所得工藝氣體隨後繼續流過所定義的工藝鏈。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，離開所述第一換熱器的工藝氣體為了進一步傳熱而被導入另一個鍋爐給水預熱器，該鍋爐給水預熱器由從所述鍋爐給水流的第二部分繼續分流所得的另一部分流體供應並被繼續加熱，所述鍋爐給水流經過所述水處理單元、所述壓力提升單元和所述第二鍋爐給水預熱器。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其特徵在於，離開所述第一換熱器和/ 或其他鍋爐給水預熱器的工藝氣體被導入低溫轉換單元，在其中形成二氧化碳和氫氣，所述二氧化碳和氫氣從所述低溫轉換單元流出，並進入所定義的工藝鏈的其他換熱器中的一個。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特徵在於，流過換熱器的工藝氣體接下來通過分離器引導，並且生成的液態流體被含有熱量的工藝氣體分離，並且與來自所述冷卻段以及來自所述其他分離器的冷凝物流匯集，混合物通過用於壓力提升的單元引導，並且最後通過用於藉助包含在工藝氣體中的熱量進行加熱的產物冷凝換熱器弓I導。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特徵在於，為了進一步傳熱所述工藝氣體通過其他附加的換熱器引導，所述換熱器分別在流過所述低壓蒸發器之前和之後列入到本方法中。
11.一種用於藉助蒸汽進行含烴原料的蒸汽轉化的設備，適合於按照權利要求1所述的方法來實施，其具有有工藝氣體流經的系列設備，其中包括有 高溫轉化單元， 至少四個換熱器， 冷卻段，和 至少一個用於進一步加工所得工藝氣體的單元，其中，為了傳導工藝氣體，還設有將各個設備通過出氣口和進氣口彼此相連的傳導裝置；此外，還包含有 其他換熱器， 水處理單元， 至少兩個壓力提升單元， 至少一個負載， 用於將去離子水流導入所述其他換熱器的設備， 用於將所述去離子水流從所述其他換熱器傳送到所述水處理單元的設備， 用於將離開所述水處理單元的鍋爐給水流傳送給所述壓力提升單元的設備， 用於分流離開所述壓力提升單元的鍋爐給水流的設備， 其中， 為了向所述低壓蒸發器輸送鍋爐給水流的第一部分而設有第一輸送管道，並有從所述低壓蒸發器中排出生成的低壓蒸汽的排出管道，其包括將生成的低壓蒸汽的第一部分流體傳送到所述水處理單元的設備，和其他將生成的低壓蒸汽的第二部分流體傳送到其他負載的設備， 並且為了將鍋爐給水流的第二部分輸送到其他換熱器而設有第二輸送管道，並且在此處引出通向所述第二鍋爐給水預熱器的輸送管道，並此處設有通向所述第一鍋爐給水預熱器或通向產物冷凝換熱器和/或直接通向其他蒸發器的排出管道， 並設有用於通過壓力提升單元將從冷卻段流出的冷凝物流傳送到一個或多個產物冷凝換熱器的設備。
12.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，為了所述工藝氣體的流通，系列設備包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、第一鍋爐給水預熱器、產物冷凝換熱器、低壓蒸發器、第二鍋爐給水預熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接。
13.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，為了所述工藝氣體的流通，系列設備包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、第一鍋爐給水預熱器、低壓蒸發器、產物冷凝預熱器、第二鍋爐給水預熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接。
14.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，為了所述工藝氣體的流通，系列設備包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、產物冷凝換熱器、第一鍋爐給水預熱器、低壓蒸發器、第二鍋爐給水預熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接。
15.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，為了所述工藝氣體的流通，系列設備包括順序連接高溫轉換單元、第一換熱器、產物冷凝換熱器、低壓蒸發器、第二鍋爐給水預熱器、第二換熱器、冷卻段和至少一個用來進一步加工所得工藝氣體的單元，這些設備依上述順序連接，其中為了將所述鍋爐給水流的第一部分流體從所述第二鍋爐給水預熱器傳送到所述產物冷凝換熱器而設有一設備，並且為了將所述鍋爐給水流的第二部分流體從所述第二鍋爐給水預熱器中直接輸送到其他蒸汽生成器而設有另一設備。
16.根據權利要求11至15中任一項所述的設備，其特徵在於，為了所述工藝氣體的流通，在系列設備中設有其他的第三個鍋爐給水預熱器，其進氣口與所述第一換熱器的出氣口相連，其出氣口與可選的低溫轉換單元或之後的換熱器的進氣口相連，並且，用於運輸鍋爐給水的其他部分流體的設備通入所述其他的第三鍋爐給水預熱器，所述鍋爐給水源自所述水處理單元和第二鍋爐給水預熱器。
17.根據權利要求11至16中任一項所述的設備，其特徵在於，為了所述工藝氣體的流通，在系列設備中設有低溫轉換單元，其進氣口與所述第一換熱器的出氣口或者所述其他的第三鍋爐給水預熱器的出氣口相連，其出氣口與隨後的換熱器相連。
18.根據權利要求11至17中任一項所述的設備，其特徵在於，為了所述工藝氣體的流通，在系列設備中設有其他分離機，其進氣口與每個之前連接的換熱器的出氣口相連，並且其出氣口與在工藝鏈中各個之後的換熱器相連，並且所述分離機分別具有用於所產生的液體的排出管道，並且所述液體流入用於將冷凝物流從冷卻段輸送到產物冷凝換熱器的設備中，並通過壓力提升單元引導。
19.根據權利要求11至18中任一項所述的設備，其特徵在於，所述第二鍋爐給水預熱器集成在所述分離器內，該分離器可選地配備有其他的設備和/或包裝，並設有排出管道， 該排出管道將生成的工藝冷凝物輸送到用於將冷凝物流從冷卻段輸送到產物冷凝換熱器的設備中。
20.根據權利要求11至19中任一項所述的設備，其特徵在於，為了工藝氣體的流通，在系列設備中設有另外附加的換熱器。
21.根據權利要求11至20中任一項所述的設備，其特徵在於，將用於空氣預熱的單元作為負載以便預熱環境空氣，設有該負載是為了低壓蒸汽的流通。
22.根據權利要求11至21中任一項所述的設備，其特徵在於，設有壓力交變吸附單元或冷卻箱作為用於加工所得工藝氣體的單元。
全文摘要
一種在蒸汽轉化時利用熱量的方法，包括有高溫轉換單元、第一換熱器、隨後的鍋爐給水預熱器、產物冷凝換熱器和低壓蒸發器、冷卻段，工藝氣體在冷卻段中進一步冷卻生成冷凝物流，並且生成的工藝氣體為了進一步加工通過至少一個單元引導。此外，去離子水流，水處理單元，其中鍋爐給水流的第一部分被導入低壓蒸發器，並且生成的低壓蒸汽均被分流，低壓蒸汽的第一部分為了熱傳遞而被導入水處理單元，低壓蒸汽的第二部分則被引導至至少一個負載。鍋爐給水流的第二部分將通過換熱器和一個或多個鍋爐給水預熱器引導，並在最後被引導至蒸汽生成器。來自冷卻段的冷凝物流通過用於壓力提升的單元被導入產物冷凝換熱器。
文檔編號C01B3/34GK102272039SQ200980154129
公開日2011年12月7日 申請日期2009年10月14日 優先權日2008年11月10日
發明者T·馮特羅塔 申請人:猶德有限公司