[发明专利]包含蒸汽重整工段和水煤气变换工段的设备的低蒸汽/碳改造

说明书

本发明涉及一种用于增加设备的前端容量的改造方法，所述设备包含：‑重整工段，其中在至少一个重整步骤中将进料重整为包含CH₄、CO、CO₂、H₂和H₂O的重整流；‑变换工段，其中在至少一个高温变换步骤中的变换反应中变换重整流，所述方法包括以下步骤：‑在高温变换步骤中，将原始的Fe基催化剂与非Fe基催化剂交换；‑增加进入重整工段的进料流量，和‑与用原始Fe基催化剂的原始HTS步骤中的原始蒸汽/干燥气体比(S/DG)相比，HTS步骤在降低的S/DG下进行。

遵循今天的例如在氨生产方面的需求和竞争，已经投入大量精力来开发氨设备的优化生产，目标是提高整体能源效率，并降低资金成本。对于更具成本效益的生产解决方案的需求已经刺激了用于大规模氨生产装置的技术和催化剂的开发，以便从规模经济中受益。生产设备(如H₂和氨设备)的使用寿命长，这意味着该领域的发展在旧设备“耗尽”之前已经为新设备带来了新的更好的解决方案。然而，通过改造现有的设备，可以优化较旧的设备，以实现对场地、经济和环境参数的积极影响。

因此，对现有设备进行有针对性的改造是一个重要而非微不足道的选择，因为在新设备中可行的解决方案相对于现有设备的改造可能不一定是最佳的选择，并且在新设备中可能不是最佳选择的解决方案在改造期间可能仍然提供重大的改进。

根据本发明，提供了一种用于增加设备的前端容量的方法，所述设备包含：

-重整工段，其中在至少一个重整步骤中将进料重整为包含CH₄、CO、CO₂、H₂和H₂O的重整流，

-变换工段，其中在至少一个高温变换(HTS)步骤中变换重整流，

所述方法包括以下步骤：

-在HTS步骤中，将原始Fe基催化剂与非Fe基催化剂交换，

-增加进入重整工段的进料流量，和

-与用原始Fe基催化剂的原始HTS步骤中的原始蒸汽/干燥气体比(S/DG)相比，HTS步骤在降低的S/DG下进行。

即，通过本方法，可以通过高效的改造解决方案来增加现有前端的容量，从而增加现有生产设备和工艺的容量。

通过减少进料中的相对蒸汽量，可以减少通过设备的质量流量，这允许更大的天然气通量并因此提高设备的容量。

即使在重整器工段中(例如在初级重整器中)的燃烧曲线保持恒定时，通过本发明的改造设备的方法当在现有氨设备中使用时也可以将生产容量提高高达例如3至5％。

当应用于现有的H₂设备、NH₃设备或生产用于生产H₂或NH₃的合成气的设备中时，本方法可能是特别有益的。

取决于设备的类型、位置、现场可用的进料等，进料可以是天然气(例如主要包括CH₄，包括可能少量的高级烃、氮、CO₂和其他痕量物质)、石脑油、富煤气、LPG等或其组合。

在上述类型的已知标准设备中，标准原始催化剂是Fe基催化剂，其包含Fe、Cr(0–20％wt/wt)和/或Cu(0-10％wt/wt)的氧化物。

上述Fe基催化剂通常含有氧化铁作为主要组分；即，以重量计的氧化铁含量超过50％。这对于氧化和还原(活化)形式的催化剂都是有效的。

非Fe基催化剂可以完全不含铁(除了痕量水平外)或可以含有有限量的Fe(以重量计，最多10％的氧化铁)。

Fe基催化剂具有固有的弱点，即，它们在低S/DG比的条件下倾向于形成铁碳化物或甚至元素铁。这通过以下反应来示例：