生产含H2的气体和纯化水的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种从联合的生产H2的重整和热水纯化过程生产含H2产物气体和纯化水的系统和方法。在多效蒸馏过程中，用来自生产H2的重整过程的重整产物通过间接热传递加热原水，例如盐水，以纯化原水。

【技术实现步骤摘要】
生产含H2的气体和纯化水的系统和方法相关申请的交叉引用本专利申请是2013年4月8日提交的美国申请号13/858,363的部分继续申请，其要求2012年5月18日提交的临时申请序列号61/648,662的权益，这些文献各自的内容通过如同全面阐述的引用一样结合到本文中。背景热水纯化过程，例如使用多效蒸馏(MED)使盐水热脱盐，使用来自低压热能源(steamenergysource)的热量，以进行水的纯化过程。低压蒸汽采用普通锅炉技术来生成(参见，例如，美国专利号4,338,199和5,441,548)。已知使用其它能量形式用于脱盐。例如，美国专利号5,421,962将太阳能利用于脱盐过程，美国专利公布号2011/0162952利用来自气化过程的能量，而美国专利公布号2011/0147195使用来自发电厂的废热用于脱盐过程。氢生产过程，例如催化的蒸汽-烃重整(catalyticsteam-hydrocarbonreforming)，部分氧化重整，催化的部分氧化重整，和自热重整(autothermalreforming)需要将热量排放到环境中。在分离气体分离器中的合成气体以形成氢或其它含氢产物气体之前，可需要从中间体合成气流中除去废热。废热一般通过由冷风扇和/或调温冷却器(其中冷却通过冷水提供)驱动的空气冷却器而被排放到环境中。工业界期望利用来自重整过程(reformingprocess)的废热。例如，催化蒸汽-烃重整过程在各种状况下释放大量废热。一种状况是当能量成本低且在热量回收上花费较少资本时。另一种状况是当所述过程由于缺乏输出蒸汽需求而不生产大量的高压输出蒸汽时。低的或零输出蒸汽产量减少了用于该过程的热沉(heatsink)，导致大量废热。工业界期望在水源紧张的区域生产纯化水。这样的水可用作催化蒸汽-烃重整过程中的补充水，使所述过程对水自足。水还可作为产品销售用于工业和市政用途。工业界期望降低或消除催化蒸汽-烃重整工厂中的水处理成本。目前，需要在催化蒸汽-烃重整工厂中处理补充水，以使其符合用于锅炉进水的要求。这些处理包括过滤以去除颗粒、脱矿物质以去除矿物质和脱气以去除可溶气体例如O2和CO2。工业界期望降低重整过程的资本和能量成本。重整过程的热效率取决于低水平热量的利用。当能量成本高时，为了更好的热效率或更低的能量成本，回收更多低水平的热量。然而，回收更多热量意味着使用更多和/或更大的换热器，导致更高的资本成本。相反地，当能量成本低时，牺牲热效率或能量成本以使换热器的资本成本最小化。本领域存在对生产含H2的气体和纯化水的系统和方法，所述系统和方法为有成本效益的并提供对来自催化蒸汽-烃重整过程的废热的更大的利用。概述本专利技术涉及一种生产含H2产物和纯生产化水的方法。本专利技术的实施方案通过提供从联合重整和热水纯化过程生产含H2的产物气体和纯化水的系统和方法来满足本领域的需求。本专利技术的实施方案可减少或消除与消散过多的废热有关的成本并也可对平衡热负荷和在整个热水纯化过程的其它操作条件提供灵活性。存在如下概述的系统和方法的若干特殊的方面。括号中提出的参照标号(referencenumbers)和表示是指下文参照附图进一步说明的示例性实施方案并为读者提供便利。然而，参照标号(referencenumbers)和表示仅仅是说明性的并不限制该方面至任何所述示例性实施方案的特定的组分或特征。所述方面可如权利要求书确定，其中括号中提出的参照标号(referencenumbers)和表示被省略或在合适时被其它的替代。方面1.一种从含有污染物的原水流(53)生产含H2-产物气体(200)和生产纯化水(42)的方法，所述方法包括：(a)从重整器(100)取出重整产物(60)，(b)通过用重整产物(60)间接热传递加热原水流(53)的至少一部分(63)，从而冷却重整产物(60)，并由此蒸发热水纯化系统(16)的多个蒸发器的第一蒸发器(51)的原水流(53)的至少一部分(63)的一部分，形成第一蒸汽流(41)和第一富污染物的原水流(64)，从第一蒸发器(51)取出第一蒸汽流(41)，并从第一蒸发器(51)取出第一富污染物的原水流(64)，第一富污染物的原水流(64)具有比引入第一蒸发器(51)的原水流(53)的至少一部分(63)更高浓度的污染物；(c)在步骤(b)中的重整产物已经冷却后，通过用重整产物(60)间接热传递加热原水流(53)，从而进一步冷却重整产物至20℃-60℃范围内的温度，其中在步骤(b)中被加热之前，原水流(53)的至少一部分(63)在步骤(c)中被加热；(d)将第一蒸汽流(41)引入热水纯化系统(16)的多个蒸发器的第二蒸发器(54)中，通过用第一蒸汽流(41)间接热传递加热从第一蒸发器(51)取出的第一富污染物的原水流(64)或原水流(53)的第二部分(65)二者之一，通过蒸发第一富污染物的原水流(64)或原水流(53)的第二部分(65)二者之一的部分，形成第二蒸汽流(43)，从而冷却第一蒸汽流(41)并由第一蒸汽流(41)形成第一冷凝物流(71)，从第二蒸发器(54)取出第二蒸汽流(43)，从第二蒸发器(54)取出第一冷凝物流(71)，其中纯化水(42)包含第一冷凝物流(71)，和从第二蒸发器(54)取出第二富污染物的原水流(66)，第二富污染物的原水流(66)具有比从第一蒸发器(51)取出的第一富污染物的原水流(64)或原水流(53)的第二部分(65)二者之一更高浓度的污染物；和(e)在步骤(c)中冷却重整产物后，从重整产物(60)形成含H2-的产物气体。方面2.方面1的方法，其中步骤(d)包括将第一蒸汽流(41)引入热水纯化系统(16)的多个蒸发器的第二蒸发器(54)，通过用第一蒸汽流(41)间接热传递，加热从第一蒸发器(evapator)(51)取出的第一富污染物的原水流(64)，通过蒸发第一富污染物的原水流(64)的部分形成第二蒸汽流(43)，从而冷却第一蒸汽流(41)并由第一蒸汽流(41)形成第一冷凝物流(71)，从第二蒸发器(54)取出第二蒸汽流(43)，从第二蒸发器(54)取出第一冷凝物流(71)，其中纯化水(42)包含第一冷凝物流(71)，和从第二蒸发器(54)取出第二富污染物的原水流(66)，第二富污染物的原水流(66)具有比从第一蒸发器(51)取出的第一富污染物的原水流(64)更高浓度的污染物。方面3.方面1的方法，其中步骤(d)包括将第一蒸汽流(41)引入热水纯化系统(16)的多个蒸发器的第二蒸发器(54)中，通过用第一蒸汽流(41)的间接热传递来加热原水流(53)的第二部分(65)，通过蒸发原水流(53)的第二部分(65)中的一部分形成第二蒸汽流(43)，从而冷却第一蒸汽流(41)并由第一蒸汽流(41)形成第一冷凝物流(71)，从第二蒸发器(54)取出第二蒸汽流(43)，从第二蒸发器(54)取出第一冷凝物流(71)，其中纯化水(42)包含第一冷凝物流(71)，和从第二蒸发器(54)取出第二富污染物的原水流(66)，第二富污染物的原水流(66)具有比原水流(53)的第二部分(65)更高浓度的污染物，其中原水流(53)的第二部分(65)在步骤(d)中被加热之前已在步骤(c)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含污染物的原水流生产含H2产物气体和生产纯化水的方法，该方法包含：(a) 从重整器取出重整产物，(b) 通过用重整产物间接热传递加热原水流的至少一部分，从而冷却重整产物，并由此蒸发热水纯化系统的多个蒸发器的第一蒸发器中的原水流的至少一部分的一部分，形成第一蒸汽流和第一富污染物的原水流，从第一蒸发器取出第一蒸汽流，并从第一蒸发器取出第一富污染物的原水流，第一富污染物的原水流具有比引入第一蒸发器的原水流的至少一部分更高浓度的污染物；(c) 在步骤(b)中已经冷却重整产物后，通过用重整产物间接热传递加热原水流，从而进一步冷却重整产物至20℃‑60℃范围内的温度，其中在步骤(b)中被加热之前，原水流的至少一部分在步骤(c)中被加热；(d) 将第一蒸汽流引入热水纯化系统的多个蒸发器的第二蒸发器中，通过用第一蒸汽流间接热传递来加热从第一蒸发器取出的第一富污染物的原水流或原水流的第二部分二者之一，通过蒸发第一富污染物的原水流或原水流的第二部分二者之一的部分，形成第二蒸汽流，从而冷却第一蒸汽流并由第一蒸汽流形成第一冷凝物流，从第二蒸发器取出第二蒸汽流，从第二蒸发器取出第一冷凝物流，其中纯化水包含第一冷凝物流，并从第二蒸发器取出第二富污染物的原水流，第二富污染物的原水流具有比从第一蒸发器取出的第一富污染物的原水流或原水流的第二部分二者之一更高浓度的污染物；和(e) 在步骤(c)中冷却重整产物后，由重整产物形成含H2‑的产物气体。...

【技术特征摘要】
2013.10.23 US 14/061,2801.一种从含污染物的原水流生产含H2产物气体和生产纯化水的方法，该方法包含：(a)从重整器取出重整产物，(b)通过用重整产物间接热传递加热原水流的至少一部分，从而冷却重整产物，并由此蒸发热水纯化系统的多个蒸发器的第一蒸发器中的原水流的至少一部分的一部分，形成第一蒸汽流和第一富污染物的原水流，从第一蒸发器取出第一蒸汽流，并从第一蒸发器取出第一富污染物的原水流，第一富污染物的原水流具有比引入第一蒸发器的原水流的至少一部分更高浓度的污染物；(c)在步骤(b)中已经冷却重整产物后，通过用重整产物间接热传递加热原水流，从而进一步冷却重整产物至20℃-60℃范围内的温度，其中在步骤(b)中被加热之前，原水流的至少一部分在步骤(c)中被加热；(d)将第一蒸汽流引入热水纯化系统的多个蒸发器的第二蒸发器中，通过用第一蒸汽流间接热传递来加热从第一蒸发器取出的第一富污染物的原水流或原水流的第二部分二者之一，通过蒸发第一富污染物的原水流或原水流的第二部分二者之一的部分，形成第二蒸汽流，从而冷却第一蒸汽流并由第一蒸汽流形成第一冷凝物流，从第二蒸发器取出第二蒸汽流，从第二蒸发器取出第一冷凝物流，其中纯化水包含第一冷凝物流，并从第二蒸发器取出第二富污染物的原水流，第二富污染物的原水流具有比从第一蒸发器取出的第一富污染物的原水流或原水流的第二部分二者之一更高浓度的污染物；和(e)在步骤(c)中冷却重整产物后，由重整产物形成含H2的产物气体；其中，所述热水纯化系统为多效蒸馏(MED)系统。2.权利要求1的方法，其中通过在步骤(b)中用重整产物间接热传递，加热至少一部分原水流，包括：通过用重整产物间接热传递，加热工作流体，形成加热的工作流体，和通过在蒸发器中用加热的工作流体间接热传递，加热至少一部分原水流。3.权利要求1的方法，其中在步骤(b)中用重整产物间接热传递，加热至少一部分原水流，包括：通过用重整产物间接热传递加热工作流体水，其中当用重整产物加热时，蒸发工作流体水以形成具有从15.2kPa至304kPa(绝对)的压力范围的工作流体蒸汽，和在蒸发器中用工作流体蒸汽间接热传递加热至少一部分原水流，其中当加热至少一部分原水流时，冷凝工作流体蒸汽。4.权利要求1的方法，其中步骤(b)不包括加热中间工作流体。5.权利要求1-4的任一项的方法，其还包括：(f)通过用重整产物间接热传递加热第一水流，从而冷却重整产物，其中第一水流包含至少一部分纯化水；其中重整产物在步骤(f)中冷却，然后在步骤(b)中冷却，或者重整产物在步骤(b)中冷却，然后在步骤(f)中冷却。6.权利要求5的方法，其还包括在步骤(f)中加热第一水流后，使第一水流通过脱气器。7.权利要求5的方法，其还包括：在步骤(f)中加热第一水流后，使第一水流通过蒸汽鼓，而不使第一水流通过脱气器。8.权利要求5的方法，其还包括：使第一水流通过至少一个离子交换装置和电去电离作用装置，然后加热步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭向东，XJ李，K塔里，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US