BRPI1001985A2 - processo para produzir um gás produto contendo hidrogênio - Google Patents

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BRPI1001985A2
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BR
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reforming
catalyst
gas
hydrogen
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BRPI1001985-5A
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William Robert Licht
Stephen Paul Dimartino
Eugene S Genkin
Xianming Jimmy Li
Bryan Clair Hoke Jr
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Air Prod & Chem
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Abstract

PROCESSO PARA PRODUZIR UM GáS PRODUTO CONTENDO HIDROGêNIO. Um processo para a produção de um gás produto contendo hidrogênio com reduzidas emissões de diáxido de carbono em comparação com processos convencionais de produção de hidrogênio. Um hidrocarboneto e vapor são reformadas em um reformador e a corrente de reformado resultante é submetida a substituição em um ou mais reatores de troca. A mistura submetida a substituição é submetida a limpeza por lavagem para remover o diáxido de carbono par formar uma corrente empobrecida em diáxido de carbono. A corrente empobrecida em diáxido de carbono é separada para formar um gás produto contendo hidrogênio e um gás subproduto. Uma parcela do gás produto contendo hidrogênio é usada como combustível no reformador e uma parcela do gás subproduto é reciclada de volta para o processo. O processo pode, opcionalmente, incluir a reforma de um pré-reformador e/ou um reformador secundário de oxigênio.

Description

PROCESSO PARA PRODUZIR UM GÁS PRODUTO CONTENDO HIDROGÊNIOFundamentos
Há uma crescente pressão para reduzir as emissõesde dióxido de carbono provenientes de processosindustriais. Uma grande planta de produção de hidrogêniopode produzir até 900 mil toneladas métricas de dióxido decarbono por ano, e portanto, pode ser considerada uma fontesignificativa de dióxido de carbono.
Na Europa, Canadá e Califórnia, regulamentaçõesacerca da redução do dióxido de carbono estão sendointroduzidas gradualmente. Isso significa que a legislaçãocom respeito aos gases de efeito estufa (GEE) continua aser um elemento-chave em projetos no período 2012-2015. 0atual entendimento acerca dessa questão é que as novàsinstalações terão de realizar estudos acerca da captura dodióxido de carbono mas podem não serem obrigadas a instalare operar tais sistemas e carbono, mas não pode ser obrigadoa instalar e operar esses sistemas na data de dar partidaao projeto. Portanto, a indústria deseja um projeto defácil captura de dióxido de carbono que possa serimplementado quando necessário.
A indústria deseja produzir hidrogênio mediantereforma vapor-hidrocarboneto durante a captura de dióxidode carbono, assim, reduzir ou eliminar as emissões dedióxido de carbono.
6I1001985-5A indústria deseja ajustar a quantidade de capturade dióxido de carbono baseada nas regulamentações e embases econômicas.
A indústria deseja um processo de produção dehidrogênio em larga escala com eficiente consumo energéticoe com reduzidas emissões de dióxido de carbono emcomparação aos processos convencionais.
Sumário da Invenção
A presente invenção refere-se a um processo paraproduzir um gás produto contendo hidrogênio. O processocompreende: ' ^
(a) introduzir uma corrente de processocompreendendo vapor e pelo menos um hidrocarbonetoselecionado do grupo consistindo de metano, etano, propano,butano, pentano, e hexano e em uma pluralidade de tubosreformadores contendo catalisador em um forno reformador'ereagir a corrente de processo dentro da pluralidade detubos reformadores contendo catalisador numa primeiratemperatura variando de 700 0C a 1000 0C e uma primeirapressão variando de 2 a 50 atmosferas para formar :umãcorrente de reformados que compreende hidrogênio, monóxidode carbono, metano e vapor d'água e extrair a corrente déreformados da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador;
(b) reagir a corrente de reformados na presença déum catalisador de troca em uma segunda temperatura variandode 190 °C a 500 °C e uma segunda pressão variando de 2 a- 50atmosferas para formar uma segunda corrente de processo quecompreende dióxido de carbono, hidrogênio, monóxido ..decarbono e metano;
(c) limpar por lavagem (também conhecido pelo termo(scrubbing') a segunda corrente de processo com umacorrente de lavagem para formar uma corrente pobre emdióxido de carbono e uma corrente de lavagem carregada dedióxido de carbono;
(d) separar a corrente empobrecida em dióxido decarbono para formar o gás produto contendo hidrogênio e Umgás subproduto compreendendo metano e monóxido de carbono;"
(e) introduzir uma parcela do gás subproduto dentroda corrente de processo numa posição a montante dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador e/oúna corrente de reformados em uma posição a montante de -Uriicatalisador de reforma em um reator secundário de reforma;e
(f) queimar um gás combustível compreendendo umaparcela do gás produto contendo hidrogênio, opcionalmente·,
uma parcela do gás subproduto, e, opcionalmente, umcombustível suplementar no forno reformador externo 'àpluralidade de tubos reformadores contendo catalisador párafornecer de energia para reagir a corrente de processodentro da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador, e extrair um gás de combustão do fornoreformador.
De 50% a 98% em volume do gás subproduto formado naetapa (d) pode ser introduzido na corrente de processo naetapa (e).
O processo pode compreender reagir a corrente deprocesso na presença de um catalisador de reforma em umsegundo reator não sujeito a ação de chama a uma terceiratemperatura variando na faixa 425 0C a 600 0C e umaterceira pressão variando na faixa 2 a 50 atmosferas paraformar dióxido de carbono e hidrogênio na corrente deprocesso antes de introduzir a corrente de processo napluralidade de tubos reformadores contendo catalisador. Aparcela do gás subproduto pode ser introduzida na correntede processo a montante do reator não sujeito a ação âechama. A corrente de processo reagida no reator não sujeitoa ação de chamas pode compreender uma parcela do gássubproduto.
O processo pode compreender:introduzir um gás rico em oxigênio na corrente · dereformados após a extração da corrente de reformadosproveniente da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador para oxidar parcialmente a corrente dereformados; e
reagir a corrente de reformados parcialmenteoxidados na presença do catalisador de reforma no reatorsecundário de reforma sob condições de reação suficientéspara formar produtos de reação que compreende monóxido decarbono e hidrogênio na corrente de reformados antes dereagir a corrente de reformados na presença do catalisadorde troca.
A parcela do gás subproduto pode ser introduzida nacorrente de reformados na posição a montante do reatorsecundário de reforma. A corrente de reformados podecompreender pelo menos uma parcela do gás subproduto.
O processo pode compreender:
introduzir um gás de alimentação compreendendo pelomenos um hidrocarboneto e, opcionalmente, vapor na correntede reformados após a extração da corrente de reformadosproveniente da pluralidade de catalisador contendo tubosreformador, o pelo menos um hidrocarboneto selecionado dogrupo consistindo de metano, etano, butano, propano,pentano e hexano;
introduzir um gás rico em oxigênio na corrente dereformados após a extração da corrente de reformadosproveniente da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador para oxidar parcialmente a corrente dereformados; e
reagir a corrente de reformados parcialmenteoxidados na presença do catalisador de reforma no reatorsecundário de reforma sob condições de reação suficientespara formar produtos de reação que compreende monóxido decarbono e hidrogênio na corrente de reformados antes dereagir a corrente de reformados na presença do catalisadorde troca.
0 processo pode ainda compreender a segundacorrente de processo na presença de um segundo catalisadorde troca, numa quarta temperatura variando entre 190 0C a300 0C e uma quarta pressão variando de 2 a 50 atmosferaspara formar dióxido de carbono e hidrogênio na segundacorrente de processo antes da etapa de limpar por lavagem asegunda corrente de processo. O segundo catalisador detroca pode compreender cobre.
O gás combustível pode compreender de 30% em volumea 98% em volume de gás produto contendo hidrogênio e de 2%em volume a 7 0% em volume gás subproduto.
Breve Descrição das Diversas Vistas dos Desenhos
A Figura 1 é um fluxograma de processo para umprocesso para produzir um gás produto contendo hidrogêniocom reduzidas emissões de dióxido de carbono.
A Figura 2 é um outro fluxograma de processo paraum processo para produzir um gás produto contendohidrogênio com reduzidas emissões de dióxido de carbono.
A Figura 3 é um outro fluxograma de processo paraum processo para produzir um gás produto contendohidrogênio com reduzidas emissões de dióxido de carbono.A Figura 4 é um fluxograma de processo para umprocesso da arte já existente de produzir um gás produtocontendo hidrogênio.
Descrição Detalhada
Os artigos "a" e "um", conforme usado agui,significa um ou mais guando aplicado a gualguercaracterística nas modalidades da presente invençãodescritas no relatório descritivo e reivindicações. O usode "a" e "um" não limita o significado de umacaracterística única, exceto se tal limite estiverespecificamente indicado. O artigo "o" precedendosubstantivos no singular ou no plural ou frases denota umacaracterística particular especificada ou particularescaracterísticas específicas e pode ter uma conotaçãosingular ou plural, dependendo do contexto em que ela éusada. O adjetivo "qualquer" significa um, alguns ou todosindistintamente, independentemente da sua quantidade.
A expressão "pelo menos uma parte" significa "umaparte ou a totalidade". - "r-
Como usado aqui, "pluralidade" significa pelo menosdois.
Para fins de simplicidade e clareza, as descriçõesdetalhadas dos dispositivos conhecidos, circuitos e métodosforam omitidos para não obscurecer a descrição da invençãocom apresentação de detalhes desnecessários.A presente invenção refere-se a um processo paraproduzir um gás produto contendo hidrogênio. 0 processo éparticularmente útil para a produção de um gás produtocontendo hidrogênio com as reduzidas emissões de dióxido decarbono em relação aos convencionais processos de reformavapor/hidrocarboneto.
Com referência às Figuras 1 a 3, o processocompreende a introdução de uma corrente de processo 10compreendendo vapor e pelo menos um hidrocarbonetoselecionado do grupo consistindo de metano, etano, propano,butano, pentano, e hexano em uma pluralidade de tubosreformadores contendo catalisador 104 tubos reformadorescontendo catalisador 104 em um forno de reforma 100 ereagir o pelo menos um hidrocarboneto e vapor dentro dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104a uma temperatura variando de 700 0C a 1000 0C e umapressão variando de 2 a 50 atmosferas para formarhidrogênio e monóxido de carbono na corrente de processo 10e extrair uma retirada de uma corrente de reformados 12 dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104,
Como usado aqui, uma corrente de reformados équalquer corrente compreendendo hidrogênio e monóxido decarbono formada a partir da reação de reforma de umhidrocarboneto e vapor.
A corrente de processo 10 pode conter mais de umhidrocarboneto. A corrente de processo pode serinicialmente formada a partir do gás natural e vapor, gásde petróleo liqüefeito (GPL) e de vapor, nafta e vapor e/ououtros suprimentos conhecidos na arte. Conforme descrito emmais detalhe abaixo, a corrente de processo 10 pode serprocessada em um pré-reformador antes de introduzir acorrente de processo 10 na pluralidade de tubosreformadores contendo catalisador 104.
Fornos reformadores com uma pluralidade de tubosreformadores contendo catalisador, isto é, reformadorestubulares, são bem conhecidas na arte. Materiais e métodosadequados de construção são conhecidos. O catalisador nostubos reformadores contendo catalisador pode ser qualquerum catalisador adequado conhecido na arte, por exemplo, umcatalisador suportado compreendendo níquel.
A corrente de reformados 12 extraída da pluralidadéde tubos reformadores contendo catalisador 104 é resfriadâem um trocador de calor 30, que pode ser uma caldeira paraproduzir vapor 36 a partir de uma corrente contendo água 34mediante transferência indireta de calor e em seguidâremover calor da caldeira 30. A corrente reformada 12 podeser passada para o trocador de calor 30 a remover calor dacorrente de reformados 12 e melhorar a eficiência térmicado processo.
A corrente de reformados é passada ao reator detroca 40. O processo compreende ainda reagir monóxido -decarbono e vapor d'água na corrente de reformados 32, riapresença de um catalisador de troca 44, a uma temperaturavariando de 190 0C a 500 0C e a uma pressão variando de 2 a50 atmosferas para formar uma segunda corrente de processo42 compreendendo dióxido de carbono, hidrogênio, monóxidode carbono e metano.
Reatores de troca e catalisadores de trocaadequados são conhecidos na arte. O catalisador de trocapode ser um catalisador de troca de alta temperatura à basede ferro, ou um catalisador de troca de média temperatura àbase de cobre, ou um catalisador de troca de baixatemperatura à base de cobre. Qualquer adequado catalisadorde troca pode ser utilizado. Um hábil na arte podefacilmente selecionar um adequado catalisador de troca.
O catalisador de troca 4 4 pode compreender óxido déferro e da temperatura de reação pode ser de 310 0C a 5000C ou de 310 0C a 400 °C.
0 catalisador de troca 44 pode compreender cobre èa temperatura de reação pode ser 200 0C a 400 0C ou 200 °Ca 350 °C.
O processo compreende ainda limpar por lavagem asegunda corrente de processo 42, com uma corrente delavagem 64 para formar uma corrente empobrecida em dióxidode carbono 62 e uma corrente de lavagem carregada emdióxido de carbono 66. A limpeza por lavagem pode ser feitaem um lavador de gases chamado 60. A limpeza por lavagem dodióxido de carbono também é conhecida na arte como aremoção de gases ácidos. A corrente de lavagem 64 pode serqualquer fluido de limpeza por lavagem conhecido na arte,por exemplo N-metil dietanolamina (aMDEA). Outros fluidosde limpeza por lavagem associados com outros métodos delimpeza por lavagem associados com ouros métodos de limpezapor lavagem, por exemplo, Rectisol ®, Selexol ®, Genosorb ®e sulfinol são conhecidos na arte.
O termo "empobrecido" significa possuir umaconcentração %molar menor do componente indicado que nacorrente original a partir da qual ela foi formada. Issosignifica que a corrente empobrecida em dióxido de carbonotem uma menor concentração %molar de dióxido de carbono doque a segunda corrente de processo que foi introduzida riolimpador por lavagem 60. A corrente de lavagem possuindouma afinidade para o dióxido de carbono será "carregada"com dióxido de carbono. O dióxido de carbono será absorvidoou de outro modo capturado pela corrente de lavagem 64.
A corrente empobrecida em dióxido de carbono 62contém apenas uma pequena quantidade de dióxido de carbono.Água pode ser também removida da segunda correntede processo 42 antes do lavador de gases 60 e/ou no lavadorde gases 60.
0 processo compreende ainda a separação da correnteempobrecida em dióxido de carbono 62 em um separador 70para formar o gás produto contendo hidrogênio 72 e um gássubproduto 76 constituído por metano e monóxido de carbono.A etapa de separação da corrente de dióxido de carbonoempobrecido pode ser feita por adsorção com oscilação depressão e/ou de oscilação de pressão e/ou adsorção comoscilação da temperatura. O separador 70 pode ser umadsorvedor com oscilação de pressão e/ou um adsorvedor comoscilação de temperatura. A construção e operação jdeadsorvedores com oscilação de pressão e adsorvedores comoscilação de temperatura são conhecidos na arte. Adequadosdispositivos e condições de funcionamento podem serselecionadas por aqueles usualmente versados na técnica.
Adsorvedores com oscilação de pressão e/ouadsorvedores com oscilação de temperatura mais simples emenos eficientes e seus processos associados podem sérusados desde que uma parcela do gás produto contendohidrogênio 72 pode ser misturado com o gás subproduto 76para utilização como combustível no forno reformadór(descrito adiante).
Mais água pode ser removida da corrente empobrecidaem dióxido de carbono 62 antes de separar a correnteempobrecida em dióxido de carbono. A remoção de água éconvencional e água podem ser removida por qualquer métodoadequado e dispositivo adequado de remoção de águaconhecido na arte.
Com referência às Figuras 1 a 3, o processoadicionalmente compreende a introdução de uma parcela 78 dogás subproduto 76 na corrente de processo 10, 14 em umaposição a montante da pluralidade de tubos reformadorescontendo catalisador 104 e/ou na corrente de reformados 12em uma posição a montante de iam catalisador de reforma emum reator secundário de reforma 20 (descrito mais adiante).
A parcela 78 do gás subproduto 76 podem ser introduzidos nofluxo do processo em um ou mais locais no processo. Aparcela 78 do gás subproduto 76 pode ser introduzida nacorrente de processo 10, 14 em uma posição a montante dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104.A parcela 78 do gás subproduto 76 pode ser introduzida nacorrente de reformados 12 em uma posição a montante de umcatalisador de reforma em um reator secundário de reforma20. A parcela 78 do gás subproduto 76 pode ser introduzidana corrente de processo 10, 14 em uma posição a montante dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104e introduzidas na corrente de reformados 12 em uma posiçãoa montante de um catalisador de reforma um reatorsecundário de reforma 20.
A parcela 7 8 do gás subproduto 7 6 pode ser divididauma parcela da corrente gás subproduto 76 formada a partirda separação da corrente empobrecida em dióxido de carbono62 e assim ter a mesma composição que a corrente gássubproduto 7 6 formada a partir da separação da correnteempobrecida em dióxido de carbono 62. Como usado aqui uma"parcela dividida" de uma corrente é uma parcela que possuia mesma composição química como a da corrente de onde foitirada.
Mediante introduzir introdução do gás subproduto devolta para a corrente de processo para processamentoadicional, o carbono adicional na corrente pode serconvertido em dióxido de carbono e removido através daetapa de limpeza por lavagem. Qualquer gás subprodutoproveniente do separador que seja reciclado de volta para acorrente de alimentação do processo reduz o CO2 emitidopelo processo global de produção de hidrogênio.
De 50% a 98% em volume de gás subproduto 76formados pela separação da corrente empobrecida em dióxidode carbono 62 no separador 70 podem ser introduzidas nacorrente de processo 10, 12, e/ou 14. A quantidade de CO2emitido no processo de produção de hidrogênio pode serefetivamente reduzida com o aumento da quantidade de gássubproduto que é reciclada de volta para a corrente dealimentação do processo.
0 processo compreende ainda a combustão de um gáscombustível 74 composto por uma parcela do gás produtocontendo hidrogênio 72, 77, opcionalmente, uma parcela dogás subproduto 76, e, opcionalmente, um combustívelcomplementar 18 no forno reformador 100 externo àpluralidade de tubos reformadores contendo catalisador104 para fornecer energia para reagir metano e vapor d'águadentro da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador 104. O gás de combustão 110 é extraído do fornoreformador 100, e pelo fato do gás combustível 74compreender hidrogênio em uma quantidade maior do queaquela dos fornos reformadores convencionais, o gás decombustão irá conter uma quantidade reduzida de dióxido decarbono em comparação aos fornos reformadoresconvencionais. O combustível complementar 18, éfreqüentemente chamado de um combustível de compensação epode ser, por exemplo, gás natural. A parcela do gásproduto contendo hidrogênio 72 e a parcela do gássubproduto 76 podem ser parcelas divididas dos respectivosgases.
A quantidade de emissões de dióxido de carbono nogás de combustão 110 pode ser ajustada pela quantidade degás produto contendo hidrogênio 72, da quantidade de gássubproduto 76 e da quantidade de combustível complementar18 que são utilizados como combustível.
Para o caso em que a maioria do gás subproduto 76 éreciclada para a corrente de processo e o gás combustível74 é constituído essencialmente de gás produto contendohidrogênio 72, as emissões de dióxido de carbono no gás decombustão 110 serão substancialmente reduzidas. O gáscombustível pode compreender 90% em volume a cerca de 98%em volume do gás produto contendo hidrogênio 72. Para finspráticos, pelo menos uma parcela do gás subproduto 76 podeser utilizada como combustível 74 para evitar o acúmulo degases inertes (por exemplo, N2 e Ar) nas correntes deprocesso. Alternativamente, e de forma menos desejada, umaparcela do gás subproduto 76 pode ser usada em outroprocesso e/ou descartada.
A Figura 2 e Figura 3 mostram característicasadicionais opcionais, por exemplo, um assim chamado pré-reformador 80, um reformador secundário de oxigênio 20, eum segundo reator de troca 50.
Um pré-reformador é aqui definido como qualquervaso reacional não sujeito a ação de chama que convertesuprimento hidrocarboneto por reação com vapor ao longo deum catalisador com ou sem aquecimento. O pré-reformadorpode ser um reator de leito fixo adiabático. O pré-reformador pode ser um reator tubular. O pré-reformadorgeralmente emprega um tipo diferente de catalisador de umreformador primário, por exemplo, um catalisador de altaatividade contendo alto teor de níquel. As temperaturas emum pré-reformador pode estar na faixa de cerca 400 °C -acerca de 600 °C. O calor a um pré-reformador pode serfornecido a partir dos gases de exaustão de um reformadorou de outra fonte, mas é caracterizada pela ausência deaquecimento direto por uma chama de combustão. Um pré-reformador e um reformador podem estar fisicamenteconectados.
Como mostrado na FIG. 2 e FIG. 3, antes deintroduzir a corrente de processo 10 na pluralidade detubos reformadores contendo catalisador 104, o processopode ainda incluir a introdução da corrente de processo 14compreendendo vapor e pelo menos um hidrocarbonetoselecionado do grupo consistindo de metano, etano, propano,butano, pentano e hexano dentro do reator 80 e reagir opelo menos um hidrocarboneto e vapor na corrente deprocesso 14, na presença de um catalisador de reforma 84,um reator não sujeito a ação de chama (pré-reformador) auma temperatura variando de 400 0C a 600 0C e uma pressãovariando de 2 a 50 atmosferas antes de introduzir acorrente de processo compreendendo 10 a vapor e pelo menosum hidrocarboneto selecionado do grupo consistindo demetano, etano, propano, butano, pentano, hexano e napluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104.
Como usado aqui, a "corrente de processo" inclui acorrente compreendendo vapor e pelo menos um hidrocarbonetoa montante do pré-reformador opcional 80, se presente, paraa saida da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador 104, onde se torna a "corrente de reformados".
No caso da ausência do pré-reformador opcional 80, acorrente de processo inclui a corrente de vapor e pelomenos um hidrocarboneto a montante da entrada dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104para a saida da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador.A composição de hidrocarbonetos pode variar "àmedida que a corrente de processo 10, 14 é reagida. Porexemplo, o pelo menos um hidrocarboneto pode inicialmenteincluir propano e butano e após reagir em um pré-reformador, o pelo menos um hidrocarboneto na corrente deprocesso pode ser metano.
O catalisador de reforma 84 pode ser qualquercatalisador de reforma adequado conhecido na arte quantoaos assim chamados "pré-reformadores". Pré-reforma é umtermo usado para descrever a reforma antes da etapaprincipal a reforma, por exemplo, em um reformadorqueimado. Catalisadores para pré-reforma estão disponíveiscomercialmente. Uma vez que os artigos "um" e "o"significam um ou mais, mais que um pré-reformador e mais umcatalisador da reforma podem ser usados.
O catalisador de reforma 84 pode compreender pelomenos um metal selecionado de um grupo composto de níquelcobalto, platina, paládio, ródio, rutênio, irídio e suasmisturas.
Adequados catalisadores de reforma para a pré-reforma são discutidos em patentes nas Patentes norteamericanas U.S. Nos. 4105591, 3882636, 3988425, Patentesinglesas GB. Nos. 969.637, 1150066, e 1155843.
O catalisador de reforma 84 pode estar em umagrande variedade de formas ou de outras formas, como porexemplo pastilhas cilíndricas, anéis de Raschig,catalisadores de configuração multifuros, etc., ou outraforma conhecido conhecidos na arte. 0 tamanho docatalisador pode variar de cerca 1 mm a 15 mm de diâmetro.
O comprimento do catalisador pode variar de cerca 3 mm a 10mm. O tamanho ideal para uma determinada aplicação dependede uma série de fatores, incluindo a forma do catalisador'ea carga de níquel, a temperatura, pressão e composição daalimentação, e a queda de pressão permitida. Um catalisadorde uma forma multifuro com um diâmetro na faixa 5 mm a 25mm e uma altura a relação diâmetro de 0,5 a 1,2 sãoadequados para catalisador de reforma 102. Um hábil na arteé capaz de selecionar o catalisador adequado com uma formaadequada para o catalisador de reforma 84.
O catalisador de reforma 84 também podem sercatalisadores de empacotamento estruturado onde -;ocatalisador é aplicado como um banho de revestimento em umempacotamento estruturado. Empacotamento estruturado ; éconhecido na arte. Como aqui utilizado, o termó"empacotamento estruturado" significa uma guia de fluxòpossuindo uma pluralidade de passagens substancialmenteparalelas. Substancialmente paralelas significa paralelodentro das tolerâncias de fabricação. Davidson, na Patentenorte americana U.S. No. 4340501 descreve uma estrutura emum vaso do reator, onde o fluido é intermitente, mascolocado de forma controlável com as paredes do vaso reator.Como mostrado na Figura 2 e Figura 3, uma parcelado gás subproduto 76 pode ser reciclada de volta para oreator 80. A corrente de processo 14 pode compreender umaparcela do gás subproduto 76.
A Figura 2 e a Figura 3 também mostram um opcionalreator secundário de reforma 20 localizado no processoentre a pluralidade de tubos contendo catalisador 104 e oreator de troca 40. O processo pode compreender ainda aintrodução de um gás rico em oxigênio 26 na corrente dereformados 12 após a extração da corrente de reformados 12da pluralidade de tubos reformadores contendo catalisador104 para oxidar parcialmente a corrente de reformados, "ereagir a corrente de reformados parcialmente oxidada 12 napresença de um catalisador de reforma 24 no reatorsecundário de reforma 20 sob condições de reaçãosuficientes para formar produtos de reação gue compreendemmonóxido de carbono e hidrogênio na corrente de reformados22. O gás rico em oxigênio 26 pode ser introduzido nacorrente de reformados 12 antes do reator 20 ou pode serintroduzido na corrente de reformados 12 no reator 20, porexemplo através de um queimador.
Reatores secundários de reforma são bem conhecidosna arte e são usados amplamente para a produção de amônia emetanol. Reatores secundários de reforma são vasos dereação revestidos com um ou mais queimadores e um leito decatalisador de reforma. 0 calor exigido para a reação déreforma é fornecido pela oxidação parcial (combustão) deuma parcelada alimentação.
0 efluente proveniente do reformador primário éalimentado para o reator secundário de reforma onde émisturado com o oxigênio alimentado através de umqueimador. As reações de oxidação parcial ocorrem em umazona de combustão próxima ou logo abaixo do queimador. Amistura parcialmente oxidada, em seguida, passa por umcatalisador, onde a mistura é substancialmentetermodinamicamente equilibrada sobre o catalisador dereforma.
A Patente norte americana U.S. No. 3479298, aquiincorporada por referência, revela um reformador secundáriòpara a produção de um gás contendo hidrogênio e oxigênio, erevela que se oxigênio é usado em vez de ar, o gás déprocesso que sai do reformador secundário é um gás adequadopara um tratamento adicional para produzir metanol ouhidrogênio de alta pureza.
Tindall et al. "Alternative technologies to steàm-methane reforming," Hydrocarbon Processing, pp. 75-82,novembro 1995, também revelam um reformador secundário deoxigênio para produzir o hidrogênio.
Como usado aqui, um gás rico em oxigênio é um gáscontendo oxigênio tendo uma concentração de oxigênio de 98%em volume a 100% em volume, por exemplo oxigênio de grauindustrial. Oxigênio é adicionado em uma quantidade para ácombustão incompleta de quaisquer hidrocarbonetos nacorrente de reformados. O fluxo resultante 22 é rico emhidrogênio e monóxido de carbono.
O catalisador da reforma 24 pode ser qualquer tipode catalisador de reforma vapor convencional para qualquertipo de gás de alimentação que seja adequado para promovera reação de metano e vapor para produzir hidrogênio.Típicos catalisadores de reforma adequados incluemcatalisadores níquel tais como níquel e/ou óxido de níquelsuportado em um suporte tal como alumina. O catalisador deníquel geralmente contém de 8 a 30% em peso de níquelcalculado como NiO e pode também conter outros metais óupromotores compostos metálicos. Catalisadores adequadospodem ser facilmente selecionados por aqueles usualmenteversados na técnica.
Condições reacionais suficientes para formarprodutos de reação no reator secundário de reforma 20incluem uma temperatura variando de 800°C a 1200°C ou de900°C a 1100°C e uma pressão variando de 2 a 50atmosferas.
Como mostrado na Figura e na Figura 3, uma parcela78 do gás subproduto 76 pode ser introduzida na corrente deprocesso 10, 14 em uma posição a montante da pluralidade detubos reformadores contendo catalisador 104 e/ou nacorrente de reformados 12 em uma posição a montante doreator secundário de reforma 20. A parcela 78 do gássubproduto 76 pode ser introduzida numa das posições ousubdividida e introduzida em duas ou mais posições. Porexemplo, a parcela 78 do gás subproduto 7 6 pode serintroduzida na corrente de processo 10 logo acima dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104.Alternativamente, a parcela 78 do gás subproduto 7 6 podeser dividida com uma primeira parcela introduzida nacorrente de processo 10 em uma posição a montante dapluralidade do tubos reformadores contendo catalisador e uma segunda parcela do gás subproduto introduzida nacorrente de reformados 12 a montante do reator secundáriode reforma 20. A corrente de reformados 12 pode compreenderpelo menos uma parcela do gás subproduto 76.
No geral, nem todo o gás subproduto 7 6 será reciclado para a corrente de processos e/ou a corrente dereformados. Outra parcela 77 da corrente subproduto podeser introduzida na corrente de gás combustível 74, comomostrado nas Figuras 1 a 3. Essa outra parcela 77 pode serexigida par purgar o processo de gases inertes (porexemplo, N2 e Ar).
Como mostrado na Figura 2 e Figura 3, o processopode compreender a introdução de um gás de alimentação 28na corrente de reformados 12 após a extração da corrente dereformados 12 da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador 104. O gás de alimentação 28 compreende pelomenos um hidrocarboneto e, opcionalmente, vapor. 0 pelomenos um hidrocarboneto é selecionado do grupo consistindode metano, etano, propano, butano, pentano e hexano. Aadição do vapor é opcional em caso de uma quantidadeadequada de vapor restar do reformador primário. 0 processopode compreender ainda a introdução de um gás rico emoxigênio 26 na corrente de reformados após a extração dacorrente de reformados proveniente da pluralidade de tubosreformadores contendo catalisador para oxidar parcialmentea corrente de reformados. 0 processo pode então compreenderreagir a corrente de reformados parcialmente oxidada napresença do catalisador de reforma 24 no reator secundáriode reforma 20 sob condições de reação suficientes paraformar produtos de reação que compreendem monóxido decarbono e hidrogênio na corrente de reformados 12.
O gás de alimentação 28 pode ser introduzido nacorrente de reformados 12 antes que a mistura resultanteseja introduzida no reator secundário de reforma 20. 0 gásde alimentação 28 pode ser introduzido na corrente dereformados 12 no reator secundário 20. Tipicamente, o gásrico em oxigênio vai ser introduzido no reator secundário20 separadamente do gás de alimentação 28 e da corrente dereformados 12.
A fontes de hidrocarbonetos para o gás dealimentação 28 pode ser a mesma como a fonte dehidrocarbonetos para a corrente de processo 10, 14.A vantagem de fornecer uma alimentação de gáscompreendendo pelo menos um hidrocarboneto e reagir o gásde alimentação no reator secundário de reforma 20 é que otamanho do forno reformador 100 e, correspondentemente, apluralidade de tubos reformadores contendo catalisador,será menor. Um hábil na arte pode adequadamente otimizar otamanho e a quantidade de matéria-prima processada no fornoreformador 100 e do reator secundário de reforma 20. Outrobeneficio é que as exigências de combustível no reformador primário são reduzidas.
Como mostrado na Figura 2 e na Figura 3, o processopode compreender um segundo reator de troca 50. A segundacorrente de processo 42 extraída do reator de troca 40 podeainda ser submetida a troca no segundo reator de troca 50.A segunda corrente de processo pode ser convenientementeresfriada antes de ser introduzida no segundo reator detroca 50. O processo pode então adicionalmente compreenderreagir monóxido de carbono e vapor d'água na segundacorrente de processo 42, na presença de catalisador de troca 54, a uma temperatura variando de 190 0C a 300 0C euma pressão variando de 2 a 50 atmosferas para formardióxido de carbono e hidrogênio na segunda corrente deprocesso 52. O catalisador de troca 54 pode compreendercobre. Adequados catalisadores podem ser facilmenteselecionados por aqueles usualmente versados na técnica.Esta etapa do processo adicional, se incluída, pode serconduzida antes da etapa de limpeza por lavagem da segundacorrente de processo 52.
Esta seqüência de duas etapas de reação de trocapode ser uma substituição em alta temperatura, seguida poruma substituição em baixa temperatura. A substituição emalta temperatura é realizada usando um catalisador de trocaà base de ferro a uma temperatura variando de 310 °C a 500°C ou de 310 ° a 400 °C. A mudança em baixa temperatura érealizada utilizando um catalisador de troca compreendendocobre e, opcionalmente, óxido de zinco a uma temperaturavariando de 190 °C a 300 °C.
Como usado aqui, a "segunda corrente de processo"inclui o fluxo compreendendo dióxido de carbono,hidrogênio, monóxido de carbono e metano proveniente dasaida do reator de troca a montante para a saida do lavadorde gases onde uma parcela se torna a "corrente empobrecidaem dióxido de carbono".
Exemplos
A invenção será melhor compreendida com referênciaaos exemplos a seguir, que servem para ilustrar, mas nãopara limitar o escopo da invenção, a invenção sendodefinida pelas reivindicações.
A totalidade dos exemplos a seguir foram simuladosusando Aspen Plus ®. Os resultados são normalizados para umdébito de produto hidrogênio a partir do processo deprodução de hidrogênio· de 100.000 Nm3/h. O débito deproduto hidrogênio é o hidrogênio total produzido menosqualquer quantidade usada par combustão no reformador. Oslavadores 60 e 260 são considerados serem 100% eficazes naremoção de CO2. A água também é removida no lavador.
A composição do gás subproduto 7 6, 276 é baseada emum adsorvedor de oscilação de pressão. O pré-reformador nãofoi utilizado em qualquer um dos exemplos.
O gás natural foi considerado ser 98% molar de CH4e 2% molar de N2.
Exemplo 1
A Figura 4 ilustra um fluxograma do processo paraum processo de produção de hidrogênio da arte já existente,de hidrogênio. Um reator de troca de alta temperatura 240 éusado. O combustível para o reformador é fornecido pelo gássubproduto 276 e pelo combustível de compensação gàsnatural. Nenhum hidrogênio é utilizado como combustível enada do gás subproduto é reciclado de volta para a correntede processo. Os resultados são resumidos na Tabela 1.
As emissões de CO2 de 16.167 Nm3/h foram calculadaspara um débito de produto de hidrogênio de 100.000 Nm3/h. 0gás de combustão CO2 é cerca 40% da alimentação de CH4. 0saldo de 60% é removido no lavador 260. Para facilitar acomparação com outros casos, a relação molar de emissões dèCO2 relativamente ao debito de produto hidrogênio (100.000NnvVh) é mostrada na Tabela 1. A relação molar C02/H2 paraesse caso base é de 0,162.
Tabela 1
<table>table see original document page 29</column></row><table>
Exemplo 2
O Exemplo 2 é baseado no fluxograma de processomostrado na FIG. 1. O combustível para queimar noreformador 100 é fornecido pelo gás subproduto 76 e gásproduto contendo hidrogênio 72. A quantidade de gássubproduto e gás contendo hidrogênio depende da quantidadede gás subproduto reciclada para a corrente de processo.Nenhum combustível de compensação gás natural é usado. Umreator de troca de alta temperatura 40 é utilizado.Diversos casos são resumidos na Tabela 2 que representandodiversas quantidades de reciclagem do gás subproduto 76 devolta para a corrente de processo 10 a montante dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador 104.
A Tabela 2 mostra o efeito do reciclo do subprodutona relação molar das emissões de CO2 relativamente íãòdébito de produto hidrogênio. Com 98% do gás subprodutõreciclado, a relação molar CO2/H2 é reduzida para 0,0137êmcomparação com 0,162 para o Exemplo 1.
Para esse caso, pequenas quantidades de reciclo degás subproduto não parecem melhorar muito a relação molardas emissões de CO2 relativamente ao débito de produtohidrogênio. Todavia, com níveis maiores de reciclo de gássubproduto e utilizando hidrogênio como o combustível decompensação, as emissões de CO2 podem ser reduzidas em umaordem de magnitude.
Com 98% de reciclo do gás subproduto, o teor de N2de gás de reciclo é de 34% em mol. Isto representa umagrande quantidade de N2 que circula no 'loop' de processo,e como um resultado, a energia de compressão do sistemaserá aumentada. O trabalho do reformador também aumenta coma quantidade do fluxo de reciclo. Com capital adicional,essa corrente pode ser submetida a troca térmica para criarvapor que será produzido com baixas emissões de CO2. Istoestá em contraste com caldeiras que operam por queima, asquais geram substanciais emissões de CO2.
Tabela 2
<table>table see original document page 31</column></row><table>Exemplo 3
0 Exemplo 3 baseia-se no fluxograma de processomostrado na Figura 1 e é semelhante ao exemplo 2, excetoque um reator de troca de baixa temperatura é usado juntocom o reator de troca de alta temperatura. Todo ocombustível de compensação é fornecido pelo gás produtocontendo hidrogênio.
Os resultados estão resumidos na Tabela 3, paradiversas quantidades de reciclagem do gás subproduto devolta para a corrente de processo a montante da pluralidadede tubos reformadores contendo catalisador 104.Tabela 3
<table>table see original document page 33</column></row><table>
Os resultados mostram que o uso de um reator detroca de baixa temperatura é eficaz para reduzir aquantidade de emissões de CO2. Comparado ao exemplo 2, asemissões de CO2 são menores para cada respectiva quantidadede subproduto o gás de reciclagem.
A Tabela 3 mostra o efeito do reciclo do subprodutona relação molar das emissões de CO2 relativamente aodébito de produto hidrogênio. Com 98% do gás subprodutoreciclado, a relação molar CO2/H2 é reduzida para 0,006, oque é substancialmente inferior àquela do exemplo 1, onde arelação molar C02/H2 foi de 0,162.
Em geral, existe maior recuperação de CO2, menosemissões de CO2, menor trabalho do reformador e um menorvolume de gás reciclado em relação às respectivasporcentagens de reciclo de gás subproduto no Exemplo 2.
Exemplo 4
O Exemplo 4 está baseado no fluxograma de processomostrado na Figura 2 e é semelhante ao Exemplo 3, excetoque um reformador secundário de oxigênio é utilizado. Ooxigênio para o reformador secundário de oxigênio 20 éassumido por volta de 99%vol O2 e l%vol Ar. A totalidade docombustível de compensação é fornecido pelo gás produtocontendo hidrogênio.
Os resultados estão resumidos na Tabela 4 paradiversas quantidades de reciclagem do gás subproduto devolta para a corrente de processo a montante da pluralidadede tubos reformadores contendo catalisador 104.A Tabela 4 mostra o efeito da reciclagem dosubproduto sobre a relação molar das emissões de CO2relativamente ao débito de produto hidrogênio. Com 98% dogás subproduto reciclado, a relação molar CO2/H2 é reduzidaa 0, 0003, que é substancialmente menor do que um exemploonde a relação molar C02/H2 era 0,162.
Com o reformador secundário de oxigênio, o deslizede metano é muito baixo e mesmo sem uma corrente dereciclagem, a emissão de CO2 é quase tão baixa como noExemplo 2 com 98% de reciclo de gás subproduto.
Esta configuração tem baixo trabalho de reformadore baixas exigências de alimentação de metano, mas tem umaexigência de oxigênio.
Em geral, há maior recuperação de CO2, menosemissões de CO2, menor trabalho do reformador e um menorvolume de gás reciclado em relação às respectivasporcentagens de reciclo do gás subproduto nos Exemplos 2 è 3.Tabela 4
<table>table see original document page 36</column></row><table><table>table see original document page 37</column></row><table>
Exemplo 5
O Exemplo 5 baseia-se no fluxograma do processomostrado na Figura 3 e é semelhante ao Exemplo 4, excetoque o gás subproduto é reciclado para o reformadçrsecundário de oxigênio ao invés de reciclagem para oreformador primário 100. O oxigênio para o reformadorsecundário de oxigênio 20 é assumido por volta de 99%vol O2e 1%vol Ar. A totalidade do combustível de compensação éfornecido pelo gás produto contendo hidrogênio.
Os resultados estão resumidos na Tabela 5 paradiversas quantidades de reciclagem do gás subproduto devolta para a corrente de processo a montante da pluralidadede tubos reformadores contendo catalisador 104 e a montantedo reformador secundário de oxigênio 20.
Tabela 5 mostra o efeito da reciclagem dosubproduto sobre a relação molar das emissões de CO2relativamente ao débito de produto hidrogênio. Com 98% dogás subproduto reciclado, a relação molar CO2/H2 é reduzidaa 0,0003, que é substancialmente menor do que um exemploonde a relação molar CO2/H2 foi 0,162. Os resultados nãosão muito diferentes do que do Exemplo 4, exceto que anecessidade de oxigênio é maior e a alimentação de gásnatural é maior. Com a integração adequada de um trocadorde calor, mais vapor pode ser gerado. Este vapor seráproduzido com emissões de CO2 muito baixas em comparaçãocom uma caldeira de queima.
Com o reformador secundário de oxigênio, o deslizéde metano é muito baixo e mesmo sem uma corrente dêreciclagem, a emissão de CO2 é quase tão baixa como noExemplo 2 com 98% de reciclo de gás subproduto.
Em geral, há maior recuperação de CO2, menosemissões de C02, menor trabalho do reformador e um menorvolume de gás reciclado em relação às respectivasporcentagens de reciclo do gás subproduto nos Exemplos 2 é 3.Tabela 5
<table>table see original document page 39</column></row><table><table>table see original document page 40</column></row><table>
Embora a presente invenção tenha sido descrita deacordo com modalidades ou exemplos específicos, ela nãoestá limitada a estes, mas pode ser alterada ou modificadaem qualquer das diversas outras formas sem se afastar doescopo da invenção como definido nas reivindicações anexas.

Claims (12)

1. PROCESSO PARA PRODUZIR UM GÁS PRODUTO CONTENDOHIDROGÊNIO, o processo caracterizado por compreender:(a) introduzir uma corrente de processocompreendendo vapor e pelo menos um hidrocarbonetoselecionado do grupo consistindo de metano, etano, propano,butano, pentano, e hexano e em uma pluralidade de tubosreformadores contendo catalisador em um forno reformador ereagir a corrente de processo dentro da pluralidade detubos reformadores contendo catalisador numa primeiratemperatura variando de 700 °C a 1000 °C e uma primeirapressão variando de 2 a 50 atmosferas para formar umacorrente de reformados que compreende hidrogênio, monóxidode carbono, metano e vapor d'água e extrair a corrente dereformados da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador;(b) reagir a corrente de reformados na presença deum catalisador de troca em uma segunda temperatura variando- 190 °C a 500 °C e uma segunda pressão variando de 2 a 50atmosferas para formar uma segunda corrente de processo quecompreende dióxido de carbono, hidrogênio, monóxido decarbono e metano;(c) limpar por lavagem a segunda corrente deprocesso com uma corrente de lavagem para formar umacorrente pobre em dióxido de carbono e uma corrente delavagem carregada de dióxido de carbono;(d) separar a corrente empobrecida em dióxido decarbono para formar o gás produto contendo hidrogênio e umgás subproduto compreendendo metano e monóxido de carbono;(e) introduzir uma parcela do gás subproduto dentroda corrente de processo numa posição a montante dapluralidade de tubos reformadores contendo catalisador e/ouna corrente de reformados em uma posição a montante de umcatalisador de reforma em um reator secundário de reforma;e(f) queimar um gás combustível compreendendo umaparcela do gás produto contendo hidrogênio, opcionalmente,uma parcela do gás subproduto, e, opcionalmente, umcombustível suplementar no forno reformador externo àpluralidade de tubos reformadores contendo catalisador parafornecer de energia para reagir a corrente de processodentro da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador, e extrair um gás de combustão do fornoreformador.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por de 50% a 98% em volume do gás subprodutoformado na etapa (d) ser introduzido na corrente deprocesso na etapa (e).
3. Processo de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por adicionalmente compreender:reagir a corrente de processo na presença de umcatalisador de reforma em um segundo reator não sujeito aação de chama a uma terceira temperatura variando na faixa-425 °C a 600 °C e uma terceira pressão variando na faixa 2a 50 atmosferas para formar dióxido de carbono e hidrogêniona corrente de processo antes de introduzir a corrente deprocesso na pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado por a parcela do gás subproduto pode serintroduzida na corrente de processo a montante do reatornão sujeito a ação de chama.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por adicionalmente compreender:introduzir um gás rico em oxigênio na corrente dereformados após a extração da corrente de reformadosproveniente da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador para oxidar parcialmente a corrente dereformados; ereagir a corrente de reformados parcialmenteoxidados na presença do catalisador de reforma no reatorsecundário de reforma sob condições de reação suficientespara formar produtos de reação que compreende monóxido decarbono e hidrogênio na corrente de reformados antes dereagir a corrente de reformados na presença do catalisadorde troca.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado por a parcela do gás subproduto pode serintroduzida na corrente de reformados na posição a montantedo reator secundário de reforma.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por adicionalmente compreender:introduzir um gás de alimentação compreendendo pelomenos um hidrocarboneto e, opcionalmente, vapor na correntede reformados após a extração da corrente de reformadosproveniente da pluralidade de catalisador contendo tubosreformador, o pelo menos um hidrocarboneto selecionado dogrupo consistindo de metano, etano, butano, propano,pentano e hexano;introduzir um gás rico em oxigênio na corrente dereformados após a extração da corrente de reformadosproveniente da pluralidade de tubos reformadores contendocatalisador para oxidar parcialmente a corrente dereformados; ereagir a corrente de reformados parcialmenteoxidados na presença do catalisador de reforma no reatorsecundário de reforma sob condições de reação suficientespara formar produtos de reação que compreende monóxido decarbono e hidrogênio na corrente de reformados antes dereagir a corrente de reformados na presença do catalisadorde troca.
8. Processo, de acordo com a reivindicação,caracterizado por o catalisador de troca compreender óxidode ferro e a segunda temperatura variar na faixa de 310 °Ca 500 °C.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o catalisador de troca compreender cobree a segunda temperatura variar na faixa de 200 °C a 400 °C.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado por adicionalmente compreender:reagir a segunda corrente de processo na presençade um segundo catalisador de troca, numa guarta temperaturavariando entre 190 °C a 300 °C e uma guarta pressãovariando de 2 a 50 atmosferas para formar dióxido decarbono e hidrogênio na segunda corrente de processo antesda etapa de limpar por lavagem a segunda corrente deprocesso.
11. Processo, de acordo com a reivindicação l0,caracterizado por o segundo catalisador de trocacompreender cobre.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o gás combustível compreender de 30% emvolume a 98% em volume de gás produto contendo hidrogênio ede 2% em volume a 70% em volume gás subproduto .
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110097260A1 (en) * 2009-10-28 2011-04-28 Air Liquide Process & Construction, Inc. Hydrogen Recovery And Methane Production From Residual Fuels and Biomass
US8580153B2 (en) 2011-12-20 2013-11-12 Air Liquide Large Industries U.S. Lp Hydrogen production with reduced carbon dioxide generation and complete capture
US8945373B2 (en) 2011-12-22 2015-02-03 Iogen Corporation Method for producing renewable fuels
US8778051B2 (en) 2012-03-15 2014-07-15 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process
US8715617B2 (en) * 2012-03-15 2014-05-06 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production process with low CO2 emissions
JP2016513004A (ja) * 2013-02-15 2016-05-12 ミドレックス テクノロジーズ，インコーポレイテッド 二酸化炭素を使用済みガスから分離する方法、及び装置
US9409773B2 (en) 2014-11-10 2016-08-09 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming process
US9933408B2 (en) 2014-11-10 2018-04-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method for characterizing the hydrocarbon content of a reformate stream
CN107001034A (zh) * 2014-12-01 2017-08-01 托普索公司 用于消除氨装置中的挥发性有机化合物和有害空气污染物的方法
EP3599218A1 (de) * 2015-10-01 2020-01-29 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas mit variabler zusammensetzung
EA039539B1 (ru) 2016-11-09 2022-02-08 8 Риверз Кэпитл, Ллк Способ выработки энергии с интегрированным производством водорода
EP3363770A1 (en) 2017-02-15 2018-08-22 Casale Sa Process for the synthesis of ammonia with low emissions of co2 in atmosphere
CN111526935A (zh) 2017-11-09 2020-08-11 八河流资产有限责任公司 用于生产和分离氢气和二氧化碳的系统和方法
GB2571136A (en) * 2018-02-20 2019-08-21 Reinertsen New Energy As Gas processing
EP3530612A1 (de) * 2018-02-22 2019-08-28 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur bereitstellung eines überwiegend oder ausschliesslich wasserstoff enthaltenden gasprodukts
US11642620B2 (en) * 2019-04-08 2023-05-09 Saudi Arabian Oil Company Method for syngas separation at hydrogen producing facilities for carbon capture and storage
IT201900008280A1 (it) * 2019-06-06 2020-12-06 Amec Foster Wheeler Italiana S R L Reattore, in particolare reattore di reforming con vapore, e suo uso in un processo di reforming con vapore
US11859517B2 (en) 2019-06-13 2024-01-02 8 Rivers Capital, Llc Power production with cogeneration of further products
GB2592681B (en) * 2020-03-06 2022-06-22 Reinertsen New Energy As Hydrogen and/or ammonia production process
GB202009969D0 (en) * 2020-06-30 2020-08-12 Johnson Matthey Plc Low-carbon hydrogen process
GB202009970D0 (en) * 2020-06-30 2020-08-12 Johnson Matthey Plc Low-carbon hydrogen process
EP3954650B1 (de) * 2020-08-11 2024-10-02 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff und abscheidung von kohlendioxid
CN115916690A (zh) 2020-08-17 2023-04-04 托普索公司 基于atr的制氢方法和设备
US20230294985A1 (en) * 2020-08-17 2023-09-21 Topsoe A/S Low carbon hydrogen fuel
WO2022040677A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-24 Jonathan Jay Feinstein Steam reforming with carbon capture
WO2022100899A1 (en) 2020-11-13 2022-05-19 Technip France A process for producing a hydrogen-comprising product gas from a hydrocarbon
US12104130B2 (en) * 2020-11-18 2024-10-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Carbon dioxide buffer vessel process design
WO2022155434A1 (en) 2021-01-14 2022-07-21 Bd Energy Systems, Llc Method and apparatus for improved efficiency and flue gas scrubbing in a fired heater using a condensing convection section
EP4277886A4 (en) 2021-01-14 2025-01-15 BD Energy Systems, LLC METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING METHANOL WITH LOW CO2 EMISSIONS
EP4323308A4 (en) 2021-04-15 2025-04-23 Iogen Corporation Process and system for producing low carbon intensity renewable hydrogen
EP4326671A4 (en) 2021-04-22 2024-11-06 Iogen Corporation FUEL PRODUCTION PROCESS AND SYSTEM
CN113683055B (zh) * 2021-08-27 2024-01-12 西安交通大学 一种串联式补热与回热相结合的光热耦合甲烷/二氧化碳干重整系统及基于其的方法
US11691874B2 (en) 2021-11-18 2023-07-04 8 Rivers Capital, Llc Apparatuses and methods for hydrogen production
US20230212006A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Steam methane reforming with process carbon dioxide capture and ammonia firing
US11807530B2 (en) 2022-04-11 2023-11-07 Iogen Corporation Method for making low carbon intensity hydrogen
GB202208800D0 (en) 2022-06-15 2022-07-27 Johnson Matthey Plc Hydrogen process
EP4526246A1 (en) * 2022-08-02 2025-03-26 Air Products and Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming with reduced carbon dioxide emissions
EP4339154A1 (en) * 2022-09-14 2024-03-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and plant for producing hydrogen by steam reforming of a hydrocarbon-containing feed gas
US12565424B2 (en) 2023-02-15 2026-03-03 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming with low steam production
US12264068B2 (en) 2023-04-04 2025-04-01 Iogen Corporation Method for making low carbon intensity hydrogen
CN116060574B (zh) * 2023-04-07 2023-06-13 山西金瑞高压环件有限公司 室式天然气节能减排锻造加热炉
US12264620B2 (en) * 2023-04-25 2025-04-01 Nucor Corporation Attenuated combustion for clean power and hydrogen capture
EP4480904A1 (de) * 2023-06-22 2024-12-25 Linde GmbH Verfahren und vorrichtung zur kohlendioxidarmen wasserstofferzeugung
WO2025078974A2 (en) 2023-10-09 2025-04-17 8 Rivers Capital, Llc Systems and methods for producing hydrogen with integrated capture of carbon dioxide
US12428296B1 (en) 2024-05-10 2025-09-30 Nucor Corporation Process for generating clean power and hydrogen
WO2026047579A1 (en) * 2024-08-29 2026-03-05 8 Rivers Capital, Llc Hydrocarbon reforming for production of hydrogen with integrated carbon capture

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB969637A (en) 1961-06-09 1964-09-16 Gas Council Process for the production of gases containing methane from hydrocarbons
US3479298A (en) * 1964-08-04 1969-11-18 Lummus Co Production of hydrogen
US3382045A (en) 1965-05-10 1968-05-07 Catalysts & Chemicals Inc Production of hydrogen
GB1155843A (en) 1965-08-04 1969-06-25 Gas Council Improvements in or relating to The Catalytic Treatment Of Hydrocarbons
GB1150066A (en) 1965-12-28 1969-04-30 Gas Council Process for production of gases containing Methane from Hydrocarbons
JPS518964B2 (pt) * 1971-10-07 1976-03-23
AT356626B (de) * 1973-08-16 1980-05-12 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur getrennten gewinnung von reinem kohlenmonoxid und wasserstoff aus leichten kohlenwasserstoffen
GB1525017A (en) * 1975-09-29 1978-09-20 British Gas Corp Steam reforming and methanation catalysts methods of making them and processes for the production of fuel gases
DE3068525D1 (en) * 1979-09-06 1984-08-16 Ici Plc A process and apparatus for catalytically reacting steam with a hydrocarbon in endothermic conditions
US4553981A (en) * 1984-02-07 1985-11-19 Union Carbide Corporation Enhanced hydrogen recovery from effluent gas streams
US5202057A (en) * 1988-09-14 1993-04-13 Air Products And Chemicals, Inc. Production of ammonia synthesis gas
US6303092B1 (en) * 1995-04-10 2001-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Process for operating equilibrium controlled reactions
US6090312A (en) * 1996-01-31 2000-07-18 Ziaka; Zoe D. Reactor-membrane permeator process for hydrocarbon reforming and water gas-shift reactions
US6670058B2 (en) * 2000-04-05 2003-12-30 University Of Central Florida Thermocatalytic process for CO2-free production of hydrogen and carbon from hydrocarbons
US6981994B2 (en) * 2001-12-17 2006-01-03 Praxair Technology, Inc. Production enhancement for a reactor
US6693138B2 (en) * 2002-04-09 2004-02-17 Chevron U.S.A. Inc. Reduction of carbon dioxide emissions from Fischer-Tropsch GTL facility by aromatics production
DE10334590B4 (de) 2003-07-28 2006-10-26 Uhde Gmbh Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus einem methanhaltigen Gas, insbesondere Erdgas und Anlage zur Durchführung des Verfahrens
US7752848B2 (en) 2004-03-29 2010-07-13 General Electric Company System and method for co-production of hydrogen and electrical energy
FR2877939B1 (fr) * 2004-11-16 2007-02-02 Air Liquide Procede et installation pour la production combinee d'hydrogene et de dioxyde de carbone
US20100037521A1 (en) 2008-08-13 2010-02-18 L'Air Liquide Societe Anonyme Pour L'Etude et l'Exploitatation Des Procedes Georges Claude Novel Steam Reformer Based Hydrogen Plant Scheme for Enhanced Carbon Dioxide Recovery
FR2936507B1 (fr) 2008-09-29 2011-04-08 Inst Francais Du Petrole Procede de production d'hydrogene avec captation totale du co2 et recyclage du methane non converti
US8007761B2 (en) 2008-12-24 2011-08-30 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide emission reduction method

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