專利名稱：合成氣熱交換系統(tǒng)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的通過(guò)熱交換來(lái)冷卻含氫合成氣的方法，并且特別涉及一種更有效率的用于含氫合成氣冷卻的換熱器設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
含氫合成氣流一般從蒸汽/碳?xì)浠衔镏卣?通常是蒸汽/甲烷重整)、煤的氣化和部分氧化過(guò)程中產(chǎn)生，參見(jiàn)例如US4, 113,441(碳?xì)浠衔锏恼羝卣?、US4, 352，675 (煤的部分氧化)、US4, 566，880 (煤的部分氧化)、US4, 999，029 (液體和/或固體燃料的部分氧化)、US5，856，585 (天然氣的部分氧化)、US6，730，285 (碳?xì)浠衔镌系牟糠盅趸?和US6，749，829 (天然氣的蒸汽重整)。傳統(tǒng)上，從這些過(guò)程中得到的含氫合成氣產(chǎn)品流，已經(jīng)在管殼式換熱器中被冷卻。參見(jiàn)例如Fix等人在US5，246，063中，公開(kāi)了一種冷卻煤-氣化廠產(chǎn)生的合成氣的換熱器。該換熱器包括多根由套管包圍的換熱管。這些管通過(guò)氣體吸入室在一端相通，并通過(guò)氣體排出室在另一端相通。來(lái)自煤-氣化廠的合成氣進(jìn)入氣體吸入室，經(jīng)過(guò)這些管，然后進(jìn)入氣體排出室。當(dāng)經(jīng)過(guò)這些管時(shí)，合成氣被引入到套管的水冷卻。水蒸發(fā)成蒸汽，然后排出套管。Koog等人在US4，377，132中公開(kāi)了另一種冷卻合成氣的管殼式換熱器。這種合成氣冷卻器在外部殼體中具有兩個(gè)同心的、所謂的“水墻”。每個(gè)水墻由多根平行管形成，這些管通過(guò)連接翅片結(jié)合在一起，以形成氣密墻。水在管內(nèi)流動(dòng)，并且蒸發(fā)為蒸汽。合成氣在管外側(cè)上流動(dòng)，首先軸向流動(dòng)，并且接著通過(guò)在兩個(gè)同心水墻之間形成的環(huán)形區(qū)域。Decke等人在US6，051，195中公開(kāi)了一種更復(fù)雜的合成氣冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)輻射合成氣冷卻器，和兩個(gè)都包括水冷結(jié)構(gòu)的對(duì)流合成氣冷卻器，該水冷結(jié)構(gòu)通過(guò)冷卻逆流流動(dòng)的水以提供熱交換。螺旋盤繞或外帶翅片的板翅式換熱器和列管式換熱器，已用于回收過(guò)程熱。這些換熱器經(jīng)常用于加熱或冷卻位于外部(通常具有翅片)側(cè)面的低密度氣體流，而在板中或管中為具有較高傳熱系數(shù)的較高密度的氣流。帶有翅片的外部通道的延伸表面允許(I)比光的管或板具有更大的傳熱表面，以及(2)比光的管或板在相對(duì)小的壓降下提供更多的傳熱。通過(guò)分隔管路進(jìn)行不只一種流體循環(huán)的換熱器已經(jīng)為人所知。公開(kāi)的美國(guó)申請(qǐng)2005/0092472 (Lewis)公開(kāi)了一種板翅式和管式或翅管式換熱器，其中使第一工作流體在翅管外部流動(dòng)，并使二種或更多種其它工作流體在換熱器內(nèi)的分隔管回路中流動(dòng)。在一個(gè)例子中，US’472描述了一個(gè)具體實(shí)施例，其中第一工作流體在帶有翅片的外側(cè)流動(dòng)，同時(shí)三 種其它的工作流體在換熱器內(nèi)的分隔管回路中流動(dòng)。第一工作流體是N2和H2O的混合物。第二工作流體例如是天然氣。第三工作流體是水，和第四工作流體也是水。此外參見(jiàn)Misage等人(US4，781，241)，描述了一種用于燃料電池發(fā)電廠的換熱器。在該換熱器中，重整廢水流過(guò)管的外部。后者為三種不同流體，也就是水、蒸汽和碳?xì)浠衔锶剂系难h(huán)提供預(yù)熱。還參見(jiàn)US3, 277，958 (Taylor等人)、US3, 294，161 (Wood)、US4, 546，818(Nussbaum)、US4,344，482 (Dietzsch)和 US5, 419，392(Maruyama)。
現(xiàn)有技術(shù)中，冷卻含氫合成氣流的方法是經(jīng)過(guò)分隔的、単獨(dú)的換熱器進(jìn)行熱交換。在這些分隔的換熱器的每個(gè)換熱器中，合成氣通過(guò)與單ーエ業(yè)生產(chǎn)流例如碳?xì)浠衔镞M(jìn)料流、鍋爐給水、軟化水、環(huán)境空氣和/或冷卻水進(jìn)行熱交換，被冷卻到希望的出ロ溫度。在一個(gè)或多個(gè)管殼式換熱器中，每個(gè)換熱器使用単一的冷卻介質(zhì)，冷卻含氫合成氣的實(shí)踐的效率相對(duì)地很低。最近供給原料成本的改變，以及不斷増加的經(jīng)濟(jì)壓力，已經(jīng)產(chǎn)生了對(duì)更有效且價(jià)格更低的完成合成氣生產(chǎn)的方法和設(shè)備的需求，包括對(duì)更有效且價(jià)格更低的通過(guò)熱交換冷卻合成氣的過(guò)程的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種提高含氫合成氣的冷卻效率的方法和設(shè)備。本發(fā)明還提供通過(guò)使用這樣的冷卻比現(xiàn)有技術(shù)更低的能耗。本發(fā)明試圖通過(guò)將多路エ業(yè)生產(chǎn)液流結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)換熱器的同一側(cè)，以及結(jié)合多路流體的傳熱區(qū)從而得到更高的傳熱效率，來(lái)完成含氫合成氣的冷卻。因此，一般地，本發(fā)明提供一種用于冷卻氣流、優(yōu)選為含氫合成氣流的例如，板翅式、板翅管式或翅管換熱器中的傳熱效率更高的系統(tǒng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明進(jìn)一歩提供從含氫合成氣流冷卻過(guò)程中凝結(jié)出的液相中分離合成氣氣相。依據(jù)本發(fā)明，提供ー種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器；b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流(例如，從蒸汽/碳?xì)浠衔锏闹卣^(guò)程、煤的氣化過(guò)程或部分氧化過(guò)程中得到)；c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)(例如碳?xì)浠衔镌?，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)的間接熱交換，冷卻所述熱的含氫合成氣流；d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)(例如鍋爐水)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)的間接熱交換，冷卻所述熱的含氫合成氣流；e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)(例如軟化水)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)的間接熱交換，冷卻所述熱的含氫合成氣流；f.從所述換熱器中排出被冷卻的含氫合成氣流。依據(jù)本發(fā)明進(jìn)ー步的方面，該過(guò)程進(jìn)ー步包括向所述第一換熱器的第五流體回路供給第四冷的熱交換介質(zhì)(例如冷卻水)，由此通過(guò)與所述第四冷的熱交換介質(zhì)的間接熱交換，冷卻所述熱的含氫合成氣流。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備方面，提供ー種冷卻含氫合成氣的換熱設(shè)備(例如螺旋盤管換熱器、板翅式換熱器或管殼式換熱器)，所述換熱器包括a.在所述換熱器中限定至少四個(gè)分隔的流體回路的裝置，由此第一流體回路與第二流體回路、第三流體回路和第四流體回路進(jìn)行間接熱交換；b.第一入口，用于將熱的含氫合成氣引入到限定所述換熱器的所述第一回路的裝置中，以及第一出口，用于將冷卻的含氫合成氣從限定所述換熱器的所述第一回路的所述裝置中排出；c.與所述第一入口流體連接的熱的含氫合成氣源；d.第二入口，用于將冷的第一熱交換介質(zhì)引入到限定所述換熱器的所述第二回路的裝置中，以及第二出口，用于將所述第一熱交換介質(zhì)從限定所述換熱器的所述第二回路的所述裝置中排出；e.與所述第二入口流體連接的 冷的第一熱交換介質(zhì)源(例如,使用如天然氣的碳?xì)浠衔锪髯鳛闊岬暮瑲浜铣蓺庠?，例如蒸汽重整裝置)；f.第三入口，用于將冷的第二熱交換介質(zhì)引入到限定所述換熱器的所述第三回路的裝置中，以及第三出口，用于將所述冷的第二熱交換介質(zhì)從限定所述換熱器的所述第三回路的所述裝置中排出；g.與所述第三入口流體連接的冷的第二熱交換介質(zhì)源(例如鍋爐給水)；h.第四入口，用于將冷的第三熱交換介質(zhì)引入到限定所述換熱器的所述第四回路的裝置中，以及第四出口，用于將所述冷的第三熱交換介質(zhì)從限定所述換熱器的所述第四回路的所述裝置中排出；i.與所述第四入口流體連接的冷的第三熱交換介質(zhì)源(例如軟化水)。依據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，該設(shè)備進(jìn)一步包括在所述換熱器中限定第五分隔的流體回路的裝置，由此第一流體回路與第五流體回路進(jìn)行間接熱交換；第五入口，用于將冷的第四熱交換介質(zhì)引入到限定所述換熱器的所述第五回路的裝置中，以及第五出口，用于將所述冷的第四熱交換介質(zhì)從限定所述換熱器的所述第五回路的所述裝置中排出；與所述第五入口流體連接的冷的第四熱交換介質(zhì)源。除了上面描述的主換熱器外，依據(jù)本發(fā)明，熱回收過(guò)程和換熱設(shè)備可以進(jìn)一步包括第二換熱器。例如，熱的含氫合成氣的至少一部分可以從第一換熱器中排出，并在第二換熱器中進(jìn)行熱交換(例如，與環(huán)境空氣熱交換)。然后，得到的冷卻的含氫合成氣的至少一部分可以返回到第一換熱器通過(guò)間接熱交換進(jìn)行進(jìn)一步冷卻。如上所述，典型地，用于整體冷卻系統(tǒng)的主換熱器可以是螺旋盤管換熱器、板翅式換熱器或管殼式換熱器。但是，主換熱器可以是任何換熱器，其在至少一路被冷卻的流體和多路均被加熱的分隔的流體之間提供間接熱交換。優(yōu)選的，主換熱器是管殼式換熱器，其中管是互相盤繞的直管(例如，螺旋盤繞管殼式換熱器)。限定每條回路的裝置可以是例如通道(像由外部殼體限定的通道，該外部殼體包圍著限定其他回路的多個(gè)板，或者像管殼式換熱器的殼程)、單根管或者多根管。被冷卻的流體，例如，熱的含氫合成氣，能夠同時(shí)與多于一種的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換。例如，在第一回路中流動(dòng)的熱的含氫合成氣能夠在與第二回路中流動(dòng)的軟化水進(jìn)行間接熱交換的同時(shí)，與在分隔的回路，例如第三回路中流動(dòng)的碳?xì)浠衔镞M(jìn)料流進(jìn)行間接熱交換。通過(guò)這個(gè)步驟，能夠?qū)⒍鄠€(gè)回路結(jié)合，從而更有效地將多個(gè)冷卻流的復(fù)合加熱曲線，用熱的方法接近熱工作流的冷卻曲線。這個(gè)步驟通過(guò)允許被冷卻的含氫合成氣和被加熱的多種冷卻流之間更接近的溫度逼近，允許更有效的熱交換。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)ー步的方面，第一或主換熱器至少被分成第一區(qū)段和第二區(qū)段。例如，在第一區(qū)段中，在熱的含氫合成氣流和第二冷的熱交換介質(zhì)之間，以及在熱的含氫合成氣流和第三冷的熱交換介質(zhì)之間進(jìn)行間接熱交換。但是，熱的含氫合成氣流和第一冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換，例如，不但在第一區(qū)段也在第二區(qū)段中進(jìn)行。另外，熱的含氫合成氣流和第四冷的熱交換介質(zhì)之間的熱交換也可以在第二區(qū)段中進(jìn)行，參見(jiàn)例如圖2和4。依據(jù)進(jìn)一歩的選擇，所有或一部分的含氫合成氣流從第一換熱器的第一區(qū)段中排出，在第二換熱器(例如，外部空氣冷卻換熱器)中進(jìn)行熱交換，并被引入氣/液分離器中。含氫合成氣流中未冷凝的部分隨后從氣/液分離器中排出，并被引入第一換熱器的第二區(qū)段。如上所述，該過(guò)程可以進(jìn)一歩包括在熱的含氫合成氣流和第五冷的熱交換介質(zhì)之間進(jìn)行間接熱交換。但是，該進(jìn)一歩的換熱不需要在同一換熱器中進(jìn)行。因此，熱的含氫合成氣流和第五冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換可以在第二換熱器中進(jìn)行。可選擇地，熱的含氫合成氣流和第五冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換可以在第一換熱器的第二區(qū)段中進(jìn)行。依據(jù)本發(fā)明進(jìn)ー步的方面，從第一換熱器中排出的含氫合成氣流在外部空氣冷卻換熱器中進(jìn)行熱交換，被引入進(jìn)第一氣/液分離器，含氫合成氣流中未冷凝的部分從第一氣/液分離器中排出，并被引入第二換熱器，然后進(jìn)入第二氣/液分離器，從其中含氫合成氣的冷卻的產(chǎn)物被排出。如上所述，雖然能夠應(yīng)用于其他エ業(yè)氣體的冷卻，本發(fā)明優(yōu)選用于冷卻含氫合成 氣。含氫合成氣源包括像這樣的過(guò)程蒸汽/碳?xì)浠衔锏闹卣?、煤的氣化和部分氧化過(guò)程。典型地，含氫合成氣包括，例如，35-75摩爾％的H2、0-2摩爾％的N2、2-45摩爾％的CO、12-40摩爾％的C02、0-10摩爾％的H2S、以及少于3摩爾％的C2+碳?xì)浠衔?。不同?lái)源的合成氣成分的例子列在下面的表中
權(quán)利要求
1.ー種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括 a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器； b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流； c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； f.從所述第一換熱器中排出冷卻的含氫合成氣流； g.向所述第一換熱器的第五流體回路供給第四冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第四冷的熱交換介質(zhì)的間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻，并且其中所述熱的含氫合成氣流與所述第四冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換在所述第一換熱器的第二區(qū)段中進(jìn)行； 其中所述含氫合成氣流水平流過(guò)所述第一換熱器的第一流體回路，并且如果在所述合成氣冷卻期間形成冷凝物，所述冷凝物在重力作用下流至所述第一換熱器的底部，并且所述冷凝物與排出所述冷卻的含氫合成氣流相獨(dú)立地，在所述第一換熱器的底部排出，并且所述第一換熱器被分為至少第一區(qū)段和第二區(qū)段。
2.ー種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括 a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器； b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流； c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； f.從所述第一換熱器中排出冷卻的含氫合成氣流； g.將所述熱的含氫合成氣流的至少一部分從所述第一換熱器的第一區(qū)段排出； h.從所述第一換熱器中排出的所述熱的含氫合成氣流在第二換熱器中進(jìn)行熱交換；和 i.將得到的冷卻的含氫合成氣流的至少一部分返回到所述第一換熱器的第二區(qū)段，通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)的間接熱交換進(jìn)ー步冷卻； 其中所述含氫合成氣流水平流過(guò)所述第一換熱器的第一流體回路，并且如果在所述合成氣冷卻期間形成冷凝物，所述冷凝物在重力作用下流至所述第一換熱器的底部，并且所述冷凝物與排出所述冷卻的含氫合成氣流相獨(dú)立地，在所述第一換熱器的底部排出，并且所述第一換熱器被分為至少第一區(qū)段和第二區(qū)段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述熱的含氫合成氣流與所述第一冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換僅在所述第一換熱器的第一區(qū)段中進(jìn)行，而且所述熱的含氫合成氣流與所述第二冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換僅在所述第一換熱器的第一區(qū)段中進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述熱的含氫合成氣流和所述第三冷的交換介質(zhì)之間的間接熱交換在所述第一換熱器的所述第一區(qū)段和第二區(qū)段中進(jìn)行。
5.ー種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括 a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器； b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流； c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； f.從所述第一換熱器中排出冷卻的含氫合成氣流； g.從所述第一區(qū)段和第二區(qū)段排出在冷卻所述第一熱的含氫合成氣流期間形成的冷凝物，其中所述冷凝物與所述含氫合成氣流的排出相獨(dú)立地，從所述第一區(qū)段和所述第二區(qū)段排出； 其中所述含氫合成氣流水平流過(guò)所述第一換熱器的第一流體回路，并且如果在所述合成氣冷卻期間形成冷凝物，所述冷凝物在重力作用下流至所述第一換熱器的底部，并且所述冷凝物與排出所述冷卻的含氫合成氣流相獨(dú)立地，在所述第一換熱器的底部排出，并且所述第一換熱器被分為至少第一區(qū)段和第二區(qū)段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)ー步包括 將所述熱的含氫合成氣流的至少一部分從所述第一換熱器排出， 從所述第一換熱器中排出的所述熱的含氫合成氣流在第二換熱器中進(jìn)行熱交換， 將得到的冷卻的含氫合成氣流的至少一部分返回到所述第一換熱器，通過(guò)間接熱交換進(jìn)ー步冷卻，和 將在所述第二換熱器中冷卻所述熱的含氫合成氣流期間形成的冷凝物從所述第二換熱器排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其中在所述第一換熱器的第一區(qū)段中，在所述熱的含氫合成氣流和第一冷的熱交換介質(zhì)之間、以及在所述熱的含氫合成氣流和所述第二冷的熱交換介質(zhì)之間進(jìn)行間接熱交換。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中在所述熱的含氫合成氣流和所述第三冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換在所述第一換熱器的第一區(qū)段和第二區(qū)段中進(jìn)行。
9.ー種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括 a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器； b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流； c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻；e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； f.從所述第一換熱器中排出冷卻的含氫合成氣流； 其中所述含氫合成氣流水平流過(guò)所述第一換熱器的第一流體回路，并且如果在所述合成氣冷卻期間形成冷凝物，所述冷凝物在重力作用下流至所述第一換熱器的底部，并且所述冷凝物與排出所述冷卻的含氫合成氣流相獨(dú)立地，在所述第一換熱器的底部排出，并且所述合成氣流和所述第一冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換在所述合成氣流和所述第二冷的熱交換介質(zhì)之間的間接熱交換的上游發(fā)生。
10.ー種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括 a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器； b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流； c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； f.從所述第一換熱器中排出冷卻的含氫合成氣流； 其中所述含氫合成氣流水平流過(guò)所述第一換熱器的第一流體回路，并且如果在所述合成氣冷卻期間形成冷凝物，所述冷凝物在重力作用下流至所述第一換熱器的底部，并且所述冷凝物與排出所述冷卻的含氫合成氣流相獨(dú)立地，在所述第一換熱器的底部排出，并且所述熱的含氫合成氣流同時(shí)與第一冷的熱交換介質(zhì)和第三熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，并且所述熱的含氫合成氣流同時(shí)與第二冷的熱交換介質(zhì)和第三熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換。
11.ー種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括 a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器； b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流； c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； f.從所述第一換熱器中排出冷卻的含氫合成氣流； 其中所述含氫合成氣流水平流過(guò)所述第一換熱器的第一流體回路，并且如果在所述合成氣冷卻期間形成冷凝物，所述冷凝物在重力作用下流至所述第一換熱器的底部，并且所述冷凝物與排出所述冷卻的含氫合成氣流相獨(dú)立地，在所述第一換熱器的底部排出，并且所述第一換熱器是管殼式換熱器，所述第一流體回路由所述管殼式換熱器的殼限定；所述第二流體回路由第一組翅片換熱器管限定；所述第三流體回路由第二組翅片換熱器管限定；和所述第四流體回路由第三組翅片換熱器管限定。
12.—種從含氫合成氣流中回收能量的方法，包括 a.提供具有至少四個(gè)分隔的流體回路的第一換熱器； b.向所述第一換熱器的第一流體回路提供第一熱的含氫合成氣流； c.向所述第一換熱器的第二流體回路提供第一冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第一冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； d.向所述第一換熱器的第三流體回路供給第二冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第二冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； e.向所述第一換熱器的第四流體回路供給第三冷的熱交換介質(zhì)，由此通過(guò)與所述第三冷的熱交換介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流被冷卻； f.從所述第一換熱器中排出冷卻的含氫合成氣流； 其中所述含氫合成氣流水平流過(guò)所述第一換熱器的第一流體回路，并且如果在所述合成氣冷卻期間形成冷凝物，所述冷凝物在重力作用下流至所述第一換熱器的底部，并且所述冷凝物與排出所述冷卻的含氫合成氣流相獨(dú)立地，在所述第一換熱器的底部排出，并且所述第一冷的熱交換介質(zhì)是碳?xì)浠衔镞M(jìn)料流，所述第二冷的熱交換介質(zhì)是水，所述第三冷的熱交換介質(zhì)是水。
13.—種換熱器設(shè)備,包括 a.在所述換熱器設(shè)備中限定至少四個(gè)分隔的流體回路的裝置，由此第一流體回路與第二流體回路、第三流體回路和第四流體回路進(jìn)行間接熱交換； b.第一入口，用于將熱的含氫合成氣引入到限定所述換熱器設(shè)備的所述第一流體回路的裝置中，以及第一出口，用于將冷卻的含氫合成氣從限定所述換熱器設(shè)備的所述第一流體回路的所述裝置中排出，所述第一入口和第一出口的設(shè)計(jì)使熱的含氫合成氣水平流過(guò)所述換熱器設(shè)備； c.與所述第一入口流體連接的熱的含氫合成氣源； d.第二入口，用于將冷的第一熱交換介質(zhì)引入到限定所述換熱器設(shè)備的所述第二流體回路的裝置中，以及第二出口，用于將所述第一熱交換介質(zhì)從限定所述換熱器設(shè)備的所述第二流體回路的所述裝置中排出； e.與所述第二入口流體連接的冷的第一熱交換介質(zhì)源； f.第三入口，用于將冷的第二熱交換介質(zhì)引入到限定所述換熱器設(shè)備的所述第三流體回路的裝置中，以及第三出口，用于將所述冷的第二熱交換介質(zhì)從限定所述換熱器設(shè)備的所述第三流體回路的所述裝置中排出； g.與所述第三入口流體連接的冷的第二熱交換介質(zhì)源； h.第四入口，用于將冷的第三熱交換介質(zhì)引入到限定所述換熱器設(shè)備的所述第四流體回路的裝置中，以及第四出口，用于將所述冷的第三熱交換介質(zhì)從限定所述換熱器設(shè)備的所述第四流體回路的所述裝置中排出； i.與所述第四入口流體連接的冷的第三熱交換介質(zhì)源；以及 j.獨(dú)立于所述第一出口、用于將在間接熱交換期間形成的冷凝物從換熱器排出的裝置； 其中所述第一入ロ、所述第一出ロ、所述限定第一流體回路的裝置、所述限定第二流體回路的裝置、所述限定第三流體回路的裝置、所述限定第四流體回路的裝置、和所述用于排出冷凝物的裝置的設(shè)計(jì)使得在所述熱的含氫合成氣冷卻期間形成的冷凝物在重力作用下流至所述換熱器設(shè)備的底部，并且在所述換熱器設(shè)備的底部通過(guò)從所述用于排出冷凝物的裝置排出；并且所述第一入ロ、所述第一出ロ、所述第一流體回路、所述第二流體回路、所述 第三流體回路和所述第四流體回路的設(shè)計(jì)使得所述熱的含氫合成氣流與所述第一冷的熱交換介質(zhì)和所述第三熱交換介質(zhì)同時(shí)進(jìn)行間接熱交換，所述熱的含氫合成氣流與所述第二冷的熱交換介質(zhì)和所述第三熱交換介質(zhì)同時(shí)進(jìn)行間接熱交換。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備用于結(jié)合螺旋盤管、板翅式、列管式和翅管換熱器的換熱區(qū)，從而提高方法的總體效率。
文檔編號(hào)C01B3/02GK102650501SQ20121015352
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
發(fā)明者羅納德·迪安·基, 馬克蘇德?tīng)枴だ章ず?申請(qǐng)人:林德加工工廠有限公司