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CN110809557A - 从合成气高产率生产氢气以及使现有单元消除瓶颈的方法 - Google Patents

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CN110809557A CN201780092515.0A CN201780092515A CN110809557A CN 110809557 A CN110809557 A CN 110809557A CN 201780092515 A CN201780092515 A CN 201780092515A CN 110809557 A CN110809557 A CN 110809557A
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

披露了使生产氢气的设备消除瓶颈的方法，该方法至少包括重整烃类，然后转化CO，通过PSA‑H2纯化氢气以生产超纯氢气高压气态流并同时协同生产两种主要成分为二氧化碳和氢气的低压残留物(PSA残留物)，该设备的消除瓶颈是通过与PSA残留物一起安装EHS电化学电池用于从PSA残留物中提供氢气和贫氢气残留物(EHS电池残留物)，将在EHS电池中回收的额外的氢气流压缩并送至PSA单元的入口，从而增加了设备的氢气生产量，同时保持由PSA生产的氢气的纯度不变。本发明还涉及用于生产具有优化的氢气产率的氢气的方法及设备。

Description

从合成气高产率生产氢气以及使现有单元消除瓶颈的方法
本发明涉及通过烃重整生产氢气的方法，还涉及使现有氢气生产设备消除瓶颈的方法，并且还涉及氢气生产设备。
氢气生产系统通常基于轻质烃的重整(通常将轻质烃理解为是指甲烷，通常以天然气或生物甲烷的形式，但除其他之外也包括石脑油和甲醇)，它们还使用部分氧化或自热重整过程；这些生产系统生成的气体混合物含有非常占主导的氢气和一氧化碳，而且还含有二氧化碳，水以及还有痕量化合物，这些混合物称为合成气(synthesis gas)或合成气(syngas)。蒸汽重整是在这些系统中最常使用的，它使之有可能生产目前世界上消耗的氢气的大约90％，以满足与运输相关的工业需求。
在大多数情况下，这些设备对应于与长期天然气供应合同相关的投资，并且最初很难预测需求的变化会是什么(新客户和/或现有客户需求的增加)，因此，经常出现的问题是增加设备的氢气生产能力，同时最小化实现该目标所需的投资。
下文提出的本发明使之有可能将常规氢气生产设备的氢气回收产率提高，从约75％与90％之间的值(取决于设备的大小和操作参数)达到接近99％的值(无论设备大小如何)。
实际上，这些设备典型地包括用于通过变压吸附来纯化氢气的单元，更通常称为PSA氢气或PSA H2单元。
图1再现了通过蒸汽甲烷重整(SMR)生产氢气的设备的常规示意图并且可以概括如下。
根据其组成，对加压的原料(天然气、轻质烃或相同类型的其他原料的混合物)进行脱硫，任选地进行预重整，并且然后重整以生产出基本上包含H2、CO2、CO与少量CH4和N2以及还有水蒸气的合成气。从最终生产氢气的角度来看，当生产合成气时，合成气通常会进入一个或多个称为“变换”反应器的反应器，在该反应器中，一氧化碳通过与蒸汽反应转化为二氧化碳，从而产生额外的氢气。
离开变换反应器、并且冷却至室温并除去工艺冷凝物后的合成气包含约75％至82％的氢气、2％至3％的一氧化碳、10％至20％的二氧化碳、0.3％至4％的甲烷以及还有痕量化合物(视情况而定包括氮气)。
为了生产纯氢气，然后使用PSA技术进行进一步的纯化，这使之有可能生产超纯氢气气态流。
但是，尽管PSA纯化工艺提供了非常高品质的产品，但另一方面，它使之有可能只回收进入PSA的氢气的大约75％至90％，取决于PSA循环的复杂程度(尤其是平衡和吸附器的数目)，还取决于流速。为了补偿PSA中氢气的损失，有必要增加重整器的尺寸以实现所希望的生产。重整器还必须能够在25巴左右的高压下运行，以生产足以用于下游处理的压力的合成气，并且特别是优化PSA的运行，这进一步增加了重整器的成本。
根据这类设备的常规运行图，将来自PSA的吹扫气体用作重整器的燃料气体。
以下呈示了旨在使氢气生产设备“消除瓶颈”的各种已知解决方案：
·通过调整PSA降低生产的氢气的纯度；例如，在从1ppm CO移至10ppm CO时，可以获得2至3个额外的PSA产率点(即，对于具有4个吸附器和一个平衡的系统，产率从78％增至81％)，即高达5％的额外生产量(81/78＝3.8％)
ο优点：无设备停工；
ο缺点：新的较低纯度可能与客户规格不相容，生产率的提高很低；
·更换重整催化剂(可能使生产量提高5％-8％)；
ο优点：可以在计划的更换期间(每4至5年)进行一次；
ο缺点：运行非常昂贵，因为它需要设备停工，生产率的提高并不总是很明显的，并且有时会随着时间的推移而变得不稳定，PSA可能仍然是限制因素；
·更换PSA吸附器(取决于吸附器，生产量可能会提高2％-5％)；
ο优点：提高生产率；
ο缺点：操作非常昂贵，设备必须停工，通常不需要更换吸附器；
·增加HTS(高温变换)和/或LTS(低温变换)(可能使生产量增加5％)；
ο优点：生产率提高；
ο缺点：运行非常昂贵，设备必须停工，必须修改设备的运行条件(蒸汽/碳比)，PSA可能是限制因素；此外，设计用于生产氢气的设备在大多数情况下已经配备了变换反应器-HTS以及有时LTS；
·更换PSA，以获得更高产率的PSA(可能生产率提高5％)；
ο优点：提高生产率；
ο缺点：运行非常昂贵，设备必须停工，投资非常高。
如果考虑使用图1中重整装置类型的常规重整装置，则其尺寸越大，其产率越高，因为PSA循环的产率越高(循环的平衡数目更大)，而炉产率保持基本相同。的确，对于源自常规重整器的气体，使用不同的PSA循环(具有不同数目的吸附器)，取决于流速具有如在下面表I中所示的不同的典型产率。
Figure BDA0002333075680000031
表1：PSA常规产率作为H2生产量的函数
由于PSA的产率有限，PSA废物因此具有很高的氢气含量-如下面呈现的表2中所报告的实例所展示的-并且当设备较小时，情况更是如此。如果可以将这种氢气作为产品回收，则其价值通常比其用作燃料的价值要高得多。
因此，从PSA的气态废物中回收(一些)氢气可以使之有可能更好地升级由重整器生产的合成气，并因此使之有可能满足新的氢气需求而无需采取如上所述的效率有限的昂贵解决方案，其前提是该额外的氢气可以在令人满意的纯度和成本条件下生产。
使用质子交换膜或PEM膜对氢气进行电化学纯化是已知的，其特别是在文献US2015/0001091 A1中进行了描述。
从US 2014/0332405 A1中还已知通过从PSAH2纯化单元中回收存在于低压气态废物中的额外的氢气来增加氢气生产设备的产率。该解决方案包括从所述低压气态废物供应电化学电池，以便从所述低压气态废物中分离出额外的氢气，回收借助于PEM膜而生产的额外的氢气流并与由PSA单元生产的高压氢气组合，其结果是增加了设备产生的氢气的量。
从US 2014/0311917 A1还已知将氢气的电化学纯化直接应用于离开重整器的合成气。
然而，上述方法不能使之有可能实现高氢气纯度，并且特别是与涉及用于燃料电池的氢气纯度(ISO14687)的ISO标准相容的氢纯度，特别是0.2ppm的CO规格和5ppm的H2O规格，原因如下：
·耐CO膜在高温(高于100℃-120℃)下运行，自然发生CO通过阴极的气体扩散(菲克定律)，因此在阴极处残留约0.05％的CO；
·该电化学膜分离系统在潮湿条件下运行，因此产生的氢气所含的水含量高于ISO 14687标准所规定的5ppm H2O的限值。
因此，需要如下简单的方法：
·与通过简单的PSA H2单元进行纯化的成本相比，使之有可能尽最大可能升级合成气中存在的几乎所有氢气，而又不会具有过高的额外成本；
·保持生产的氢气的非常高的纯度；
·可以将其用于任何使用PSA H2纯化的新氢气生产设备，而不论其大小；
·可以在现有设备上使用，因此使之有可能使设备消除瓶颈并满足额外的氢气要求。
因此，本发明旨在通过重整天然气(或可比的原料)并通过PSA纯化氢气来提高氢气生产设备的氢气产率，从而保持产品的纯度和较低的成本。
根据本发明的解决方案包括安装使用质子交换膜起作用的电化学氢气纯化系统/电池-称为EHS(电化学氢气分离)系统-其安装在PSA废气上(图中的流体14)并与纯化和压缩氢气的再循环(机械或电化学压缩结合同一电化学电池中的分离步骤)在PSA的入口处相结合，以提高现有设备的总产率，同时保持所生产氢气的品质。
为此，本发明涉及一种使氢气生产设备消除瓶颈的方法，该氢气生产设备包括用于通过从轻质烃重整来生成合成气的模块；任选地用于通过将合成气中包含的一氧化碳与水蒸气转化来富集氢气和二氧化碳的变换模块；PSA-H2单元，其用于纯化氢气并且生产超纯氢气的高压气体流(尤其是根据ISO14687标准)同时协同生产两种主要成分是二氧化碳和氢气的低压气态废物(PSA废物)，根据该方法，将电化学氢气纯化电池安装在PSA低压气态废弃物上，以便从所述PSA废物中分离出氢气和贫氢气的废物(EHS电池废物)，将氢气回收以形成额外的氢气流，将其压缩到8至25巴之间的压力并且然后将其全部或部分送至PSA单元的入口以增加设备的氢气生产，同时保持由该PSA生产的氢气纯度不变。
以此方式，由于本发明的解决方案，在保持由PSA单元生产的氢的纯度不变的同时，增加了设备的氢气生产量。设备的纯化模块-将PSA和安装在废物上的电化学氢气分离电池(EHS系统)与在PSA的入口处的再循环组合在一起-然后确保当所有来自电池的额外的氢气流被供应至PSA时，设备的总氢产率接近99％。在PSA出口处生产的氢气纯度本身保持不变。
根据本发明的另一方面，本发明涉及一种氢气生产方法，其总产率从其设计之时起就被优化。实际上，也可以在安装新设备的过程中在PSA废物上安装EHS电池，在这种情况下，这使之有可能直接获得非常纯的氢气的优化产率，而不必加大位于PSA上游的单元的尺寸。
为此，本发明涉及一种氢气生产方法，其至少包括以下步骤：
a)通过重整从轻质烃原料生成合成气，
b)任选地通过一氧化碳蒸汽转化得到二氧化碳使该合成气富集氢气和二氧化碳，
c)通过变压吸附(PSA-H2)纯化该富集的合成气用于生产超纯氢气高压气体流，同时协同生产两种主要成分为二氧化碳和氢气的低压气态PSA废物，
d)向电化学电池(EHS电池)供应全部或部分该低压PSA废物，以便从该PSA废物中回收额外的氢气和贫氢气的废物(电池废物)，
e)将该回收的额外的氢气压缩至8巴与25巴表压之间的压力，
f)在该PSA单元上游的过程中回收全部或部分该压缩回收的额外的氢气以供应该PSA，从而增加该设备的非常高纯度氢气的生产产率。
除了根据本发明的PSA之外，使用电化学膜用于从废物中分离氢气，无论是消除瓶颈还是从头开始，都具有以下优点：
·向EHS电化学电池供应低压气体，因此可以使用PSA废物，因为它是由PSA生产的无需事先压缩；
·通过向PSA进料补充源自EHS电池的非常富含氢气(例如98％)的气态“补充物”，可以显着提高PSA进料气体的氢气含量，而PSA的产率和生产率本身也有明显的改进-如后面的说明中所示的实例所示。
有利地，本发明具有一个或多个以下变体：
·压缩该回收的额外的氢气的步骤e)至少部分地通过电化学电池进行；实际上，如果增加施加到电化学电池上的电势，则该电池也可以压缩其产生的氢气；它是压缩膜产生的氢气流的另一种手段的替代方案或补充方法，例如用于机械压缩机，以在供应PSA之前进行必要的压缩；
·从EHS电池中回收的一部分氢气用于将要重整的轻质烃原料脱硫；
·离开EHS电池的一部分回收氢气用于为纯度要求低的客户直接供应；在减少对超纯氢气的需求时，还可以提供离开电池的氢气暂时用于其他目的，而无需再循环到PSA；
·在产生过量的氢气的情况下，则会中断电化学电池的运行，以优化该设备的功率消耗；
·回收全部或部分电池废物-离开膜的H2耗尽废物-以产生二氧化碳。
根据本发明的另一方面，它涉及一种具有优化的产率用于从轻质烃进料流生产氢气的设备，该设备至少包括：
·用于通过重整从所述轻质烃进料流生成合成气的模块；
·任选的模块，其用于将一氧化碳蒸汽转化为二氧化碳，以使该合成气富集氢气和二氧化碳；
·PSA-H2单元，其用于纯化该合成气中所含的氢气并产生超纯氢气高压气体流出流并且协同生产两种主要成分为二氧化碳和氢气的低压气态PSA流出废物；
·电化学电池(EHS电池)，能够由该低压气态PSA废物供应并能够分离该PSA废物中存在的氢气与其他成分以产生氢气流和贫氢气的废物(EHS电池废物)；
·用于压缩由该EHS电池分离的氢气流的装置；
·用于处理和/或使用该EHS电池废物的装置；
·以及还有用于排出、输送和供应所使用的各种物流的装置。
有利地是，根据本发明的设备可以具有一个或多个以下变体：
·该电化学电池能够至少部分地对所回收的额外的氢气进行压缩；
·该设备包括用于将在该电化学电池的出口处回收的至少一部分额外的氢气压缩并转移到用于该轻质烃原料脱硫的模块的装置；
·该设备包括使用离开该电化学电池的贫氢气的废物(EHS电池废物)作为重整和/或生产二氧化碳的燃料的装置。
借助于以下参考附图进行的说明，将更好地理解本发明，在附图中：
-图1是传统氢气生产设备的框图；
-图2是相同类型但根据本发明消除瓶颈的氢气生产设备的框图。
根据图1的常规图，将旨在用于生产氢气的烃原料1进行(任选的)压缩步骤2a，然后进行脱硫步骤2b并且进行(任选的)预重整步骤2c，之后-在预加热之后(未示出)在混合点3与水蒸气进行混合，并且然后将其引入蒸汽重整反应器4，在该蒸汽重整反应器中，利用安装在反应器4壁上的燃烧器5所提供的外部热量在高温下对其进行重整-燃烧器有可能以梯形方式安装在侧壁上、安装在顶部上或底部上(取决于制造商)以产生合成气6，即主要包含氢气和碳氧化物(主要是CO)混合物。
合成气6，也称为合成气(syngas)，是在高温(约600℃至800℃)和高压下生产的，然后在变换反应器7中通过将CO通过存在于合成气中的过量水蒸气转化而富集H2和CO2，从而生产富集氢气的合成气8。
在9a和9b中冷却至室温并分离冷凝物10之后，将富集H2和CO2并冷却的合成气11供应至PSA单元12。
就小生产量而言，例如对于氢气流量小于2000Nm3的H2而言，对于4个吸附器，PSA的H2产率为约78％-80％；并且如表1中所报告，它在大型设备的情况下提高，对于生产50000Nm3/h或更高的设备的10个吸附器，则其达到88％-89％。
PSA单元12在压力下生产超纯氢气13并且还生产低压气态废物14，该低压气态废物结合了除氢气以外供应PSA的合成气11中存在的所有组分，即非常主要的CO2，而且还有CO、残留CH4、水蒸气、氮气，但除这些气体以外，氢气所占的比例越大，设备越小。
产生的氢气13(任选地)进入生产缓冲罐(未标记)，以消除与PSA循环有关的压力和流量变化。在PSA废气上安装了一个缓冲装置(buffer capacity)14，以消除可能影响重整炉燃烧器正确运行的废气压力、流量和组成的变化。
由于其氢气和甲烷的含量，废气被用作燃料气体，尤其是用于加热重整器。
该图没有再现设备的复杂性；在整个过程的要素中-对于理解本发明不是必需的-仅存在某些要素(标记或未标记)：合成气8与水(其中回收PSA上游的冷凝物10)之间的热交换器9b、供应并且预热燃烧空气、向该设备供应水同时在重整器的对流室中针对烟道气加热以及在交换器9b中针对合成气等加热。
在下面的表2A、2B和2C中给出了以下常规类型的设备的氢气回收的物料平衡，例如图1中基于具有4个吸附器的PSA的设备。
流体参考号 11 14 13
组分 ％ ％ ％
氢气H<sub>2</sub> 76.4 39.2 >99.99
氮气N 00.2 00.6 <100ppm
甲烷CH<sub>4</sub> 03.5 08.9 <10ppm
一氧化碳CO 02.0 05.1 <10ppm
二氧化碳CO<sub>2</sub> 17.7 45.5 <10ppm
水H<sub>2</sub>O 00.3 00.7 <10ppm
总计 100.0 100.0 100.0
表2A：摩尔％组成
温度℃ 35 35 35
压力，巴 21 0.01 20
流量，Nm<sup>3</sup>/h 1000 389.12 610.88
表2B：参数(温度、压力、流量)
氢气H<sub>2</sub> 763.60 152.72 610.88
氮气N 002.40 002.40 -
甲烷CH<sub>4</sub> 034.70 034.70 -
一氧化碳CO 019.70 019.70 -
二氧化碳CO<sub>2</sub> 176.90 176.90 -
水H<sub>2</sub>O 002.70 002.70 -
表2C:流量(Nm3/h)
总体而言，这一常规的设备的氢气效率是PSA的氢气效率，因此它是80％(＝流13的H2流量/流11的H2流量)。
图2的示意图表示从图1的示意图推导出的设备，但是该设备已经根据本发明消除了瓶颈。图1中的在图2中的元件具有相同的参考号，特别是在氢气纯化的上游参与生成合成气的所有流体和装置。
因此，烃原料1在这里在2a、2b、2c中也被压缩、脱硫并预重整，之后在混合点3处与水蒸气混合，并且然后被引入到蒸汽重整反应器4中，在此将其通过借助于燃烧器5供应的外部热量在高温下重整，以产生合成气(或合成气(syngas))6。
在变换反应器7中通过水蒸气与存在于合成气中的CO之间的反应使高温高压下的合成气富含H2和CO2。
在冷却至室温并分离冷凝物之后，将富含H2和CO2的合成气11送至PSA单元。
PSA单元12在压力下产生非常高纯度的氢气13，并且还产生低压气态PSA废物14。
产生的氢气13进入(任选地)生产缓冲罐(未标记)，以消除与PSA循环有关的压力和流量变化。缓冲装置14安装在PSA废气上，以消除PSA废气的压力、流速和组成的变化。
根据本发明，废气14供应电化学纯化电池15，其以以下方式操作：电化学电池将废物14的成分与氢气分离并且从而产生氢气16和第二气体流20，该第二气流基本上包含PSA废物14中存在的所有气体与仅占百分之几的氢气。在该实例中，该第二气体流20(标识为EHS电池废物)用作用于加热重整器的燃料气体。取决于具体情况和要求，本身已知的其他用途也是可能的。氢气16在17中被压缩，如此被压缩的气体18与合成气11结合以形成用于PSA12的新的进料气体19。
在以下表3A、3B和3C列出了常规类型的设备(例如图1中的设备)的氢气回收的物料平衡，其示出了为消除瓶颈单元计算的(新)物料平衡：
Figure BDA0002333075680000101
表3A：组成，％
温度℃ 35 35 35 35 35 35 35
压力，巴 21 0.01 0.01 0.01 15 21 20
流量，Nm<sup>3</sup>/h 1000 1139.1 382.70 243.60 139.10 139.10 756.40
表3B:参数(温度、压力、流量)
H<sub>2</sub> 763.60 900.47 144.08 7.20 136.87 136.87 756.40
N 2.40 2.47 2.47 2.40 0.07 0.07
CH<sub>4</sub> 34.70 34.77 34.77 34.70 0.07 0.07
CO 19.70 19.77 19.77 19.70 0.07 0.07
CO<sub>2</sub> 176.90 176.97 176.97 176.90 0.07 0.07
H<sub>2</sub>O 2.70 4.65 4.65 2.70 1.95 1.95
表3C:(Nm3/h)
其中估算的压缩功率为51.64kW，估算的EHS功率为23.24kW。
总氢气效率为99％(表3C：流体13值/流体11值)，EHS氢气效率为95％(表3C：流体16值/流体14值)，而PSA氢气效率为84％(表3C：流体13值/流体19值)。
在此处呈现的实例中，对于与没有EHS的常规形式相同的流速，所产生的氢气(纯度相同)的流速因此从610Nm3/h变为756Nm3/h，对于75kW的最大额外电力需求增加了24％。
通过将电化学纯化步骤与在同一电化学电池中的压缩步骤组合，可以有利地将这种额外的电力需求降低(至约40kW)。
在EHS电池中通过质子交换膜PEM进行的氢气分离适用于分离PSA气态废物中所含氢气，其以下列方式发挥作用：在室温左右的温度下，且在高于大气压的300至500毫巴的压力下可得的PSA气态废物可供应电化学电池，该电化学电池在膜的两侧均包含催化剂覆盖的电极。当电流流入电极时，EHS电池中使用的PEM膜使H3O+形式的氢气选择性地穿过该膜，从而从另一侧回收纯氢气。
涉及的反应是：
在阳极：1/2H2＝>H++e-
在阴极：H++e-＝>1/2H2
最终，平衡为：H2＝>H2，氢气从阳极室转移到阴极室。
电化学势是：
Figure BDA0002333075680000111
同时，该膜因此产生了包含PSA废物的其他化合物的第二物流，这些化合物无法通过将其截留的膜；它们形成“被截留”流。因此，在本发明的意义内，该被截留的物流-图2和实例的物流20-因此是EHS的废气。取决于其组成，它可以被实际截留，或在其他过程中处理和/或重新使用，或用作重整炉中的燃料，如所呈现的实例中所示。
至于由此在EHS电池出口处回收的氢气，其纯度不足以添加到由PSA产生的氢气中，压缩后其品质将大大降低。另一方面，它非常适合被回收以进料PSA。应当注意，氢气也可以同时被压缩。
在本发明的优点中，将提及：
·现有设备的氢气生产量增加的比例远大于传统的消除瓶颈设备所能达到的比例；
·无需对设备进行改造，而这需要昂贵的工作；
·保持产生的氢气的纯度；
·在新设备的情况下，在建造过程中采用本发明的解决方案，产生具有最大氢气产率的非常高纯度的氢气，从而可避免其他设备(值得注意地是SMR)的尺寸过大；
·可能回收由EHS电池产生的贫含H2并富含CO2的第二流体(图2中的物流20)，以便在可升级的情况下产生CO2或在需要时捕获CO2。

Claims (11)

1.一种使氢气生产设备消除瓶颈的方法，该氢气生产设备包括用于通过从轻质烃重整来生成合成气的模块；任选地用于通过将合成气中的一氧化碳与水蒸气转化来富集氢气和二氧化碳的变换模块；以及还有PSA-H2单元，其用于纯化氢气并且生产超纯氢气高压气体流，同时协同生产两种主要成分为二氧化碳和氢气的低压气态废物(PSA废物)，
其特征在于，在该PSA低压气态废物上安装有电化学氢气纯化电池，以便从所述PSA废物中分离出氢气和贫氢气的废物(EHS电池废物)，回收该氢气以形成额外的氢气流，将该额外的氢气流压缩为压力在8至25巴之间并全部或部分送至该PSA单元的入口，以增加该设备的氢气生产量，同时保持由该PSA生产的氢气的纯度不变。
2.如权利要求1所述的消除瓶颈的方法，其中，在产生过量的氢气的情况下，则中断该电化学电池的运行，以优化该设备的功率消耗。
3.一种氢气生产方法，其至少包括以下步骤：
a)通过重整从轻质烃原料生成合成气，
b)任选地通过一氧化碳蒸汽转化得到二氧化碳使该合成气富集氢气和二氧化碳，
c)通过变压吸附(PSA-H2)纯化该富集的合成气用于生产超纯氢气高压气体流，同时协同生产两种主要成分为二氧化碳和氢气的低压气态PSA废物，
d)向电化学电池(EHS电池)供应全部或部分该低压PSA废物，以便从该PSA废物中回收额外的氢气和贫氢气的废物(电池废物)，
e)将该回收的额外的氢气压缩至8巴与25巴表压之间的压力，
f)在该PSA单元上游的过程中回收全部或部分该压缩回收的额外的氢气以供应该PSA，从而增加该设备的非常高纯度氢气的生产产率。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，压缩该回收的额外的氢气的步骤e)至少部分地通过该电化学电池进行。
5.如权利要求3或权利要求4所述的方法，其中，在步骤a)之前，将至少一部分在该电化学电池出口处回收的该额外的氢气用于对该轻质烃原料脱硫。
6.如权利要求3至5之一所述的方法，其中，回收离开该电化学电池的全部或部分该贫氢气的废物(EHS电池废物)以产生二氧化碳。
7.如权利要求3至6之一所述的方法，其中，将离开该电化学电池的至少一部分该贫氢气的废物(EHS电池废物)用作重整燃料。
8.一种具有优化的产率用于从轻质烃进料流生产氢气的设备，该设备至少包括：
·用于通过重整从所述轻质烃进料流生成合成气的模块；
·任选的模块，其用于将一氧化碳蒸汽转化为二氧化碳，以使该合成气富集氢气和二氧化碳；
·PSA-H2单元，其用于纯化该合成气中所含的氢气并产生超纯氢气高压气体流出流并且协同生产两种主要成分为二氧化碳和氢气的低压气态PSA流出废物；
·电化学电池(EHS电池)，其能够由该低压气态PSA废物供应并能够分离该PSA废物中存在的氢气与其他成分以产生氢气流和贫氢气的废物(EHS电池废物)；
·用于压缩由该EHS电池分离的氢气流的装置；
·用于处理和/或使用该EHS电池废物的装置；
·以及还有用于排出、输送和供应所使用的各种物流的装置。
9.如权利要求8所述的设备，其中，该电化学电池能够至少部分地对所回收的额外的氢气进行压缩。
10.如权利要求8或权利要求9所述的设备，进一步包括：用于将在该电化学电池的出口处回收的至少一部分该额外的氢气压缩并转移至用于该轻质烃原料脱硫的模块的装置。
11.如权利要求8至10之一所述的设备，进一步包括使用离开该电化学电池的贫氢气的废物(EHS电池废物)作为重整和/或生产二氧化碳的燃料的装置。
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