一種帶煙氣換熱預(yù)轉(zhuǎn)化的輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于制氫領(lǐng)域，尤其涉及一種以輕烴為原料、采用帶煙氣換熱預(yù)轉(zhuǎn)化的輕 烴蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)氫氣的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 用輕烴如天然氣、煉廠干氣、油田伴生氣、焦?fàn)t氣、干餾煤氣、石腦油等生產(chǎn)氫氣， 首先需要將輕烴類轉(zhuǎn)化為富含4的轉(zhuǎn)化氣，再用氣體分離方法，如變壓吸附分離法和冷凍 分離法等，以達(dá)到生產(chǎn)氫氣的目的。
[0004] 現(xiàn)有的輕烴轉(zhuǎn)化制氫一般采用一段蒸汽轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)轉(zhuǎn)化氣，轉(zhuǎn)化氣再經(jīng)變換即將 轉(zhuǎn)化氣中的絕大部分CO與轉(zhuǎn)化氣中殘留的H2O反應(yīng)變換為4和CO2，最后用氣體分離方法 分離出變換氣中的氫氣產(chǎn)品。
[0005] 轉(zhuǎn)化爐是采用外加熱排管式轉(zhuǎn)化爐，排管（即轉(zhuǎn)化管）內(nèi)裝填一段轉(zhuǎn)化催化劑，轉(zhuǎn) 化原料混合氣(輕烴+水蒸汽)從頭到尾通過轉(zhuǎn)化管內(nèi)的催化劑床層發(fā)生烴類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化反 應(yīng)，爐體為鋼結(jié)構(gòu)+耐火絕熱材料。但烴類物質(zhì)的水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，轉(zhuǎn)化管內(nèi) 的轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需熱量通過爐體內(nèi)轉(zhuǎn)化管排管之間的燃料燃燒提供。
[0006] 轉(zhuǎn)化原料混合氣進(jìn)轉(zhuǎn)化管前須經(jīng)轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段預(yù)熱到一定溫度(一般為500~ 600°C)，而轉(zhuǎn)化管出口轉(zhuǎn)化氣溫度一般為800~860°C。轉(zhuǎn)化氣和變換氣的高溫余熱需通 過副產(chǎn)蒸汽、加熱鍋爐給水等方式盡量回收，然后采用介質(zhì)（空氣或冷卻水）冷卻到40°C以 下，分離冷凝的水分后即得到提取氫氣用變換氣。轉(zhuǎn)化爐燃料主要為變換氣提取氫氣后的 尾氣，但滿足不了轉(zhuǎn)化爐熱量需求，不足的轉(zhuǎn)化爐熱量用少量輕烴作燃料燃燒補(bǔ)充。
[0007] 由此，氫氣生產(chǎn)過程的輕烴總消耗由原料輕烴消耗和燃料輕烴消耗組成，而且整 個(gè)轉(zhuǎn)化制氫裝置系統(tǒng)利用高溫余熱副產(chǎn)的水蒸汽，除滿足本裝置使用外，還有大量的水蒸 汽需要外送。從而普遍存在的原燃料輕烴消耗高、副產(chǎn)的蒸汽需外送消化的缺點(diǎn)。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決以上技術(shù)及制氫經(jīng)濟(jì)性問題，本發(fā)明提供一種帶煙氣換熱預(yù)轉(zhuǎn)化的輕烴 蒸汽轉(zhuǎn)化制氫方法，此方法減少輕烴轉(zhuǎn)化制氫過程中越來越昂貴輕烴的消耗，同時(shí)減少或 取消副產(chǎn)水蒸汽的外供，降低了制氫成本。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種帶煙氣換熱預(yù)轉(zhuǎn)化的輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫方法，其以輕烴為原料、水蒸汽為輕烴轉(zhuǎn) 化用氧化介質(zhì)、并通過換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐、一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐等裝置，其中一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐包括 對(duì)流段和輻射段，具體包括以下步驟： (1)將輕烴和水蒸汽的混合原料氣進(jìn)入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段預(yù)熱，混合原料氣預(yù)熱 溫度為400~650°C; (2) 預(yù)熱后的混合氣A進(jìn)入換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，得預(yù)轉(zhuǎn)化氣B，出換熱式 預(yù)轉(zhuǎn)化爐的預(yù)轉(zhuǎn)化氣B溫度為450~650°C，烴類總碳的預(yù)轉(zhuǎn)化率為5~50% ; (3) 預(yù)轉(zhuǎn)化氣B進(jìn)入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化反應(yīng)，得轉(zhuǎn)化氣C。一段蒸汽 轉(zhuǎn)化爐輻射段出口轉(zhuǎn)化氣溫度為800~900°C; (4) 轉(zhuǎn)化氣C出一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段后再依次經(jīng)過轉(zhuǎn)化廢鍋、變換、熱回收、冷卻分 離、氫氣提取、尾氣回收等步驟； (5 )燃料氣在一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段燃燒，為步履（3 )提供反應(yīng)熱量，并得到煙氣D; (6) 出一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段的煙氣D入換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐，為步驟（2)提供反應(yīng)熱量； (7) 煙氣D出換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐后，進(jìn)入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段其它換熱設(shè)備繼續(xù)回收 煙氣熱量；出一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段的煙氣D溫度為800~1100°C。出換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐的 煙氣D溫度為450~650 °C。
[0011] 所述一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段和換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐中裝有轉(zhuǎn)化催化劑。
[0012] 所述換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐為管殼式或排管式，對(duì)預(yù)熱后的原料混合氣A進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)化。 裝有轉(zhuǎn)化催化劑的轉(zhuǎn)化管內(nèi)走混合原料氣A并得到預(yù)轉(zhuǎn)化氣B，管外走煙氣D，負(fù)責(zé)為管內(nèi) 的預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供熱量。
[0013] 本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在： (一)、針對(duì)傳統(tǒng)的輕烴一段蒸汽轉(zhuǎn)化法制氫裝置普遍存在的原燃料輕烴消耗高、副產(chǎn) 大量蒸汽需外送消化的缺點(diǎn)，擬設(shè)置換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐，利用一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段出口高 溫?zé)煔獾娘@熱代替部分燃料氣為轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供部分熱量，對(duì)混合原料氣進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)化后再進(jìn) 入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化，可大量減少一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐所需燃料消耗，并通過取消 一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段的煙氣廢熱鍋爐而大量減少副產(chǎn)蒸汽量，達(dá)到降低制氫過程輕烴原 燃料消耗及降低制氫成本的目的。
[0014] (二)、采用本發(fā)明中制氫方法比采用傳統(tǒng)的輕烴一段蒸汽轉(zhuǎn)化制氫方法可節(jié)省輕 烴消耗總量(原料+補(bǔ)充燃料）5~12%，在輕烴越來越昂貴的今天，本發(fā)明的輕烴轉(zhuǎn)化制氫 方法可大量節(jié)省制氫成本，減少?gòu)U氣排放。
[0015]
【附圖說明】
[0016]圖1為本申請(qǐng)中記載的帶煙換熱預(yù)轉(zhuǎn)化的輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化法制氫工藝流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。該實(shí)施例僅用以說明本發(fā) 明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明技術(shù) 方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
[0018] 實(shí)施例1 : 一種帶煙氣換熱預(yù)轉(zhuǎn)化的輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化制氫方法，該方法以輕烴為原料、采用水蒸汽 為輕烴轉(zhuǎn)化用氧化介質(zhì)，并通過換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐、一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐，其中一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐包 括對(duì)流段和輻射段，詳細(xì)步驟如下： (1) 輕烴和水蒸汽的混合原料氣進(jìn)入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段預(yù)熱，預(yù)熱溫度為400~ 6500C； (2) 預(yù)熱后的混合氣A進(jìn)入換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，得預(yù)轉(zhuǎn)化氣B，溫度為 450~650°C，輕烴中烴類總碳的預(yù)轉(zhuǎn)化率為5~50% ; (3) 預(yù)轉(zhuǎn)化氣B進(jìn)入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化反應(yīng)，得轉(zhuǎn)化氣C。一段蒸汽 轉(zhuǎn)化爐輻射段出口轉(zhuǎn)化氣C溫度為800~900°C; (4) 轉(zhuǎn)化氣C出一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段后再依次經(jīng)過轉(zhuǎn)化廢鍋、變換、熱回收、冷卻分 離、氫氣提取、尾氣回收等步驟； (5) 燃料氣在一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段燃燒，為步履（3)提供反應(yīng)熱量，并得到溫度為 800~1100 °C的煙氣D; (6) 出一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段的煙氣D入換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐，為步驟（2)提供反應(yīng)熱量， 出換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐的煙氣D溫度為450~650°C; (7) 煙氣D出換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐后，進(jìn)入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段其它換熱設(shè)備繼續(xù)回收 煙氣熱量； 所述步驟（1)中混合原料氣預(yù)熱溫度為400~650°C。
[0019] 所述步驟（2)中出換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐的預(yù)轉(zhuǎn)化氣B溫度為450~650°C。
[0020] 所述步驟（2)中烴類總碳的預(yù)轉(zhuǎn)化率為5~50%。
[0021] 所述步驟（3)中一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段出口轉(zhuǎn)化氣溫度為800~900°C。
[0022] 所述步驟（8)中出一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射段的煙氣D溫度為800~1KKTC。
[0023] 所述步驟（8)中出換熱式預(yù)轉(zhuǎn)化爐的煙氣D溫度為450~650°C。
[0024] 所述