[發明專利]一種輕烴類原料轉化制氫氣或/和氫-一氧化碳合成氣的方法

無效

• 申請號: 201210068303.8
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN103303866A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 吳芳
• 申請（專利權）人: 上海漢興能源科技有限公司
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

????本發明涉及綜合利用輕烴類原料、采用水蒸氣轉化工藝制造出氫氣或/和氫-一氧化碳合成氣的方法。

背景技術

目前，以輕烴類原料生產氫氣以及氫-一氧化碳合成氣的方法一般采用輕烴水蒸氣一段轉化、轉化氣余熱回收、脫二氧化碳、二氧化碳循環使用、干燥脫除二氧化碳和水、深冷分離一氧化碳和粗氫氣、PSA分離高純度氫氣等步驟，可概括為水蒸氣一段轉化＋深冷＋PSA。由于該方法轉化溫度較低，800-850℃，轉化氣中的殘余甲烷含量較高（約為5-8%），使得后續的一氧化碳生產過程必須采用深冷工藝分離出一氧化碳產品氣，再用PSA提純出氫氣，整個工藝流程比較復雜，深冷環節能耗較高，投資較大。

發明內容

本發明就是對上述方法進行改進，提出一種高效、簡便和經濟的方法把輕烴類原料轉化制氫氣或/和氫-一氧化碳合成氣。

本發明的技術方案包括以下步驟?：

（1）加壓預熱：對所述的輕烴類原料加壓至2.0-4.0MPa.G，其中采用氣體輕烴原料的用壓縮機加壓，采用液態輕烴原料的用泵加壓，預熱至250-390℃，再加入循環氫混合得到原料氣；

（2）脫硫凈化：將上述原料氣送入凈化反應器，在凈化反應器內的烯烴飽和催化劑、有機硫轉化催化劑、脫氯劑、氧化鋅脫硫劑作用下，原料中的硫含量降到小于0.2PPm，氯含量降到小于0.2PPm，烯烴含量的體積比降到小于或等于1%，得到凈化氣；

（3）一段轉化：將上述凈化氣送入一段轉化爐，向爐內的凈化氣加入水炭比為2.0-5.0（mol/mol）的4.0MPa水蒸氣和二氧化碳，經混合后的凈化氣通過一段轉化爐對流段時被加熱至500-700℃進入爐內輻射段的爐管內，受爐管內轉化催化劑的作用轉化成一段轉化氣，即氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水的平衡混合物，一段轉化氣出口溫度為700-900℃；

（4）二段轉化：將上述得到的一段轉化氣送入二段轉化爐，加入氧氣燃燒，一段轉化氣中的氫氣或其它氣體在催化劑層上部的非催化空間進行燃燒，溫度達1100－1400℃，燃燒氣體在催化劑床層利用燃燒產生的熱量發生轉化反應生成二段轉化氣，其中甲烷含量體積比降至0.01％－0.5％；從二段轉化爐出口的二段轉化氣溫度為900-1100℃，經過廢熱鍋爐、鍋爐給水換熱器、脫碳重沸器及脫鹽水預熱器釋放熱量后進入空氣冷卻器、水冷卻器冷卻至40℃左右；

（5）濕法脫碳：將上述經冷卻后的二段轉化氣送入二氧化碳吸收塔，吸收塔內的二氧化碳貧液吸收二段轉化氣中的二氧化碳成為二氧化碳富液，使二段轉化氣中的二氧化碳含量降至1000?PPm以下，得到脫碳氣；

（6）吸附分離和產品合成：將上述脫碳氣送入PSA吸附塔，采用PSA變壓吸附分離脫碳氣，得到氫氣產品；分離出的一氧化碳解析氣經過壓縮機壓縮后進TSA吸附裝置，脫除二氧化碳和水，得到一氧化碳產品，按照預設比例將一氧化碳產品與氫氣產品混合，得到合成氣產品。

作為進一步改進，將濕法脫碳產生的二氧化碳富液送入再生塔分離出二氧化碳，其中一部分作為循環二氧化碳由壓縮機加壓進入一段轉化爐使用，其余向外輸出。

作為進一步改進，從制得的氫氣產品中分出一部分作為加入輕烴類原料的循環氫。

作為進一步改進，從所述廢熱鍋爐在冷卻二段轉化氣過程中換熱產生的水蒸氣中分出部分送至一段轉化爐，與循環二氧化碳配合參與一段轉化，其余向外輸出。

本發明是針對現有的“水蒸氣一段轉化＋深冷＋PSA”方法所存在的問題而提出的一種改進，在現有技術的一段轉化基礎上，增加了二段轉化，使殘余甲烷含量含量降至0.01％－0.5％（V），這樣后續工序就不需要采用投資高、能耗高的深冷技術，而可以采用工藝流程簡單、投資更省的PSA技術，同樣獲得所需要的氫氣產品或/和氫-一氧化碳合成氣，而且合成氣中的氫氣和一氧化碳比例可以任意調節比例。與原有技術相比，投資約降低10－20％；能耗降低5-10%。具有很好的經濟效益。

附圖說明

附圖是本發明的轉化方法流程示意圖。

具體實施方式

下面結合本發明的實施例及其附圖作進一步的詳細說明。

見附圖所示實施例的轉化方法流程，包括原料加壓加熱、脫硫凈化、一段轉化、二段轉化、濕法脫碳、變壓吸附、氫氣壓縮和一氧化碳混合等過程。完成各過程的裝置構成一個由輕烴類原料轉化為氫氣或者/和氫氣-一氧化碳合成氣的成套系統。該成套系統的運行流程如下：

（1）加壓預熱