[發明專利]一種帶換熱預轉化的輕烴一段蒸汽轉化制氫方法

有效

• 申請號: 201410433444.4
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104150440A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 王良輝
• 申請（專利權）人: 四川天一科技股份有限公司
• 主分類號: C01B3/34
• 分類號: C01B3/34
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 易小藝

技術領域

??本發明屬于制氫領域，尤其涉及一種以輕烴為原料、采用帶換熱預轉化的輕烴一段蒸汽轉化技術生產氫氣的方法。

?

背景技術

?用輕烴如天然氣、煉廠干氣、油田伴生氣、焦爐氣、干餾煤氣、石腦油等生產氫氣，首先需要將輕烴類轉化為富含H₂的轉化氣，再用氣體分離方法，如變壓吸附分離法和冷凍分離法等，以達到生產氫氣的目的。

現有的輕烴轉化制氫一般采用一段蒸汽轉化法生產轉化氣，轉化氣再經變換即將轉化氣中的絕大部分CO與轉化氣中殘留的H₂O反應變換為H₂和CO₂，最后用氣體分離方法分離出變換氣中的氫氣產品。

轉化爐采用的是采用外加熱排管式轉化爐，排管（即轉化管）內裝填一段轉化催化劑，轉化原料混合氣（輕烴+水蒸汽）從頭到尾通過轉化管內的催化劑床層發生烴類物質的轉化反應，爐體為鋼結構+耐火絕熱材料。但烴類物質的水蒸汽轉化反應為強吸熱反應，轉化管內的轉化反應所需熱量通過爐體內轉化管排管之間的燃料燃燒提供。

轉化原料混合氣進轉化管前須經轉化爐對流段預熱到一定溫度（一般為500～600℃），而轉化管出口轉化氣溫度一般為800～860℃。轉化氣和變換氣的高溫余熱需通過副產蒸汽、加熱鍋爐給水等方式盡量回收，然后采用介質（空氣或冷卻水）冷卻到40℃以下，分離冷凝的水分后即得到提取氫氣用變換氣。轉化爐燃料主要為變換氣提取氫氣后的尾氣，但滿足不了轉化爐熱量需求，不足的轉化爐熱量用少量輕烴作燃料燃燒補充。

由此，氫氣生產過程的輕烴總消耗由原料輕烴消耗和燃料輕烴消耗組成，而且整個轉化制氫裝置系統利用高溫余熱副產的水蒸汽，除滿足本裝置使用外，還有大量的水蒸汽需要外送。從而輕烴一段蒸汽轉化法制氫裝置普遍存在的原燃料輕烴消耗高、副產的蒸汽需外送消化的缺點。

?

發明內容

?為了解決以上技術及制氫經濟性問題，本發明提供一種帶換熱預轉化的輕烴一段蒸汽轉化制氫方法，此方法減少輕烴轉化制氫過程中越來越昂貴的輕烴的消耗，同時減少或取消副產水蒸汽的外供，降低制氫成本。

解決以上技術及制氫經濟性問題的本發明為一種帶換熱預轉化的輕烴一段蒸汽轉化制氫方法，包括輕烴為原料、水蒸汽為輕烴轉化用氧化介質、換熱式預轉化爐、一段蒸汽轉化爐，其中一段蒸汽轉化爐包括對流段和輻射段，其特征在于以下步驟：

（1）輕烴和水蒸汽進入一段蒸汽轉化爐對流段預熱；

?（2）預熱后的混合氣A進入換熱式預轉化爐進行預轉化反應，得氣體B；

（3）氣體B進入一段蒸汽轉化爐輻射段進行深度轉化反應，得氣體C，；

（4）氣體C再次回到換熱式預轉化爐，為步驟（2）提供反應熱量，出換熱式預轉化爐后進入廢熱鍋爐；

（5）氣體C出轉化廢鍋后再依次經過與現有輕烴制氫工藝相同的變換、熱回收、冷卻分離、氫氣提取、尾氣回收步驟。

所述步驟（1）中預熱溫度為500～650℃。

所述步驟（3）中一段蒸汽轉化爐爐輻射段出口轉化溫度為800～900℃。

所述步驟（2）中烴類總碳的預轉化率為10～50%。?

所述一段蒸汽轉化爐輻射段和換熱式預轉化爐中裝有鎳系轉化催化劑。

所述換熱式預轉化爐為立式管殼式或套管系列式，對預熱后的原料混合氣A進行預轉化。管外或套管夾套內走氣體C，溫度高，負責為管內的預轉化反應提供熱量。

本發明針對傳統的輕烴一段蒸汽轉化法制氫裝置普遍存在的原燃料輕烴消耗高、副產的蒸汽需外送消化的缺點，擬設置換熱式預轉化爐，利用一段蒸汽轉化爐出口高溫轉化氣的顯熱代替部分燃料氣為轉化反應提供部分熱量，對進入一段蒸汽轉化爐前的混合原料氣進行預轉化，可大量減少一段蒸汽轉化爐所需燃料消耗并大量減少轉化氣廢熱鍋爐和一段蒸汽轉化爐對流段煙氣廢熱鍋爐的副產蒸汽量，達到降低制氫過程輕烴原燃料消耗及降低制氫成本的目的。

采用本發明中制氫方法比采用傳統的輕烴一段蒸汽轉化制氫方法可節省輕烴消耗總量（原料+補充燃料）7～15%，在輕烴越來越昂貴的今天，本發明的輕烴轉化制氫方法可大量節省制氫成本，減少廢氣排放。

??

附圖說明

圖1?為傳統的輕烴一段蒸汽轉化法制氫工藝流程圖

圖2?為帶換熱預轉化的輕烴一段蒸汽轉化法制氫工藝流程圖

具體實施方式