[發明專利]一種燃料氣-氫氣聯產工藝

在審

• 申請號: 201610101898.0
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN107118817A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 蔡進;魏士新;吳琳;徐本剛;朱艷芳;吳學其;黃先亮;張杰;王金利
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10L3/10
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本技術屬于煤氣化綜合利用技術領域。

背景技術

燃料消耗是大型煤化工項目技術經濟性的重要指標之一。氫氣是煤化工項目中重要的中間產物之一，氫氣平衡及其利用也關系到項目整體的經濟性。

煤化工項目的常用燃料有燃油、液化氣（罐裝或管輸）、煤氣、天然氣（LNG或管輸）等。通常來講，采用燃油及液化氣成本較高，而煤氣熱值較低，往往達不到使用要求。從熱值、方便性、環境友好性、經濟性多方面綜合考慮，天然氣是一個相對較好的選擇。但由于項目建設地所限，很多地區并沒有配套的管輸天然氣，因此一些項目也選擇比管輸天然氣價格更高的LNG作為燃料。

發明內容

本發明的目的是提供一種燃料氣-氫氣聯產工藝，在大型煤化工項目建設初期解決全廠燃料供應和氫氣平衡問題。

本發明的主要特點是：燃料氣-氫氣聯產工藝流程簡單，投資占地小，操作靈活方便，能夠解決全廠的燃料供應及氫氣平衡問題，具有良好的經濟效益。

本發明的主要技術方案：燃料氣-氫氣聯產工藝，其特征在于：新鮮氣進入新鮮氣預熱器殼程，與二反出口換熱器管程來的富甲烷氣換熱，預熱后的原料氣進入水解反應器發生水解反應，將原料氣中的有機硫水解為無機硫，再經過脫硫反應器發生脫硫反應，降低合成氣中總硫含量至50PPb以下，防止甲烷合成催化劑發生硫中毒；從脫硫反應器來經過脫硫的新鮮氣，與循環壓縮機出口的氣體混合后經二反出口換熱器換熱，出口氣體經一反入口換熱器與一反出口氣換熱后進入第一甲烷合成反應器；第一甲烷合成反應器出口氣體經蒸汽過熱器對蒸汽過熱、一反入口換熱器預熱一反入口氣、蒸汽發生器發生蒸汽之后分為兩股，一股經壓縮機入口換熱器預熱鍋爐給水、前穩罐穩壓、循環壓縮機升壓、后穩罐穩壓后作為循環氣與從脫硫反應器來經過脫硫的新鮮氣混合進入二反出口換熱器，另一股進入第二甲烷合成反應器，二反出口氣經二反出口換熱器、新鮮氣預熱器、鍋爐水預熱器二、鍋爐水預熱器三、鍋爐水預熱器一換熱后經分液罐一分液后制得富氫富甲烷燃料氣；鍋爐水預熱器三出口的反應氣體亦可經分液罐二、三反入口換熱器管程進入第三甲烷合成反應器，三反出口氣經鍋爐水預熱器四預熱鍋爐水、三反入口換熱器殼程預熱三反入口氣之后進入鍋爐水預熱器一，換熱后經分液罐一分液后制得富氫富甲烷燃料氣。

具體地，本發明中燃料氣-氫氣聯產的方法是：

新鮮氣進入新鮮氣預熱器15殼程，與二反出口換熱器14管程來的富甲烷氣換熱，預熱后的原料氣進入水解反應器1發生水解反應，將原料氣中的有機硫水解為無機硫，再經過脫硫反應器2發生脫硫反應，降低合成氣中總硫含量至50PPb以下，防止甲烷合成催化劑發生硫中毒。

從脫硫反應器2來經過脫硫的新鮮氣，與循環壓縮機出口的氣體混合后經二反出口換熱器14換熱至220℃~260℃，出口氣體經一反入口換熱器9與一反出口氣換熱后進入第一甲烷合成反應器3。該反應器采用絕熱形式，入口溫度260℃~310℃，出口溫度在600℃~650℃。

第一甲烷合成反應器3出口氣體經蒸汽過熱器11對蒸汽過熱、一反入口換熱器9預熱一反入口氣、蒸汽發生器12發生蒸汽之后分為兩股，一股經壓縮機入口換熱器13預熱鍋爐給水、前穩罐6穩壓、循環壓縮機10升壓、后穩罐7穩壓后作為循環氣與從脫硫反應器2來經過脫硫的新鮮氣混合進入二反出口換熱器14，另一股進入第二甲烷合成反應器4，二反氣經二反出口換熱器14、新鮮氣預熱器15、鍋爐水預熱器二17、鍋爐水預熱器三20、鍋爐水預熱器一16換熱后經分液罐一8分液后制得富氫富甲烷燃料氣。

若實際需要的甲烷含量較高，鍋爐水預熱器三20出口的反應氣體經分液罐二9、三反入口換熱器18管程進入第三甲烷合成反應器5，三反出口氣經鍋爐水預熱器四21預熱鍋爐水、三反入口換熱器18殼程預熱三反入口氣之后進入鍋爐水預熱器一16，換熱后經分液罐一8分液后制得富氫富甲烷燃料氣。

第二甲烷合成反應器4和第三甲烷合成反應器5的入口溫度分別是250℃~260℃、240℃~260℃，出口溫度分別是450℃~490℃、360℃~400℃。進第三甲烷合成反應器5前先經過分液罐二9分水，有利于甲烷合成反應朝生成甲烷的方向移動，提高產品質量。

第二甲烷合成反應器4出口氣體中甲烷體積分數（干基）約71.0%~78.0%，第三甲烷合成反應器5出口氣體中甲烷體積分數（干基）約91.0%~94.5%。

來自前穩罐6、后穩罐7、分液灌一8、分液灌二9的工藝冷凝水混合進入工藝冷凝水汽提塔，氣提蒸汽閃蒸出不凝氣，處理后的工藝冷凝水由工藝冷凝水泵輸送出界區。