[發(fā)明專利]一種用于制氫轉(zhuǎn)化爐的余熱回收系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111777038A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明會;張鐵峰;閆廣豪;劉劍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海浩用工業(yè)爐有限公司
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

本發(fā)明提供了一種用于制氫轉(zhuǎn)化爐的余熱回收系統(tǒng)和方法，所述余熱回收系統(tǒng)包括：通過煙道依次串聯(lián)的轉(zhuǎn)化原料預(yù)熱段、蒸汽過熱段、高溫空氣預(yù)熱段、蒸發(fā)段、低溫空氣預(yù)熱段，所述余熱回收系統(tǒng)還包括原料預(yù)熱段，所述原料預(yù)熱段通過煙道與所述蒸發(fā)段和/或低溫空氣預(yù)熱段串聯(lián)；所述原料預(yù)熱段的預(yù)熱介質(zhì)為轉(zhuǎn)化原料和/或制氫轉(zhuǎn)化爐的燃料氣。采用上述技術(shù)方案后，可以使煙氣余熱充分利用，降低排煙溫度至70～120℃。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制氫轉(zhuǎn)化爐的余熱回收系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

輕烴水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝廣泛用于石油化工行業(yè)，生產(chǎn)高純度氫氣產(chǎn)品作為油品加氫處理(精制、裂化、合成等)的氫氣原料。該工藝以輕烴(天然氣、煉廠氣、液化氣、石腦油等)為原料，通過水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，再經(jīng)變換反應(yīng)及變壓吸附提純得到99.9％純度的氫氣產(chǎn)品。

該工藝的核心設(shè)備為制氫轉(zhuǎn)化爐，原料氣與水蒸汽混合后進入爐內(nèi)輻射段的轉(zhuǎn)化爐管，管內(nèi)裝填轉(zhuǎn)化催化劑，在約850℃的溫度條件下，完成轉(zhuǎn)化反應(yīng)。變壓吸附脫附氣作為轉(zhuǎn)化爐主燃料，不足部分由工廠燃料氣管網(wǎng)補充。為提高轉(zhuǎn)化爐熱效率，輻射段出口設(shè)置對流段對煙氣余熱進行回收，工業(yè)裝置中分別設(shè)置了水保護段、轉(zhuǎn)化原料預(yù)熱段、預(yù)轉(zhuǎn)化原料預(yù)熱段、蒸汽過熱段、高溫空氣預(yù)熱段、蒸發(fā)段、低溫空氣預(yù)熱段等余熱回收設(shè)施的部分或全部，換熱流程示意圖如圖1所示。制氫轉(zhuǎn)化爐輻射室的高溫?zé)煔猓?jīng)上述裝置換熱，將煙氣溫度降低到140～180℃，經(jīng)引風(fēng)機進入煙囪排出，達到約90％的熱效率。

常規(guī)余熱回收設(shè)施無法實現(xiàn)更低煙氣排放溫度的主要原因是：變壓吸附脫附氣流量大且熱值較低(其中CO2含量高達50～55％)，可燃組分完全燃燒后所形成的煙氣量比工廠燃料氣燃燒產(chǎn)生的煙氣量多28～30％，煙氣經(jīng)上述各段余熱回收后,受飽和水溫度影響，出蒸發(fā)段的溫度一般在270℃～320℃而無法進一步降低，最后一段低溫空氣預(yù)熱段采用空氣回收煙氣余熱，由于空氣量僅為煙氣量的60％～80％，受煙氣和空氣換熱平衡和空氣入口溫度的影響，由于冷源不足，無法將排煙溫度降低到較低溫度，煙氣余熱無更多的低溫介質(zhì)來進一步回收，排煙溫度較高，能量浪費較多。

制氫裝置原料在進入轉(zhuǎn)化爐前需要進行烯烴飽和及深度脫硫預(yù)處理，對溫度的要求320℃以上，實際應(yīng)用中一般采用加熱爐或過熱蒸汽加熱，額外又增加了裝置的燃料氣或中壓過熱蒸汽消耗。

隨著國家對碳排放要求的不斷提高，實際工業(yè)生產(chǎn)中制氫轉(zhuǎn)化爐熱效率如果長期在較低的效率下運行，不僅造成燃料的浪費、影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時無法滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，嚴(yán)重制約企業(yè)的發(fā)展。

本發(fā)明的目的在于提供一種排煙溫度更低、余熱回收效率更高的用于制氫轉(zhuǎn)化爐的余熱回收系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明利用煙氣的溫位并結(jié)合裝置內(nèi)部用于回收余熱介質(zhì)如原料氣、蒸汽、空氣、鍋爐給水的流量及熱負(fù)荷要求，進行合理的換熱流程優(yōu)化，使煙氣余熱被充分利用，從而提供一種排煙溫度更低、余熱回收效率更高的用于制氫轉(zhuǎn)化爐的余熱回收系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明公開了一種用于制氫轉(zhuǎn)化爐的余熱回收系統(tǒng)，包括：通過煙道依次串聯(lián)的轉(zhuǎn)化原料預(yù)熱段、蒸汽過熱段、高溫空氣預(yù)熱段、蒸發(fā)段和低溫空氣預(yù)熱段，所述余熱回收系統(tǒng)還包括原料預(yù)熱段，所述原料預(yù)熱段通過煙道與所述蒸發(fā)段和/或低溫空氣預(yù)熱段串聯(lián)；

所述原料預(yù)熱段的預(yù)熱介質(zhì)為轉(zhuǎn)化原料和/或制氫轉(zhuǎn)化爐的燃料氣。

優(yōu)選地，所述原料預(yù)熱段通過煙道串聯(lián)于所述高溫空氣預(yù)熱段與所述蒸發(fā)段之間；

或，所述原料預(yù)熱段通過煙道串聯(lián)于所述蒸汽過熱段與所述高溫空氣預(yù)熱段之間；

或，所述原料預(yù)熱段通過煙道串聯(lián)于所述轉(zhuǎn)化原料預(yù)熱段與所述蒸汽過熱段之間；

或，所述原料預(yù)熱段通過煙道串聯(lián)于所述蒸發(fā)段與所述低溫空氣預(yù)熱段之間；