一种带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置及转化工艺

摘要

本发明公开了一种带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置，包括预转化炉、方箱式一段炉、混合气预热器以及热量回收系统，所述方箱式一段炉由辐射段和对流段组成，对流段的混合气出口与预转化炉的进口相连，所述预转化炉的出口与混合气预热器连接，所述混合气预热器与方箱式一段炉的辐射段相连，辐射段的一段高温转化气出口与混合气预热器连接，所述混合气预热器的一段转化气出口与热量回收系统相连。本发明通过预转化炉和混合气预热器的设置，可适当减少方箱式一段炉辐射段的负荷，并可减少一段炉对流段的负荷，降低装置烃类燃料气的消耗，从而降低合成气的生产成本，同时也减少了方箱式一段炉烟气的排放量，具有一定的环保优势。

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种可应用于乙二醇、甲醇、制氢等装置的烃蒸汽转化装置及转化工艺。

背景技术

采用烃类蒸汽转化工艺生产的合成气被广泛用于制氢、生产乙二醇和甲醇等装置中，这样的转化工艺具有流程短、投资省、环境友好、操作简单的特点，但随着烃类价格的上涨，合成气的生产成本越来越高，已成为制约工厂经济性的重要因素，如何降低合成气的生产成本成为了烃类蒸汽制取合成气转化工艺的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置及转化工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：一种带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置，其特征在于：包括预转化炉、方箱式一段炉、混合气预热器以及热量回收系统，所述方箱式一段炉由辐射段和对流段组成，所述方箱式一段炉的对流段设置有混合气入口和混合气出口，所述对流段的混合气出口与预转化炉的进口相连，所述预转化炉的出口与混合气预热器连接，所述混合气预热器与方箱式一段炉的辐射段相连，所述辐射段的一段高温转化气出口与混合气预热器连接，所述混合气预热器的一段转化气出口与热量回收系统相连。

本发明所述的带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置，其所述方箱式一段炉的对流段内设置有多组盘管，所述多组盘管的预热热源为辐射段排放的高温烟气，所述对流段设置有低温烟气排放口。

本发明所述的带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置的转化工艺，其特征在于：脱硫后的烃类气和水蒸汽的混合气首先经方箱式一段炉中对流段的混合气预热盘管预热，得到预热后的混合气A；

混合气A进入预转化炉，在预转化炉中发生高级烃到轻烃的全部转化和部分轻烃蒸汽转化反应，得到预转化气B；

预转化气B再配入工艺蒸汽后，进入混合气预热器，利用出方箱式一段炉的高温气进一步过热后，得到预转化气C；

预转化气C直接进入方箱式一段炉中辐射段的各转化管，发生烃类蒸汽转化深度反应，得到一段高温转化气D，方箱式一段炉的操作温度为800～950℃；

一段高温转化气D首先进入混合气预热器为其提供所需热量后，得到一段转化气E；

一段转化气E进入热量回收系统，得到转化气F，最后送到下游装置。

本发明所述的带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置的转化工艺，其方箱式一段炉的辐射段产生的高温烟气用于对流段中各盘管的预热热源，降温后的低温烟气排出对流段。

本发明所述的带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置的转化工艺，其预转化气B配入工艺蒸汽后，再根据需要加入部分CO₂，以调整转化气的组成。

本发明通过预转化炉和混合气预热器的设置，可适当减少方箱式一段炉辐射段的负荷，并可减少一段炉对流段的负荷，降低装置烃类燃料气的消耗，从而降低合成气的生产成本，同时也减少了方箱式一段炉烟气的排放量，具有一定的环保优势。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

图中标记：1为预转化炉，2为方箱式一段炉，3为混合气预热器，4为热量回收系统，5为辐射段，6为对流段。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化装置，包括预转化炉1、方箱式一段炉2、混合气预热器3以及热量回收系统4，所述方箱式一段炉2由辐射段5和对流段6组成，所述方箱式一段炉2的对流段6设置有混合气入口和混合气出口，所述对流段6的混合气出口与预转化炉1的进口相连，所述预转化炉1的出口与混合气预热器3连接，所述混合气预热器3与方箱式一段炉2的辐射段5相连，所述辐射段5的一段高温转化气出口与混合气预热器3连接，所述混合气预热器3的一段转化气出口与热量回收系统4相连。

其中，所述方箱式一段炉2的对流段6内设置有多组盘管，所述多组盘管的预热热源为辐射段5排放的高温烟气，所述对流段6设置有低温烟气排放口。

本发明的工艺，具体为：脱硫后的烃类气（如天然气、伴生气、页岩气等）和水蒸汽的混合气首先经方箱式一段炉中对流段的混合气预热盘管预热，得到预热后的混合气A。

混合气A进入预转化炉，在预转化炉中发生高级烃到轻烃的全部转化和部分轻烃蒸汽转化反应，得到预转化气B。

预转化气B再配入工艺蒸汽后，进入混合气预热器，利用出方箱式一段炉的高温气进一步过热后，得到预转化气C。

预转化气C直接进入方箱式一段炉中辐射段的各转化管，发生烃类蒸汽转化深度反应，得到一段高温转化气D，方箱式一段炉的操作温度为800～950℃。

一段高温转化气D首先进入混合气预热器为其提供所需热量后，得到一段转化气E。

一段转化气E进入热量回收系统，得到转化气F，最后送到下游装置。

其中，方箱式一段炉的辐射段产生的高温烟气G用于对流段中各盘管的预热热源，高温烟气G除预热预转化炉1的混合气外，还可预热蒸汽、烃类气、燃烧空气等，降温后的低温烟气H排出对流段。

在本发明中，方箱式一段炉所需的热源由燃烧烃类气或装置内尾气提供，热量回收系统可充分利用转化气的热量，可用于副产各等级蒸汽，预热锅炉给水和脱盐水等，对流段各盘管数量、用途和热量回收系统可根据装置乃至全厂的热量利用灵活设置。

另外，本装置还可根据需要在预转化炉和混合气预热器之间加入CO₂，即预转化气B配入工艺蒸汽后，再根据需要加入部分CO₂，以调整转化气的组成。

本发明所涉及的一种带预转化并利用高温一段气预热混合气的烃类蒸汽转化工艺，其通过预转化炉和混合气预热器的设置，可适当减少方箱式一段炉辐射段的负荷，并可减少一段炉对流段的负荷，降低装置烃类燃料气的消耗，从而降低合成气的生产成本，同时也减少了方箱式一段炉烟气的排放量，具有一定的环保优势。本发明的工艺流程特别适用于乙二醇、甲醇、制氢等装置的烃类蒸汽转化工艺，对于电价便宜或周围有廉价蒸汽来源的工厂，本发明的工艺在生产运行成本上将更具优势。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。