合成气的制备方法和装置制造方法及图纸

一种通过烃原料的催化蒸汽和／或ＣＯ↓［２］转化来制备合成气的方法，该方法包括以下步骤：　　　　（ａ）在加热的蒸汽转化单元中，加热烃和蒸汽和／或ＣＯ↓［２］的反应混合物，所述蒸汽转化单元与含烟道气的管式燃烧转化器废热部分相连接，其中通过与固体转化催化剂接触进行反应混合物的转化；　　　　（ｂ）将经部分蒸汽转化的混合物送入管式燃烧转化器，并且进一步将该混合物转化至所需要的组成和温度，其中所述加热的蒸汽转化单元包括配管系统，其具有装载固体转化催化剂的反应部分，所述转化催化剂包括催化剂颗粒和／或催化结构单元，作为流程气管线系统一部分的配管系统与含有烟道气的废热部分相连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
合成气的制备方法和装置
本专利技术涉及一种制备合成气的方法和装置。该制备方法包括利用催化蒸汽和/或二氧化碳转化烃原料。尤其是，本专利技术提供了一种改进上述类型工艺的方法，该方法包括的步骤有：对与在蒸汽转化中具有活性的固体催化剂接触的烃蒸汽混合物进行加热蒸汽转化，并且随后在燃烧蒸汽转化器中对部分转化过的流出物进行转化。
技术介绍
利用催化蒸汽和/或二氧化碳转化烃原料是这样一种工艺：其中烃原料与蒸汽和/或二氧化碳反应，形成了富氢气和一氧化碳的合成气。关键的反应是：-烃蒸汽转化，以下描述的是烃为甲烷时的情况：-蒸汽和/或二氧化碳转化反应伴随有转移反应：以上两个反应在大多数情况下接近平衡。如果转化器单元进料蒸汽中存在高级烃(具有两个或更多烃原子的烃)，则也根据以下解释的、与上述反应类似的反应进行蒸汽转化：二氧化碳转化烃，以下描述的是烃为甲烷时的情况：利用蒸汽与二氧化碳的结合来转化烃，以下描述的是烃为甲烷时的情况：可改变蒸汽与二氧化碳的比值，以得到所需的合成气组成。在制备合成气时，以烃原料的预转化形式对燃烧蒸汽转化器的前阶段进行部分蒸汽转化是本领域熟知的。预转化通常用于含高级烃的烃原料、或用于增加现有转化设备的容量。由此将烃原料的流程气和蒸汽和/或CO2引入温度为约450-550℃的预转化器中。当进行预转化处理时，随着预转化器中蒸汽转-->化反应的进行，流程气的温度通常稍稍降低或增加，这取决于烃原料，因为这是绝热操作。通常在含有常规催化剂颗粒的常规反应器罐中进行绝热预转化。在工业合成气制备设备中，其中加有蒸汽和/或CO2的预转化过的流程气随后被预加热至进入燃烧蒸汽转化器的理想入口温度，它是通过与来自燃烧转化器的热烟道气进行热交换而被加热的。进入工业转化器的常规入口温度在600-700℃之间。可通过设计系统而使得可在该范围以外的入口温度下操作。在预转化器和燃烧蒸汽转化器之间加入烟道气加热的蒸汽转化步骤会提高烟道气热焓的利用率，同时能够将入口温度保持在常规的600-700℃之间。允许较高的入口温度会增加烟道气热焓的利用率。更多来自烟道气的热量被利用，因为热量不仅用于加热流程气，而且部分用于进行吸热转化反应。用于转化的烟道气热焓利用率的增加是所期望的，因为它减小了燃烧转化器的尺寸，并且减少了用于产生蒸汽的废热，由此限制了不希望的蒸汽排出。本文参考引用的专利申请EPA855366公开了来自燃烧蒸汽转化器的热烟道气热量利用率的改进。该申请公开了一种方法，其中进入蒸汽转化器的流程气在预热盘管中被部分转化，该盘管壁上装有蒸汽转化催化剂的薄膜。随后通过在壁上覆有的催化剂上进行的吸热蒸汽转化反应、使得烟道气中大量有用热量被传递给流程气并且被吸收。据此调节盘管的尺寸和催化剂的量，以提高来自催化的预热盘管的部分转化过的流程气的出口温度，使其达到燃烧蒸汽转化器入口所需温度。该方法的主要缺点是：催化的预热盘管的长期操作降低了催化剂的活性。这会导致盘管的出口温度超过了燃烧转化器入口允许的最高气体温度。升高的盘管出口温度是由于蒸汽转化减弱时流程气的热吸收降低所致。接着，不得不对盘管壁上的催化剂进行再活化或用新的催化剂替换之。当将预热盘管从烟道气通道中拆除以替换盘管中的催化剂时，这是困难而昂贵的操作。本文参考引用的专利申请EPA1069070其公开的目的是：利用易于替换的附加催化剂单元补偿预热盘管壁上施加的薄膜催化剂催化活性的降低，从而改善上述类型蒸汽转化工艺的长期可操作性。该申请公开了一种用于烃原料的催化蒸汽转化方法，该方法包括蒸汽转化与第一蒸汽转化催化剂接触的烃蒸汽混合物，该第一蒸汽转化催化剂是设置在燃烧蒸汽转化器烟道气通道中的催化预热盘管壁上的薄膜。在此步骤之后，-->将来自催化预热盘管的部分转化过的流出物与燃烧转化器中的第二蒸汽转化催化剂接触。该方法包括进一步使部分转化过的流出物与一个中间转化单元接触的步骤，该中间转化单元设置在烟道气通道的催化预热盘管出口和燃烧蒸汽转化器入口之间。在长期操作过程中，催化预热盘管单元中活性的损失被中间转化单元内部分转化过的流出物中的蒸汽转化反应部分地补偿。中间转化单元的操作是在基本绝热的条件下进行，而且部分补偿了催化预热盘管上的薄膜蒸汽转化催化剂降低的蒸汽转化活性，并且使得来自催化预热盘管的流出物的温度升高。除了在长期操作中，提供所需要的的温度调节—使流程气的温度低于燃烧蒸汽转化器的最大入口温度以外，中间转化单元的另一个优点是该单元的位置在烟道气通道之外。为了补偿如上所述的催化预热盘管中活性的降低，必须替换或再活化燃烧蒸汽转化器前阶段使用过的催化剂。如前所述，在烟道气通道中、以薄膜形式施加于盘管的使用过的催化剂的替换是费时而昂贵的处理。通过在烟道气通道外设置一个中间催化剂单元，则可在中间转化单元中替换使用过的催化剂，并且该替换操作大大地被简化了。当将系统中的催化预热盘管设计成使得离开盘管的流程气在理想出口温度下是化学平衡时，绝热操作的中间转化单元不会改变温度或气体组成。随着催化预热盘管中催化剂的减活，化学反应将不再是化学平衡。这意味着，更少的热量用于进行吸热的蒸汽转化反应，并且由于传递到催化预热盘管的热量实质上没有变化，更多的热量可用于加热。这导致盘管升高的出口温度。此时，中间转化单元将使气体组成接近平衡，由此在催化预热盘管中的催化剂减活之前使气体冷却至接近理想温度的温度。但是，所着催化预热盘管中催化剂的减活变得严重，由此导致的温度升高成了问题。预热盘管温度的增加有可能超过所设计的温度，致使来自烟道气的热传输驱动力减小，导致了较小的传输功率，由此使整个转化系统的容量降低。中间转化单元的使用并未解决这一问题，而且替换施加在预热盘管壁上的催化剂薄膜变得必要了。专利申请EPA855366和1069070所述的方法均具有很难替换烟道气通道中催化预热盘管壁上的催化剂薄膜的缺陷。专利申请EPA1069070描述了部分解决方法，该方法延长废热部分中再加热盘管壁上的薄膜催化剂的使用寿命。-->但是，随着时间的推移，预计废热部分中再加热盘管壁上的薄膜催化剂的减活最终必然导致替换该催化剂。如上所述，这是一项因费时且昂贵而不希望进行的操作。专利US3743488描述了一种方法，其中烃蒸汽混合物在烟道气蒸汽中被重复加热，并且在烟道气流之外的绝热反应器中与蒸汽转化催化剂颗粒反应。该方法可容易地在外部反应器中替换催化剂。但是，许多绝热反应器的使用总体上是一种昂贵的方法。专利US4959079公开了一种方法，其设计目的是改进来自燃烧蒸汽转化器的热烟气热量的利用率。在该方法中，在自辐射腔延伸的转化器管的预加热部分中，将进入蒸汽转化器的流程气进行部分预转化。接着经过吸热的蒸汽转化反应、使烟道气中可利用的热量传递至流程气并且被其吸收。但是，烟道气和转化管之间的逆流中的热交换差。在转化管上装散热片增加了热传递。尽管如此，如果将转化器的长度保持为合理的程度，则可热传递的量相对有限。本专利技术通过提供一种改进的方法解决了现有技术中存在的问题，该方法包括对与在蒸汽转化中具有活性的固体催化剂接触的烃蒸汽混合物进行蒸汽和/或CO2转化的步骤。该固体催化剂设置在构成加热的蒸汽转化单元的烟道气加热的盘管系统之配管系统中。之后使来自加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过烃原料的催化蒸汽和/或CO2转化来制备合成气的方法，该方法包括以下步骤：(a)在加热的蒸汽转化单元中，加热烃和蒸汽和/或CO2的反应混合物，所述蒸汽转化单元与含烟道气的管式燃烧转化器废热部分相连接，其中通过与固体转化催化剂接触进行反应混合物的转化；(b)将经部分蒸汽转化的混合物送入管式燃烧转化器，并且进一步将该混合物转化至所需要的组成和温度，其中所述加热的蒸汽转化单元包括配管系统，其具有装载固体转化催化剂的反应部分，所述转化催化剂包括催化剂颗粒和/或催化结构单元，作为流程气管线系统一部分的配管系统与含有烟道气的废热部分相连接。2.权利要求1的方法，其中加热的蒸汽转化单元由带有或没有固体转化催化剂的加热部分、以及绝热反应部分组成，所述绝热反应部分包括覆有蒸汽转化催化剂层的催化结构单元，均为流程气管线系统一部分的这两个部分与含有烟道气的废热部分相连接。3.权利要求1的方法，其中加热的蒸汽转化单元由加热的具有催化剂颗粒的反应部分组成，作为流程气管线系统一部分的加热部分与含有烟道气的废热部分相连接。4.权利要求1、2...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·克里斯滕森，T·罗斯楚普尼尔森，N·埃里克斯楚普，K·阿尔斯伯格彼得森，J·H·B·汉森，I·迪布杰尔，
申请(专利权)人：赫多特普索化工设备公司，
类型：发明
国别省市：