合成气热量回收系统技术方案

本发明专利技术公开了一种从含氢合成气流中回收热量的系统。由蒸汽烃转化(SMR)工艺生产的合成气(主要成分为CO和H

Syngas heat recovery system

【技术实现步骤摘要】
合成气热量回收系统
本专利技术属于合成气工艺领域，特别是合成气热量回收领域。
技术介绍
蒸汽烃转化(SMR)工艺涉及将烃原料(例如天然气、炼油厂气、或石油脑)与蒸汽在高温(高达约900℃)高压(20到35巴)，且在催化剂的存在下反应，以生产主要由氢气和一氧化碳组成的气体混合物，通常称为合成气。使用合成气来生产氢气是SMR工艺的主要商业应用。这一应用一般整合了若干工序：i)进料气体预处理，ii)转化和热量回收(包括蒸汽的产生)，iii)一氧化碳转化(水气变换反应)以及iv)氢气纯化(典型的，氢气PSA)。仅在美国，蒸汽甲烷转化占产自轻质烃原料的氢气的大约95％。相当数量的研究聚焦于减少SMR工艺中的设备投资和运行成本。由于蒸汽甲烷转化是强吸热反应，产生的合成气具有800-900℃的高温，SMR工艺中包含复杂的热量回收与转化系统。对这一系统的即便相对小的改进也会对整个工艺的成本及效率产生大的影响。例如，为了该工艺的经济性，尽可能地利用吸热重整反应的热能来加热含烃进料气体和产生蒸汽。CN102650501B公开了一种适用于合成气热交换系统的换热器，包含至少四个分隔的流体回路，用以降低能耗，提高含氢合成气的冷却效率。现有技术公开的装置只涉及单独的换热器，没有从系统、全局的角度考虑对整个热交换体系改进的方法。
技术实现思路
现有技术中从合成气流中回收热量的系统，一般包含多个分隔的、单独的将合成气流与单一换热介质例如原料气流、锅炉给水、软化水、冷却水等进行间接换热，从而使合成气流冷却到希望温度的换热器。数量众多的换热器增加了成本和占用的空间。为了解决上述现有技术中的技术问题，本专利技术提供了一种从含氢合成气流中回收能量的系统，包括依次布置的下列设备：a.将合成气流与原料气流进行间接热交换的换热器I，b.将合成气流与锅炉给水进行间接热交换的换热器II,c.将合成气流与软化水进行间接热交换，并使软化水脱氧的脱氧槽III，d.可选择地，利用环境空气冷却合成气流的空气冷却器IV，e.将合成气流与软化水进行间接热交换的换热器V,f.将合成气流与冷却水进行间接热交换的换热器VI,g.将冷却后的合成气流中的冷凝部分分离出来的气液分离器VII；其中，将至少两个设备按以下的方式整合在一起，换热器I与II整合在一起，和/或换热器V与VI整合在一起，和/或换热器V、VI与气液分离器VII整合在一起。在上述系统中，所述换热器包含板翅式换热器和/或管壳式换热器和/或螺旋盘管换热器。更进一步地，当换热器V、VI与气液分离器VII整合形成气体冷却器时，换热器V与VI在所述气体冷却器的上部空间水平或竖直并列布置，合成气流经过换热器V与VI后产生的冷凝部分汇集到所述气体冷却器的底部空间。整合是指至少两个设备共用一个外部壳体；或更进一步地，共用一个外部壳体的换热设备具有统一的换热结构。与现有技术相比较，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：1.整合后的换热器减少了数量和占用的空间。2.更便于整个合成气生产装置的模块化。3.在整合换热器的过程中，可以通过合适的设计降低成本，提高换热效率。附图说明关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及附图得到进一步的了解。图1是现有技术中从含氢合成气流中回收热量的示意性流程图；图2是本专利技术所提供的从含氢合成气流中回收热量的示意性流程图。两个图中相同的数字和字母等符号对应相同的流股和/或设备。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。然而，应当将本专利技术理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本专利技术的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本专利技术的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。在以下具体实施例的说明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的规定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。除非清楚地指出相反的，这里限定的每个方面或实施方案可以与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。特别地，任何指出的作为优选的或有利的特征可以与任何其他指出的作为优选的或有利的特征组合。烃类，特别是甲烷的蒸汽重整反应一般在重整炉，有时也称作转化炉中进行。在绝热的壳体中布置有多排填充着镍基重整催化剂的催化剂管，有时也称作转化炉管，含有甲烷和水蒸汽的经预重整的原料流进入催化剂管发生重整反应。例如，天然气需要经脱硫和加热至450-500℃左右后，被送入预转化炉。在预转化炉内，预热后的天然气转化为含H2和CO2的富甲烷气，并被加热到约650℃。蒸汽通过加热锅炉给水得到。两股原料流反应后得到温度在800-900℃左右的主要成分为CO和H2的合成气，合成气蕴含的热量首先与含烃原料气流和锅炉给水进行换热，从而产生预热后的原料气流和蒸汽，剩余的热量可以分别用以使软化水脱氧得到锅炉给水，与空气流、软化水、冷却水、或者溶剂等热交换介质换热，最后得到接近环境温度的合成气流提供给下一步的工艺。本专利技术中的换热器可以根据需要选自板翅式换热器、管壳式换热器和/或螺旋盘管换热器中的一种或几种的组合。“整合”多个换热器是指把多个换热器安置在同一外壳中，并在这一过程中重新设计多个换热器的一些参数，包括可选的以下一些方式：统一多个换热器的换热结构，例如都为板翅式，或都为管壳式；在同一外壳中设置多个分隔的换热区域，多个换热区域水平并列或层叠布置；在同一外壳中设置多个分隔的流体回路，使合成气流的流体回路与其他换热介质的回路以并列或顺序的方式接触；以及对上述几种方式的任意组合。经过重新设计并整合的多个换热器还可以和系统中的其它设备，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含氢合成气流中回收热量的系统，包括依次布置的下列设备：/na.将合成气流与原料气流进行间接热交换的换热器I，/nb.将合成气流与锅炉给水进行间接热交换的换热器II,/nc.将合成气流与软化水进行间接热交换，并使软化水脱氧的脱氧槽III，/nd.可选择地，利用环境空气冷却合成气流的空气冷却器IV，/ne.将合成气流与软化水进行间接热交换的换热器V,/nf.将合成气流与冷却水进行间接热交换的换热器VI,/ng.将冷却后的合成气流中的冷凝部分分离出来的气液分离器VII；/n其中，将至少两个设备按以下的方式整合在一起，换热器I与II整合在一起，和/或换热器V与VI整合在一起，和/或换热器V、VI与气液分离器VII整合在一起。/n

【技术特征摘要】
1.一种从含氢合成气流中回收热量的系统，包括依次布置的下列设备：
a.将合成气流与原料气流进行间接热交换的换热器I，
b.将合成气流与锅炉给水进行间接热交换的换热器II,
c.将合成气流与软化水进行间接热交换，并使软化水脱氧的脱氧槽III，
d.可选择地，利用环境空气冷却合成气流的空气冷却器IV，
e.将合成气流与软化水进行间接热交换的换热器V,
f.将合成气流与冷却水进行间接热交换的换热器VI,
g.将冷却后的合成气流中的冷凝部分分离出来的气液分离器VII；
其中，将至少两个设备按以下的方式整合在一起，换热器I与II整合在一起，和/或换热器V与VI整合在一起，和/或换热器V、VI与气液分离器VII整合在一起。


2.一种如权利要求1所述的系统，其中，所述换热器包含板翅式换热器和/或管壳式换热器和/或螺旋盘管换热器。


3.一种如权利要求2所述的系统，其中换热器V、VI与气液分离器VII整合形成气体冷却器，换热器V与VI在所述气体冷却器的上部空间水平或竖直并列布置，合成气...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·布里格利亚，陈越，伍洁贞，MK·戚，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR