一种荒煤气放热反应过程的进料方法技术

本发明专利技术涉及一种荒煤气放热反应过程的进料方法，基于荒煤气的原料气分为两路，第一路原料气预热升温后进入第一反应区与第一反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为第一反应区反应流出物，第二路原料气与第一反应区反应流出物进入后续反应区与后续反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为最终反应流出物。本发明专利技术有简化流程、优化反应温度分布、对原料气反应组分含量波动适应性强、反应热利用率高等优点，特别适合于脱除氧气和或完成一氧化碳变换制氢的荒煤气加工过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发生放热反应的荒煤气加工方法，基于荒煤气的原料气分为两 路，第一路原料气预热升温后进入第一反应区与第一反应区催化剂床层接触完成预期反应 转化为第一反应区反应流出物，第二路原料气与第一反应区反应流出物进入后续反应区与 后续反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为最终反应流出物，该方法未见报道。 因此，本专利技术的第一目的在于提供；本专利技术 的第二目的在于提供一种脱除荒煤气中氧气和或完成一氧化碳变换制氢的荒煤气加工方 法。
技术实现思路
—种荒煤气放热反应过程的进料方法，包括如下步骤基于荒煤气的原料气分为两路，第一路原料气预热升温后进入第一反应区与第一反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为第一反应区反应流出物，第二路原料气与第一反应区反应流出物进入后续反应区与后续反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为最终反应流出物。本专利技术特征进一步在于第一路原料气与最终反应流出物换热完成预热升温。 当荒煤气中氧气组分含量高需要设置专用的脱氧催化剂床层时，脱氧催化剂床层分为两层或多层，本专利技术特征进一步在于第一反应区设置脱氧催化剂床层，第二反应区设置脱氧催化剂床层。 当荒煤气中氧气组分含量很低不需要设置专用的脱氧催化剂床层时，一氧化碳变 换催化剂床层分为两层或多层，本专利技术特征进一步在于第一反应区设置一氧化碳变换制 氢催化剂床层，第二反应区设置一氧化碳变换制氢催化剂床层。 当荒煤气中氧气组分含量低而一氧化碳含量高时，可将脱氧催化剂床层和一氧化 碳变换制氢催化剂床层组合，本专利技术特征进一步在于第一反应区设置脱氧催化剂床层和 一氧化碳变换制氢催化剂床层，第二反应区设置脱氧催化剂床层和一氧化碳变换制氢催化 剂床层。 本专利技术特征进一步在于后续反应区包括第二反应区、第三反应区，第二反应区反 应流出物进入第三反应区与催化剂床层接触。 本专利技术特征进一步在于各反应部分的操作条件为反应温度一般为130 380 °C、通常为160 300°C，反应压力 一般为0. 3 3. 0MPa(绝对)、通常为0. 7 2. 0MPa (绝对)。 本专利技术特征进一步在于第二反应区反应流出物为脱氧反应产物，第二反应区反应流出物降低温度的过程包含注水汽化过程。 本专利技术特征进一步在于各反应区温升最好不大于50°C。具体实施例方式本专利技术所述荒煤气，指的是适合于制造氢气的荒煤气，通常是指来自煤热解(干 馏)过程或其它过程的由氢气、一氧化碳和其它组分(比如氧气)组成的气体物流。 由于产生荒煤气的煤热解(干馏)等过程工艺条件在一定范围内变化，荒煤气的 性质也在一定范围内变化。本专利技术所述荒煤气的气体组成通常含有氧气和或一氧化碳，氧 气含量一般为0 1. 5% (体积)、通常为0. 2 0. 9% (体积)、特别地为0. 3 0. 7% (体 积)， 一氧化碳含量一般为7 25% (体积)、通常为10 20% (体积)、特别地为10 17% (体积)。 根据荒煤气组成、温度、压力条件，荒煤气成为管道1输送的原料气之前，可能经 过脱除杂质(可能存在的焦油、萘、尘)、增加水蒸汽浓度(满足变换反应需要的水碳分子 比)、压縮升压、升温等步骤的某一步骤或全部步骤。 本专利技术所述反应过程，指的是发生放热的反应过程，包括脱除荒煤气中氧气和或 完成一氧化碳变换制氢的反应过程。所述反应过程通常使用催化剂，可能使用脱氧催化剂 和或一氧化碳变换催化剂。 荒煤气按照本专利技术脱除荒煤气中氧气和或完成一氧化碳变换，得到的最终反应流出物通常经冷凝冷却脱水后用作变压吸附提纯氢气的原料气或化工合成原料气或燃料气等。 以下详细描述本专利技术。 本专利技术，包括如下步骤基于荒煤气的原料气分为两路，第一路原料气预热升温后进入第一反应区与第一反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为第一反应区反应流出物，第二路原料气与第一反应区反应流出物进入后续反应区与后续反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为最终反应流出物。 本专利技术第一路原料气通常与最终反应流出物换热完成预热升温。 当荒煤气中氧气组分含量高需要设置专用的脱氧催化剂床层时，脱氧催化剂床层分为两层或多层，本专利技术特征进一步在于第一反应区设置脱氧催化剂床层，第二反应区设置脱氧催化剂床层。 当荒煤气中氧气组分含量很低不需要设置专用的脱氧催化剂床层时，一氧化碳变 换催化剂床层分为两层或多层，本专利技术特征进一步在于第一反应区设置一氧化碳变换制 氢催化剂床层，第二反应区设置一氧化碳变换制氢催化剂床层。 当荒煤气中氧气组分含量低而一氧化碳含量高时，可将脱氧催化剂床层和一氧化 碳变换制氢催化剂床层合并，本专利技术特征进一步在于第一反应区设置脱氧催化剂床层和 一氧化碳变换制氢催化剂床层，第二反应区设置脱氧催化剂床层和一氧化碳变换制氢催化 剂床层。 根据需要，本专利技术后续反应区包括第二反应区、第三反应区等串联操作的反应区。 当荒煤气加工过程需要先脱除氧气然后完成一氧化碳变换时，在本专利技术第一反应 区和第二反应区设有脱氧催化剂床层，脱氧催化剂床层总数可以是两层或多层；同时本发 明还设置第三反应区，第三反应区一氧化碳变换催化剂床层总数可以是两层或多层。第三 反应区的第一变换催化剂床层入口温度可以采用向其进料气中注水发生蒸汽方式降温。 本专利技术各反应部分的操作条件为反应温度一般为130 38(TC、通常为160 300°C，反应压力一般为0. 3 3. 0MPa(绝对)、通常为0. 7 2. 0MPa(绝对)。 为了稳定操作，本专利技术各反应区温升最好不大于50°C。 按照本专利技术，第一路原料气升温至反应起始温度后进入第一反应区催化剂床层， 同时第二路原料气未经升温进入反应系统，即仅对部分原料气进行加热升温至反应起始温 度。 为了实施本专利技术，可以将原料气分为多路，第一部分原料气预热升温后进入第一 反应区催化剂床层，其它部分原料气采用直接与不同的中间反应流出物混合方式利用反应 热升温然后进入后续催化剂床层。 本专利技术的优点在于 ①原料气分为两路或多路，第一部分原料气预热升温后进入第一反应区催化剂床层，其它部分原料气采用直接与中间反应流出物混合方式利用反应热升温然后进入催化剂床层，可以降低原料气预热负荷、降低压力降、简化流程、降低投资，特别是显著降低降低原料气换热器、开工用加热炉的规模和投资，因此本专利技术适合于发生放热反应的煤气加工过程，比如脱除荒煤气中氧气和或完成一氧化碳变换制氢的煤气加工过程； ②采用多催化剂床层方案，可以降低单床层反应温升幅度，使催化剂床层温度分布更接近平均反应温度，利于提高催化剂效率； ③采用多催化剂床层方案，当原料中氧含量和或一氧化碳含量波动时，可以降低 温升波动绝对幅度，利于平稳操作； ④对于脱氧和一氧化碳变换制氢的煤气加工过程，采用注水方式控制脱氧反应产 物进入第一个一氧化碳变换催化剂床层的入口温度，可以直接利用反应热，增大一氧化碳 变换催化剂床层必要的水碳比，利于提高变换转化率； ⑤对于需要完成一氧化碳变换制氢的煤气加工过程，最后的床层间反应流出物的 降温过程采用热水取热方法，热水循环至荒煤气增湿部分产生水蒸汽，提供一氧化碳变换 催化剂床层必要的水碳比。 实施例一 以荒煤气A为原料气，增压至0. 25MPa(绝对)后，采用本专利技术除氧，反应流出物冷 凝冷却脱水后，作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荒煤气放热反应过程的进料方法，包括如下步骤：基于荒煤气的原料气分为两路，第一路原料气预热升温后进入第一反应区与第一反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为第一反应区反应流出物，第二路原料气与第一反应区反应流出物进入后续反应区与后续反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为最终反应流出物。

【技术特征摘要】
一种荒煤气放热反应过程的进料方法，包括如下步骤基于荒煤气的原料气分为两路，第一路原料气预热升温后进入第一反应区与第一反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为第一反应区反应流出物，第二路原料气与第一反应区反应流出物进入后续反应区与后续反应区催化剂床层接触完成预期反应转化为最终反应流出物。2. 根据权利要求1所述方法，其特征在于第一路原料气与最终反应流出物换热完成 D旦预热升温l升温。3. 根据权利要求l所述方法，其特征在于第一反应区设置脱氧催化剂床层，第二反应 区设置脱氧催化剂床层。4. 根据权利要求2所述方法，其特征在于第一反应区设置脱氧催化剂床层，第二反应 区设置脱氧催化剂床层。5. 根据权利要求1所述方法，其特征在于第一反应区设置一氧化碳变换制氢催化剂 床层，第二反应区设置一氧化碳变换制氢催化剂床层。6. 根据权利要求2所述方法，其特征在于第一反应区设置一氧化碳变换制氢催化剂 床层，第二反应区设置一氧化碳变换制氢催化剂床层。7. 根据权利要求1所述方法，其特征在于第一反应区设置脱氧催化剂床层和一氧化 碳变换制氢催化剂床层，第二反应区设置脱氧催化剂床层和一氧化碳变换制氢催化剂床 层。8. 根据权利要求2所述方法，其特征在于第一反应区设置脱氧催化剂床层...

【专利技术属性】
技术研发人员：何巨堂，
申请(专利权)人：何巨堂，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]