本发明专利技术属于烃类水蒸气转化法制取氢气技术领域，具体公开一种烃类水蒸气转化装置及其操作方法，其特点在于，包括烟气循环装置，该烟气循环装置在流程上连接在该烟风道和将该空气预热器的出口与该燃烧器连通的管道之间。利用本发明专利技术的烃类水蒸气转化装置，采用本发明专利技术的烃类水蒸气转化装置的操作方法，与常规的烃类水蒸气转化炉及其操作方法相比，节省了大量PSA解吸气，这不但避免二氧化碳的浪费，降低了生产成本，而且减少了环境污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烃类水蒸气转化法制取氢气
，主要涉及。
技术介绍
以烃类为原料，采用蒸汽转化法生产合成气和氢气，在合成氨、炼油、石油化工、 天然气化工、冶金等工业具有十分重要的地位。采用烃类水蒸气转化法的制氢装置一般包括原料加氢、脱硫、转化、变换、氢提纯单元。氢提纯单元目前使用较多的是变压吸附 (Pressure Swing Absorption，简写为PSA)系统，变换气经PSA氢提纯后，可得到99. 9%以上的高纯度氢气。PSA氢气提纯工艺虽然可以得到纯度很高的氢气，但同时也伴随产生了大量的解吸气，这部分解吸气中含有大量的甲烷、氢气、一氧化碳等可燃性气体及不可燃气体二氧化碳，二氧化碳占解吸气体积的50%左右，因此热值很低。转化炉是烃类水蒸气转化法制取氢气技术中的关键设备，其作用就是为烃类水蒸气的转化反应提供足够的反应热。因此转化炉需要大量的燃料，燃料气一般为天然气或炼厂气。为充分利用PSA解吸气，目前，国内外设计、运行的烃类水蒸气转化法制取氢气技术， 普遍将PSA解吸气作为转化炉的一部分燃料。一种常规的将PSA解吸气作为转化炉的一部分燃料的烃类水蒸气转化装置如图2 所示，包括转化炉100、空气鼓风装置200和烟风道系统300。转化炉100具有炉壳体110。炉壳体110由垂直壳体部分111和水平壳体部分112 构成。垂直壳体部分111内部构成辐射室11。辐射室11中间垂直安装有转化炉管12。 辐射室11顶部安装有燃烧器13。水平壳体部分112内部构成对流室21。对流室21内从左到右顺次安装有原料预热器22、蒸汽过热器23、预转化原料预热器24、空气高温预热器25、蒸发器沈和空气低温预热器27。空气鼓风装置200包括空气过滤器31和空气鼓风机32。烟风道系统300包括烟气引风机41、烟 42、第一烟风道43和第二烟风道44。第一烟风道43的一端与对流室21连通，另一端与烟气引风机41的进口连通。第二烟风道44 的一端与烟气引风机41的出口连通，另一端与烟囱42的进口连通。燃烧器13为燃烧PSA解吸气和燃料气混合气体的气枪，高温空气为助燃气体。图2所示常规的将PSA解吸气作为转化炉的一部分燃料的烃类水蒸气转化炉的操作过程如下PSA解吸气和燃料气混合后经管道15进入在辐射室11顶部安装的燃烧器13。空气通过空气过滤器31过滤后，经将空气过滤器31的出口与空气鼓风机32的进口连通的管道33进入空气鼓风机32的进口，通过空气鼓风机32升压后，经将空气鼓风机32的出口与空气低温预热器27进口连通的管道34进入空气低温预热器27内，被穿过对流室21的高温烟气加热，然后经将空气低温预热器27的出口与空气高温预热器25的进口连通的管道35 进入空气高温预热器25内，被穿过对流室21的高温烟气加热，最后经将空气高温预热器25 的出口与燃烧器13连通的管道36进入在辐射室11顶部安装的燃烧器13。混合后的PSA 解吸气和燃料气以及高温空气一起从燃烧器13喷出并燃烧，在辐射室11内产生大量高温烟气。高温烟气从辐射室11出发，穿过对流室21后，经第一烟风道43进入烟气引风机41 的进口，通过烟气引风机41升压后从烟气引风机41的出口排入烟道42，最后排到大气中。由烃类和水蒸气组成的预转化原料进入预转化原料预热器M，在预转化原料预热器M内被穿过对流室21的高温烟气加热后去其他工艺设备发生预转化反应，将预转化原料变成由H20、CH4, CO、CO2, H2组成的转化原料。由H20、CH4, CO、CO2, H2组成的转化原料进入转化原料预热器22，在转化原料预热器22内被穿过对流室21的高温烟气加热后经将转化原料预热器22的出口与转化炉管12 的进口连通的管道38从转化炉管12的进口进入转化炉管12内，被转化炉管12外的高温烟气加热，发生转化反应，从转化炉管12的出口排出。预转化原料中的一部分水蒸气由蒸发器沈产生。大约252°C的饱和水在蒸发器 26内被穿过对流室21的高温烟气加热变成汽水混合物后去其他工艺设备分离成水蒸气和饱和水，饱和水再回到蒸发器沈，水蒸气则去蒸汽过热器23过热后与烃类混合组成预转化原料。一般情况下，PSA解吸气的放热量大约占转化炉燃料总放热量的70%左右，PSA解吸气的体积流量占转化炉燃料总流量的90%以上。PSA解吸气对转化炉的正常平稳运行具有重大影响某制氢转化炉在100%负荷情况下，PSA解吸气燃料用量大约为25000Nm3/h，燃料气用量大约为1300Nm3/h，燃烧后大约产生134500kg/h的烟气量，烟气离开辐射室11进入转化原料预热器22前的温度大约为978°C，离开空气低温预热器27后的温度大约为 150°C。将PSA解吸气作为转化炉的一部分燃料，是最简单的回收利用方案，其弊端也是明显的解吸气中的二氧化碳本身并不参加燃烧，也不助燃，随温度为40°C左右的解吸气进入转化炉炉膛后，被加热到900°C以上的炉膛温度，然后随烟气从辐射室11进入对流室 21 一路放热，最后在150°C左右的温度下，随烟气排入烟囱。这样40°C进150°C出，解吸气中的二氧化碳就带走了转化炉的大量热量。不仅如此，大量的二氧化碳排入大气，也会对环境造成污染。众所周知，二氧化碳是对气候变化影响最大的温室气体，但同时，二氧化碳也是一种重要的化工产品，广泛应用于冶金、石油、化工、食品、电子等领域。如果将PSA解吸气进行资源化回收利用，将其中的二氧化碳用于生产工业级和食品级二氧化碳，将是一举多得的好事，既解决了制氢装置的节能减排问题，又降低了二氧化碳的生产成本。但是，由于目前大多数转化炉燃料依赖PSA解吸气，如果在这样设计的转化炉中取消PSA解吸气改烧天然气或其他高热值燃料，转化炉的安全平稳运行将面临巨大问题。 最致命的就是烟气量减少，导致转化炉对流室供热不足。据计算，转化炉取消PSA解吸气燃料改烧天然气后，烟气量将减少大约1/3左右。单纯增大助燃空气量增加烟气量，将导致辐射室内上下烟气温差变大、炉膛上部温度升高、火焰长度变短等一系列问题，影响转化炉的安全平稳运行。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术用PSA解吸气作为烃类水蒸气转化炉的一部分燃料所造成的二氧化碳浪费而且污染环境的技术问题，提供一种新型烃类水蒸气转化装置及其操作方法。本专利技术的烃类水蒸气转化装置，包括转化炉、空气鼓风装置和烟风道系统；该转化炉包括燃烧器和空气预热器；该烟风道系统包括烟风道；其特征在于，还包括烟气循环装置，该烟气循环装置在流程上连接在该烟风道和将该空气预热器的出口与该燃烧器连通的管道之间。本专利技术的烃类水蒸气转化装置的操作方法，其特征在于，将所述烟风道中的一部分烟气混入空气中，然后送入所述燃烧器。利用本专利技术的烃类水蒸气转化装置，采用本专利技术的烃类水蒸气转化装置的操作方法，与常规的烃类水蒸气转化炉及其操作方法相比，节省了大量PSA解吸气，这不但避免二氧化碳的浪费，降低了生产成本，而且减少了环境污染。进一步地，所述空气预热器包括空气高温预热器；所述烟风道系统还包括烟气引风机和烟 ，所述烟风道包括将该烟气引风机的出口与该烟 的进口连通的第二烟风道； 所述烟气循环装置包括第一循环烟风道、循环烟气引风机和第二循环烟风道，第一循环烟风道的一端与该第二烟风本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：祝恩福，张晓辉，常纪良，
申请(专利权)人：湖南凯美特气体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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