CN1680190A - 以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法 - Google Patents
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Abstract
一种以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，经过预处理之后的焦炉气进入换热式一段转化炉内，进行甲烷等烃类物质的蒸汽转化反应；换热式一段转化炉出口气与预热后的纯氧同时进入绝热式二段转化炉中，在非催化反应区发生燃烧反应，该反应为甲烷的深度转化提供所需热量；绝热式二段转化炉出口气进入换热式一段转化炉中进行换热后，进入后续换热设备，回收工艺气中的废热并分离出冷凝液后的气体即为合成气。本发明实现了烃类物质蒸汽转化反应的自热式平衡，大大降低了单位产品的能耗，适用于以焦炉气为原料，制取甲醇、氨合成气及制备纯氢气等，氧气消耗低，能耗低，投资省，占地少，建设周期也较短，生产装置的长周期平稳运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备甲醇合成气的方法，尤其是一种以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，属于石油化工技术领域。
背景技术
利用焦炉气制备甲醇合成气，目前通常采用的方法为纯氧转化法。由于焦炉气中甲烷含量高达24％以上，除此之外，尚含有一定量的C2-C4烃。因此，纯氧转化法不仅氧气消耗特别高，还因为过多氧气加入到纯氧转化炉内，而产生大量的燃烧反应热，炉头部分容积热强度高，当然炉头温度就特别高，甚至超过耐热衬里及设备零部件、材料的使用极限，造成炉头耐热衬里及各种内件的烧坏，甚至会使反应器内上段催化剂烧结。
纯氧转化法的另一缺陷是：因自热式平衡需要加入更多的氧，而加入的氧全部燃烧消耗更多的氢，氢是合成甲醇的原料，因此会增加焦炉气消耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种提高绝热式二段转化炉(或部分氧化炉)的安全可靠性的方法，效率高而能耗低，易于调节控制，耗氧量低，是一种能够平稳、安全可靠、长周期运行的焦炉气制甲醇合成气的工艺方法。
本发明所解决的技术问题，是通过如下技术方案实现的：
一种以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，该方法包括：
焦炉气进入换热式一段转化炉的转化管内，进行甲烷等烃类物质的初步蒸汽转化反应；
换热式一段转化炉出口气与预热后的纯氧同时进入绝热式二段转化炉中，在非催化反应区内纯氧与一段转化气中的H2发生燃烧反应，该燃烧反应所放出的反应热，为甲烷的深度转化提供所需热量；
绝热式二段转化炉出口气返回换热式一段转化炉中，为甲烷等烃类物质的初步蒸汽转化反应提供热量后，出换热式一段转化炉，进入后续换热设备，回收工艺气中的废热，分离出冷凝液后的气体为合成气。
焦炉气在进入换热式一段转化炉之前，进行预处理：焦炉气压力为1.0-3.7MPa，预热温度为300-700℃，焦炉气或蒸汽混合物中水/碳的体积比＝2-3.8。
为使转化效率更高，焦炉气在预热至300-700℃之前，先预热至280-400℃并脱硫，其含量为0.1-0.5PPM以下。
换热式一段转化炉的出口温度为550℃-750℃，管间气体出口温度为500-800℃；绝热式二段转化炉出口温度为800℃-1020℃。
在换热式一段转化炉出口处，甲烷等烃类物质经过初步蒸汽转化反应后，甲烷含量为10-22％；绝热式二段转化炉出口经深度转化后的残余甲烷含量为0.3-2％。
综上所述，本发明提供了一种以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，该方法提高绝热式二段转化炉(或部分氧化炉)的安全可靠性，效率高而低能耗，易于调节控制，耗氧量低，平稳运行，安全可靠。
附图说明
图1为本发明工艺方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
如图1所示，为本发明工艺方法的流程图，从图1中可知，本发明焦炉气采用换热式一段蒸汽转化及纯氧二段转化，换热式一段转化炉的转化管内烃类物质蒸汽转化反应所需热源来自绝热式二段转化炉的高温工艺气体的高位热能，它通过高温工艺气体与换热式一段转化炉转化管内反应物之间的间接换热而获得。烃类物质经换热式一段转化炉转化后，进入绝热式二段转化炉，并向绝热式二段转化炉内加入纯氧(或空气或富氧)，在二段炉内氧与一段转化气中的H2等发生燃烧反应，并放出大量燃烧反应热，为绝热式二段转化炉内甲烷深度转化提供必须的热量。绝热式二段转化炉出口高温工艺气体的热量先提供给换热式一段转化炉，再进入后继换热设备回收热量、冷却并分离出冷凝液后(图中未画出)的气体即为合成气。
加入绝热式二段转化炉内的氧气为纯氧(或空气或富氧)，加氧量由绝热式二段转化炉内所需转化甲烷量决定。
具体地说，本发明制备甲醇合成气的工艺过程是这样的：
将压力为1.0-3.7MPa的焦炉气，在预热至280-400℃并将硫脱至0.1-0.5PPM以下，并按水/碳＝2-3.8(体积比)的比例配入工艺蒸汽再预热至300-700℃，然后进入换热式一段转化炉的转化管内，流经管内的镍催化剂层，借助于转化管间来自绝热式二段转化炉的高温工艺气体所提供的热源进行甲烷等烃类物质的蒸汽转化反应：
换热式一段转化炉出口气中甲烷含量为10-22％，温度为500-800℃，预热后的纯氧(或空气或富氧)同时进入绝热式二段转化炉，在炉头部份两股气流借助特殊设计的混合器而得以充分混合，并在非催化反应区发生燃烧发应，为甲烷深度转化提供所需的热量。
氧气加入量由绝热式二段转化炉所承担的甲烷转化量来决定。绝热式二段转化炉出口气温度为800-1020℃，残余甲烷含量为2-0.3％。此高温气体进入换热式一段转化炉的管间，与管内的物流进行换热，温度降至550-800℃后，出换热式一段转化炉的壳程，进入后继换热设备(图中未画出)，回收工艺气中的废热并分离出冷凝液后(图中未画出)的气体即为合成气。
本发明新采用的换热式一段转化炉既可能是列管浮头型，也可能是套管型；所采用的绝热式二段转化炉混合器为特殊设计的专有技术设备。
本发明所采用的这种焦炉气换热式一段蒸汽转化及纯氧二段转化，制备甲醇、氨合成气新工艺，能有效地利用来自绝热式二段转化炉工艺气体的高位热能，作为换热式一段转化炉转化管内气态烃蒸汽转化反应所需要的热源，从而实现了烃类物质蒸汽转化反应的自热式平衡，大大降低了单位产品的能耗。
本技术适用于以焦炉气为原料，制取甲醇、氨合成气及制备纯氢气等，氧气消耗低，能耗低，绝热式二段转化炉操作条件特别温和等优点。由于没有外热式一段转化炉，所以采用本技术时，不仅投资省，占地少，建设周期也较短。由于绝热式二段转化炉的操作条件很温和，可实现生产装置的长周期平稳运行。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，其特征在于：该方法包括：
焦炉气进入换热式一段转化炉的转化管内，进行甲烷等烃类物质的初步蒸汽转化反应；
换热式一段转化炉出口气与预热后的纯氧同时进入绝热式二段转化炉中，在非催化反应区内纯氧与一段转化气中的H2发生燃烧反应，该燃烧反应所放出的反应热，为甲烷的深度转化提供所需热量；
绝热式二段转化炉出口气返回换热式一段转化炉中，为甲烷等烃类物质的初步蒸汽转化反应提供热量后，出换热式一段转化炉，进入后续换热设备，回收工艺气中的废热，分离出冷凝液后的气体为合成气。
2、根据权利要求1所述的以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，其特征在于：所述的焦炉气在进入换热式一段转化炉之前，进行预处理：焦炉气压力为1.0-3.7MPa，预热温度为300-700℃，焦炉气或蒸汽混合物中水/碳的体积比＝2-3.8。
3、根据权利要求2所述的以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，其特征在于：所述的焦炉气在预热至300-700℃之前，先预热至280-400℃并脱硫，其含量为0.1-0.5PPM以下。
4、根据权利要求1所述的以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，其特征在于：所述的换热式一段转化炉的出口温度为550℃-750℃，管间气体出口温度为500-800℃。
5、根据权利要求1所述的以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，其特征在于：所述的绝热式二段转化炉出口温度为800℃-1020℃。
6、根据权利要求1或4所述的以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，其特征在于：所述的换热式一段转化炉出口处的甲烷含量为10-22％。
7、根据权利要求1或5所述的以焦炉气为原料制备甲醇合成气的方法，其特征在于：所述的绝热式二段转化炉出口残余甲烷含量为0.3-2％。
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