[发明专利]干气联合生产氢气和合成气的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种干气联合生产氢气和合成气的方法及装置。

背景技术

世界上75％以上的工业用氢气是以烃类(石油、天然气和含烃气体例如焦炉气等)为原料，采用烃类蒸汽催化转化法生产合成气，再从合成气中获取到氢气。天然气是制氢的首选原料，但往往受地域限制而应用较少。轻油中虽然杂质含量少，但轻油的成本居高不下，成为用于制氢的制约因素。炼油厂富产的炼厂干气中富含轻烃，且具有氢碳比高的特点。一般而言，焦化干气和催化裂化干气占炼厂干气的80％以上，其中催化裂化干气则占到60％以上，如果将其作为制氢原料，气源将是十分充足的。

然而在现有技术中，由于炼厂干气的组成或气量处于非稳态，所以一直未开发出可靠、节能的工艺来有效地利用炼厂干气。由此，需要提供新的工艺，以实现炼厂干气的最优利用。

发明内容

本发明提供一种干气联合生产氢气和合成气的方法及装置，以实现干气的优化利用、降低能耗、提高经济效益。

本发明提供一种干气联合生产氢气和合成气的方法，包括：

将原料气体通入转化炉进行烃类和水蒸汽的转化反应，得到第一转化气；所述原料气体包括干气和水蒸汽，所述第一转化气包括CO、CO₂和H₂；

将预置比例的所述第一转化气通入变换反应器进行CO变换反应，得到第二转化气；

将所述第二转化气和未进行CO变换反应的所述第一转化气混合后通过CO₂脱除装置脱除CO₂，得到第三转化气；

将所述第三转化气通过变压吸附装置分别得到H₂和合成气。

其中，干气例如可以为焦化干气或催化裂化干气；合成气为H₂和CO的混合气。

进一步的，所述转化炉包括一段转化炉和二段转化炉，所述一段转化炉为换热式转化炉；所述将原料气体通入转化炉进行烃类和水蒸汽的转化反应，得到第一转化气的过程包括：将所述原料气体通入所述一段转化炉进行烃类和水蒸汽的转化反应，得到第四转化气；将所述第四转化气和O₂、水蒸汽通入所述二段转化炉进行烃类和水蒸汽的转化反应，得到第五转化气；将所述第五转化气通入所述一段转化炉的换热管，与所述一段转化炉内的气体进行换热后得到所述第一转化气。

进一步的，该方法还可以包括：将脱除的部分CO₂返回所述二段转化炉，以补充碳源。

进一步的，该方法还可以包括：将所述第三转化气通过所述变压吸附装置得到的尾气返回所述二段转化炉，以补充碳源。

进一步的，进入所述一段转化炉的原料气体的压力为1.0-6.0MPa，温度为400-650℃，总硫含量小于0.1ppm。

进一步的，从所述一段转化炉排出的所述第四转化气的出口温度为650-750℃，CH₄的体积含量为12-18％；与所述一段转化炉内的气体进行换热后得到的所述第一转化气的出口温度为550-750℃。

进一步的，从所述二段转化炉排出的所述第五转化气的出口温度为800-1050℃，CH₄的体积含量小于或等于0.8％。

本发明还提供一种干气联合生产氢气和合成气的装置，该装置包括：转化炉、变换反应器、CO₂脱除装置和变压吸附装置；

所述转化炉的出口分别与所述变换反应器的入口和所述变压吸附装置的入口相连；

所述变换反应器的出口与所述变压吸附装置的入口相连；

所述变换反应器的出口与所述变压吸附装置的入口之间连接所述CO₂脱除装置，所述转化炉的出口与所述变压吸附装置的入口之间连接所述CO₂脱除装置。

进一步的，所述转化炉包括：一段转化炉和二段转化炉，所述一段转化炉为换热式转化炉；所述一段转化炉的出口与所述二段转化炉的入口相连，所述二段转化炉的出口与所述一段转化炉的换热管的入口相连，所述一段转化炉的换热管的出口为所述转化炉的出口。

进一步的，所述CO₂脱除装置的CO₂出口与所述二段转化炉的入口相连，所述变压吸附装置的尾气出口与所述二段转化炉的入口相连。

本发明的干气联合生产氢气和合成气的方法及装置，具有以下优点：