[发明专利]一种燃料气-氢气联产工艺

说明书

技术领域

本技术属于煤气化综合利用技术领域。

背景技术

燃料消耗是大型煤化工项目技术经济性的重要指标之一。氢气是煤化工项目中重要的中间产物之一，氢气平衡及其利用也关系到项目整体的经济性。

煤化工项目的常用燃料有燃油、液化气（罐装或管输）、煤气、天然气（LNG或管输）等。通常来讲，采用燃油及液化气成本较高，而煤气热值较低，往往达不到使用要求。从热值、方便性、环境友好性、经济性多方面综合考虑，天然气是一个相对较好的选择。但由于项目建设地所限，很多地区并没有配套的管输天然气，因此一些项目也选择比管输天然气价格更高的LNG作为燃料。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料气-氢气联产工艺，在大型煤化工项目建设初期解决全厂燃料供应和氢气平衡问题。

本发明的主要特点是：燃料气-氢气联产工艺流程简单，投资占地小，操作灵活方便，能够解决全厂的燃料供应及氢气平衡问题，具有良好的经济效益。

本发明的主要技术方案：燃料气-氢气联产工艺，其特征在于：新鲜气进入新鲜气预热器壳程，与二反出口换热器管程来的富甲烷气换热，预热后的原料气进入水解反应器发生水解反应，将原料气中的有机硫水解为无机硫，再经过脱硫反应器发生脱硫反应，降低合成气中总硫含量至50PPb以下，防止甲烷合成催化剂发生硫中毒；从脱硫反应器来经过脱硫的新鲜气，与循环压缩机出口的气体混合后经二反出口换热器换热，出口气体经一反入口换热器与一反出口气换热后进入第一甲烷合成反应器；第一甲烷合成反应器出口气体经蒸汽过热器对蒸汽过热、一反入口换热器预热一反入口气、蒸汽发生器发生蒸汽之后分为两股，一股经压缩机入口换热器预热锅炉给水、前稳罐稳压、循环压缩机升压、后稳罐稳压后作为循环气与从脱硫反应器来经过脱硫的新鲜气混合进入二反出口换热器，另一股进入第二甲烷合成反应器，二反出口气经二反出口换热器、新鲜气预热器、锅炉水预热器二、锅炉水预热器三、锅炉水预热器一换热后经分液罐一分液后制得富氢富甲烷燃料气；锅炉水预热器三出口的反应气体亦可经分液罐二、三反入口换热器管程进入第三甲烷合成反应器，三反出口气经锅炉水预热器四预热锅炉水、三反入口换热器壳程预热三反入口气之后进入锅炉水预热器一，换热后经分液罐一分液后制得富氢富甲烷燃料气。

具体地，本发明中燃料气-氢气联产的方法是：

新鲜气进入新鲜气预热器15壳程，与二反出口换热器14管程来的富甲烷气换热，预热后的原料气进入水解反应器1发生水解反应，将原料气中的有机硫水解为无机硫，再经过脱硫反应器2发生脱硫反应，降低合成气中总硫含量至50PPb以下，防止甲烷合成催化剂发生硫中毒。

从脱硫反应器2来经过脱硫的新鲜气，与循环压缩机出口的气体混合后经二反出口换热器14换热至220℃~260℃，出口气体经一反入口换热器9与一反出口气换热后进入第一甲烷合成反应器3。该反应器采用绝热形式，入口温度260℃~310℃，出口温度在600℃~650℃。

第一甲烷合成反应器3出口气体经蒸汽过热器11对蒸汽过热、一反入口换热器9预热一反入口气、蒸汽发生器12发生蒸汽之后分为两股，一股经压缩机入口换热器13预热锅炉给水、前稳罐6稳压、循环压缩机10升压、后稳罐7稳压后作为循环气与从脱硫反应器2来经过脱硫的新鲜气混合进入二反出口换热器14，另一股进入第二甲烷合成反应器4，二反气经二反出口换热器14、新鲜气预热器15、锅炉水预热器二17、锅炉水预热器三20、锅炉水预热器一16换热后经分液罐一8分液后制得富氢富甲烷燃料气。

若实际需要的甲烷含量较高，锅炉水预热器三20出口的反应气体经分液罐二9、三反入口换热器18管程进入第三甲烷合成反应器5，三反出口气经锅炉水预热器四21预热锅炉水、三反入口换热器18壳程预热三反入口气之后进入锅炉水预热器一16，换热后经分液罐一8分液后制得富氢富甲烷燃料气。

第二甲烷合成反应器4和第三甲烷合成反应器5的入口温度分别是250℃~260℃、240℃~260℃，出口温度分别是450℃~490℃、360℃~400℃。进第三甲烷合成反应器5前先经过分液罐二9分水，有利于甲烷合成反应朝生成甲烷的方向移动，提高产品质量。

第二甲烷合成反应器4出口气体中甲烷体积分数（干基）约71.0%~78.0%，第三甲烷合成反应器5出口气体中甲烷体积分数（干基）约91.0%~94.5%。

来自前稳罐6、后稳罐7、分液灌一8、分液灌二9的工艺冷凝水混合进入工艺冷凝水汽提塔，气提蒸汽闪蒸出不凝气，处理后的工艺冷凝水由工艺冷凝水泵输送出界区。