[发明专利]一种烃类蒸汽转化制备合成气的装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种烃类蒸汽转化制备合成气的装置及制备方法，装置包括一段转化炉、脱硫装置、第一盘管、第二盘管、第三盘管、第四盘管、套管以及炉管，所述一段转化炉包括对流段和辐射段，所述第一盘管、所述第二盘管、所述第三盘管以及所述第四盘管均设置于所述对流段中，所述炉管设置于辐射段中，所述第一盘管的进气端位于对流段外部，第一盘管的出气端与所述脱硫装置的进气口连通，所述第二盘管的进气端与所述脱硫装置的出气口连通，所述第三盘管和第四盘管的进气端均位于对流段外部，第三盘管和第四盘管的出气端分别通过气管接入到辐射段中。本发明采用上述结构，能够提高原料气的转化效率，降低燃料气的用量，降低成本。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体是一种烃类蒸汽转化制备合成气的装置及制备方法。

背景技术

采用气态烃（天燃气、焦炉气、煤层气等）为原料制备甲醇或氨合成原料气工业化运行的方法主要为非催化转化法和催化部分氧化法两大类。催化部分氧化法又分为一段转化法、部分氧化法、两段转化法。一段转化法只配备一段转化炉，不需配备空分装置，但烃类总碳转化率较低，转化气中烃类残余含量约3~5%（体积，干基），同时燃料烃类消耗较高。部分氧化法只配备部分氧化炉，需配备空分装置，烃类消耗和氧气消耗均较高。两段转化法包括：厢式一段转化+二段转化、管壳式或套管式换热式转化+二段转化、厢式一段转化+换热式转化+二段转化等，两段转化均需配备空分装置，其优点是烃类总碳转化效率较高，二段转化炉出口转化气中烃类残余含量可小于0.5%（体积，干基），同时烃类燃料消耗较低。

在烃类蒸汽转化工艺过程中所使用的转化炉，目前国内外有两种炉型，一种是采用直接火加热的一段转化炉，如美国M•W•Kellogg公司顶部烧嘴箱型炉；法国Heurtey公司的侧壁烧嘴双室型炉；法国Societe Foster Wheeler公司的梯台型炉等，均采用直接火加热的方式来提供转化管内烃类转化所需的热量。另外一种就是不采用直接火加热的蒸汽转化炉，这种转化炉又分为管壳式和套管式，如英国某公司和乌克兰的换热式转化炉，以及国内一些中小型化工厂所使用的换热式转化炉，都是一种圆筒形外壳，内部装有换热管束，属压力容器范畴。这种炉型存在结构复杂，制造成本高，不便于维修的缺点。而且一旦炉子某处发生故障，该装置就必需全部停产检修，尤其是难以适应较大生产规模需求的缺点。另外一种套管式炉型，如专利号201120045196.8的专利《换热式转化炉》及2014204391673的专利《套管式换热式转化炉》，这种炉型结构简单，制造成本低，易于大型化，事故发生率较低，万一发生故障，不需停车检修，不影响生产，彻底解决了管壳式炉型的缺点。这里需要特别指出的是，现有的套管式换热式转化炉都是对催化剂单面加热，烃类转化率较低。

由此，上述各种不同的烃类转化方法均存在各自的缺点，传统的一段转化法燃料消耗高，部分氧化法原料和氧气消耗高，两段转化法需配备空分装置，两段转化法中配备的换热式转化炉中催化剂为单面受热，烃类转化率较低。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种烃类蒸汽转化制备合成气的装置及制备方法，解决现有烃类蒸汽转化制备合成气时，存在燃料消耗高、部分氧化法原料和氧气消耗高的问题，另一方面，还能解决两段转化法需配备空分装置，两段转化法中配备的换热式转化炉中催化剂为单面受热，烃类转化率较低的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种烃类蒸汽转化制备合成气的装置，包括一段转化炉、脱硫装置、第一盘管、第二盘管、第三盘管、第四盘管、套管以及炉管，所述一段转化炉包括对流段和辐射段，所述第一盘管、所述第二盘管、所述第三盘管以及所述第四盘管均设置于所述对流段中，所述炉管设置于辐射段中，所述第一盘管的进气端位于对流段外部，第一盘管的出气端与所述脱硫装置的进气口连通，所述第二盘管的进气端与所述脱硫装置的出气口连通，所述第三盘管和第四盘管的进气端均位于对流段外部，第三盘管和第四盘管的出气端分别通过气管接入到辐射段中；