[实用新型]一种电加热轻烃转化制备合成气的工艺系统

说明书

本实用新型属于合成气制备领域，具体涉及一种电加热轻烃转化制备合成气的工艺系统。本方案包括依次连接的混合气预热器、换热式一段转化炉、电加热二段转化炉；本实用新型利用电加热为二段转化炉提供热量，并以高温二段转化气为热源为换热式一段转化炉提供热量，通过取消二段转化炉内合成气有效组份(CO+H₂)作为燃料的消耗，达到提高轻烃原料制备合成气有效组份(CO+H₂)效率的目的。本实用新型用于制备合成气时，轻烃制备合成气有效组份(CO+H₂)的效率可比传统两段转化法提高约16～31％，还可省却传统两段转化法所需的空分系统投资及其动力消耗和占地，特别适用于轻烃原料供应紧张、电力供应相对宽松的场合。

技术领域

本实用新型涉及合成气制备领域，具体涉及一种电加热轻烃转化制备合成气的工艺系统。

背景技术

合成气的有效组份为氢气(H₂)和一氧化碳(CO)，是甲醇、乙二醇等基本有机合成化学品及合成氨的主要组分，一般通过轻烃(天然气、炼厂干气、油田伴生气、焦炉气、干馏煤气等)转化、煤或油气化而产生。

轻烃转化制合成气主要有一段蒸汽转化法和两段转化法。

由于受转化管材料性质的限制，一段蒸汽转化法出口转化气温度受限，导致转化气中残余甲烷(CH₄)偏高，原料轻烃并没有得到充分的转化，而且需要部分轻烃作为转化所需的燃料为转化反应提供热量，造成轻烃原料制备合成气有效组份的效率偏低。

两段转化法则由于引入了有耐火内衬的二段转化炉，有条件使转化温度提高，原料轻烃可以得到充分的转化，但传统二段转化炉所需的热量是通过向二段转化炉内加入氧化介质(一般为纯氧、富氧或空气)与一段转化气中的氢气 (H₂)、一氧化碳(CO)等有效组份发生燃烧反应提供的，使部分有效组份在二段转化炉内作为燃料被消耗，同样造成轻烃原料制备合成气有效组份的效率偏低。对于轻烃原料供应紧张但又有合成气有效组份产量要求的场合，以上两种转化方案都存在一定的不足。

实用新型内容

本实用新型目的在于：针对上述存在的问题，提供电加热轻烃转化制备合成气的工艺系统，采用电加热为轻烃蒸汽转化反应提供热量的两段转化方法，通过以电加热取代二段转化炉中有效组份燃烧供热的办法，完全取消合成气有效组份在二段转化炉中的燃烧消耗，可有效提高轻烃原料生产目标合成气有效组份的效率，达到用有限的轻烃原料生产更多合成气有效组份的目的。

本实用新型的技术方案是这样的：

一种电加热轻烃转化制备合成气的工艺系统，包括混合气预热器、换热式一段转化炉、电加热二段转化炉；所述混合气预热器设置有轻烃原料与工艺蒸汽入口和混合原料气出口；所述混合气出口与换热式一段转化炉管程连通，所述换热式一段转化炉设置有一段转化气出口，所述一段转化气出口与电加热二段转化炉连接；所述电加热二段转化炉的下端设置有二段转化气出口，所述二段转化气出口与换热式一段转化炉的壳程连通；所述换热式一段转化炉的壳程上端设置出口与混合气预热器连通，所述混合气预热器设置二段转化气回收口。

进一步地，所述混合气预热器为管壳式换热器，所述混合气预热器的轻烃原料与工艺蒸汽入口与混合气预热器的管程连接，所述换热式一段转化炉的壳程设置出口与混合气预热器的壳程连通。

进一步地，所述换热式一段转化炉的混合原料气入口与一段转化气出口均设置在一段转化炉的上部，混合原料气由混合原料气入口进入，在转化管反应后经中心管由一段转化气出口进入电加热二段转化炉，解决换热式一段转化炉的热膨胀应力问题。

进一步地，所述电加热二段转化炉设置有电加热元件。优先地，根据需要的电加热效果，所述电加热元件可按一段或两段设置。设置两段电加热元件时，可根据一段转化气的温度及气量，控制两段电加热元件分别的加热功率，实现二次转化的分步转化，从而实现精准控制，提高反应效率。