CN101883734A - 通过蒸汽转化制备合成气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备合成气的方法，其中在包括燃烧器和管的转化炉的燃烧室中进行水蒸气烃转化，所述管填充有催化剂并垂直放置在燃烧室中，所述烃与水蒸气的混合物经过这些管，所述混合物是在管的上端引入管中的，所制得的合成气部分地在管的底部回收，燃烧器的放置使得能将来自燃烧的热量经由管壁传递给烃/水蒸气混合物，此方法的特征在于在所述管已经操作给定的时间后，将这些管反转以提高它们在正常使用条件下的预期寿命。

Description

通过蒸汽转化制备合成气的方法
本发明涉及一种将烃混合物进行水蒸气转化以制备合成气的方法。
烃的水蒸气转化工艺是在水蒸气转化炉中进行的，向此炉中一方面供应烃进料和水蒸气，另一方面提供热量。
热量一般是通过用空气燃烧各种燃料来提供的。这种燃烧是在炉的辐射段中进行的，有时也称为燃烧室，这是由于燃烧器位于辐射段的顶部中和/或底部中和/或位于侧壁上。当燃烧器位于炉顶部中时，反应器是上燃式的；当燃烧器位于侧壁中时，反应器是侧燃式的。
转化是在炉的燃烧室中进行的，这包括燃烧器和催化剂填充的管，经由这些管可以通过烃进料和水蒸气，它们一般是混合物的形式。
放置燃烧器以优化经由管壁向水蒸气混合物中的烃进行燃烧热传递。
当炉是热的时，注入进料。炉的高温，即数百度，由于燃烧而得到保持，所以允许烃进料的分子在管中进行离解反应，然后所生产的合成气(也称为合成气体)将进行处理。
为了提高合成气的产率，总是需要高温。
由于转化炉的几何形状和转化反应的发生方式，温度沿着管不是均匀的，并且温度分布根据这些管是上燃式还是侧燃式而十分不同。因此，在配备有侧燃式转化器的管的情况下，在管的下游部分中观察到最高温度、即900℃，而在配备有上燃式转化器的管的情况下，在管的上游部分中观察到最高温度、即900℃。管的上游和下游部分是根据水蒸气/烃混合物注入管中的方向而定义的。这些不同的温度分布显示在图1中，图1显示了沿着从管顶部开始的管长度(0％长度)到管底部(100％长度)的管壁温度分布，单位为摄氏度。因此可见，侧燃式管的温度从700℃升高到900℃，即最高温度900℃是在管的下游部分中观察到的。在配备有上燃式反应器的管的情况下，管顶部的温度是约800℃，在前一半经过最高温度(900℃)，然后降低到约850℃。
转化器管一般在正常使用条件下具有约100,000小时的寿命。比预期更高的温度会缩短管的寿命；因此，如果管在比其设计温度高15℃的温度下使用，寿命可能会降低一半。
单独地或组合地使用各种方案来控制转化管的老化。这些包括例如：
-使用专利申请FR 06/55308(未公开)所述的方法，通过控制在炉中所用的工艺来防止管的过度损害，从而采用足以保持合成气高产率的温度，并同时仍然确保此温度不会缩短转化器管的寿命；
-根据专利申请PCT/FR2007/050635(未公开)所述的方法，连续地对每个管确定有效地保持转化器管的寿命，从而编排这些管的放置；和
-防止在管上的热点，例如通过改进沿着管的能量分布进行。
另一种解决降低与放置转化器管相关的成本的永久需求的方法是提高这些管在正常使用条件下的预期寿命。
本发明的目的是提供一种能在相同使用条件下提高管的寿命并同时保持所述管的正常操作温度的方法。
为此目的，本发明涉及一种制备合成气的方法，其中在包括燃烧器和管的转化炉的燃烧室中进行水蒸气烃转化，所述管填充有催化剂并垂直放置在燃烧室中，所述烃与水蒸气的混合物经过这些管，所述混合物是在管的上端引入管中的，所制得的合成气部分地在管的底部回收，燃烧器的放置使得能将来自燃烧的热量经由管壁传递给烃/水蒸气混合物，此方法的特征在于在所述管已经操作给定的时间后，将这些管反转以提高它们在正常使用条件下的预期寿命。
具体而言，通过在特定操作时间结束时反转转化器管，管沿着其长度的老化的均匀性得到改进，不论这些管是侧燃式的反应器或上燃式的反应器。通过反转管，暴露于最高温度的管区域(其中老化是最严重的)在此反转后成为暴露于较低温度的区域，所以进行更缓慢的老化。尽管此方法在配备侧燃式转化器的管的情况下是特别有利的，因为在管的反转期间，温度的降低可以达到200℃，但是在上燃式转化器的情况下也是可以的。在上燃式转化器的情况下，最热的点(900℃)将实际在管被反转后降低15-20℃，从而在相同的操作条件下使寿命增加一倍。
本发明的一个变型涉及一种方法，其中在管被反转后的操作时间是根据平均转化温度确定的。这是因为根据转化温度是更高或更低，管的壁温度本身是更高或更低的，从而管的寿命和管的老化受到影响。同样，转化器进料对管整体的寿命有影响：当进料较少时，不是必须向转化器供应如此多的热量，并且在这种情况下管的老化较少；相反，如果进料增加，热量供应必须增加，这加速了管的老化。因此，优选在管被反转后的操作时间是根据供应给转化器的进料来确定的。
所有管可以在转化装置的设计停车期间在单个操作中反转。这种在装置的设计停车期间的总体反转将有利地在管寿命的后一半时间期间发生。因此，对于10年的管寿命计算值(不包括反转)而言，这些管将在管寿命达到5年后在设计停车期间被反转。
本发明的另一个变型涉及一种方法，其中考虑到由于特定管在炉中的位置所引起的这些管的加速老化以进行它们的预期反转。所以，所有这些管不是按照相同的方式处理-所以必须改变过早反转的管，这不依赖于其余的转化器管。
优选，管的反转工艺是与监控管老化的方法一起使用的，并且在证明特定管加速老化的情况下，进行这些过早老化的管的选择性反转，和如果必要的话随后改变它们。
本发明的方法适用于现有设备，并且在这种情况下可以必要的是将管在其两端附近切割，然后反转所述管，并将其焊接到已经保留的端部。
但是，优选使用在端部通过端部本身或经由连接件而具有特定几何形状的管，从而这些管可以在不需要切割的情况下反转。

Claims (5)

1.一种制备合成气的方法，其中在包括燃烧器和管的转化炉的燃烧室中进行水蒸气烃转化，所述管填充有催化剂并垂直放置在燃烧室中，所述烃与水蒸气的混合物经过这些管，所述混合物是在管的上端引入管中的，所制得的合成气部分地在管的底部回收，燃烧器的放置使得能将来自燃烧的热量经由管壁传递给烃/水蒸气混合物，此方法的特征在于在所述管已经操作给定的时间后，将这些管反转以提高它们在正常使用条件下的预期寿命。
2.权利要求1的方法，其特征在于在管被反转后的操作时间是根据平均转化温度确定的。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于所有管是在转化装置的设计停车期间在单个操作中反转的。
4.权利要求1或2的方法，其中考虑到由于特定管在炉中的位置所引起的这些管的加速老化以进行它们的预期反转。
5.权利要求1的方法，其中所述方法是与监控管老化的方法一起使用的，并且在证明特定管加速老化的情况下，进行这些过早老化的管的选择性反转。
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