CN106629601A - 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统 - Google Patents

一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106629601A
CN106629601A CN201510733898.8A CN201510733898A CN106629601A CN 106629601 A CN106629601 A CN 106629601A CN 201510733898 A CN201510733898 A CN 201510733898A CN 106629601 A CN106629601 A CN 106629601A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steam
natural gas
hydrogen production
precise control
production system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510733898.8A
Other languages
English (en)
Inventor
吉荣
王乘东
项吴定
钟华
李现民
钱海玲
宋孝林
沈伟
唐青
蒋旭
高嵩
曹生
付学江
朱意成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Hualin Industrial Gas Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Hualin Industrial Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Hualin Industrial Gas Co Ltd filed Critical Shanghai Hualin Industrial Gas Co Ltd
Priority to CN201510733898.8A priority Critical patent/CN106629601A/zh
Publication of CN106629601A publication Critical patent/CN106629601A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

本发明涉及一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，包括依次连接的预转化炉、转化炉、高变反应器、变压吸附制氢装置，天然气进料管与预转化炉的入口相连，天然气进料管上设置有天然气分析仪。与现有技术相比，本发明利用天然气在线分析仪得出天然气各个组分的组成，在根据各组成需要的水蒸气量来控制总的蒸汽用量，既有效的节约燃料用量，做到了节能减排，又保证了反应的需要，保护炉管和催化剂。

Description

一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统
技术领域
本发明涉及一种天然气水蒸气制氢系统，尤其是涉及一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统。
背景技术
天然气水蒸气制氢工艺(SMR)发展已经较为成熟，现有的SMR工艺主要流程为天然气经加氢脱硫后与第一股水蒸气混合进入预转化炉，多碳烷烃经过预转化生成氢气和一氧化碳，然后再与第二股蒸汽混合进入转化炉，生成含有氢气、二氧化碳、一氧化碳等组份的合成气，合成气再进入高变反应器将一氧化碳转化为二氧化碳、氢气，合成气再回收热量后，通过PSA提纯得到氢气，PSA尾气返回转化炉燃烧回收热量。
天然气水蒸气重整反应为强吸热可逆反应，反应时体系温度为720℃～870℃，并且使用耐高温的镍基催化剂催化，通过燃烧天然气来提供能量。在整个反应过程中，水蒸气量的控制及其重要：1、水蒸气量的多少直接影响到反应平衡，水蒸气少则甲烷等不利于反应；2、多余的水蒸气在系统中循环不发生反应，并需要大量热能加热，影响装置的热效率；3、在装置负荷低时，引入适量的水蒸气来带走多余的热量，保护炉管和催化剂。
查阅有关文献也发现一些工艺需要根据天然气的量来控制蒸汽流量，只是按固定比例来控制蒸汽流量。然而天然气的组分是会波动的，水蒸气量不能随天然气组分变化而变化，从而不能实现精确控制，即不利于企业节约成本，也不符合节能减排的目标。尤其当遇到天然气中重组分较多时，则会出现水蒸气量不够的情况，从而影响反应效率，影响催化剂的寿命。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精确控制蒸 汽流量的天然气水蒸气制氢系统，利用天然气在线分析仪得出天然气各个组分的组成，在根据各组成需要的水蒸气量来控制总的蒸汽用量。这样做即有效的节约燃料用量，做到了节能减排，又保证了反应的需要，保护炉管和催化剂。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，包括依次连接的预转化炉、转化炉、高变反应器、变压吸附制氢装置(PSA)，天然气进料管与预转化炉的入口相连，所述的天然气进料管上设置有天然气分析仪。
所述的天然气分析仪为色谱分析仪，设置在进料管的口部，分析进料的天然气的组成成分。
所述的色谱分析仪为市售的型号为NG8200的天然气色谱分析仪。
所述的天然气进料管上还设有天然气进料流量计。
所述的预转化炉的进气口及出气口分别设有蒸汽输入管道。
所述的蒸汽输入管道上设有蒸汽流量计和蒸汽调节阀。
所述的蒸汽流量计和蒸汽调节阀与天然气进料管上设置的天然气进料流量计联动使用，调节天然气和蒸汽的输入量。
设置在预转化炉进气口的蒸汽输入管道输入蒸汽保证系统所需蒸汽的最低流量。
设置在预转化炉出气口的蒸汽输入管道输入蒸汽保证系统所需的最低热值。
由于使用的天然气来自外部，天然气平均组分92％CH4、4％C2H6、3％C3H8、1％C4H10、小于1％的C5H12、少量的S和N2。甲烷含量会在88％至94％之间波动，其他组分也随之波动，导致反应过程中所需要的水蒸气一直在变化。
反应方程式：CH4+H2O→3H2+CO-Q
C2H6+2H2O→5H2+2CO-Q
C3H8+3H2O→3H2+7CO-Q
C4H10+4H2O→4H2+9CO-Q
C5H12+5H2O→5H2+11CO-Q
CO+H2O→H2+CO2+Q
从以上方程式可以看出，每种烷烃分子需要的水分子是不一样的，而每个碳原子在反应中只需要一个水分子参与反应，所以只要得出天然气中的总的碳原子量即可知道需要多少的水蒸气。另外再配合两股蒸汽流量，第一股蒸汽流量需要保证所 有炉管所需的最低流量，第二股蒸汽流量需保证炉子所需的最低热值，即可实现精确控制。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本方法能够实现水蒸气量的精确控制，减少燃料消耗，节约成本。
2、本方法能够保护炉管，有效的带走热量，防止炉管弯曲。
3、本方法能够保护催化剂，防止水蒸气过少，影响催化剂性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1-预转化炉、2-转化炉、3-高变反应器、4-变压吸附制氢装置、5-天然气进料流量计、6-第一蒸汽流量计、7-第二蒸汽流量计、8-第一蒸汽调节阀、9-第二蒸汽调节阀、10-天然气分析仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其结构如图1所示，包括依次连接的预转化炉1、转化炉2、高变反应器3、变压吸附制氢装置4，天然气进料管与预转化炉1的入口相连，在天然气进料管上设置有天然气分析仪10，在本实施例中，使用的是型号为NG8200的色谱分析仪，设置在进料管的口部，分析进料的天然气的组成成分，天然气进料管上还设有天然气进料流量计5。
在预转化炉1的进气口及出气口分别设有蒸汽输入管道。在进气口上设置的蒸汽输入管道上设有第一蒸汽流量计6和第一蒸汽调节阀8，出气口上设置的蒸汽输入管道上设有第二蒸汽流量计7和第二蒸汽调节阀9。可以与天然气进料管上设置的天然气进料流量计5联动使用，调节天然气和蒸汽的输入量。
由于使用的天然气来自外部，天然气平均组分92％CH4、4％C2H6、3％C3H8、1％C4H10、小于1％的C5H12、少量的S和N2。甲烷含量会在88％至94％之间波动，其他组分也随之波动，导致反应过程中所需要的水蒸气一直在变化。
反应方程式：CH4+H2O→3H2+CO-Q
C2H6+2H2O→5H2+2CO-Q
C3H8+3H2O→3H2+7CO-Q
C4H10+4H2O→4H2+9CO-Q
C5H12+5H2O→5H2+11CO-Q
CO+H2O→H2+CO2+Q
从以上方程式可以看出，每种烷烃分子需要的水分子是不一样的，而每个碳原子在反应中只需要一个水分子参与反应，所以只要得出天然气中的总的碳原子量即可知道需要多少的水蒸气。另外再配合两股蒸汽流量，预转化炉开1进气口处的第一股蒸汽流量需要保证所有炉管所需的最低流量，出口处的第二股蒸汽流量需保证炉子所需的最低热值，即可实现精确控制。
本发明利用天然气在线分析仪得出天然气各个组分的组成，在根据各组成需要的水蒸气量来控制总的蒸汽用量。这样做即有效的节约燃料用量，做到了节能减排，又保证了反应的需要，保护炉管和催化剂。

Claims (9)

1.一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，包括依次连接的预转化炉、转化炉、高变反应器、变压吸附制氢装置，天然气进料管与预转化炉的入口相连，其特征在于，所述的天然气进料管上设置有天然气分析仪。
2.根据权利要求1所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，所述的天然气分析仪为色谱分析仪，设置在进料管的口部，分析进料的天然气的组成成分。
3.根据权利要求2所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，所述的色谱分析仪为市售的型号为NG8200的天然气色谱分析仪。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，所述的天然气进料管上还设有天然气进料流量计。
5.根据权利要求1所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，所述的预转化炉的进气口及出气口分别设有蒸汽输入管道。
6.根据权利要求5所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，所述的蒸汽输入管道上设有蒸汽流量计和蒸汽调节阀。
7.根据权利要求6所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，所述的蒸汽流量计和蒸汽调节阀与天然气进料管上设置的天然气进料流量计联动使用，调节天然气和蒸汽的输入量。
8.根据权利要求5所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，设置在预转化炉进气口的蒸汽输入管道输入蒸汽保证系统所需蒸汽的最低流量。
9.根据权利要求5所述的一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统，其特征在于，设置在预转化炉出气口的蒸汽输入管道输入蒸汽保证系统所需的最低热值。
CN201510733898.8A 2015-11-02 2015-11-02 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统 Pending CN106629601A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510733898.8A CN106629601A (zh) 2015-11-02 2015-11-02 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510733898.8A CN106629601A (zh) 2015-11-02 2015-11-02 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106629601A true CN106629601A (zh) 2017-05-10

Family

ID=58811012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510733898.8A Pending CN106629601A (zh) 2015-11-02 2015-11-02 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106629601A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109425684A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 湖南三德科技股份有限公司 一种水蒸汽发生器和元素分析仪

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104803352A (zh) * 2014-01-27 2015-07-29 上海华林工业气体有限公司 一种提高蒸汽重整制氢效率的方法
CN205151763U (zh) * 2015-11-02 2016-04-13 上海华林工业气体有限公司 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸汽制氢系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104803352A (zh) * 2014-01-27 2015-07-29 上海华林工业气体有限公司 一种提高蒸汽重整制氢效率的方法
CN205151763U (zh) * 2015-11-02 2016-04-13 上海华林工业气体有限公司 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸汽制氢系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109425684A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 湖南三德科技股份有限公司 一种水蒸汽发生器和元素分析仪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5802551B2 (ja) メタネーション反応装置
DK2906666T3 (en) METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A METHANEOUS COMPENSATION FOR NATURAL GAS
CN103449365B (zh) 高浓度co耐硫变换工艺及其装置
JP2008507828A (ja) 燃料電池システム
CN105820036A (zh) 使用部分氧化生产甲醇的方法和系统
KR20160041783A (ko) 유량비 제어 시스템 및 방법
CN104176705B (zh) 一种生产合成气的耐硫变换工艺
CN106629601A (zh) 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸气制氢系统
KR101851457B1 (ko) 개질 시스템
CN205151763U (zh) 一种精确控制蒸汽流量的天然气水蒸汽制氢系统
CN103619753A (zh) 操作催化蒸汽-烃重整器的方法
CN102433180A (zh) 一种部分甲烷化水煤气变换系统及方法
JP2005206414A (ja) 水素生成装置
CN209431759U (zh) Hyco冷箱减少放空的系统
AU2013335985B2 (en) Saturator and natural gas reforming system provided with same
CN204097079U (zh) 一种co变换系统水气比调节装置
US20100183483A1 (en) Fuel processor
CN202337769U (zh) 一种部分甲烷化水煤气变换系统
CA2869384C (en) Co shift conversion device and shift conversion method
JP4180534B2 (ja) 燃料ガス製造装置及びその運転方法
CN203123979U (zh) 催化剂还原装置
CN219140757U (zh) 一种pox工艺中生产过热蒸汽的系统
KR102041703B1 (ko) 효율이 향상된 수소스테이션 장치
WO2023074881A1 (ja) 水素製造方法、及び、水素製造装置
JP2007063102A (ja) Ｃｏ変成器の温度制御システム及び温度制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170510

RJ01 Rejection of invention patent application after publication