CN108373138A - 一种合成气制备系统及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成气制备系统及制备工艺，所述制备系统包括二段炉，所述二段炉的出口与换热式逆变换炉的下部连接，所述换热式逆变换炉的顶部与压缩系统连接，H2和CO2气体经过压缩系统进入换热式逆变换炉，水蒸气由换热式逆变换炉顶部进入炉内，所述换热式逆变换炉的上部出气口与废热回收系统连接，所述废热回收系统与合成气净化系统连接。本发明通过在二段炉出口增加换热式逆变换炉，将过剩的H2与CO2废气在换热式逆变换炉中发生逆变换反应，通过调整入炉的水汽浓度及CO2浓度来调整CO2的转化率，进而调整出口气中的氢碳比的比例，同时结合CO2废气的综合利用，CO收率可提高至96%，而且减少了CO2废气的排放，减少了污染，具有良好的社会效益。

Description

一种合成气制备系统及制备工艺
技术领域
本发明属于化工技术领域，特别涉及一种制取各种氢碳比合成气的制备系统及制备工艺。
背景技术
以一氧化碳和氢气为主要组分的合成气，是一种重要的化工原料，该合成气可用于化工、炼油、冶金、电子等行业。然而不同的用户对合成气中的氢碳比（H2/CO）要求是不一样的，而传统的烃类蒸汽转化合成气（CO和H2，或HYCO工厂）制备工艺，一般都采用一段蒸汽转化、两段蒸汽转化工艺、催化部分氧化或非催化部分氧化（通常也称为二段炉），这些工艺均有如下问题：
1、所生产的合成气中氢碳比（H2/CO）均较高，即氢多碳少，可生产的下游产品合成率降低。
2、在烃类蒸汽转化过程中存在CO+H2O的变换生成CO2的副反应，造成CO的收率降低，通常转化反应，CO的收率约为58%～75%。
为了尽可能地提高CO的收率，一般采用降低水碳比（H2O/C）和/或提高转化温度的方式。如果水碳比（H2O/C）降得过低，会发生析炭反应，损坏催化剂和堵塞设备和管道；另一方面，转化温度由于受一段炉炉管、二段炉耐火材料的限制，温度也不能提得过高。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够制取不同氢碳比合成气以满足下游多种产品生产需求的合成气制备系统及制备工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：一种合成气制备系统，包括二段炉，其特征在于：所述二段炉的出口与换热式逆变换炉的下部连接，所述换热式逆变换炉的顶部与压缩系统连接，H2和CO2气体经过压缩系统进入换热式逆变换炉，水蒸气由换热式逆变换炉顶部进入炉内，所述换热式逆变换炉的上部出气口与废热回收系统连接，所述废热回收系统与合成气净化系统连接。
一种采用合成气制备系统的合成气制备工艺，其特征在于：将二段炉反应生成的合成气送入换热式逆变换炉内下部，所述换热式逆变换炉的反应所需热量由二段炉出口高温气体提供，将H2和CO2混合并经压缩系统后进入换热式逆变换炉内，水蒸气与压缩后的H2/CO2混合气混合后由换热式逆变换炉顶部进入炉内，通过调节进入换热式逆变换炉内CO2的浓度和水蒸气浓度来调节CO2的转化率，在换热式逆变换炉中H2和CO2反应生成CO，出换热式逆变换炉的气体经过废热回收后，进入净化系统，以制取满足要求的合成气。
本发明所述的合成气制备工艺，其经净化系统处理后的多余H2和CO2返回到压缩系统进一步回收利用。
本发明所述的合成气制备工艺，其将合成气分离工序富余的H2和脱碳后的CO2混合后送入换热式逆变换炉内进行逆变换反应。
本发明通过在二段炉出口增加换热式逆变换炉，将过剩的H2与CO2废气在换热式逆变换炉中发生逆变换反应，生成合成气所需要的原料CO，通过调整入炉的水汽浓度及CO2浓度来调整CO2的转化率，进而调整出口气中的氢碳比的比例，同时结合CO2废气的综合利用，CO 收率可提高至96%，而且在将多余的CO2变废为宝的同时也减少了CO2废气的排放，减少了污染，具有良好的社会效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中标记：1为二段炉，2为换热式逆变换炉，3为压缩系统，4为废热回收系统，5为合成气净化系统。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种合成气制备系统，包括二段炉1、换热式逆变换炉2、压缩系统3、废热回收系统4以及合成气净化系统5，所述二段炉1的出口与换热式逆变换炉2的下部连接，所述换热式逆变换炉2的顶部与压缩系统3连接，H2和CO2气体经过压缩系统3进入换热式逆变换炉2，水蒸气由换热式逆变换炉2顶部进入炉内，所述换热式逆变换炉2的上部出气口与废热回收系统4连接，所述废热回收系统4与合成气净化系统5连接。
一种采用上述合成气制备系统的合成气制备工艺，具体为：将二段炉反应生成的合成气送入换热式逆变换炉内下部，所述换热式逆变换炉的反应所需热量由二段炉出口高温气体提供，将合成气分离工序富余的H2和脱碳后的CO2或工厂多余的CO2混合，并经压缩系统后送入换热式逆变换炉内进行逆变换反应， 水蒸气与压缩后的H2/CO2混合气混合后由换热式逆变换炉顶部进入炉内，在换热式逆变换炉中H2和CO2发生反应生成CO，通过调节进入换热式逆变换炉内CO2的浓度和水蒸气浓度来调节CO2的转化率，进而调整合成气中的氢碳比，在换热式逆变换炉中H2和CO2反应生成CO，出换热式逆变换炉的气体经过废热回收后，进入净化系统，以制取满足要求的合成气，经净化系统处理后的多余H2和CO2返回到压缩系统进一步回收利用，以减少CO2的排放。
采用本发明的工艺技术，节省了造价昂贵且操作复杂的一段转化炉，二段转化炉的操作条件与传统工艺一致，操作条件温和，总的热负荷低、O2消耗低、H2产量高，而且采用换热式逆变换炉，将多余的CO2变为CO，使CO2变废为宝，减少废气排放，合成气中氢碳比调节范围宽，可满足多种产品的生产需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种合成气制备系统，包括二段炉（1），其特征在于：所述二段炉（1）的出口与换热式逆变换炉（2）的下部连接，所述换热式逆变换炉（2）的顶部与压缩系统（3）连接，H2和CO2气体经过压缩系统（3）进入换热式逆变换炉（2），水蒸气由换热式逆变换炉（2）顶部进入炉内，所述换热式逆变换炉（2）的上部出气口与废热回收系统（4）连接，所述废热回收系统（4）与合成气净化系统（5）连接。
2.一种采用如权利要求1所述的合成气制备系统的合成气制备工艺，其特征在于：将二段炉反应生成的合成气送入换热式逆变换炉内下部，所述换热式逆变换炉的反应所需热量由二段炉出口高温气体提供，将H2和CO2混合并经压缩系统后进入换热式逆变换炉内，水蒸气与压缩后的H2/CO2混合气混合后由换热式逆变换炉顶部进入炉内，通过调节进入换热式逆变换炉内CO2的浓度和水蒸气浓度来调节CO2的转化率，在换热式逆变换炉中H2和CO2反应生成CO，出换热式逆变换炉的气体经过废热回收后，进入净化系统，以制取满足要求的合成气。
3.根据权利要求2所述的合成气制备工艺，其特征在于：经净化系统处理后的多余H2和CO2返回到压缩系统进一步回收利用。
4.根据权利要求2或3所述的合成气制备工艺，其特征在于：将合成气分离工序富余的H2和脱碳后的CO2混合后送入换热式逆变换炉内进行逆变换反应。
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