CN218145873U - 一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工技术领域，特别涉及一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统。其技术方案为：一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，包括转化炉系统，转化炉系统的进口通入原料气，转化炉系统的出口通过管道连接有废热回收系统，废热回收系统的出口通过管道连接有净化分离系统，净化分离系统的二氧化碳出口通过管道连接有二氧化碳压缩系统，二氧化碳压缩系统的另一端通过管道连接到转化炉系统的进口。本实用新型提供了一种循环利用二氧化碳制备低氢碳比合成气的系统。

Description

一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，特别涉及一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统。

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，不同的用户(或产品)对合成气中的氢碳比(H2/CO)要求是不同的。传统的合成气制备工艺，如传统的天然气一段蒸汽转化工艺、两段蒸汽转化工艺等，所生产的合成气中氢碳比均比较高，即氢多碳少。随着化学工业的进步，新产品新材料的开发，下游用户对合成气提出了新的要求，比如乙二醇、醋酸、合成油等碳一化学产品要求低H2/CO比的合成气，传统的工艺已不能满足下游用户的要求。

我国政府承诺到2030年前CO2排放达到峰值，2060年前实现碳中和。要实现上述目标，需要各行各业做出巨大努力。在各种温室气体中，CO2以其较高的生命年限(50～200年)及超高的排放量，在温室效应的贡献中占比最大。而且CO2 是化学惰性的，不能通过光化学或化学作业去除。因此如何减少CO2的排放，使CO2气体变废为宝，改善大气环境，同时带来经济效益，成为一个非常迫切的、急需解决的问题。

本合成气工艺对关键设备进行了开发，并且拥有一套完善的控制系统，使装置的加减负荷以及生产控制可以在操作人员的监控下自动完成。在降低了操作人员的劳动强度的同时也提高了装置运行的稳定性和可靠性，保证了装置的长周期运转。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种循环利用二氧化碳制备低氢碳比合成气的系统。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，包括转化炉系统，转化炉系统的进口通入原料气，转化炉系统的出口通过管道连接有废热回收系统，废热回收系统的出口通过管道连接有净化分离系统，净化分离系统的二氧化碳出口通过管道连接有二氧化碳压缩系统，二氧化碳压缩系统的另一端通过管道连接到转化炉系统的进口。

将CO2气体加入到原料气(天然气等)中，按一定的水碳比配入一定的蒸汽，在转化炉系统内发生转化反应、重整反应等。通过调整CO2气体的加入量、水碳比、转化炉系统操作温度，来调整转化气中的H2和CO的比例，以满足下游不同产品所需要的H2/CO比例的合成气。

转化炉系统的转化气进入到废热回收系统回收废热产生蒸汽，除合成气制备利用外，多余的蒸汽送出界区综合利用，经过废热回收后，再进入到净化分离系统，净化分离系统的CO2经二氧化碳压缩系统加压后加入到原料气中循环利用，不足部分的CO2可以界外获取。

本实用新型通过将CO2加入到原料气中循环利用，可降低合成气中H2/CO 的比值，使之适用于下游用户的需求。

本实用新型的合成气制备新工艺对CO2气体进行了回收利用，减少了CO2 的排放。本实用新型外排烟气的NOX含量降低，减少大气污染。

作为本实用新型的优选方案，所述转化炉系统为一段转化炉。气体在一段转化炉对流段进行预热后，进入一段转化炉辐射段，在辐射段炉管中发生转化反应、重整反应等，一段转化炉出口的气体进入到废热回收系统。

作为本实用新型的优选方案，所述转化炉系统包括通过管道连接的一段转化炉和二段转化炉，一段转化炉的进口通入原料气，二段转化炉的出口通过管道连接有废热回收系统。气体在一段转化炉对流段进行预热后，进入一段转化炉辐射段，在辐射段炉管中发生转化反应、重整反应等，一段转化炉出口的气体进入到二段转化炉。二段转化炉加入纯氧，一段转化气在二段转化炉内继续进行转化反应、重整反应，二段转化炉出口的高温气体进入废热回收系统。

作为本实用新型的优选方案，所述二段转化炉通入氧气。

作为本实用新型的优选方案，所述原料气为天然气或含甲烷气。

作为本实用新型的优选方案，所述废热回收系统包括挠性薄管板废锅和辅助废热回收装置，纯氧转化炉的转化气出口与挠性薄管板废锅的进口通过管道连接，挠性薄管板废锅的合成气出口与辅助废热回收装置的进口通过管道连接，辅助废热回收装置的出口与净化分离系统的进口通过管道连接。转化炉系统出口的转化气依次进入到大型挠性薄管板废锅及其它废热回收系统，在大型挠性薄管板废锅和辅助废热回收系统内回收废热。

作为本实用新型的优选方案，所述挠性薄管板废锅产生的蒸汽一部分通入转化炉系统的进口，另一部分送出界区。转化炉系统送出的气体在大型挠性薄管板废锅内回收废热产生蒸汽，除合成气制备利用外，多余的蒸汽送出界区综合利用。经过废热回收后，合成气再进入到净化分离系统，净化分离系统的CO2 经二氧化碳压缩系统加压后加入到原料气中循环利用，不足部分的CO2可以界外获取。

作为本实用新型的优选方案，所述转化炉系统的烟气出口通过管道连接有 SCR脱硝系统。转化炉系统的外排烟气设置超低排放SCR脱硝系统，可以将NOX 排放降至极低20mg/Nm3。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型通过将CO2加入到原料气中循环利用，可降低合成气中H2/CO 的比值，使之适用于下游用户的需求。

2.本实用新型的合成气制备新工艺对CO2气体进行了回收利用，减少了CO2 的排放。本实用新型外排烟气的NOX含量降低，减少大气污染。

3.本实用新型采用转化炉系统及相关废热回收设备对工艺气废热进行了充分的回收利用，达到了节能降耗的目的。

4.本合成气系统对关键设备进行了开发，并且拥有一套完善的控制系统，使装置的加减负荷以及生产控制可以在操作人员的监控下自动完成。在降低了操作人员的劳动强度的同时也提高了装置运行的稳定性和可靠性，保证了装置的长周期运转。

附图说明

图1是实施例1中本实用新型的结构示意图；

图2是实施例2中本实用新型的结构示意图。

图中：1-一段转化炉；2-二段转化炉；3-挠性薄管板废锅；4-辅助废热回收装置；5-净化分离系统；6-二氧化碳压缩系统；7-SCR脱硝系统。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本实施例的循环利用二氧化碳的合成气制备系统，包括一段转化炉1，一段转化炉1的进口通入原料气，一段转化炉1的出口通过管道连接有废热回收系统，废热回收系统的出口通过管道连接有净化分离系统5，净化分离系统5的二氧化碳出口通过管道连接有二氧化碳压缩系统6，二氧化碳压缩系统6的另一端通过管道连接到一段转化炉的进口。所述原料气为天然气或含甲烷气。

其中，所述废热回收系统包括挠性薄管板废锅3和辅助废热回收装置4，纯一段转化炉1的转化气出口与挠性薄管板废锅3的进口通过管道连接，挠性薄管板废锅3的合成气出口与辅助废热回收装置4的进口通过管道连接，辅助废热回收装置4的出口与净化分离系统5的进口通过管道连接。所述挠性薄管板废锅3产生的蒸汽一部分通入一段转化炉1的进口，另一部分送出界区。

将CO2气体加入到原料气(天然气等)中，按一定的水碳比配入一定的蒸汽。气体在一段转化炉1对流段进行预热后，进入一段转化炉1辐射段，在辐射段炉管中发生转化反应、重整反应等，一段转化炉1出口的气体进入到废热回收系统。通过调整CO2气体的加入量、水碳比、一段转化炉1操作温度，来调整转化气中的H2和CO的比例，以满足下游不同产品所需要的H2/CO比例的合成气，可使H2:CO在1～2.5。

一段转化炉1的转化气进入到废热回收系统回收废热产生蒸汽，除合成气制备利用外，多余的蒸汽送出界区综合利用，经过废热回收后，再进入到净化分离系统5，净化分离系统5的CO2经二氧化碳压缩系统6加压后加入到原料气中循环利用，不足部分的CO2可以界外获取。经过废热回收后的合成气，分离掉冷凝液后，送至净化系统，根据下游用户需要制取合格的合成气。

本实用新型通过将CO2加入到原料气中循环利用，可降低合成气中H2/CO 的比值，使之适用于下游用户的需求。

本实用新型的合成气制备新工艺对CO2气体进行了回收利用，减少了CO2 的排放。本实用新型外排烟气的NOX含量降低，减少大气污染。

为了降低NOX排放，所述一段转化炉1的烟气出口通过管道连接有SCR脱硝系统7。一段转化炉1的外排烟气设置超低排放SCR脱硝系统7，可以将NOX 排放降至极低20mg/Nm3。

实施例2：

如图2所示，本实施例的循环利用二氧化碳的合成气制备系统，包括一段转化炉1，一段转化炉1的进口通入原料气，一段转化炉1的出口通过管道连接有二段转化炉2，二段转化炉2通入氧气，二段转化炉2的出口通过管道连接有废热回收系统，废热回收系统的出口通过管道连接有净化分离系统5，净化分离系统5的二氧化碳出口通过管道连接有二氧化碳压缩系统6，二氧化碳压缩系统 6的另一端通过管道连接到一段转化炉1的进口。所述原料气为天然气或含甲烷气。

其中，所述废热回收系统包括挠性薄管板废锅3和辅助废热回收装置4，纯一段转化炉1的转化气出口与挠性薄管板废锅3的进口通过管道连接，挠性薄管板废锅3的合成气出口与辅助废热回收装置4的进口通过管道连接，辅助废热回收装置4的出口与净化分离系统5的进口通过管道连接。所述挠性薄管板废锅3产生的蒸汽一部分通入一段转化炉1的进口，另一部分送出界区。

将CO2气体加入到原料气(天然气等)中，按一定的水碳比配入一定的蒸汽。气体在一段转化炉1对流段进行预热后，进入一段转化炉1辐射段，在辐射段炉管中发生转化反应、重整反应等，一段转化炉1出口的气体进入到二段转化炉2。二段转化炉2加入纯氧，一段转化气在二段转化炉2内继续进行转化反应、重整反应，二段转化炉2出口的高温气体进入废热回收系统。通过调整 CO2气体的加入量、水碳比、转化炉系统操作温度，来调整转化气中的H2和CO 的比例，以满足下游不同产品所需要的H2/CO比例的合成气，可使H2:CO在1～2.5。

二段转化炉2的转化气进入到废热回收系统回收废热产生蒸汽，除合成气制备利用外，多余的蒸汽送出界区综合利用，经过废热回收后，再进入到净化分离系统5，净化分离系统5的CO2经二氧化碳压缩系统6加压后加入到原料气中循环利用，不足部分的CO2可以界外获取。经过废热回收后的合成气，分离掉冷凝液后，送至净化系统，根据下游用户需要制取合格的合成气。

本实用新型通过将CO2加入到原料气中循环利用，可降低合成气中H2/CO 的比值，使之适用于下游用户的需求。

本实用新型的合成气制备新工艺对CO2气体进行了回收利用，减少了CO2 的排放。本实用新型外排烟气的NOX含量降低，减少大气污染。

为了降低NOX排放，所述一段转化炉1的烟气出口通过管道连接有SCR脱硝系统7。一段转化炉1的外排烟气设置超低排放SCR脱硝系统7，可以将NOX 排放降至极低20mg/Nm3。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：包括转化炉系统，转化炉系统的进口通入原料气，转化炉系统的出口通过管道连接有废热回收系统，废热回收系统的出口通过管道连接有净化分离系统(5)，净化分离系统(5)的二氧化碳出口通过管道连接有二氧化碳压缩系统(6)，二氧化碳压缩系统(6)的另一端通过管道连接到转化炉系统的进口。

2.根据权利要求1所述的一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：所述转化炉系统为一段转化炉(1)。

3.根据权利要求1所述的一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：所述转化炉系统包括通过管道连接的一段转化炉(1)和二段转化炉(2)，一段转化炉(1)的进口通入原料气，二段转化炉(2)的出口通过管道连接有废热回收系统。

4.根据权利要求3所述的一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：所述二段转化炉(2)通入氧气。

5.根据权利要求1所述的一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：所述原料气为天然气或含甲烷气。

6.根据权利要求1所述的一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：所述废热回收系统包括挠性薄管板废锅(3)和辅助废热回收装置(4)，纯氧转化炉的转化气出口与挠性薄管板废锅(3)的进口通过管道连接，挠性薄管板废锅(3)的合成气出口与辅助废热回收装置(4)的进口通过管道连接，辅助废热回收装置(4)的出口与净化分离系统(5)的进口通过管道连接。

7.根据权利要求6所述的一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：所述挠性薄管板废锅(3)产生的蒸汽一部分通入转化炉系统的进口，另一部分送出界区。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种循环利用二氧化碳的合成气制备系统，其特征在于：所述转化炉系统的烟气出口通过管道连接有SCR脱硝系统(7)。

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