CN220393319U - 低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，包括配合使用的转化炉、双效换热器；由界外来的天然气A分成两路，一路作为燃料天然气直接通到转化炉，另一路作为原料天然气由压缩机压缩到2.1MPa，后经流量调节器调量后入双效换热器预热至～380℃，进入脱硫槽，使原料气中的硫脱至0.2PPm以下，形成天然气A原料燃料供应结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及制氢技术及制氢设备技术领域，具体的，是一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构。
背景技术
常规天然气水蒸气重整制氢系统换热主要通过对流段多个盘管和烟气进行分段换热，转化气通过独立的废热锅炉和汽包换热产蒸气。
转化气通过独立的废热锅炉和汽包换热产蒸气的余热回收方式，使用设备较多，占地大，投资高；同时因为分段换热，热量损失也较大。
因此，有必要提供一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构。
技术方案如下：
一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，包括配合使用的转化炉、双效换热器；
由界外来的天然气A分成两路，一路作为燃料天然气直接通到转化炉，另一路作为原料天然气由压缩机压缩到2.1MPa，后经流量调节器调量后入双效换热器预热至～380℃，进入脱硫槽，使原料气中的硫脱至0.2PPm以下，形成天然气A原料燃料供应结构。
进一步的，脱硫后的原料气与工艺蒸汽按水碳比H2O/∑C＝3.5的比值混合后再次进入双效换热器的混合气预热管，进一步预热到～580℃，经上集气总管及上猪尾管，均匀地进入转化炉，形成转化气预热结构。
进一步的，转化气出转化炉的温度～800℃Max.，残余甲烷含量3.0～4.0％干基，进入双效换热器的换热管程换热产生2.2MPa的饱和蒸汽，蒸汽经控温汽包后与脱硫后的天然气混合，转化气经双效换热器温度降至～360℃进入中变炉使CO发生变换反应，形成转化气温控输送结构。
进一步的，出中变炉的变换气进入锅炉给水换热器热后，再经水冷器被冷却至40℃，进入中变气气液分离器分离出工艺冷凝液、工艺气体，工艺气体压力为～1.9MPa，送至变压吸附装置提纯氢气B；工艺冷凝液排入地沟去污水处理F，形成变换气温控式高效分离结构。
进一步的，燃料天然气和变压吸附装置提供的解吸尾气分别进入转化炉的顶部烧嘴燃烧，向转化炉提供热量，助燃空气由鼓风机加压后经空气预热器预热后进烧嘴，形成燃料高效集合结构。
进一步的，燃烧生成的烟气D经双效换热器、控温汽包、空气预热器三级换热后～180℃，由引风机引入烟囱，经由烟囱高空放空，形成烟气高效换热结构。
进一步的，转化炉的催化剂床层中，甲烷与水蒸汽反应生成CO、CO2和H2。
进一步的，天然气转化所需热量由顶部烧嘴燃烧燃料天然气和变压吸附段解析气的混合气提供。
进一步的，控温汽包的冷却介质为经由锅炉给水换热器进行温度控制的脱盐水C。
与现有技术相比，本实施例减少了废热锅炉、传统汽包和占地较大的对流段。换热采用专用双效换热器和控温汽包进行换热和控制温度，热量全部在双效换热器和控温汽包内进行回收，热量全部用来产蒸汽，能产生更多的蒸汽，同时因为使用设备较小，还节约了占地面积和投资。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
实施例：
参照图1，本实施例展示一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢程式，包括配合使用的转化炉4、双效换热器2；
由界外来的天然气A分成两路，一路作为燃料天然气直接通到转化炉4，另一路作为原料天然气由压缩机1压缩到2.1MPa，后经流量调节器调量后入双效换热器2预热至～380℃左右，进入脱硫槽3，使原料气中的硫脱至0.2PPm以下，形成天然气A原料燃料供应结构。
脱硫后的原料气与工艺蒸汽按水碳比H2O/∑C＝3.5的比值混合后再次进入双效换热器2的混合气预热管，进一步预热到～580℃，经上集气总管及上猪尾管，均匀地进入转化炉4，形成转化气预热结构。
转化气出转化炉4的温度～800℃Max.，残余甲烷含量3.0～4.0％干基，进入双效换热器2的换热管程换热产生2.2MPa的饱和蒸汽，蒸汽经控温汽包11后与脱硫后的天然气混合，转化气经双效换热器2温度降至～360℃进入中变炉5使CO发生变换反应，形成转化气温控输送结构。
出中变炉5的变换气进入锅炉给水换热器6热后，再经水冷器7被冷却至40℃，进入中变气气液分离器8分离出工艺冷凝液、工艺气体，工艺气体压力为～1.9MPa(G)，送至变压吸附装置9提纯氢气B；工艺冷凝液排入地沟去污水处理，形成变换气温控式高效分离结构。
燃料天然气和变压吸附装置9提供的解吸尾气分别进入转化炉4的顶部烧嘴燃烧，向转化炉4提供热量，助燃空气由鼓风机10加压后经空气预热器12预热后进烧嘴，形成燃料高效集合结构。
燃烧生成的烟气D经双效换热器2、控温汽包11、空气预热器12三级换热后～180℃，由引风机13引入烟囱，经由烟囱高空放空，形成烟气高效换热结构。
转化炉4的催化剂床层中，甲烷与水蒸汽反应生成CO、CO2和H2。
天然气转化所需热量由顶部烧嘴燃烧燃料天然气和变压吸附段解析气的混合气提供。
控温汽包11的冷却介质为经由锅炉给水换热器6进行温度控制的脱盐水。
与现有技术相比，本实施例减少了废热锅炉、传统汽包和占地较大的对流段。换热采用专用双效换热器和控温汽包进行换热和控制温度，热量全部在双效换热器和控温汽包内进行回收，热量全部用来产蒸汽，能产生更多的蒸汽，同时因为使用设备较小，还节约了占地面积和投资。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：包括配合使用的转化炉、双效换热器；
转化炉：接收由界外来的天然气A作为燃料天然气；
双效换热器：接收由压缩机压缩到2.1MPa原料天然气；
与双效换热器对应设置有流量调节器；
流量调节器：调量原料天然气入双效换热器预热至～380℃；
双效换热器对应设置脱硫槽；
脱硫槽：使原料气中的硫脱至0.2PPm以下；
形成天然气A原料燃料供应结构。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：双效换热器包括混合气预热管；
混合气预热管：用于脱硫后的原料气与工艺蒸汽按水碳比H2O/∑C＝3.5的比值混合后再次进入，进一步预热到～580℃；
混合气预热管对应设置有上集气总管及上猪尾管；
上集气总管及上猪尾管：用于进一步预热的原料气均匀地进入转化炉，形成转化气预热结构。
3.根据权利要求2所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：形成转化气温控输送结构；
转化气温控输送结构：转化气出转化炉进入双效换热器的换热管程，换热产生2.2MPa的饱和蒸汽，蒸汽经控温汽包后与脱硫后的天然气混合，转化气经双效换热器温度降至～360℃进入中变炉使CO发生变换反应。
4.根据权利要求3所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：形成变换气温控式高效分离结构：出中变炉的变换气进入锅炉给水换热器热后，再经水冷器被冷却至40℃，进入中变气气液分离器分离出工艺冷凝液、工艺气体，工艺气体压力为～1.9MPa，送至变压吸附装置提纯氢气B；工艺冷凝液排入地沟去污水处理F。
5.根据权利要求4所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：包括顶部烧嘴：用于燃料天然气和变压吸附装置提供的解吸尾气燃烧，向转化炉提供热量；且形成燃料高效集合结构：助燃空气由鼓风机加压后经空气预热器预热后进烧嘴。
6.根据权利要求5所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：形成烟气高效换热结构：燃烧生成的烟气D经双效换热器、控温汽包、空气预热器三级换热后～180℃，由引风机引入烟囱，经由烟囱高空放空。
7.根据权利要求6所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：转化炉包括催化剂床层；
催化剂床层：用于甲烷与水蒸汽反应生成CO、CO2和H2。
8.根据权利要求7所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：顶部烧嘴燃烧燃料天然气和变压吸附段解析气的混合气，形成天然气转化所需热量提供物。
9.根据权利要求8所述的一种低能耗的天然气水蒸气重整制氢结构，其特征在于：控温汽包包括冷却介质；冷却介质：为经由锅炉给水换热器进行温度控制的脱盐水C。
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