專利名稱：烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝及應(yīng)用。
烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝是指烴類在低水碳比、低溫、高空速條件下蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)富甲烷氣的過(guò)程。該項(xiàng)技術(shù)首先應(yīng)用于用輕油制取合成天然氣，近幾年來(lái)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展逐步應(yīng)用到以輕油為原料的制取合成氨、工業(yè)氫氣和羰基合成氣領(lǐng)域。目前，以輕油為原料在列管式轉(zhuǎn)化爐直接蒸汽轉(zhuǎn)化制取合成氣或工業(yè)氫氣的過(guò)程，采用外供熱，轉(zhuǎn)化爐熱效率很低。而且，對(duì)原料輕油的品質(zhì)要求高，操作難度大。將預(yù)轉(zhuǎn)化技術(shù)應(yīng)用到輕油蒸汽轉(zhuǎn)化制取合成氣或工業(yè)氫氣上，對(duì)降低轉(zhuǎn)化爐的熱負(fù)荷，改善轉(zhuǎn)化爐的操作條件，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)化催化劑和爐管的使用壽命有很大的好處。
附

圖1為國(guó)內(nèi)外已有的烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝流程圖。
圖中1-預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器5-脫硫原料氣2-轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段6-轉(zhuǎn)化氣3-轉(zhuǎn)化爐管7-飽和蒸汽4-汽包8-過(guò)熱蒸汽附圖2為本發(fā)明烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝流程。
圖中1-預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器7-飽和蒸汽2-轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段8-過(guò)熱蒸汽3-轉(zhuǎn)化爐管 9-開(kāi)工加熱爐4-汽包 10-預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器旁路5-脫硫原料氣 11-開(kāi)工壓縮機(jī)6-轉(zhuǎn)化氣如附圖1所示，原料石腦油經(jīng)過(guò)加氫脫硫后，與過(guò)熱蒸汽8混合進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器1，在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器內(nèi)，脫硫原料氣5與水蒸汽在壓力2.0-5.0Mpa、溫度400-600℃、水碳比1.0-3.0條件下發(fā)生預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成含甲烷60-70％、一氧化碳0.5-1.5％、二氧化碳10-20％、氫氣10-20％的富甲烷氣。然后，富甲烷氣再與過(guò)熱蒸汽混合進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段2，預(yù)熱至490-510℃后進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐管3，在轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)與水蒸汽在780-820℃、水碳比2.0-3.5條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成轉(zhuǎn)化氣6，轉(zhuǎn)化氣再經(jīng)過(guò)變換、脫碳、甲烷化或者變壓吸附制得氫氣產(chǎn)品。該工藝流程比較緊驟，但由于預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器與蒸汽轉(zhuǎn)化爐完全串聯(lián)在一起，預(yù)轉(zhuǎn)化的開(kāi)停車必須與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行，開(kāi)停車不方便。隨著預(yù)轉(zhuǎn)化技術(shù)在合成氨和制氫等行業(yè)的推廣應(yīng)用，越來(lái)越多的合成氨和制氫老裝置要增加預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，以改善操作條件，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)化爐和轉(zhuǎn)化催化劑的運(yùn)行周期。如果按照附圖1所述的工藝流程進(jìn)行改造，由于預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，脫硫原料氣經(jīng)過(guò)預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后溫度要升高600-100℃，轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段原料氣預(yù)熱段盤(pán)管和轉(zhuǎn)化爐入口管要嚴(yán)重超溫，所以，轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段必須進(jìn)行大的改造，改造周期長(zhǎng)、投資大。
本發(fā)明的目的在于提供一種烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝及應(yīng)用，即在原有生產(chǎn)裝置不停車、轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段不改造的情況下，將預(yù)轉(zhuǎn)化工序投入系統(tǒng)。從而節(jié)省改造施工時(shí)間，減少設(shè)備投資，給工廠帶來(lái)較顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的如附圖2所示，在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器1之前設(shè)開(kāi)工加熱爐9，并與裝置開(kāi)工系統(tǒng)相聯(lián)，便于單獨(dú)對(duì)預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行升溫還原；預(yù)轉(zhuǎn)化進(jìn)出口加旁路10，便于隨時(shí)將預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器串入或切出系統(tǒng)；將飽和蒸汽7和過(guò)熱蒸汽8均引至預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器和轉(zhuǎn)化爐管3進(jìn)口，便于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化對(duì)流段2盤(pán)管溫度。通過(guò)采取這些措施后，就可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)將預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器串入系統(tǒng)或切出系統(tǒng)。
原料石腦油經(jīng)過(guò)加氫脫硫后，與過(guò)熱蒸汽8和飽和蒸汽7混合進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器1，在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器內(nèi)，原料氣與水蒸汽在壓力2.0-5.0Mpa、溫度400-600℃、水碳比1.0-3.0條件下發(fā)生預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成含甲烷60-70％、一氧化碳0.5-1.5％、二氧化碳10-20％、氫氣10-20％的富甲烷氣。然后，富甲烷氣再與過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽混合進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段2，預(yù)熱至490-510℃后進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐管3，在轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)與水蒸汽在780-820℃、水碳比2.0-3.5條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成轉(zhuǎn)化氣6，轉(zhuǎn)化氣再經(jīng)過(guò)變換、脫碳、甲烷化或者變壓吸附制得氫氣產(chǎn)品。
具體的工藝祥述如下先按重量將預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器1催化劑裝填好，用99.999％的氮?dú)獯祾咧脫Q干凈，啟動(dòng)開(kāi)工壓縮機(jī)11建立預(yù)轉(zhuǎn)化和開(kāi)工系統(tǒng)循環(huán)升溫還原流程，開(kāi)工加熱爐9點(diǎn)火，用氫氮?dú)?含氫氣20-80％)作載氣先對(duì)預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑進(jìn)行升溫還原，還原過(guò)程中以10-20℃/hr的速度將床層溫度升至450℃，還原結(jié)束后準(zhǔn)備串入系統(tǒng)。在裝置正常開(kāi)車的情況下投用預(yù)轉(zhuǎn)化的步驟為1．將蒸汽轉(zhuǎn)化爐管3入口的蒸汽分配進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器1前和預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器1后。從蒸汽過(guò)熱盤(pán)管出來(lái)的過(guò)熱蒸汽8按水碳比2.0和3.0的比例，分配進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器前和預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后。在后面的各步驟中始終保持總水碳比為5.0不變。進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器前的過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的旁路10后進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。2．將來(lái)自脫硫部分的原料氣5從進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)慢慢切入預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，此時(shí)，裝置的投油量及配蒸汽量保持不變，而轉(zhuǎn)化所需另一部分過(guò)熱蒸汽仍在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后配入。同時(shí)穩(wěn)定裝置轉(zhuǎn)化部分的正常操作。3．點(diǎn)燃開(kāi)工加熱爐9，調(diào)整預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器入口溫度為430℃。調(diào)節(jié)進(jìn)入轉(zhuǎn)化部分的飽和蒸汽7與過(guò)熱蒸汽8的量，使轉(zhuǎn)化爐管3的入口溫度保持在490-510℃。4．穩(wěn)定上述操作后，慢慢開(kāi)預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器入口閥和出口閥，同時(shí)慢慢關(guān)閉旁路閥，投用預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。此時(shí)，由于原料氣在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中發(fā)生預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)而使轉(zhuǎn)化爐入口溫度升高，因此，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)在預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)后配入的飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的量，以保證轉(zhuǎn)化爐的正常操作。調(diào)整操作，將原料氣全部切入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。5．調(diào)整飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的量，控制預(yù)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化入口溫度在正常工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，穩(wěn)定預(yù)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化的正常操作。
在裝置正常開(kāi)車的情況下切出預(yù)轉(zhuǎn)化的步驟為1．關(guān)閉預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器進(jìn)出口閥，開(kāi)其旁路閥，將預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器切出系統(tǒng)。2．將至預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器和轉(zhuǎn)化爐入口的飽和蒸汽關(guān)閉，同時(shí)，控制進(jìn)轉(zhuǎn)化爐的蒸汽總量不變，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化入口溫度在490-510℃。
本發(fā)明的積極效果在于在裝置正常開(kāi)車的情況下，能隨時(shí)方便地將預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器串入或切出系統(tǒng)，不影響裝置的正常開(kāi)停車；在老裝置上增加預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段不需要進(jìn)行改造，能節(jié)省設(shè)備投資；預(yù)轉(zhuǎn)化投用以后，能拓寬原料的范圍，改善轉(zhuǎn)化爐的操作條件，對(duì)延長(zhǎng)轉(zhuǎn)化催化劑和爐管的使用壽命很有好處，轉(zhuǎn)化催化劑的使用壽命可以由1-2年提高到4年。
實(shí)施例(1)在裝置正常開(kāi)車的情況下，將預(yù)轉(zhuǎn)化串入系統(tǒng)。1．將蒸汽轉(zhuǎn)化爐入口的蒸汽分配進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器前和預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后。從蒸汽過(guò)熱盤(pán)管出來(lái)的過(guò)熱蒸汽按水碳比2.0和3.0的比例，分配進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器前和預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后。在后面的各步驟中始終保持總水碳比為5.0不變。進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器前的過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的旁路后進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。2．將來(lái)自脫硫部分的原料氣從進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)慢慢切入預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，此時(shí)，裝置的投油量及配蒸汽量保持不變，而轉(zhuǎn)化所需另一部分過(guò)熱蒸汽仍在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后配入。同時(shí)穩(wěn)定裝置轉(zhuǎn)化部分的正常操作。3．點(diǎn)燃開(kāi)工加熱爐，調(diào)整預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器入口溫度為430℃。調(diào)節(jié)進(jìn)入轉(zhuǎn)化部分的飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的比例，使轉(zhuǎn)化爐管的入口溫度保持在490-510℃。4．穩(wěn)定上述操作后，慢慢開(kāi)預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器入口閥和出口閥，同時(shí)慢慢關(guān)閉旁路閥，投用預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。此時(shí)，由于原料氣在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中發(fā)生預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)而使轉(zhuǎn)化爐入口溫度升高，因此，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)在預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)后配入的飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的比例，以保證轉(zhuǎn)化爐的正常操作。調(diào)整操作，將原料氣全部切入預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。5．調(diào)整飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的配比，控制預(yù)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化入口溫度在正常工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，穩(wěn)定預(yù)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化的正常操作。在壓力2.6Mpa，入口溫度420℃，床層溫度510℃的條件下，預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口氣體組成為CH462.5％、H217.8％、CO 0.5％、CO219.2％。
實(shí)施例(2)按實(shí)施例1所述的方法將預(yù)轉(zhuǎn)化串入系統(tǒng)。在壓力2.6Mpa，入口溫度400℃，床層溫度480℃的條件下，預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口氣體組成為CH461.5、H217.8％、CO 0.60％、CO219.1％。
實(shí)施例(3)按實(shí)施例1所述的方法將預(yù)轉(zhuǎn)化串入系統(tǒng)。在壓力2.6Mpa，入口溫度380℃，床層溫度460℃的條件下，預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口氣體組成為CH463.5％、H216.5％、CO 0.6％、CO219.4％。
權(quán)利要求
1．烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝及應(yīng)用，其特征在于在預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器之前設(shè)置開(kāi)工加熱爐和開(kāi)工壓縮機(jī)，并與裝置開(kāi)工系統(tǒng)相連，在預(yù)轉(zhuǎn)化進(jìn)出口設(shè)置旁路，將飽和蒸汽加入轉(zhuǎn)化爐，使得預(yù)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化入口溫度可以隨意調(diào)節(jié)，而不必對(duì)轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段進(jìn)行改造。
全文摘要
本發(fā)明涉及烴類蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化工藝及應(yīng)用,其特征在于設(shè)置了一套預(yù)轉(zhuǎn)化開(kāi)工系統(tǒng),預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器可以隨時(shí)方便地串入或切出系統(tǒng),將飽和蒸汽加入轉(zhuǎn)化爐入口,使得預(yù)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化入口溫度可以隨意調(diào)節(jié),而不必對(duì)轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段進(jìn)行改造。
文檔編號(hào)C01B3/00GK1300712SQ99122910
公開(kāi)日2001年6月27日 申請(qǐng)日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月22日
發(fā)明者劉小秦, 肖俊欽, 曹孝廣, 姜維, 倪福保, 皮紅星, 何建輝, 程立泉, 文尚軍, 謝文蓮, 吳明 申請(qǐng)人:巴陵石化鷹山石油化工廠