水蒸汽烃类重整制氢转化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水蒸汽烃类重整制氢转化系统，包括：转化炉和转化气利用组件。转化炉包括：炉体，其内设有辐射式燃烧室，该辐射式燃烧室内设有上集合管、转化炉管和下集合管；蓄热式燃烧器，其设置在辐射式燃烧室的相对的两个侧壁上；以及换向阀，其将炉体中的空气和烟气换向，从而使得两个侧壁上的蓄热式燃烧器切换燃烧。转化气利用组件包括：换热器，其连接上集合管和下集合管，制氢原料通过换热器进入上集合管，经过转化炉管后形成转化气，该转化气通过下集合管进入换热器与制氢原料换热。本实用新型专利技术中，烟气热量全部用于空气预热，利用转化气预热制氢原料，提高了炉膛辐射传热效率，采用蓄热式燃烧器转化炉内温度场分布更加均匀。

Hydrogen production conversion system by steam hydrocarbon reforming

【技术实现步骤摘要】
水蒸汽烃类重整制氢转化系统
本技术涉及制氢转化领域，特别涉及一种水蒸汽烃类重整制氢转化系统。
技术介绍
随着炼油厂加氢装置的逐渐增多，对氢气的需求也越来越多，使得制氢装置也相应发展的很快。目前大型制氢装置采用的制氢方法多为轻烃水蒸汽转化法，利用的原料多为天然气、炼厂气、石脑油等轻质烃类。这些轻烃在特定的温度、压力及催化剂存在的条件下，与水蒸汽发生反应，生成氢气、一氧化碳。转化炉是制氢装置转化反应的反应器，属于装置的心脏设备。由于转化反应是强吸热反应，所需的大量热能是通过管壁从管外传递给管内反应系统的，因此转化炉既是一个固定床管式反应器，又是一个能提供大量热量的加热设备。作为制氢转化工艺的核心设备，提高转化炉的热量利用效率具有重要意义。传统辐射式转化炉将全部输入能量的50%转化为氢气输出，将50%能量转化为过热蒸汽。其中，所产蒸汽的40%供自身反应利用，其余60%作为外输蒸汽，能量利用不够合理，同时使用天然气或炼厂干气作为燃料发生蒸汽成本高昂、不经济。因此有必要开发一种新型制氢转化工艺，减少装置发汽量，更多热量用于燃烧过程中，提高燃料利用效率。公开号为CN201678443U的技术专利公开了一种蓄热式燃烧烃类蒸汽转化炉，其把蓄热燃烧方式应用在蒸汽转化炉上，实施对象专注于转化炉本身，采用烟气预热物料，对于采用蓄热燃烧后的热量利用并没有涉及；公开号为CN105752929A的专利技术专利申请公开了一种制氢转化炉，其采用了套管式转化炉管，虽然进一步回收了反应流出物的热量，但是由于采用传统燃烧方式，存在炉膛局部高温区的问题，沿炉膛轴向部分温度场均匀性不够。因此，亟需一种制氢转化系统，从而减少装置发汽量，更多热量用于燃烧过程中，提高燃料利用效率。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种水蒸汽烃类重整制氢转化系统，从而改善现有技术中制氢转化系统能量利用不合理的问题。为实现上述目的，本技术提供了一种水蒸汽烃类重整制氢转化系统，包括：转化炉和转化气利用组件。转化炉包括：炉体，其内设有辐射式燃烧室，该辐射式燃烧室内设有上集合管、转化炉管和下集合管；蓄热式燃烧器，其设置在辐射式燃烧室的相对的两个侧壁上；以及换向阀，其将炉体中的空气和烟气换向，从而使得两个侧壁上的蓄热式燃烧器切换燃烧。转化气利用组件包括：换热器，其连接上集合管和下集合管，制氢原料通过换热器进入上集合管，经过转化炉管后形成转化气，该转化气通过下集合管进入换热器与制氢原料换热。进一步，在上述技术方案中，转化气利用组件还包括：原料预热器、加氢反应器和脱硫反应器，其中，制氢原料依次经过原料预热器、加氢反应器和脱硫反应器产生经预处理的制氢原料，经预处理的制氢原料通过换热器进入上集合管；转化气依次进入换热器和原料预热器与制氢原料换热。进一步，在上述技术方案中，转化气利用组件还包括：蒸汽过热器，其与原料预热器、换热器相连接；以及第一蒸汽发生器，其与蒸汽过热器相连接，转化气经过原料预热器依次进入蒸汽过热器和第一蒸汽发生器，转化气在第一蒸汽发生器中与水换热产生蒸汽，该蒸汽进入蒸汽过热器与其中的转化气换热，产生过热蒸汽进入换热器。进一步，在上述技术方案中，转化气利用组件还包括：中温变换器，其与第一蒸汽发生器相连接，转化气通过第一蒸汽发生器进入中温变换器，产生中温变换气；以及第二蒸汽发生器，其与中温变换器相连接，中温变换气进入第二蒸汽发生器与水换热产生蒸汽，该蒸汽与第一蒸汽发生器产生的蒸汽混合进入蒸汽过热器与其中的转化气换热，产生过热蒸汽，该过热蒸汽与经预处理的制氢原料混合进入换热器。进一步，在上述技术方案中，转化气利用组件还包括：低温变换器，其与第二蒸汽发生器相连接，中温变换气通过第二蒸汽发生器进入低温变换器，产生低温变换气；以及水预热器，其与低温变换器相连接，低温变换气进入水预热器，经预热的水进入第一蒸汽发生器和第二蒸汽发生器。进一步，在上述技术方案中，系统还包括提纯组件，该提纯组件包括：冷却器，其与水预热器相连接，低温变换气通过水预热器进入冷却器，产生冷却气；分液罐，其与冷却器相连接，冷却气进入分液罐进行气液分离；以及PSA装置，其与分液罐相连接，经分液罐分离后的气体进入PSA装置提纯，产生氢气和尾气。进一步，在上述技术方案中，尾气与蓄热式燃烧器的燃料入口相连通。进一步，在上述技术方案中，换向阀连接有鼓风机和引风机，鼓风机将空气经过换向阀吹入其中一个侧壁上的蓄热式燃烧器，在引风机的吸力下，另一侧壁上的蓄热式燃烧器产生的烟气经过换向阀排入烟囱。进一步，在上述技术方案中，空气由一个侧壁上的蓄热式燃烧器的蓄热体吸热；烟气向另一侧壁上的蓄热式燃烧器的蓄热体放热。进一步，在上述技术方案中，两个侧壁上的蓄热式燃烧器对称设置。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1.转化炉排放的烟气热量全部用于空气预热，利用转化气预热制氢原料，提高了炉膛辐射传热效率，采用蓄热式燃烧器转化炉内温度场分布更加均匀。2.根据转化气的温度变化实现阶梯合理利用，将热量的大部分供给原料用能，其余部分用来发生蒸汽和加热给水，有效降低了反应后高温转化气与给水换热发生蒸汽的㶲损失，提高了转化气的能量利用水平。3.将高品质的燃料化学能尽可能全部用于重整转化制氢反应，将低品位热转化气的热量用来加热原料和发生蒸汽，提高了能量利用品质和效率，达到了按质用能、能尽其用的目的，相比传统制氢转化系统本专利技术制氢转化炉及其系统经济性显著提高，减少了不必要的蒸汽输出。4.多个蓄热式燃烧器可以实现蓄热体的在线更换，保证在线清除破损的蓄热体，同时可以在线加入新蓄热体，及时保证蓄热室内部的蓄热和放热能力。上述说明仅为本技术技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本技术的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本技术的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。附图说明图1是根据本技术的一实施方式的水蒸汽烃类重整制氢转化系统的示意图。图2是根据本技术的一实施方式的换向阀的工作原理图。图3是根据本技术的一实施方式的转化炉的侧视示意图。图4是根据本技术的一实施方式的转化炉的另一侧视示意图。图5是根据本技术的一实施方式的蓄热式燃烧器的结构示意图。图6是根据本技术的一实施方式的蓄热式燃烧器的侧视示意图。主要附图标记说明：1-原料预热器，2-加氢反应器，3-脱硫反应器，4-换热器，5-转化炉，51-炉体，511-上集合管，512-下集合管，513-转化炉管，52-蓄热式燃烧器，521-蓄热体，522-空气/烟气入口，523-燃料入口，524-空气/烟气喷口，525-燃料喷口，53-换向阀，531-鼓风机，532-引风机，6-蒸汽过热器，7-第一蒸汽发生器，8-中温变换器，9-第二蒸汽发生器，10-低温变换器，11-水预热器，12-冷却器，13-分液罐，14-PSA装置。具体实施方式下面结合附图，对本技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本技术的保护范围并不受具体实施方式的限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水蒸汽烃类重整制氢转化系统，其特征在于，包括：转化炉，其包括：炉体，其内设有辐射式燃烧室，该辐射式燃烧室内设有上集合管、转化炉管和下集合管；蓄热式燃烧器，其设置在所述辐射式燃烧室的相对的两个侧壁上；以及换向阀，其将所述炉体中的空气和烟气换向，从而使得所述两个侧壁上的蓄热式燃烧器切换燃烧；以及转化气利用组件，其包括：换热器，其连接所述上集合管和所述下集合管，制氢原料通过所述换热器进入所述上集合管，经过转化炉管后形成转化气，该转化气通过所述下集合管进入所述换热器与制氢原料换热。

【技术特征摘要】
1.一种水蒸汽烃类重整制氢转化系统，其特征在于，包括：转化炉，其包括：炉体，其内设有辐射式燃烧室，该辐射式燃烧室内设有上集合管、转化炉管和下集合管；蓄热式燃烧器，其设置在所述辐射式燃烧室的相对的两个侧壁上；以及换向阀，其将所述炉体中的空气和烟气换向，从而使得所述两个侧壁上的蓄热式燃烧器切换燃烧；以及转化气利用组件，其包括：换热器，其连接所述上集合管和所述下集合管，制氢原料通过所述换热器进入所述上集合管，经过转化炉管后形成转化气，该转化气通过所述下集合管进入所述换热器与制氢原料换热。2.根据权利要求1所述的水蒸汽烃类重整制氢转化系统，其特征在于，所述转化气利用组件还包括：原料预热器、加氢反应器和脱硫反应器，其中，所述制氢原料依次经过所述原料预热器、所述加氢反应器和所述脱硫反应器产生经预处理的制氢原料，经预处理的制氢原料通过所述换热器进入所述上集合管；所述转化气依次进入所述换热器和所述原料预热器与制氢原料换热。3.根据权利要求2所述的水蒸汽烃类重整制氢转化系统，其特征在于，所述转化气利用组件还包括：蒸汽过热器，其与所述原料预热器、所述换热器相连接；以及第一蒸汽发生器，其与所述蒸汽过热器相连接，所述转化气经过所述原料预热器依次进入所述蒸汽过热器和所述第一蒸汽发生器，所述转化气在所述第一蒸汽发生器中与水换热产生蒸汽，该蒸汽进入所述蒸汽过热器与其中的转化气换热，产生过热蒸汽进入所述换热器。4.根据权利要求3所述的水蒸汽烃类重整制氢转化系统，其特征在于，所述转化气利用组件还包括：中温变换器，其与所述第一蒸汽发生器相连接，所述转化气通过所述第一蒸汽发生器进入所述中温变换器，产生中温变换气；以及第二蒸汽发生器，其与所述中温变换器相连接，所述中温变换气进入所述第二蒸汽发生器与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，王红涛，张英，胡丞，郭土，孙兆松，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11