一种用于制氢转化炉的余热回收系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于制氢转化炉的余热回收系统和方法，所述余热回收系统包括：通过烟道依次串联的转化原料预热段、蒸汽过热段、高温空气预热段、蒸发段、低温空气预热段，所述余热回收系统还包括原料预热段，所述原料预热段通过烟道与所述蒸发段和/或低温空气预热段串联；所述原料预热段的预热介质为转化原料和/或制氢转化炉的燃料气。采用上述技术方案后，可以使烟气余热充分利用，降低排烟温度至70～120℃。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制氢转化炉的余热回收系统及方法
本专利技术涉及余热回收
，尤其涉及一种用于制氢转化炉的余热回收系统及方法。
技术介绍
轻烃水蒸汽转化制氢工艺广泛用于石油化工行业，生产高纯度氢气产品作为油品加氢处理(精制、裂化、合成等)的氢气原料。该工艺以轻烃(天然气、炼厂气、液化气、石脑油等)为原料，通过水蒸汽转化反应，再经变换反应及变压吸附提纯得到99.9％纯度的氢气产品。该工艺的核心设备为制氢转化炉，原料气与水蒸汽混合后进入炉内辐射段的转化炉管，管内装填转化催化剂，在约850℃的温度条件下，完成转化反应。变压吸附脱附气作为转化炉主燃料，不足部分由工厂燃料气管网补充。为提高转化炉热效率，辐射段出口设置对流段对烟气余热进行回收，工业装置中分别设置了水保护段、转化原料预热段、预转化原料预热段、蒸汽过热段、高温空气预热段、蒸发段、低温空气预热段等余热回收设施的部分或全部，换热流程示意图如图1所示。制氢转化炉辐射室的高温烟气，经上述装置换热，将烟气温度降低到140～180℃，经引风机进入烟囱排出，达到约90％的热效率。常规余热回收设施无法实现更低烟气排放温度的主要原因是：变压吸附脱附气流量大且热值较低(其中CO2含量高达50～55％)，可燃组分完全燃烧后所形成的烟气量比工厂燃料气燃烧产生的烟气量多28～30％，烟气经上述各段余热回收后,受饱和水温度影响，出蒸发段的温度一般在270℃～320℃而无法进一步降低，最后一段低温空气预热段采用空气回收烟气余热，由于空气量仅为烟气量的60％～80％，受烟气和空气换热平衡和空气入口温度的影响，由于冷源不足，无法将排烟温度降低到较低温度，烟气余热无更多的低温介质来进一步回收，排烟温度较高，能量浪费较多。制氢装置原料在进入转化炉前需要进行烯烃饱和及深度脱硫预处理，对温度的要求320℃以上，实际应用中一般采用加热炉或过热蒸汽加热，额外又增加了装置的燃料气或中压过热蒸汽消耗。随着国家对碳排放要求的不断提高，实际工业生产中制氢转化炉热效率如果长期在较低的效率下运行，不仅造成燃料的浪费、影响企业的经济效益，同时无法满足国家相关标准的要求，严重制约企业的发展。本专利技术的目的在于提供一种排烟温度更低、余热回收效率更高的用于制氢转化炉的余热回收系统及方法。
技术实现思路
为了克服上述技术缺陷，本专利技术利用烟气的温位并结合装置内部用于回收余热介质如原料气、蒸汽、空气、锅炉给水的流量及热负荷要求，进行合理的换热流程优化，使烟气余热被充分利用，从而提供一种排烟温度更低、余热回收效率更高的用于制氢转化炉的余热回收系统及方法。本专利技术公开了一种用于制氢转化炉的余热回收系统，包括：通过烟道依次串联的转化原料预热段、蒸汽过热段、高温空气预热段、蒸发段和低温空气预热段，所述余热回收系统还包括原料预热段，所述原料预热段通过烟道与所述蒸发段和/或低温空气预热段串联；所述原料预热段的预热介质为转化原料和/或制氢转化炉的燃料气。优选地，所述原料预热段通过烟道串联于所述高温空气预热段与所述蒸发段之间；或，所述原料预热段通过烟道串联于所述蒸汽过热段与所述高温空气预热段之间；或，所述原料预热段通过烟道串联于所述转化原料预热段与所述蒸汽过热段之间；或，所述原料预热段通过烟道串联于所述蒸发段与所述低温空气预热段之间；或，所述原料预热段通过烟道串联于所述低温空气预热段与烟囱之间。优选地，所述原料预热段包括第一高温原料预热段和第一低温原料预热段；所述第一高温原料预热段通过烟道串联于所述高温空气预热段与所述蒸发段之间，所述第一低温原料预热段通过烟道串联于所述蒸发段与所述低温空气预热段之间。优选地，所述第一低温原料预热段的预热介质出口与所述第一高温原料预热段的预热介质入口通过管道连接。优选地，所述原料预热段包括第二高温原料预热段和第二低温原料预热段；所述第二高温原料预热段通过烟道串联于所述高温空气预热段与所述蒸发段之间，所述第二低温原料预热段通过烟道串联于所述低温空气预热段与烟囱之间。优选地，所述蒸汽过热段及高温空气预热段可以互换流程中位置；优选地，所述第二低温原料预热段的预热介质出口与所述第二高温原料预热段的预热介质入口通过管道连接。优选地，所述原料预热段的预热介质为转化原料；所述原料预热段的预热介质出口连接原料精制装置；所述原料精致装置的介质出口连接转化原料预热段。本专利技术还公开了一种用于制氢转化炉的余热回收方法，包括如下步骤：来自制氢转化炉烟气依次通过转化原料预热段、蒸汽过热段、高温空气预热段进行换热，将烟气换热至450～550℃；出高温空气预热段的烟气通过蒸发段、低温空气预热段和原料预热段进行换热，将将烟气换热至70～120℃以下；其中，原料预热段通过烟道与所述蒸发段和/或低温空气预热段串联；所述原料预热段的预热介质为转化原料和/或制氢转化炉的燃料气。优选地，所述原料预热段的预热介质进入所述原料预热段的温度不超过50℃；所述预热介质经过所述原料预热段换热后温度为300-400℃。优选地，所述原料预热段的预热介质为转化原料；所述原料预热段的预热介质出口连接原料精制装置；所述原料精致装置的介质出口连接转化原料预热段；转化原料经原料预热段换热后温度为300-400℃；经原料预热段换热后转化原料进入原料精制装置进行精制；精制后的转化原料进入转化原料预热段与烟气换热，换热后的转化原料温度为530-630℃。采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：1.通过增加原料预热段，减少了额外能源的消耗，同时由于其低温位性质，增加了烟气余热回收系统中的低温位冷源，可以使烟气余热充分利用，降低排烟温度至70℃～120℃，实现93％～95％的热效率；2.原转化原料出口温度为520℃左右，通过取消水保护段将更高温位的烟气直接进入转化原料预热段加热转化原料，提升转化原料出口温度至530℃～630℃进入转化炉辐射段，从而降低辐射段整体负荷，从源头上降低转化炉燃料气消耗量，节能减排。3.空气预热段、原料预热段均采用二段式(当温度满足要求时也可采用一段式)，最大程度吸收烟气余热，减少蒸汽过热段及蒸发段吸热量，降低不必要的蒸汽产量，从而降低转化炉整体热负荷，减少燃料气消耗量。附图说明图1为现有技术中制氢转化炉烟气余热回收系统的流程示意图图2为本专利技术一实施例中制氢转化炉余热回收系统的流程示意图；图3为本专利技术另一实施例中制氢转化炉余热回收系统的流程示意图。附图标记：1-制氢转化炉辐射室的高温烟气，2-转化原料预热段，3-蒸汽过热段，4-高温空气预热段，5-高温原料预热段，6-蒸发段，7-低温原料预热段，8-低温空气预热段。具体实施方式以下结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的优点。这里将详细地对示例性实施例进行说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制氢转化炉的余热回收系统，包括：通过烟道依次串联的转化原料预热段、蒸汽过热段、高温空气预热段、蒸发段和低温空气预热段，其特征在于，/n所述余热回收系统还包括原料预热段，所述原料预热段通过烟道与所述蒸发段和/或低温空气预热段串联；/n所述原料预热段的预热介质为转化原料和/或制氢转化炉的燃料气。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制氢转化炉的余热回收系统，包括：通过烟道依次串联的转化原料预热段、蒸汽过热段、高温空气预热段、蒸发段和低温空气预热段，其特征在于，
所述余热回收系统还包括原料预热段，所述原料预热段通过烟道与所述蒸发段和/或低温空气预热段串联；
所述原料预热段的预热介质为转化原料和/或制氢转化炉的燃料气。


2.如权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，
所述原料预热段通过烟道串联于所述高温空气预热段与所述蒸发段之间；
或，所述原料预热段通过烟道串联于所述蒸汽过热段与所述高温空气预热段之间；
或，所述原料预热段通过烟道串联于所述转化原料预热段与所述蒸汽过热段之间；
或，所述原料预热段通过烟道串联于所述蒸发段与所述低温空气预热段之间；
或，所述原料预热段通过烟道串联于所述低温空气预热段与烟囱之间。


3.如权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，
所述原料预热段包括第一高温原料预热段和第一低温原料预热段；
所述第一高温原料预热段通过烟道串联于所述高温空气预热段与所述蒸发段之间，所述第一低温原料预热段通过烟道串联于所述蒸发段与所述低温空气预热段之间。


4.如权利要求3所述的余热回收系统，其特征在于，
所述第一低温原料预热段的预热介质出口与所述第一高温原料预热段的预热介质入口通过管道连接。


5.如权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，
所述原料预热段包括第二高温原料预热段和第二低温原料预热段；
所述第二高温原料预热段通过烟道串联于所述高温空气预热段与所述蒸发段之间，
所述第二低温原料预热段通过烟道串联于所述低温空气预热段与烟囱之间。


6.如权利要求5所述的余热回收系统，其特征在于，
所述第二低温原料预热段的预热介质出口与所述第二高温原料预热段的预热介质入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明会，张铁峰，闫广豪，刘剑，
申请(专利权)人：上海浩用工业炉有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31