[发明专利]一种激冷式气态或液态烃非催化部分氧化制合成气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含烃物料生产合成气的方法，具体涉及一种激冷式气态或液态烃非催化部分氧化生产合成气的方法。

背景技术

天然气、页岩气、煤层气、油田气、炼厂气、焦炉气、热解气等气态烃以甲烷为主要成分，是重要的基础能源和化工原料。目前，甲烷的转化利用可以分为间接转化和直接转化两种。甲烷分子中只存在4个对称的C-H键和很高的C-H键能（439 kJ/mol），因此具有很高的化学稳定性，这为甲烷的转化利用带来了很大的困难和挑战。利用气态烃生产合成气（CO+H₂）是甲烷间接转化普遍采用的方法，合成气可进而合成氨、甲醇、油品等大宗化学品。

对于不同的气态烃转化制合成气技术，主要区别在于甲烷转化反应、反应器型式及反应热提供方式的不同。甲烷转化为合成气的反应主要有水蒸汽重整、二氧化碳重整、甲烷部分氧化以及它们之间的组合，同时伴随正/逆水煤气变换反应。甲烷水蒸汽重整和二氧化碳重整为吸热反应，甲烷部分氧化为放热反应。

目前国际上气态烃制备合成气的路线主要有三条，一是蒸汽转化串联自热转化法（或称蒸汽转化法，即一段转化+二段转化），典型的有Kellogg工艺、Tops?e工艺、ICI工艺、Lurgi工艺等；二是自热转化，比较典型的是Tops?e工艺；三是非催化部分氧化，主要有Shell技术和GE技术，以及华东理工大学和中国石化宁波技术研究院联合开发的非催化部分氧化技术。

气态烃非催化部分氧化技术的优势是：（1）用氧化反应内热进行烃类蒸汽转化反应，不需外部加热，热效率高。（2）工艺流程和设备结构简单，无需催化剂，不受催化剂对温度和硫化物的限制。（3）转化炉只需少量外加蒸汽保护烧嘴。（4）废锅方案热回收效率高，适宜于粗合成气不需变换的工况；激冷方案投资省、出界区水/气比高，适宜于出界区粗合成气需要变换的工况。（5）在处理能力、甲烷转化效率等方面具有很大的优势，特别适合于大型化气化装置。应该说，气态烃非催化部分氧化技术是气态烃制备合成气的主要路线之一。

目前已商业化应用的气态烃非催化部分氧化技术均采用废锅流程，而忽略了激冷流程的技术开发；只适用于单一气态烃原料制备合成气，实际上气态烃非催化部分氧化技术同样适合于处理沥青、渣油、生物质油等液态低灰含烃化合物制备合成气。为了提高能源利用效率和工厂原料的灵活性，同时为了满足粗合成气进一步变换对水气比的要求，企业界期望提出一种性能更优良的气态或液态烃非催化部分氧化生产合成气的方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种激冷式气态或液态烃非催化部分氧化制备合成气的方法，可以通过改变喷嘴结构及通过合成气激冷方案两条途径的改进来解决上述问题。具体方案如下：

一种激冷式气态或液态烃非催化部分氧化制合成气的方法，包括如下步骤：

（1）首先，气态烃或液态烃与氧化剂以及气化剂按一定比例配比后经喷嘴进入气化炉的气化室，在所述气化室中发生非催化部分氧化反应；所述气态烃：氧化剂：气化剂的体积比为1.00：0.05～0.70：0～0.30，所述液态烃的kg重量：氧化剂的Nm³体积：气化剂的Nm³体积之比为1.00：0.10～1.00：0～0.40；

当处理单一气态烃或液态烃原料时，所述喷嘴为三通道，从内向外各通道分别为氧化剂通道、气态烃或液态烃通道以及气化剂通道；

当同时处理气态烃和液态烃原料时，所述喷嘴为四通道，从内向外各通道分别为氧化剂通道、气态烃通道、液态烃通道以及气化剂通道；

（2）然后，出气化室的高温合成气经洗涤冷却环、下降管进入洗涤冷却室冷却、除灰，来自激冷水泵的激冷水经洗涤冷却环喷入高温合成气中对其进行激冷，出洗涤冷却室的合成气送入混合器，出洗涤冷却室的灰水经灰水泵加压后送入水洗塔作为洗涤水，来自界区外的干净洗涤水加入洗涤的上层塔板，从洗涤冷却室的黑水出口流出的黑水送去废水处理。

所述气态烃是指天然气、页岩气、油田气、煤层气、炼厂气、焦炉气、热解气中的一种或几种的混合物，所述液态烃是沥青、渣油或生物质油等液态低灰含烃化合物。

所述氧化剂是指氧气、空气或者富氧空气，所述气化剂是指水蒸汽和二氧化碳中的一种或二种。

所述气化室的向火面衬里的材料是耐火砖。

所述气化炉的工作压力为0.1～12MPa，气化温度为800～1700℃。