[实用新型]一种焦炉气转化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及焦炉气应用技术领域，尤其指一种焦炉气转化装置。

背景技术

我国是生产焦炭的大国，焦炉气是在高温炼焦过程中产生的副产品，其主要组成为氢气和甲烷，还含有少量的一氧化碳以及硫化物等。以焦炉气为原料生产合成氨或合成甲醇所需的合成气，不仅将能源与环境的发展相结合起来，而且将传统的炼焦行业与化肥工业及化学工业有机的结合起来，这对于调整我国的化工产业结构和能源结构，具有重要的意义。

现有一种专利号为CN200810046428.4名称为《一种利用焦炉气合成甲烷的方法》的中国发明专利公开了一种利用焦炉气合成甲烷的方法，通过净化脱除杂质、压缩换热及加入水蒸气、一段甲烷化反应、二段甲烷化反应、三段甲烷化反应、PSA分离甲烷等主要步骤，得到甲烷浓度90％以上的产品气。采用该发明方法，利用焦炉气为原料，可得到甲烷含量高、杂质含量低、热值高的合成天然气，并且有利于保护环境，节省能源，开发新能源；此外，该方法中，通过在一段反应之前在原料焦炉气中加入适量水蒸气，适当抑制了甲烷化反应的深度，从而减少了整个反应过程放出的热量，有利于反应后气体的冷却，及防止析炭反应发生致使催化剂失活，有利于整个合成工艺的连续正常运行。然而，该发明的三段甲烷化反应均采用镍系催化剂，而焦炉气中含有硫化物，S与Ni会快速反应生成NiS，使催化剂效力降低。另外，若反应后的合成气是用于甲醇合成时，由于甲醇合成催化剂主要活性组分为Cu，S与Cu也会快速反应生成CuS，造成甲醇合成催化剂失去活性，直接影响整个系统的稳定运行。焦炉气中含有的硫化物种类复杂，包括无机硫(H₂S、COS等)和有机硫(噻吩、硫醇等)，采用通常的钴钼和铁钼催化剂很难彻底将有机硫化物转化为易于脱除的H₂S。因此在焦炉气催化部分氧化工序前需要设置十分复杂的脱硫工序，但是脱硫效果仍不能令人满意。此外，催化焦炉气时，只要过热的反应气流接触到转化炉内的催化剂，一般只要几分钟催化剂就会熔融、烧结成块，使催化剂迅速失活，这对运行中系统的操作控制水平提出了较高的要求，因此该方法还需进一步改进。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种无需添加催化剂，焦炉气转化效果好、转化效率高的焦炉气转化装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：本焦炉气转化装置，其特征在于：所述焦炉气转化装置包括依次连通的转化炉，水冷罐与水洗塔，所述转化炉的顶部设置有喷气部，所述喷气部上设置有氧气进口、焦炉气进口和能将氧气、焦炉气喷至转化炉内腔的喷出口，所述喷出口通过不同的管道与氧气进口、焦炉气进口相连通，进入喷气部的氧气与焦炉气从喷出口喷出后混合并在转化炉内腔中进行焦炉气转化反应而产生合成气，所述水冷罐中设置有能快速冷却合成气的喷水管，所述水洗塔中设置有洗涤冷却后合成气的洗涤水管，所述水洗塔的顶部与合成气收集管相连通。

作为改进，所述转化炉包括壳体，喷气部，能通入冷却水的冷却管，所述喷气部设置在壳体的顶部，所述冷却管缠绕在喷气部的外表面上，所述壳体的底部设置有合成气出口，所述合成气出口通过管道与水冷罐相连通。

进一步改进，所述壳体的内壁上可优选覆盖有一层耐火砖。

进一步改进，所述耐火砖中可优选装有直接测量反应温度的热电偶，所述壳体的外表面上设置检测表面壁温的热电偶。

作为改进，所述喷气部的内腔中可优选设置有中心直管与环形管，所述中心直管将氧气进口与喷出口连通在一起，所述环形管将焦炉气进口与喷出口连通在一起。

进一步改进，所述氧气进口通过氧气输入管与氧气加热装置相连通，所述氧气加热装置通过管道与空气分离装置相连通，所述氧气加热装置与能通入保护性蒸汽的蒸汽管道相连通，所述氧气输入管上设置有氧气流量调节阀和氧气切断阀。

进一步改进，所述焦炉气进口可优选通过焦炉气输入管与焦炉气加热装置相连通，所述焦炉气加热装置通过管道与焦炉气压缩装置相连通，所述焦炉气加热装置与转化炉之间的管道上设置有能通入高压蒸汽的蒸汽支管。

作为改进，所述水冷罐的底部可优选设置有合成气进口，所述合成气进口与转化炉的合成气出口相连通，所述喷水管设置在水冷罐的顶部，冷却后合成气从水冷罐顶部的冷却气出口离开水冷罐，所述冷却气出口通过管道与水洗塔的冷却气进口相连通。