[发明专利]一种烃类转化制取合成气的方法及系统

说明书

本发明涉及石油化工领域烃类制气技术，具体为蒸汽喷射器引流循环气烃类转化制取合成气的方法及系统，将原料气与蒸汽喷射器引流返回的循环气混合得到转化入口气，预热后进入转化反应器，通入氧气进行烃类转化反应，从转化反应器出来的转化出口气经热量回收后，部分气体利用蒸汽喷射器引流返回与烃类气体混合，部分经过热量逐级利用后经汽水分离后得到合成气。本发明不采用烃类蒸汽转化反应器，节省了蒸汽转化反应所需的加热燃料；取消烃类蒸汽转化反应器，节省了投资；利用后续工序返回的二氧化碳循环作为原料气一部分，减少了二氧化碳排放，同时可精确控制合成气中的氢碳比；利用转化出口气部分循环降低蒸汽消耗，实现反应温度控制。

技术领域

本发明涉及涉及合成气制备领域，具体涉及一种烃类转化制取合成气的方法及系统。

背景技术

合成气指氢气、一氧化碳混合气体，合成气中氢碳比(H₂/CO摩尔比)是衡量合成气品质指标之一，氢碳比通常比值在2.0～3.0范围，传统的烃类制取合成气方法有烃类蒸汽转化和烃类蒸汽串纯氧转化两种工艺。

烃类蒸汽转化工艺：烃类在装有转化催化剂的反应管里与蒸汽进行转化反应，由于烃类蒸汽转化反应是吸热反应，需要外加热才能保证烃类的转化率，由于受传热和材质影响，烃类蒸汽转化反应一般不会超过850度，同时为了防止烃类高温结碳，影响催化剂使用寿命，必须保证一定的水碳比(水与烃类所含碳的比例)，为此需要加入大量水蒸气，由于加入蒸汽量大，受转化反应的平衡影响，烃类蒸汽转化工艺获得的合成气中二氧化碳和甲烷含量高，氢碳比比值在5左右，采用烃类蒸汽转化工艺获得的合成气的氢碳比与通常要求的碳比相差较大，合成气品质差，同时转化采用间接加热提供热量，需要燃烧一部分烃类，增加原料消耗，而且转化炉投资高，由烃类蒸汽转化工艺获得的单位数量合成气的投资和费用高。

烃类蒸汽串纯氧转化工艺：先由一部分烃类在装有转化催化剂的反应管里与蒸汽进行转化反应，然后再与剩余部分烃类混合后进入装有转化催化剂的纯氧转化炉内在氧气燃烧提供热量下与蒸汽进行转化反应。由于纯氧转化反应器出口温度比烃类蒸汽转化反应器出口温度高，加之纯氧转化炉进口的水碳比比烃类蒸汽转化反应器进口的水碳比低，烃类蒸汽串纯氧转化工艺获得的合成气中二氧化碳和甲烷含量均比单纯的烃类蒸汽转化工艺低，氢碳比比值在3.0左右，故采用烃类蒸汽转化串纯氧转化工艺制取的合成气基本满足要求，由于烃类蒸汽串纯氧转化工艺还有一部分烃类采用蒸汽转化，故烃类蒸汽串纯氧转化工艺获得的单位数量合成气的投资和费用还是较高。

现有技术中也可采用烃类纯氧转化工艺：即烃类在纯氧转化炉内与氧气燃烧提供热量，在纯氧转化炉内通过转化催化剂床层与蒸汽进行转化反应。由于纯氧转化是烃类先燃烧再转化反应，所以一般进入纯氧转化炉的烃类不超过45％，比如焦炉煤气中甲烷含量为20～28％可直接进行纯氧转化，但对于天然气、炼厂干气等原料，由于烃类含量高，需要先经过烃类蒸汽转化工艺将烃类降至45％以下后再进入纯氧转化炉进行转化，即需要二次转化工艺，即相当于烃类蒸汽串纯氧转化工艺。

因此，有必要开发一种改进的烃类纯氧转化工艺，解决转化反应器入口烃类含量不能超过45％的问题，并且能够实现合成气氢碳比的调节为后续合成系统提供准确氢碳比的合成气，降低原料气消耗以及降低投资和运行费用。

发明内容

本发明的目的是：针对上述问题，提出一种烃类转化制取合成气的方法及系统，采用部分转化出口气循环的方式解决了转化反应器入口烃类含量不能超过45％的问题，采用蒸汽喷射引流实现转化出口气无动力循环，采用返回后续工序脱出的二氧化碳的方式实现合成气氢碳比的调节为后续合成系统提供准确氢碳比的合成气，大大降低原料气消耗，降低投资和运行费用。

本发明采用的技术方案如下：

一种烃类转化制取合成气的方法，包括以下步骤：

(1)将原料气预热后与蒸汽喷射器引流返回的循环气体混合得到转化入口气，转化入口气经预热后进入转化反应器；