[发明专利]一种炼厂配套煤制氢耐硫变换甲烷化一体化工艺

权利要求书

1.一种炼厂配套煤制氢耐硫变换甲烷化一体化工艺，其特征在于：包括以下步骤

气化来的粗合成气进入耐硫变换甲烷化单元发生变换反应，在所述耐硫变换甲烷化单元中，粗合成气经过预热器提温后送入脱毒槽，脱灰后的粗合成气进入1#耐硫变换炉，反应后的高温气体经过高压蒸汽发生器回收热量后分为两股，一股进入耐硫甲烷化反应器，进行甲烷化反应；所述耐硫甲烷化反应器为等温反应器；

反应后的气体与另一股变换气混合后，补入锅炉水，降温增湿后的气体送入2#耐硫变换炉，反应后的高温气体经过换热后二次补入锅炉水，降温增湿后的气体送入3#耐硫变换炉，反应后的气体经过余热回收、冷却后送入酸性气体脱除单元，除去H₂S及CO₂，净化后的气体送入PSA单元分离出高纯氢气外送，高热值PSA尾气加压后送入燃料气管网；

所述耐硫变换甲烷化单元包括前置蒸汽发生器、脱毒槽、三段耐硫变换装置及一段耐硫甲烷化装置，所述前置蒸汽发生器位于脱毒槽上游，所述三段耐硫变换装置及一段耐硫甲烷化装置位于脱毒槽下游，气化来的粗合成气通过前置蒸汽发生器降温后将水气比控制在0.3~0.5同时副产0.5MpaG的低压蒸汽；

所述前置蒸汽发生器的上下游管线之间连接有旁路管线；

所述三段耐硫变换装置包括自上游至下游依次排布的1#耐硫变换炉、2#耐硫变换炉、3#耐硫变换炉，所述一段耐硫甲烷化装置包括耐硫甲烷化反应器，所述耐硫甲烷化反应器连接于1#耐硫变换炉与2#耐硫变换炉之间；

所述蒸汽发生器与脱毒槽之间设置有气液分离器，经过降温冷却后的合成气经过气液分离器后，气相通过预热器预热至200~250℃后先经过脱毒槽再送入1#耐硫变换炉，1#耐硫变换炉中的变换反应采用动力学控制，控制反应出口温度420~460℃；

所述耐硫甲烷化反应器的副路上设置流量调节阀，且该流量调节阀与全厂氢气管网的压力串级控制，副路的开度随着氢气管网波动进行调节，通过控制进入耐硫甲烷化反应器的气量来调节氢气的产量。

2.根据权利要求1所述的炼厂配套煤制氢耐硫变换甲烷化一体化工艺，其特征在于：1#耐硫变换炉采用分层装填，层数为2~4层，每层之间设置激冷副线，激冷副线内为反应器入口粗合成气，通过调整激冷副线的量来进一步控制床层温度，满足低负荷运行工况。

3.根据权利要求1所述的炼厂配套煤制氢耐硫变换甲烷化一体化工艺，其特征在于：1#耐硫变换炉出口的高温合成气经过高压蒸汽发生器控温至260~330℃同时副产4.0MpaG的高压蒸汽；取热后的气体分为两股，分股比例为0.2~1.0，主路进入耐硫甲烷化反应器发生部分甲烷化反应，耐硫甲烷化反应器出口气体与未进耐硫甲烷化反应器的副路气体混合后补入锅炉水降温至200~240℃后送入2#耐硫变换炉，反应后的高温气体经过粗合成气加热器冷却后再次补入锅炉水，降温至200~230℃后送入3#耐硫变换炉。

4.根据权利要求3所述的炼厂配套煤制氢耐硫变换甲烷化一体化工艺，其特征在于：所述耐硫甲烷化反应器的顶部设置汽包，通过汽包的产汽压力控制反应床层温度，产汽压力为4.0~10.0MpaG。

5.根据权利要求1 ~ 4中任一权利要求所述的炼厂配套煤制氢耐硫变换甲烷化一体化工艺，其特征在于：甲烷化反应工段中采用的催化剂为耐硫催化剂，耐硫甲烷化反应为部分甲烷化，反应气体中甲烷化的干基组成为3%~10%。