[实用新型]一种便于橇装的高效天然气转化制氢系统

说明书

本实用新型提供一种便于橇装的高效天然气转化制氢系统，属于天然气制氢技术领域。包括依次连通的原料气加热器，混合气加热器以及刺刀式对流传热转化炉；所述刺刀式对流传热转化炉还连通有烟气废锅；所述刺刀式对流传热转化炉包括炉体，炉体内设置有原料气集气室，转化管，燃烧室；转化管内设置有催化剂床层以及刺刀式中心管，刺刀式中心管的底部伸入催化剂床层底部与转化管底部形成的空间内；所述刺刀式中心管与混合气加热器，原料气加热器，变换单元，热回收单元，冷却分离单元以及氢气提取单元依次连通。本实用新型系统的占地面积可减小约80～90％，节省天然气消耗5～10％，便于橇装，制氢效率高，适合于场地受限、不便于现场施工的制氢场合。

技术领域

本实用新型属于天然气制氢技术领域，具体为一种便于橇装的高效天然气转化制氢系统。

背景技术

用天然气(包括井采天然气、油田伴生气、页岩气等)生产氢气，首先需要将天然气转化为富含H₂的转化气，再用气体分离方法，如变压吸附分离法和冷冻分离法等，以达到生产氢气的目的。

现行普遍采用的天然气转化制氢一般采用一段蒸汽转化法生产转化气，转化气再经变换即将转化气中的绝大部分CO与转化气中残留的H₂O反应变换为H₂和CO₂，最后用气体分离方法分离出变换气中的氢气产品。

转化炉采用的是排管式燃烧辐射传热转化炉，根据炉体外形分为方箱炉、圆筒炉、梯台炉等，排管由一系列独立的转化管并联组成，在炉体内一般按立式有序排列，内装填转化催化剂，转化原料混合气(天然气+水蒸汽)从头到尾通过转化管内的催化剂床层发生烃类物质的转化反应，炉体为钢结构+耐火绝热材料。由于天然气的水蒸汽转化反应为强吸热反应，转化管内的转化反应所需热量通过炉体内转化管排管之间的燃料燃烧以辐射传热方式提供，为了防止火焰直接烧到转化管导致转化管破坏，要求燃烧器与炉管间必须保持一定的水平距离，这就造成转化炉体积非常庞大，即便是加氢站内现场制氢使用的小型制氢装置也非常不便于橇装。

转化管出口转化气温度一般为800～900℃，变换炉出口变换气温度一般为350～420℃，直接通过副产蒸汽、加热废锅给水等方式尽量回收，然后采用介质(空气或冷却水)冷却到40℃以下，分离冷凝的水分后即得到提取氢气用变换气。转化炉燃料主要为提取氢气后的尾气，但满足不了转化炉热量需求，不足的燃料气用少量天然气补充，即氢气生产过程的天然气总消耗由原料天然气和燃料天然气组成。转化制氢装置利用高温余热副产的水蒸汽，除满足本装置使用外，还有大量的水蒸汽剩余，普遍存在的天然气消耗高、副产的蒸汽需要外送消化的缺点，尤其是加氢站内使用的制氢装置，剩余的蒸汽根本就找不到消化的渠道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便于橇装的高效天然气转化制氢系统，本实用新型系统可大规模减小转化炉尺寸，减少转化所需燃料消耗，无需外送副产蒸汽，达到制氢系统便于橇装并提高天然气制氢效率的目的。

本实用新型目的通过以下技术方案来实现：

一种便于橇装的高效天然气转化制氢系统，包括依次连通的原料气加热器，混合气加热器以及刺刀式对流传热转化炉；

所述刺刀式对流传热转化炉还连通有烟气废锅；

所述刺刀式对流传热转化炉包括炉体，炉体内顶部设置有原料气集气室，中部设置有底部封闭的转化管，底部设置有燃烧室；所述转化管内设置有催化剂床层以及贯穿催化剂床层的刺刀式中心管，刺刀式中心管的底部伸入催化剂床层底部与转化管底部形成的空间内；

所述刺刀式中心管与混合气加热器，原料气加热器，变换单元，热回收单元，冷却分离单元以及氢气提取单元依次连通。

进一步，所述原料气加热器与混合气加热器之间还连接有原料气精脱硫单元。

进一步，所述氢气提取单元还与刺刀式对流传热转化炉的燃烧室连通。