一种烃类蒸汽重整制氢系统的制作方法 专利技术说明

物理化学装置的制造及其应用技术1.本实用新型涉及制备氢气技术领域，特别是涉及一种烃类蒸汽重整制氢系统。背景技术：2.在石油炼制过程中，氢气发挥着重要作用，主要用于石脑油加氢脱硫、粗柴油加氢脱硫、燃料加氢脱硫、改善飞机燃料性能和加氢裂化等方面，而由于环境保护法规日益严格以及原油重质化、劣质化加剧，导致对氢气的需求急剧增加。石油炼化企业重要的供氢来源为烃类蒸汽重整制氢系统，烃类蒸汽重整制氢系统承担了企业大部分的供氢负荷。3.烃类蒸汽重整制氢系统的主要工作过程为：4.1、以天然气、炼厂气等轻烃为原料，经预处理单元去除其中的含硫化物、不饱和烃等杂质，再与水蒸汽混合送至转化炉发生化学反应，转化炉输出含氢转化气；5.2、富含氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等成分的含氢转化气经过换热降温后进入中变反应器，使其中的一氧化碳与水蒸汽发生反应生成氢气；6.3、从中变反应器中出来的含氢变换气经过降温后，再经过分液罐脱除其中的酸性水，脱酸后的含氢净化气送至后续的提纯单元进行提纯并得到提纯后的氢气；7.4、分液罐排出的酸性水经过汽提塔脱出二氧化碳(制氢反应会生成二氧化碳)及中变反应器中排出的易溶于水中的低分子有机物(如甲醇、乙醇、乙酸等)等杂质组分，净化后的酸性水被送至炼厂循环水系统。8.由于实际生产面临问题的复杂性、多变性等，目前烃类蒸汽重整制氢系统主要存在以下问题：9.1、汽提塔排放气中携带着大量蒸汽及一些杂质组分直接排放进大气环境中，造成蒸汽及部分可再利用的价值组分流失等成本浪费，且污染环境；10.2、经汽提塔以及热力除氧器脱酸脱氧后的水中铁离子含量较高，不满足锅炉给水指标，则不能直接用于制氢系统的汽包发生蒸汽，而对其中铁离子进行去除后再注入汽包或者直接向汽包外补除盐除氧水以满足发生蒸汽的需要，都会产生较大的成本消耗。技术实现要素：11.本实用新型的目的是提供一种烃类蒸汽重整制氢系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够节省成本。12.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：13.本实用新型提供一种烃类蒸汽重整制氢系统，包括中变反应器、分液罐、换热管以及脱酸除氧装置；14.所述中变反应器能够将含氢转化气转换为含氢变换气；15.所述脱酸除氧装置内设有所述换热管，所述换热管的一端用于与所述中变反应器连通并接收所述含氢变换气，所述换热管的另一端用于与所述分液罐连通，流经所述换热管的所述含氢变换气能够将其热量传递至所述脱酸除氧装置内的酸性液体中并使所述酸性液体中的氧气逸出，且冷却后的所述含氢变换气流入至所述分液罐；16.所述分液罐用于接收冷却后的所述含氢变换气并能够将所述含氢变换气分离为含氢净化气与所述酸性液体；所述分液罐与所述脱酸除氧装置连通用于将所述酸性液体输入至所述脱酸除氧装置；17.所述脱酸除氧装置的一端开设有充气口与排液口，所述充气口用于充入气相气提介质，所述气相气提介质与所述酸性液体接触能够分离出所述酸性液体中的酸性气体并得到中性或碱性液体，所述排液口用于使所述中性或碱性液体排出，所述脱酸除氧装置的另一端开设有排气口，所述排气口用于使所述脱酸除氧装置内形成的含氢混合气排出。18.优选地，还包括换热装置，所述换热装置用于与所述中变反应器连通并接收所述含氢变换气，且所述换热装置能够吸收所述含氢变换气携带的热量并使所述含氢变换气冷却，所述换热装置用于与所述分液罐连通并将冷却后的所述含氢变换气传递至所述分液罐中。19.优选地，所述换热管接收到的所述含氢变换气的体积与所述换热装置接收到的所述含氢变换气的体积的比值为0.11～1.5。20.优选地，还包括提纯装置，所述提纯装置用于与所述分液罐连通并接收所述含氢净化气，且所述提纯装置能够提纯所述含氢净化气并得到提纯后的氢气。21.优选地，所述提纯装置用于与所述充气口连通并能够向所述充气口充入所述提纯后的氢气，所述提纯后的氢气能够用作所述气相气提介质。22.优选地，所述脱酸除氧装置包括壳体、喷淋体以及气液传质承载体；所述换热管用于设于所述壳体内；所述喷淋体用于设于所述壳体内，且与所述分液罐连通，并能够将接收到的所述酸性液体喷淋至所述壳体内的空间中；所述气液传质承载体用于设于所述壳体内且置于所述换热管与所述喷淋体之间，且所述气液传质承载体能够增大所述酸性液体与所述气相气提介质的接触面积，所述酸性液体能够穿过所述气液传质承载体并流至所述换热管上；所述充气口以及所述排液口均开设于所述壳体上靠近所述换热管的一端，所述排气口开设于所述壳体上靠近所述喷淋体的一端。23.优选地，所述喷淋体上布设有喷淋口；所述充气口的数量为1～12个。24.优选地，所述气液传质承载体为填料体。25.优选地，所述壳体为圆筒体，所述壳体的外轮廓直径为0.5～2米、高度为0.5～15米，所述充气口的高度为0.3～2米。26.优选地，还包括气液分离装置，所述气液分离装置用于设于所述脱酸除氧装置外并与所述排气口连通，所述气液分离装置能够回收所述含氢混合气中携带的液体。27.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：28.本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统，通过在脱酸除氧装置内设置换热管，并将从中变反应器离开的具有较高温度的含氢变换气充入换热管中，利用含氢变换气与进入到脱酸除氧装置内的酸性液体之间的温度差，实现含氢变换气携带的热量向酸性液体的传递，在酸性液体被加热后，酸性液体中溶解的氧气从酸性液体中逸出；通过向脱酸除氧装置内充入气相气提介质，利用充入气相气提介质将酸性液体中的酸性气体(如二氧化碳，二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸，从而使溶液为酸性)替换出来，从而使酸性液体转变为中性或碱性液体；脱酸除氧装置内得到的氧气、二氧化碳以及多余气相气提介质等形成的含氢混合气最终从排气口排出并能够送至瓦斯系统用作燃料，脱酸除氧装置内得到的中性或碱性液体最终从排液口排出并能够送至汽包发生蒸汽或者循环水系统循环使用；本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统能够取代现有的酸性水汽提塔及热力除氧器，减少循环水消耗，提高水的利用率，有效地利用含氢变换气所携带的热量，加强系统内的热联合，降低运行成本，增加企业经济效益。附图说明29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。30.图1为本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统的整体结构示意图；31.图2为图1提供的烃类蒸汽重整制氢系统中的脱酸除氧装置的结构示意图。32.图中：100-烃类蒸汽重整制氢系统、1-中变反应器、2-分液罐、3-换热管、4-脱酸除氧装置、41-壳体、42-喷淋体、43-气液传质承载体、5-含氢转化气、6-含氢变换气、7-冷却后的含氢变换气、8-含氢净化气、9-酸性液体、10-中性或碱性液体、11-充气口、12-排液口、13-排气口、14-换热装置、16-提纯装置、17-提纯后的氢气、18-含氢混合气。具体实施方式33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。34.本实用新型的目的是提供一种烃类蒸汽重整制氢系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够节省成本。35.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。36.如图1及图2所示，本实用新型提供一种烃类蒸汽重整制氢系统100，包括中变反应器1、分液罐2、换热管3以及脱酸除氧装置4；中变反应器1能够将含氢转化气5转换为含氢变换气6；脱酸除氧装置4内设有换热管3，换热管3的一端用于与中变反应器1连通并接收含氢变换气6，换热管3的另一端用于与分液罐2连通，流经换热管3的含氢变换气6能够将其热量传递至脱酸除氧装置4内的酸性液体9中并使酸性液体9中的氧气逸出，且冷却后的含氢变换气7流入至分液罐2；分液罐2用于接收冷却后的含氢变换气7并能够将其分离为含氢净化气8与酸性液体9；分液罐2与脱酸除氧装置4连通用于将酸性液体9输入至脱酸除氧装置4；脱酸除氧装置4的一端开设有充气口11与排液口12，充气口11用于充入气相气提介质，气相气提介质与酸性液体9接触能够分离出酸性液体9中的酸性气体并得到中性或碱性液体10(酸性液体9里面含有溶解的二氧化碳并形成碳酸，还含有微量的金属盐，比如碳酸钾、碳酸钠等，汽提前，溶液中的碳酸应该是大于盐含量，总体呈现出酸性；通过汽提主要是降低二氧化碳分压，减少其溶解度，使大部分二氧化碳从溶液中逸出，剩下的微量二氧化碳及盐类，这时盐类由于水解作用，整体就可能表现出碱性状态)，排液口12用于使中性或碱性液体10排出，脱酸除氧装置4的另一端开设有排气口13，排气口13用于使脱酸除氧装置4内形成的含氢混合气18排出。37.因此，本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统100，通过在脱酸除氧装置4内设置换热管3，并将从中变反应器1离开的具有较高温度的含氢变换气6充入换热管3中，利用含氢变换气6与进入到脱酸除氧装置4内的酸性液体9之间的温度差，实现含氢变换气6携带的热量向酸性液体9的传递，在酸性液体9被加热后，酸性液体9中溶解的氧气从酸性液体9中逸出；通过向脱酸除氧装置4内充入气相气提介质，利用充入气相气提介质将酸性液体9中的酸性气体(如二氧化碳，二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸，从而使溶液为酸性)替换出来，从而使酸性液体9转变为中性或碱性液体10；脱酸除氧装置4内得到的氧气、二氧化碳以及多余气相气提介质等形成的含氢混合气18最终从排气口13排出并能够送至瓦斯系统用作燃料，脱酸除氧装置4内得到的中性或碱性液体10最终从排液口12排出并能够送至汽包发生蒸汽或者循环水系统循环使用；本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统100能够取代现有的酸性水汽提塔及热力除氧器，减少循环水消耗，提高水的利用率，有效地利用含氢变换气6所携带的热量，加强系统内的热联合，降低运行成本，增加企业经济效益。38.进一步地，本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统100还包括换热装置14，换热装置14用于与中变反应器1连通并接收含氢变换气6，且换热装置14能够吸收含氢变换气6携带的热量并使含氢变换气6冷却，换热装置14用于与分液罐2连通并将冷却后的含氢变换气7传递至分液罐2中，通过设置换热装置14，使本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统100的应用更加灵活，保证分液罐2中产出含氢净化气8与酸性液体9的含氢变换气供给。39.进一步地，换热管3接收到的含氢变换气6的体积与换热装置14接收到的含氢变换气6的体积的比值为0.11～1.5，具体的比值，需要结合实际应用中的含氢变换气6供给(或分配)需求进行确定。40.进一步地，本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统100还包括提纯装置16，提纯装置16用于与分液罐2连通并接收含氢净化气8，且提纯装置16能够提纯含氢净化气8并得到提纯后的氢气17，具体的提纯后的氢气17的纯度需要根据实际的供氢需求进行确定，且在本实施例中，提纯装置16采用现有的变压吸附装置并利用变压吸附法即可。41.进一步地，提纯装置16用于与充气口11连通并能够向充气口11充入提纯后的氢气17，提纯后的氢气17能够用作气相气提介质，能够实现系统内的物料联合优化，降低运行成本，在此需要说明的是，气相气提介质的选用不限制于氢气，还可以是氮气等其它难溶于水的气体。42.进一步地，脱酸除氧装置4包括壳体41、喷淋体42以及气液传质承载体43；换热管3用于设于壳体41内；喷淋体42用于设于壳体41内，且与分液罐2连通，并能够将接收到的酸性液体9喷淋至壳体41内的空间中；气液传质承载体43用于设于壳体41内且置于换热管3与喷淋体42之间，且气液传质承载体43能够增大酸性液体9与气相气提介质的接触面积，酸性液体9能够穿过气液传质承载体43并流至换热管3上；充气口11以及排液口12均开设于壳体41上靠近换热管3的一端，排气口13开设于壳体41上靠近喷淋体42的一端，能够实现酸性液体9与气相气提介质在气液传质承载体43上逆流接触，完成传质过程，脱去酸性气体后的液体降落至换热管3上并被加热，从而使氧气逸出。43.进一步地，喷淋体42上布设有喷淋口，能够实现酸性液体9的均匀喷洒，其中较为优选地，各个喷淋口均匀地布设于喷淋体42上；充气口11的数量为1～12个，能够实现多点位进气，其中较为优选地，各个充气口11均匀地布设于壳体41上并能够实现多角度进气，使进气更加稳定、充分。44.进一步地，气液传质承载体43为填料体，在此需要说明的是，气液传质承载体43还可以采用塔盘或者塔盘与填料体组合使用。45.进一步地，壳体41为圆筒体，壳体41的外轮廓直径为0.5～2米、高度为0.5～15米，充气口11的高度为0.3～2米，具体的尺寸需要根据实际使用需求进行确定。46.进一步地，本实用新型提供的烃类蒸汽重整制氢系统100还包括气液分离装置，气液分离装置用于设于脱酸除氧装置4外并与排气口13连通，气液分离装置能够回收含氢混合气18中携带的液体，能够减少蒸汽消耗，并有利于含氢混合气18用作燃料。47.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。









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