一种集成式气态烃换热式蒸汽转化与非催化部分氧化结合生产合成气的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种含控物料生产合成气的方法，具体设及一种集成式气态控换热式 蒸汽转化与非催化部分氧化结合生产合成气的方法。
【背景技术】
[0002] 天然气、页岩气、煤层气、油田气、炼厂气、焦炉气、热解气等气态控W甲烧为主要 成分，是重要的基础能源和化工原料。将气态控转化为经合成气（C0+H2)，再经合成气合成 氨、甲醇、油品等化学品是气态控利用的普遍方法。正在开发或者已经实现工业化的甲烧间 接转化有如下几种：蒸汽转化、非催化部分氧化、自热重整、催化部分氧化W及二氧化碳重 整等，运些工艺路线的主要区别有反应器形式、甲烧转化的主要反应、供热方式等。在运些 反应器中，主要发生的反应有水蒸汽重整、二氧化碳重整、甲烧完全或者部分氧化W及水煤 气变换反应等。
[0003]目前国际上已经实现工业化的气态控制备合成气路线主要有=条：一是蒸汽转 化，该工艺一般为两段转化，一段为水蒸汽转化，气态控和水蒸气按比例混合后，在管壁外 侧由燃气燃烧供热的管式反应器进行反应，二段反应器（一般为自热重整反应器）中，一段 转化气与补充的氧气反应完成甲烧的进一步转化，该工艺因需抑制积碳生成W及提高一段 甲烧的转化率，水碳比较高（工业上一般采用3~5)，能耗相对较高，且设备面积大，投资 高；二是非催化部分氧化，该工艺路线添加的蒸汽量较小，主要利用高溫高压条件下甲烧与 水蒸气和二氧化碳的反应完成气态控的彻底转化；=是自热重整，该工艺路线是将放热的 非催化部分氧化与吸热的蒸汽转化整合在单个反应器中，相较于蒸汽重整，自热重整水碳 比有所降低，但是仍需要添加大量水蒸气来抑制积碳生成。
[0004] 根据蒸汽转化二段出口合成气溫度较高，利用二段反应器出口合成气的显热代替 传统外部燃气燃烧提供反应所需热量，即二段出口高溫合成气在一段管式反应器外与管内 气体换热供热，此工艺为换热式蒸汽转化，典型代表有LCA工艺。该工艺路线有效利用了二 段出口高溫合成气的热量，同时降低了工艺路线的比氧耗。 阳0化]现有工厂采用的换热式蒸汽转化一般将自热重整作为二段反应器，然而运种换热 式蒸汽转化工艺仍有传统蒸汽转化反应器集成度低、设备占地面积大等问题。
[0006] W非催化部分氧化转化炉作为换热式蒸汽转化的二段反应器在技术上亦可实现， 并且该工艺路线有W下优点：
[0007] (1)非催化部分氧化转化炉相较于自热重整转化炉出口合成气中甲烧转化更加彻 底，工艺的整体能量利用效率更高；
[0008] (2)非催化部分氧化转化炉合成气比自热重整转化炉溫度更高，可提高一段列管 式反应器的操作溫度，有利于提高在甲烧蒸汽重整反应速度，进而提高一段蒸汽转化甲烧 转化率，同时，根据已有研究发现提高蒸汽转化操作溫度有利于抑制积碳生成，因此非催化 部分氧化转化炉作为二段反应器可减少一段蒸汽添加量，有效降低单位产品比蒸汽耗；
[0009] (3)自热重整转化炉长期运行会导致催化剂活性降低，在运行一段时间后需中断 运行更换催化剂，非催化部分氧化转化炉无需使用催化剂，W非催化部分氧化转化炉作为 二段反应器的换热式蒸汽转化工艺在设备运行的连续性上亦更有优势。
[0010] 因此，本发明提出一种集成式气态控换热式蒸汽转化与非催化部分氧化结合生产 合成气的方法，将换热式蒸汽转化和非催化部分氧化集成在一个反应器中。相较于传统的 非催化部分氧化、自热重整和换热式蒸汽转化等工艺路线，具有热利用效率高，合成气产量 高、设备集成度高、占地面积小、投资省等特点。
【发明内容】
[0011] 鉴于上述问题，本发明的目的一种集成式气态控换热式蒸汽转化与非催化部分氧 化结合生产合成气的方法，该方法使用的设备是集成式转化炉。具体技术方案如下：
[0012] 一种集成式气态控换热式蒸汽转化与非催化部分氧化结合生产合成气的方法，包 括如下步骤：
[0013] (1)将净化的气态控预热至100~600°c，然后与水蒸气混合后进入集成式转化炉 1;所述水蒸汽和所述气态控的配比使水碳摩尔比达到1. 5~3. 0 :1;
[0014] (2)步骤1得到的混合物通过气流均布器2进入列管式蒸汽转化反应区3,发生气 态控蒸汽转化反应，反应所需热量由非催化部分氧化区4生成的高溫合成气的显热通过管 壁换热提供；
[0015] 气态控蒸汽转化反应的产物经气体收集器5收集后，与经过氧气加热器6预热后 的氧气经喷嘴7进入非催化部分氧化区4进一步反应生成高溫合成气，实现气态控的进一 步转化，所述高溫合成气通过蒸汽转化列管式反应器的间隙，由管壁向一段蒸汽转化供热 后，由导管8离开集成式转化炉进入下游的热量回收装置。
[0016] 所述气态控选自天然气、页岩气、油田气、煤层气、炼厂气、焦炉气、热解气气态含 控化合物中的一种或几种。
[0017] 所述氧化剂是氧气、空气或者富氧空气。
[0018] 所述集成式转化炉1的向火面衬里的材料是耐火砖。
[0019] 出集成式转化炉1的合成气经导管8进入热量回收装置，该热量回收装置可采用 水管锅炉或者火管锅炉。
[0020] 所述集成式转化炉1的工作压力为0. 1~12MPa ;非催化部分氧化区4补充的氧 化剂需使非催化部分氧化区的合成气溫度达到1000~1700°c，W实现甲烧的彻底转化，同 时保证列管式反应器的热量供应；高溫热合成气经过列管式反应器降溫后，出集成式转化 炉溫度为650~800 °C。
[0021] 本发明提出了集成式气态控换热式蒸汽转化与非催化部分氧化结合生产合成气 的方法，其优点在于：甲烧转化测底，蒸汽转化反应区蒸汽消耗低，工艺的整体能量利用效 率高；非催化部分氧化区采用非催化部分氧化气化炉，装置连续运行时间长；设备集成度 高、占地面积小、投资省。
【附图说明】
[0022] 图1是实施例1生产合成气方法的工艺流程示意图。 阳〇2引符号说明
[0024] 1集成式转化炉；2气体均布