一种POX工艺中生产过热蒸汽的系统和方法与流程

本发明涉及化工，尤其涉及一种pox工艺中生产过热蒸汽的系统和方法。

背景技术：

1、非催化部分氧化（pox）工艺是以天然气、焦炉气、荒煤气、炼厂气、气化炉煤气、工艺尾气或者其他富含甲烷、乙烷等烃类的气体为原料，制取氢气和一氧化碳。与现在普遍应用的催化转化工艺相比，pox工艺有着无可比拟的优势:工艺路线短，反应速度快，设备投资少；运行中不需要催化剂，运行成本低。不过，在早期由于耐火衬里材料的性能、空分系统规模限制及苛刻的转化条件（转化温度在1300℃，压力2.8～11.0mpa），导致整个系统频繁停车，因此该工艺一直没有发展起来。随着耐火衬里材料性能的提升、大规模空分系统应用的成熟，近年来该工艺得到迅速发展，逐渐占领国际、国内市场。

2、在pox工艺中，需要高压或中压过热蒸汽来驱动透平或空分系统，以提高整套工艺的经济性能。而现有的pox工艺由于其工艺设备的特点，转化炉负荷经常变化，会导致转化炉中产生的高温工艺气参数变化。在转化炉负荷较低的时候，废热锅炉的工艺气出口温度也较低，无法继续将饱和蒸汽继续加热至既定的过热蒸汽温度，使整个系统难以长周期稳定的产生合格温度的过热蒸汽。

3、针对上述现有技术中的不足，急需研究出一种新的pox工艺中生产过热蒸汽的方案，以从根本上解决pox工艺中产生过热蒸汽温度不稳定或根本无法产生过热蒸汽的现象。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种pox工艺中生产过热蒸汽的系统和方法，以解决现有技术中生产过热蒸汽温度不稳定或根本无法产生过热蒸汽的现象。

2、为解决上述问题，本发明所述的一种pox工艺中生产过热蒸汽的系统，包括转化炉、废热锅炉和过热器，所述转化炉的下端出口与所述废热锅炉的前端管箱相连，所述废热锅炉内部设有盘管管束和中心管；所述盘管管束和中心管的一端均与所述废热锅炉的前端管箱连接，用于对所述前端管箱内的工艺气进行分流和换热；所述盘管管束的另一端直接与混合容器连通，所述中心管的另一端经由高温调节阀后与所述混合容器连通；所述混合容器的出气口与所述过热器管程部分的换热管束相连；所述过热蒸汽出口和/或所述混合容器附近设有测温部件，用于采集过热蒸汽和/或混合工艺气的温度，该温度用于控制所述高温调节阀的开度；所述废热锅炉的上端蒸汽出口与所述过热器壳程部分的饱和蒸汽入口连接，所述过热器的壳程部分设有过热蒸汽出口，管程部分设有低温工艺气出口。

3、优选的，所述混合容器为所述过热器管程部分的前端管箱。

4、优选的，所述高温调节阀设在所述过热器管程部分的前端管箱的内部。

5、优选的，所述高温调节阀设在连接所述中心管另一端与所述管程部分的前端管箱的高温工艺气管线上。

6、优选的，所述混合容器包括缓冲罐和设在所述过热器管程部分的前端管箱，所述高温调节阀设在所述缓冲罐内部；所述盘管管束的另一端直接与所述缓冲罐连通，所述中心管的另一端经由所述高温调节阀与所述缓冲罐连通；所述缓冲罐的出气口与所述过热器管程部分的前端管箱相连。

7、优选的，所述中心管在所述废热锅炉内部的底部呈直管或弯管设置。

8、优选的，所述测温部件为温度传感器。

9、此外，本发明还提供了一种pox工艺中生产过热蒸汽的方法，基于上述pox工艺中生产过热蒸汽的系统，该方法包括：

10、原料气和氧气进入转化炉，发生纯氧非催化转化，产生以co和h2为主的工艺气；

11、工艺气经所述转化炉的下端出口进入所述废热锅炉的前端管箱后，由盘管管束和中心管分流；

12、进入所述盘管管束的工艺气在所述废热锅炉中换热降温后，直接进入混合容器；进入所述中心管的工艺气在所述废热锅炉中换热后,输入高温调节阀的前端，通过所述高温调节阀的调节，进入到所述混合容器；两条工艺气在所述混合容器中混合后，流经所述过热器管程部分的换热管束，而后经低温工艺气出口输出；其中，所述高温调节阀的开度根据过热蒸汽和/或混合后工艺气的温度进行调节；

13、所述废热锅炉中的水经过与所述盘管管束和中心管换热后形成水蒸汽，水蒸汽通过上端蒸汽出口通入所述过热器壳程部分的饱和蒸汽入口，换热后经过热蒸汽出口输出过热蒸汽。

14、本发明与现有技术相比具有以下优点：

15、1、本发明中，（1）整个系统通过增设中心管旁路的技术手段控制温度，使中心管中工艺气的流量和温度调节范围较大（40%-110%），能保证各种工况下过热蒸汽的既定温度；另外，使该系统产出的过热蒸汽温度可调范围变宽；（2）高温调节阀的灵敏度高且耐高温，通过控制高温调节阀开度来控制工艺气流量分配，能够有效控制中心管中工艺气的流量和温度调节，进而保证各种工况下过热蒸汽能达到的既定温度，效果显著；（3）此外，针对高温调节阀开度的调节，提供了两种温度数据，适用于不同的工艺场合，分别适用于过热蒸汽温度要求较严格的场合和过热蒸汽温度要求不严格，但要求低温工艺气出口温度的场合。综上，本发明能够有效解决了现有技术中生产过热蒸汽温度不稳定或根本无法产生过热蒸汽的现象。

16、2、本发明实现了pox工艺中废热锅炉的大型化及国产化；简化了工艺流程，只需要一台转化炉、一台废热锅炉、一台过热器（实施例2中需一台缓冲器），就可以实现产生稳定的过热蒸汽，节约了成本，提高了经济效益。

技术特征：

1.一种pox工艺中生产过热蒸汽的系统，包括转化炉（r）、废热锅炉（e）和过热器（e3），所述转化炉（r）的下端出口（rb）与所述废热锅炉（e）的前端管箱（ea）相连，其特征在于：

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混合容器为所述过热器（e3）管程部分的前端管箱。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高温调节阀（f）设在所述过热器（e3）管程部分的前端管箱的内部。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高温调节阀（f）设在连接所述中心管（e2）另一端与所述管程部分的前端管箱的高温工艺气管线（06）上。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混合容器包括缓冲罐（v）和设在所述过热器（e3）管程部分的前端管箱，所述高温调节阀（f）设在所述缓冲罐（v）内部；所述盘管管束（e1）的另一端直接与所述缓冲罐（v）连通，所述中心管（e2）的另一端经由所述高温调节阀（f）与所述缓冲罐（v）连通；所述缓冲罐（v）的出气口与所述过热器（e3）管程部分的前端管箱相连。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中心管（e2）在所述废热锅炉（e）内部的底部呈直管或弯管设置。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测温部件（tc）为温度传感器。

8.一种pox工艺中生产过热蒸汽的方法，其特征在于，基于权利要求1所述的pox工艺中生产过热蒸汽的系统，该方法包括：

技术总结
本发明涉及一种POX工艺中生产过热蒸汽的系统和方法，该系统包括转化炉（R）、废热锅炉（E）和过热器（E3），废热锅炉（E）内部设有盘管管束（E1）和中心管（E2），对废热锅炉（E）的前端管箱（EA）内的工艺气进行分流和换热；E1另一端直接与混合容器连通，E2另一端经由高温调节阀（F）后与混合容器连通；混合容器的出气口与过热器（E3）相连；测温部件（TC）采集过热蒸汽和/或混合工艺气的温度，用于控制高温调节阀（F）的开度。本发明能够有效的控制中心管中工艺气的流量和温度调节，进而保证各种工况下过热蒸汽能达到的既定温度，解决了现有技术中生产过热蒸汽温度不稳定或根本无法产生过热蒸汽的现象。

技术研发人员：金宇,武国义,李勇,吴雅玉,韩锦伟,王家玮,张天,马永会
受保护的技术使用者：兰州兰石重型装备股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/18