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专利号: 2022102430051
申请人: 武汉轻工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种甲醇和轻烃联合芳构化与制氢生产系统,其特征在于,包括依次管道连接设置的轻烃进料线、轻烃缓冲罐、轻烃泵、原料预热器管程、原料加热炉、芳构化反应器、原料预热器壳程、冷却器、三相分液罐、富气压缩机、吸收稳定系统、原料气分液罐、原料气压缩机、原料气预热炉、高温蒸汽转化炉、转化气蒸汽发生器、中温变换反应器、热能回收系统、PSA氢提浓系统和高纯氢气出管线;甲醇进料线连通甲醇缓冲罐,所述甲醇缓冲罐底部与甲醇泵入口段管线连通;干气进料线依次连通干气预热器管程和吸附脱硫罐进口,所述甲醇泵出口端、所述吸附脱硫罐出口端和所述轻烃泵出口端通过管道并联进所述原料预热器管程;所述轻烃组分为C5‑C7的饱和烃,主要为芳烃抽余油、重整拔头油、加氢轻石脑油,所述干气为C1‑C2烃类组分,来自催化裂化、延迟焦化、加氢精制、加氢裂化、催化重整的且经过脱硫精制的炼厂气。

2.根据权利要求1所述的甲醇和轻烃联合芳构化与制氢生产系统,其特征在于:所述三相分液罐底部通过粗汽油泵连通所述吸收稳定系统,所述三相分液罐脱水包连接污水泵。

3.根据权利要求1所述的甲醇和轻烃联合芳构化与制氢生产系统,其特征在于:所述芳构化反应器并列设置大小相同两台,一开一备,互为切换运行。

4.根据权利要求1所述的甲醇和轻烃联合芳构化与制氢生产系统,其特征在于:所述吸收稳定系统连通液化气泵入口端,所述液化气泵出口端和所述原料气压缩机出口端通过管道并联进所述原料气预热炉上部入口。

5.根据权利要求1所述的甲醇和轻烃联合芳构化与制氢生产系统,其特征在于:所述原料气加热炉出口和所述高温蒸汽转化炉进口连通过热蒸汽线。

6.一种甲醇和轻烃联合芳构化与制氢生产方法,应用于上述权利要求1‑5任一项所述的甲醇和轻烃联合芳构化与制氢生产系统,其特征在于,包括如下步骤:

步骤a:原料进装置由三路原料组成:一路是轻烃组分,自轻烃进料管线进轻烃缓冲罐,由轻烃泵升压至1.6MPa左右后送出,第二路是甲醇(纯度95%),自甲醇进料线进甲醇缓冲罐,由甲醇泵升压至1.6MPa左右后送出, 第三路是干气,自干气进料线进所述干气预热器的管程与低温热源换热,将温度升至90℃左右后进入吸附脱硫塔,所述吸附脱硫塔装填有含氧化锌、三氧化二铝和氧化铁等组成的复合型固体脱硫剂,能将硫脱除至1PPM以下;上述三路汇合成一路进原料预热器的管程与芳构化反应产物换热至200℃左右,再进原料加热炉利用燃料气加热至350‑420℃,进所述芳构化反应器;

步骤b:来自所述原料加热炉的甲醇、轻烃组分和干气混合原料进入芳构化反应器,在所述芳构化反应器内沿着轴向进行一系列的复杂化学反应,出芳构化反应器的反应产物温度在380℃左右,通过所述原料预热器换热进行热量回收,再经冷却器冷却至40℃以下,进入三相分离罐进行沉降分离;

步骤c:所述三相分离罐将冷凝后的反应产物分成不凝气、油相和水相三部分,其中的水相从所述三相分离罐底部脱水包由所述污水泵抽出,进行汽提后用作产生中压蒸汽的补充水,产生的蒸汽用作高温蒸汽转化炉的蒸汽原料,所述油相从所述三相分离罐底部由粗汽油泵抽出并升压至1.6MPa左右,进入所述吸收稳定系统作吸收剂;所述不凝气从所述三相分离罐顶部出来进入富气压缩机升压后送入吸收稳定系统,所述吸收稳定系统借助吸收塔、解吸塔和稳定塔将所述不凝气和所述粗汽油分离成符合产品质量指标的稳定汽油、液化气和干气,所述稳定汽油作为汽油调和组分,所述液化气作为干气制氢原料,也可直接作为产品,所述干气作为干气制氢原料;

步骤d:来自吸收稳定系统的干气,在经过原料气分液罐分液后,进入原料气压缩机升压至2.2–3.3MPa(G)(来自吸收稳定系统的液化气直接进原料气加热炉加热汽化),升压后的原料气送至原料气预热炉加热至250–330℃,然后进入高温蒸汽转化炉对流段;

步骤e:原料气在进入高温蒸汽转化炉之前,按水碳比(3.0‑3.9)与中压过热蒸汽混合,送入高温蒸汽转化炉对流段预热至500℃,由上集合管进入高温蒸汽转化炉辐射段,高温蒸汽转化炉管内装有转化催化剂,在催化剂的作用下,原料气与水蒸汽发生复杂的转化反应,从而生产出氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水的混合物,高温蒸汽转化炉炉管出口残余甲烷含量在6%(干基)以下;

步骤f:出高温蒸汽转化炉的820℃高温转化气,经转化气蒸汽发生器产生中压蒸汽后,温度降至360℃,进入中温变换反应器,在催化剂的作用下发生变换反应,将变换气中CO含量降至3%(干基)以下;

步骤g:变换后411℃的中变气进入热能回收系统,所述热能回收系统依次经锅炉给水第二预热器预热锅炉给水、锅炉给水第一预热器预热锅炉给水、除盐水预热器预热除盐水,回收大部分的余热后,再经中变气空冷器、中变气水冷却器冷却到40℃以下;中变气在冷却过程中依次经过中变气第一分水罐、中变气第二分水罐、中变气第三分水罐和中变气第四分水罐分水后进入所述PSA氢提纯系统;步骤h:来自所述中温变换反应器的中变气压力为1.8–2.4MPa(G)、温度为30‑40℃,进入所述PSA氢提纯系统后,从底部进入正处于吸附工况的提氢塔,在其中多种吸附剂的依次选择吸附下,一次性除去氢组分以外的所有杂质,从而制得浓度大于99.99%(V)的产品氢气,经压力调节系统稳压后作油品加氢的氢源,多余部分并入氢气管网。