專利名稱：一種常壓間歇式天然氣的改制工藝及改制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種天然氣的改制工藝，尤其涉及常壓間歇式天然氣的改制工藝及改制裝置。_
背景技術：
上海吳淞煤氣制氣有限公司于2001年從翁尼亞一蓋奇三筒式間歇式重油裂介制氣爐引進改造了二筒式天然氣改制爐，天然氣改制的工藝過程是以CH4為主要成分的高熱值天然氣(40 MJ/M3)在高溫催化條件下與蒸汽進行水煤氣轉化反應，生成H2、CO為主要成分的低熱值(11. 7MJ/M3)改質氣，該反應為吸熱反應，為了使改制過程積聚熱量，通過加熱過程的燃燒產生，加熱過程引入空氣，與CH4燃燒，因此，常壓間歇式天然氣改制爐主要分為加熱和改制二大階段。所述加熱階段即是通過加熱積聚熱量，創(chuàng)造改制階段化學反應的條件，所述改制階段的化學反應即是以CH4為主要成分的高熱值天然氣(40 MJ/M3)在高溫催化條件下與蒸汽進行水煤氣轉化反應，生成H2、C0為主要成分的低熱值(11. 7MJ/M3)改質氣。生成的改質氣再同未改制的天然氣直接摻混，即制成合格的城市燃氣(15. 9MJ/M3)出廠。由上可知，如能降低改質氣的熱值，增加天然氣的直接摻混量，無疑能大大提高城市燃氣在使用過程中的能源轉換效率。依照上述工藝，目前從翁尼亞一蓋奇三筒式間歇式重油裂介制氣爐改造而成的二筒式天然氣改制工藝流程如附圖1所示，二筒式天然氣改制爐包括蒸蓄器和反應器，整個改制設備包括二筒式天然氣改制爐、余熱鍋爐和洗滌塔等，翁尼亞一蓋奇二筒式天然氣改制爐改制階段的過程蒸汽不需進入燃燒室，而是從蒸蓄器底部進入，進行封閉制氣。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種常壓間歇式天然氣的改制工藝及改制裝置，解決現(xiàn)在天然氣改制工藝中改質氣熱值偏高導致城市煤氣使用中能源轉換效率太低的缺陷。技術方案
一種常壓間歇式天然氣的改制工藝，其特征在于制氣階段過程中包括在二筒式天然氣改制爐的蒸蓄器底部引入少量空氣的步驟，引入的少量空氣提高催化床的溫度，產生一定廢氣，降低改制氣的熱值。所述引入少量空氣的空氣流量優(yōu)選在500 2000m3/h。進一步，所述二筒式天然氣改制爐的蒸蓄器為帶燃燒室的蒸蓄器，在所述燃燒室外設置長明火，增加引入空氣進行燃燒的步驟，燃燒后的氣體和所述少量空氣及天然氣一起進行改制制氣，增加改質氣中的廢氣量，降低改質氣的熱值。所述引入空氣進行燃燒的步驟中引入的空氣流量優(yōu)選為800 4500 m3/h，壓力優(yōu)選為 14 12. 5 KPAa0所述燃燒室燃燒時的溫度不低于800°C，燃燒時空氣和天然氣的體積之比為 10:1。進一步，一種應用所述的改制工藝的常壓間歇式天然氣的改制裝置，其特征在于 包括二筒式天然氣改制爐，所述二筒式天然氣改制爐包括蒸蓄器和反應器，在所述蒸蓄器底部增加引入少量空氣的小空氣管道。所述蒸蓄器內底部設有腔室狀的燃燒室，小空氣管道和過程蒸汽管道連接至蒸蓄器內燃燒室外，從外連接至燃燒室內設置長明火空氣管道。所述長明火空氣管道設置在蒸蓄器側面，外接端與小空氣管道連接。在所述小空氣管道和長明火空氣管道上設置帶控制器的電動閥門，控制空氣流量，在天然氣管道上設置帶控制器的電動閥門，控制天然氣流量。所述二筒式天然氣改制爐還包括控制單元，所述控制單元分別與所述小空氣管道、長明火空氣管道、天然氣管道上設置的電動閥門的控制器連接，控制所述電動閥門的開啟和關閉，所述控制單元還連接至整個天然氣改制設備的控制中心，由控制中心控制所述控制單元制氣階段時開啟處理。有益效果
本發(fā)明的常壓間歇式天然氣的改制工藝通過在制氣過程中引入少量空氣提高催化床的溫度，同時少量空氣的作用使得改質氣含有產生的廢氣，從而可以降低改質氣的熱值，在處理的天然氣流量大時，另增加長明火的設置，引入更大流量的少量空氣在燃燒后與天然氣一起改制，在保證改質氣的同時更增加了改質氣中的廢氣量，從而達到降低改質氣熱值的目的，提高城市燃氣的轉換效率，節(jié)約能源。


圖1為現(xiàn)有二筒式天然氣改制工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明天然氣改制工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發(fā)明。為提高城市燃氣能源轉換效率，改質氣需要降低熱值，降低熱值的方法之一就是增加一定的廢氣量，可以有效降低改質氣的熱值。而增加廢氣量可以通過在工藝流程中采用以下步驟得到
1、增加小空氣的量
制氣時在蒸蓄器底部進入少量空氣(也稱小空氣)可提高催化床的溫度，同時小空氣的作用可使生產的改質氣含有產生的廢氣，降低了改質氣的熱值，提高了天然氣的直接摻混量。2、增設長明火措施。由于翁尼亞一蓋奇二筒式天然氣改制爐改制階段的過程蒸汽不需進入燃燒室 (從蒸蓄器底部進入)從而取消了長明火。增加小空氣的量的方法如前所述，但是受催化床的溫度的限制，當處理天然氣在9萬m3/日時，一般來說瞬時流量超過2000m3/h，催化床的溫度將超過反應所需的值，因此無法再增加，而且在現(xiàn)有的封閉式制氣工藝中，加空氣后易燃燒，易爆炸。因此增設長明火，即在關閉煙囪改制制氣階段時燃燒室進入天然氣和相應的空氣使之燃燒，從而增加改質氣中廢氣量，達到降低改質氣熱值的目的。綜合上述降低改制氣熱值的要求，在現(xiàn)有的改制工藝上作出以下改進
將工藝步驟的制氣階段采用邊燃燒邊制氣的工藝方法。在引入少量空氣的小空氣管道上分出長明火空氣管道，長明火空氣管道采用DN250，流量控制在800 4500m3/h，壓力控制在14 12. 5KPAa，溫度為常溫即可，燃燒室燃燒時的溫度不低于800°C，空氣和天然氣之比10 1 (體積比)，進爐的小空氣管道和長明火空氣管道設蝶閥D373H-10DN250，用于斷開和調節(jié)空氣風量，天然氣管道設置蝶閥用于斷開和調節(jié)流量，制氣階段時開啟，蒸蓄器底部進入少量空氣的小空氣管道采用DN250，制氣時空氣流量可以控制在500 4500 m3/h。具體改進見附圖2所示。依照上述改進工藝改進了現(xiàn)有的裝置，具體改進如下
常壓間歇式天然氣的改制裝置包括二筒式天然氣改制爐，所述二筒式天然氣改制爐包括蒸蓄器和反應器，在所述蒸蓄器底部增加引入少量空氣的小空氣管道。所述蒸蓄器內底部設有腔室狀的燃燒室，小空氣管道和過程蒸汽管道連接至蒸蓄器內燃燒室外，從外連接至燃燒室內設置長明火空氣管道，長明火空氣管道設置在蒸蓄器側面，外接端與小空氣管道連接。在所述小空氣管道和長明火空氣管道上設置帶控制器的蝶閥，控制空氣流量，在天然氣管道上設置帶控制器的蝶閥，控制天然氣流量。所述二筒式天然氣改制爐還包括控制單元，所述控制單元分別與所述小空氣管道、長明火空氣管道、天然氣管道上設置的蝶閥的控制器連接，控制所述電動閥門的開啟和關閉，所述控制單元還連接至整個天然氣改制設備的控制中心，由控制中心控制所述控制單元制氣階段時開啟處理。即制氣階段時，控制中心控制所述控制單元開啟處理，分別根據燃燒要求和制氣要求開啟和封閉空氣管道和天然氣管道。燃燒瞬間關閉天然氣管道，達到要求后開啟天然氣管道進行制氣。
權利要求
1.一種常壓間歇式天然氣的改制工藝，其特征在于制氣階段過程中包括在二筒式天然氣改制爐的蒸蓄器底部引入少量空氣的步驟，引入的少量空氣提高催化床的溫度，產生一定廢氣，降低改質氣的熱值。
2.如權利要求1所述的常壓間歇式天然氣的改制工藝，其特征在于所述引入少量空氣的空氣流量優(yōu)選在500 2000m3/h。
3.如權利要求1或2所述的常壓間歇式天然氣的改制工藝，其特征在于所述二筒式天然氣改制爐的蒸蓄器為帶燃燒室的蒸蓄器，在所述燃燒室外設置長明火，增加引入空氣進行燃燒的步驟，燃燒后的氣體和所述少量空氣及天然氣一起進行改制制氣，增加改質氣中的廢氣量，降低改質氣的熱值。
4.如權利要求3所述的常壓間歇式天然氣的改制工藝，其特征在于所述引入空氣進行燃燒的步驟中引入的空氣流量優(yōu)選為800 4500 m3/h，壓力優(yōu)選為14 12. 5 KPAa0
5.如權利要求3所述的常壓間歇式天然氣的改制工藝，其特征在于所述燃燒室燃燒時的溫度不低于800°C，燃燒時空氣和天然氣的體積之比為10:1。
6.一種應用如權利要求1所述的改制工藝的常壓間歇式天然氣的改制裝置，其特征在于包括二筒式天然氣改制爐，所述二筒式天然氣改制爐包括蒸蓄器和反應器，在所述蒸蓄器底部增加引入少量空氣的小空氣管道。
7.如權利要求6所述的常壓間歇式天然氣的改制裝置，其特征在于所述蒸蓄器內底部設有腔室狀的燃燒室，小空氣管道和過程蒸汽管道連接至蒸蓄器內燃燒室外，從外連接至燃燒室內設置長明火空氣管道。
8.如權利要求7所述的常壓間歇式天然氣的改制裝置，其特征在于所述長明火空氣管道設置在蒸蓄器側面，外接端與小空氣管道連接。
9.如權利要求8所述的常壓間歇式天然氣的改制裝置，其特征在于在所述小空氣管道和長明火空氣管道上設置帶控制器的電動閥門，控制空氣流量，在天然氣管道上設置帶控制器的電動閥門，控制天然氣流量。
10.如權利要求9所述的常壓間歇式天然氣的改制裝置，其特征在于所述二筒式天然氣改制爐還包括控制單元，所述控制單元分別與所述小空氣管道、長明火空氣管道、天然氣管道上設置的電動閥門的控制器連接，控制所述電動閥門的開啟和關閉，所述控制單元還連接至整個天然氣改制設備的控制中心，由控制中心控制所述控制單元制氣階段時開啟處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然氣的改制工藝和改制裝置，屬于天然氣制氣領域。一種常壓間歇式天然氣的改制工藝，其特征在于制氣過程中包括在二筒式天然氣改制爐的蒸蓄器底部引入少量空氣的步驟，引入的少量空氣提高催化床的溫度，產生一定廢氣，降低改制氣的熱值。本發(fā)明的常壓間歇式天然氣的改制工藝和裝置通過在制氣過程中引入少量空氣提高催化床的溫度，同時少量空氣的作用使得生產的成品改質氣含有產生的廢氣，從而可以降低改氣質的熱值，在處理的天然氣流量大時，另增加長明火的設置，引入更大流量的少量空氣在燃燒后與天然氣一起改制，在保證改質氣的同時更增加了改質氣中的廢氣量，從而達到降低改質氣熱值的目的，提高城市燃氣的轉換效率，節(jié)約能源。
文檔編號C01B3/38GK102199461SQ20111009755
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權日2011年4月19日
發(fā)明者周燕南, 康勁松, 張羅 申請人:上海吳淞煤氣制氣有限公司