本發(fā)明屬于催化燃燒供熱及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及催化燃燒供熱系統(tǒng)及加熱工藝。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢氣外排量逐年增加，這些工業(yè)廢氣大多含有氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、c3以上輕烴和co等可燃組分，具有較大的回收及利用價值，但回收這些組分存在技術(shù)難度大、吸附劑需要定期更換、運(yùn)行成本高等問題。此外，尾氣中可燃組分沒有得到有效的利用，造成資源浪費(fèi)。同時，化工企業(yè)多需要一定溫度及壓力的蒸汽或?qū)嵊偷葻彷d體，用于特定的化工工藝單元(如甲醇水蒸氣重整制取h2/co裝置用導(dǎo)熱油，工業(yè)園區(qū)供熱用蒸汽等)，為使這些熱載體達(dá)到特定的溫度，需要消耗大量的燃料作為能源供應(yīng)，目前通用的方法就是燃燒石化原料來加熱熱載體以提供整個裝置的熱量，熱量利用率無法大幅度提高，環(huán)境污染問題突出。

此外，一般用來加熱熱載體的裝置多為明火裝置，如甲醇水蒸氣制取h2/co裝置用導(dǎo)熱油加熱工段即為獨(dú)立明火工段。因明火裝置的特殊性，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，明火裝置與氫氣裝置的安全距離不得小于15m，而導(dǎo)熱油系統(tǒng)本身占地面積較大，這就使整個化工裝置占地面積因熱載體加熱單元而增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種催化燃燒供熱系統(tǒng)及加熱工藝，利用催化燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉃闊嵩?，對各類熱載體進(jìn)行預(yù)熱及加熱使其溫度升高，最終使熱載體的溫度達(dá)到使用的需求。本發(fā)明利用特定裝置產(chǎn)生的尾氣，如天然氣制氫、甲醇水蒸氣重整制氫、以甲醇為原料制取一氧化碳、化工廠及礦區(qū)排放低熱值尾氣等作為原料燃料氣，參與催化燃燒反應(yīng)，為需要加熱的熱載體提供熱量，滿足生產(chǎn)及生活的需要，實(shí)現(xiàn)降低裝置占地、減低成本、減小資源浪費(fèi)的目的。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本領(lǐng)域通常知識者的一般認(rèn)知，高熱值的工業(yè)尾氣直接在催化燃燒催化劑作用下有兩個難點(diǎn)：a、反應(yīng)產(chǎn)生熱量不及時移除，會造成催化劑局部過熱，燒壞催化劑；b、通過催化劑前的氣體屬于爆炸性氣體范疇，控制不當(dāng)會出現(xiàn)爆炸危險。為了解決高溫問題，必須強(qiáng)化傳熱技術(shù)，在反應(yīng)的同時立刻將熱量傳熱在被加熱介質(zhì)，同時還得保證氣流的分布均勻，不會在催化劑在出現(xiàn)局部的熱點(diǎn)。而降低氣體中可燃組分爆炸性氣體范疇，必須在原料入口之前加熱大量的惰性氣體以降低可燃?xì)怏w組分以此來實(shí)現(xiàn)可燃性氣體在爆炸濃度之下。

本發(fā)明采用催化燃燒換熱后的尾氣作為惰性氣體與原料燃料氣混合，該種方法可以解決上述的兩個難點(diǎn)：1、惰性氣體作為一種熱載體，催化燃燒放出的熱量可以通過惰性氣體帶出，降低了催化劑床層的溫度，不會造成催化劑局部過熱，同時反應(yīng)器的設(shè)計不用采用復(fù)雜的強(qiáng)化傳熱技術(shù)；2、煙氣作為惰性氣體，可以直接將可燃組分降低在保證范疇以下，使得裝置安全可靠，同時循環(huán)煙氣是有一定的溫度的，便于裝置的熱量回收。

一種催化燃燒供熱系統(tǒng)，利用催化燃燒反應(yīng)放出的熱量對熱載體進(jìn)行加熱，所述系統(tǒng)包括催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)、流量控制單元及與催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)和流量控制單元連接相通的煙氣循環(huán)裝置，所述催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)與所述流量控制單元連接相通。

作為本發(fā)明一種催化燃燒供熱系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例，所述催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)包括催化劑床層及加熱介質(zhì)換熱盤管，所述加熱介質(zhì)換熱盤管采用翅片強(qiáng)化傳熱。催化劑床層是燃料氣與循環(huán)煙氣或空氣與循環(huán)煙氣發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并放出熱量作用，加熱介質(zhì)換熱盤管是將催化燃燒反應(yīng)放出的熱量通過熱傳遞的方式傳遞給需要加熱的熱載體。煙氣循環(huán)裝置是將反應(yīng)后的部分煙氣增壓至催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)入口以實(shí)現(xiàn)煙氣循環(huán)；所述的流量控制單元是對煙氣的循環(huán)流量進(jìn)行控制，一般采用調(diào)節(jié)閥門的方式來實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明流量控制單元的實(shí)現(xiàn)方式并不局限于此，只要能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明對煙氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)目的均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之類。進(jìn)一步，為了提高換熱效果，本發(fā)明加熱介質(zhì)換熱盤管采用帶翅片的換熱盤管以提高傳熱系數(shù)，其中，換熱盤管的數(shù)量可以根據(jù)熱載體的使用溫度及加熱負(fù)荷來確定。

作為本發(fā)明一種催化燃燒供熱系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例，所述熱載體為導(dǎo)熱油、蒸汽、工藝介質(zhì)中一種或多種組合,本發(fā)明熱載體的種類并不局限于此，具體可以根據(jù)熱載體的使用溫度及加熱負(fù)荷來確定加熱載體的種類。所述熱載體的工作溫度為100-500℃，進(jìn)一步優(yōu)選為150～400℃，更進(jìn)一步優(yōu)選為200～300℃。

作為本發(fā)明一種催化燃燒供熱系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例，所述系統(tǒng)還包括煙氣熱量回收區(qū)。本發(fā)明煙氣熱量回收區(qū)可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置成對一種或多種介質(zhì)預(yù)熱，本發(fā)明煙氣熱量回收區(qū)的目的是充分利用催化燃燒反應(yīng)煙氣剩余的熱量對原料燃料氣及空氣進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)一步節(jié)約能耗。進(jìn)一步，煙氣熱量回收區(qū)內(nèi)設(shè)置有空氣進(jìn)口和空氣出口及燃料氣進(jìn)口和燃料氣出口，空氣出口與催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)或煙氣循環(huán)裝置相連通，燃料氣出口與催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)或煙氣循環(huán)裝置相連通，且空氣出口溫度為70-270℃，進(jìn)一步優(yōu)選為100～220℃，更進(jìn)一步優(yōu)選為120～180℃。更進(jìn)一步，本發(fā)明煙氣熱量回收區(qū)采用的換熱器為板式換熱器、盤管式換熱器或熱管式換熱器中的一種或幾種；若燃料是液體時應(yīng)考慮燃料預(yù)熱汽化體積膨脹的影響。

作為本發(fā)明一種催化燃燒供熱系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例，所述催化劑床層采用鉑系催化劑、鈀系催化劑、鉑-鈷催化劑，鉑鈀組合催化劑或鈣鈦礦系非貴金屬催化劑；催化劑載體采用蜂窩載體，載體材質(zhì)為金屬不銹鋼或陶瓷。本發(fā)明催化劑床層采用的催化劑及催化劑載體并不僅限于此，只要能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原料燃料氣與空氣或煙氣發(fā)生催化燃燒目的的催化劑及其載體都應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍之類。

作為本發(fā)明一種催化燃燒供熱系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例，所述鉑系催化劑、鈀系催化劑、鉑-鈷催化劑的載體的主要組分al2o3。

作為本發(fā)明一種催化燃燒供熱系統(tǒng)的一個具體實(shí)施例，在催化劑起活溫度超過室溫的情況下，所述催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)還包括預(yù)熱單元，預(yù)熱單元采用電加熱或溫度高于催化劑起活溫度的介質(zhì)間接加熱；進(jìn)一步，本發(fā)明預(yù)熱器的安裝位置可以在催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)、煙氣循環(huán)裝置、流量控制單元循環(huán)系統(tǒng)的任意位置安裝，優(yōu)選在催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)的出口安裝。

本發(fā)明還提供利用所述的催化燃燒供熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱的工藝，催化燃燒加熱的具體過程為：空氣、燃料及經(jīng)過煙氣循環(huán)裝置和流量控制單元的循環(huán)煙氣混合后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)內(nèi)發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并為加熱介質(zhì)換熱盤管內(nèi)的熱載體提供熱量，反應(yīng)后的氣體經(jīng)煙氣循環(huán)裝置及流量控制單元后一部分與空氣及燃料混合進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)，另一部分通過煙氣熱量回收區(qū)對空氣及燃料進(jìn)行加熱后排空。

作為本發(fā)明催化燃燒供熱工藝的一個具體實(shí)施例，催化燃燒加熱的具體過程為：空氣、燃料與經(jīng)過流量控制單元的循環(huán)煙氣混合后通過煙氣循環(huán)裝置后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)，發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并為加熱介質(zhì)換熱盤管內(nèi)的熱載體提供熱量，反應(yīng)后的氣體經(jīng)流量控制單元一部分與空氣、燃料混合進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)，另一部分進(jìn)入煙氣熱量回收區(qū)對空氣及燃料進(jìn)行加熱后排空。

作為本發(fā)明催化燃燒供熱工藝的一個具體實(shí)施例，催化燃燒加熱的具體過程為：空氣與經(jīng)過流量控制單元的循環(huán)煙氣混合后通過煙氣循環(huán)裝置后再與煙氣熱量回收區(qū)過來的燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)，發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并為加熱介質(zhì)換熱盤管內(nèi)的熱載體提供熱量，反應(yīng)后的氣體經(jīng)流量控制單元一部分與空氣混合后通過煙氣循環(huán)裝置再與燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)，另一部分進(jìn)入煙氣熱量回收區(qū)對空氣及燃料進(jìn)行加熱后排空。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明催化燃燒供熱系統(tǒng)利用工業(yè)廢氣作為催化燃燒的熱源，為需要預(yù)熱的原料燃料氣及熱載體提供熱量，可以提高熱能利用率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢氣的再次利用，降低生產(chǎn)成本的同時減少對環(huán)境污染。

2、本發(fā)明催化燃燒是借助催化劑在較低溫度下，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)物的完全氧化，其能耗少、操作簡單、安全、凈化效率高，與直接燃燒相比，催化燃燒反應(yīng)溫度低、反應(yīng)更完全；在有機(jī)廢氣特別是回收價值不大的有機(jī)廢氣的凈化領(lǐng)域有著廣泛的使用。

3、本發(fā)明催化燃燒過程在催化燃燒裝置中進(jìn)行，原料燃料氣先通過預(yù)熱器預(yù)熱(100～400℃)，再進(jìn)入反應(yīng)室，通過催化劑床層時，碳?xì)浠衔锏姆肿雍突旌蠚怏w中的氧分子分別被吸附在催化劑的表面而活化，由于表面吸附降低了反應(yīng)的活化能，碳?xì)浠衔锱c氧分子在較低的溫度下迅速氧化。

4、本發(fā)明系統(tǒng)可以有效降低裝置占地、減低成本、減小資源浪費(fèi)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明催化燃燒供熱系統(tǒng)煙氣循環(huán)方式一的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明催化燃燒供熱系統(tǒng)煙氣循環(huán)方式二的工藝流程圖；

圖3為本發(fā)明催化燃燒供熱系統(tǒng)煙氣循環(huán)方式三的工藝流程圖；

圖中：1、催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)；1-1、催化劑床層；1-2、加熱介質(zhì)換熱盤管；1-3、預(yù)熱單元；2、煙氣循環(huán)裝置；3、流量控制單元；4、煙氣熱量回收區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明催化燃燒供熱系統(tǒng)及工藝的煙氣循環(huán)混合控制可以采用以下三種方式來實(shí)現(xiàn)：

1、如圖1所示，空氣、燃料及經(jīng)過煙氣循環(huán)裝置2和流量控制單元3的循環(huán)煙氣混合后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)1內(nèi)發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并為加熱介質(zhì)換熱盤管1-2內(nèi)的熱載體提供熱量，反應(yīng)后的氣體經(jīng)煙氣循環(huán)裝置2及流量控制單元3后一部分與空氣及燃料混合進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)1，另一部分通過煙氣熱量回收區(qū)4對空氣及燃料進(jìn)行加熱后排空；

2、如圖2所示，空氣、燃料與經(jīng)過流量控制單元3的循環(huán)煙氣混合后通過煙氣循環(huán)裝置2后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)1，發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并為加熱介質(zhì)換熱盤管1-2內(nèi)的熱載體提供熱量，反應(yīng)后的氣體經(jīng)流量控制單元3一部分與空氣、燃料混合進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)1，另一部分進(jìn)入煙氣熱量回收區(qū)4對空氣及燃料進(jìn)行加熱后排空；

3、如圖3所示，空氣與經(jīng)過流量控制單元3的循環(huán)煙氣混合后通過煙氣循環(huán)裝置2后再與煙氣熱量回收區(qū)4過來的燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)1，發(fā)生催化燃燒反應(yīng)并為加熱介質(zhì)換熱盤管1-2內(nèi)的熱載體提供熱量，反應(yīng)后的氣體經(jīng)流量控制單元3一部分與空氣混合后通過煙氣循環(huán)裝置2再與燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入催化燃燒反應(yīng)供熱區(qū)1，另一部分進(jìn)入煙氣熱量回收區(qū)4對空氣及燃料進(jìn)行加熱后排空。

以圖1為例說明本發(fā)明技術(shù)的具體實(shí)施方式：

根據(jù)催化劑的選擇形式，采用常溫起活的催化劑，系統(tǒng)無需通過預(yù)熱；采用非常溫起活催化劑，整個系統(tǒng)正常運(yùn)行前，先要對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱，采用煙氣循環(huán)裝置2與預(yù)熱器將系統(tǒng)溫度升高到催化燃燒反應(yīng)的起活溫度，起活溫度根據(jù)不同燃料起活溫度不同。燃料可以是富含可燃組分的工業(yè)尾氣、天然氣、液體甲醇等或以上幾種氣體的混合氣。燃料與空氣及循環(huán)的煙氣混合后進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)器供熱區(qū)，供熱區(qū)內(nèi)在催化劑床層1-1的作用下發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，放出的熱量使得氣體溫度升高，升高的氣體進(jìn)入加熱介質(zhì)換熱盤管1-2段，將熱量傳遞給加熱載體。溫度降低后的氣體出催化燃燒反應(yīng)器供熱區(qū)，通過煙氣循環(huán)裝置2及流量控制單元3，一部分氣體進(jìn)煙氣熱量回收區(qū)4，一部分作為循環(huán)煙氣循環(huán)。在煙氣熱量回收區(qū)4，熱量被燃料及空氣吸收，煙氣溫度進(jìn)一步降低后排空。整個反應(yīng)床層的溫度可以根據(jù)被加熱介質(zhì)所需的溫度確定，而溫度的控制可以根據(jù)煙氣的循環(huán)量及燃料的量控制。

實(shí)施例1

100nm³/h甲醇水蒸氣重整制氫導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)

100nm³/h甲醇水蒸氣制氫中原料甲醇及脫鹽水汽化過熱及轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要熱量，共計需要熱量為103kw，加熱載體為320號導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油進(jìn)出甲醇制氫裝置的溫度分別為270℃和260℃。在氫氣提純過程中尾氣排放量57nm3/h的尾氣(氫氣收率85％)，氣體組成為h2：30.6％，co：1.7％，co2：67.1％，ch4：0.4％及飽和水。越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，尾氣必須進(jìn)行處理后進(jìn)行排放。

采用本發(fā)明技術(shù)的甲醇水蒸氣重整制氫導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)，補(bǔ)充燃料采用甲醇，催化劑采用pt/al2o3催化劑，催化劑載體采用不銹鋼蜂窩塊狀，可以降低系統(tǒng)阻力降，節(jié)約循環(huán)裝置的動力消耗。系統(tǒng)采用圖2所示的流程，其中，換熱管盤采用帶翅片的三層換熱盤管。空氣通過循環(huán)裝置入口形成的負(fù)壓吸入系統(tǒng)，裝置啟動時由于沒有氫氣提純的尾氣，需要甲醇作為原料升溫。甲醇通過高壓霧化方式與空氣及循環(huán)氣體混合。催化劑對甲醇的起活溫度約80℃，系統(tǒng)啟動需要預(yù)熱，采用電加熱方式升溫。

當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到80℃后，向系統(tǒng)中投入甲醇及空氣，甲醇、空氣及循環(huán)氣體在催化劑的作用下發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，反應(yīng)床層溫度迅速升高，床層反應(yīng)溫度控制在550℃以下，煙氣出反應(yīng)器溫度在270-300℃之間，整個反應(yīng)供熱區(qū)壓力控制在1kpa以內(nèi)。當(dāng)導(dǎo)熱油溫度達(dá)到甲醇水蒸氣重整溫度240-280℃溫度區(qū)間后，制氫裝置開始投料，得到產(chǎn)品氫氣及氫氣提純的尾氣，氫氣提純尾氣進(jìn)入導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)?？諝饧拔矚庠跓煔鉄崃炕厥諈^(qū)4預(yù)熱后，預(yù)熱溫度分別約150℃及200℃。預(yù)熱后的氣體進(jìn)入循環(huán)裝置的入口。由于氫氣提純尾氣的加熱，燃料甲醇的量急劇下降，系統(tǒng)消耗降低，同時保證的整個系統(tǒng)無廢氣排放。

本發(fā)明催化燃燒裝置無明火，與制氫裝置無安全間距要求，該套制氫裝置的占地比傳統(tǒng)的明火加熱導(dǎo)熱油制氫裝置占地節(jié)約越2/3；本發(fā)明供熱系統(tǒng)主要采用氫氣提純尾氣作為主要燃料，供熱所需要補(bǔ)充的燃料甲醇量僅需要0.11kg/kw。

實(shí)施例2

1200nm³/h甲醇水蒸氣重整制氫導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)

1200nm³/h甲醇水蒸氣制氫中原料甲醇及脫鹽水汽化過熱及轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要熱量，共計需要熱量為1212kw，加熱載體為320號導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油進(jìn)出甲醇制氫裝置的溫度為270℃和260℃。在氫氣提純過程中尾氣排放量647nm³/h的尾氣(氫氣收率87％)，氣體組成為h2：27.7％，co：1.8％，co2：69.8％，ch4：0.4％及飽和水。

采用本發(fā)明技術(shù)的甲醇水蒸氣重整制氫導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)，補(bǔ)充燃料采用甲醇，催化劑采用pd/al2o3催化劑，催化劑載體采用陶瓷蜂窩塊狀，可以降低系統(tǒng)阻力降，節(jié)約循環(huán)裝置的動力消耗。由于裝置大，如果采用實(shí)施例1所示的流程，需要在循環(huán)裝置入口形成較大的負(fù)壓才能將大量的空氣吸入系統(tǒng)，會增大循環(huán)裝置的動力消耗，因此本實(shí)施例采用如圖2所示的流程，其中，空氣通過鼓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入系統(tǒng)。裝置啟動時由于沒有氫氣提純的尾氣，需要甲醇作為原料升溫。甲醇通過在煙氣回收系統(tǒng)中通過換熱的方式汽化，汽化后的甲醇蒸氣與空氣及循環(huán)氣體混合。催化劑對甲醇的起活溫度約為100℃，系統(tǒng)啟動需要預(yù)熱，采用蒸汽加熱方式升溫。

當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到100℃后，先向系統(tǒng)中投入空氣，電加熱預(yù)熱的空氣在煙氣回收熱量回收區(qū)預(yù)熱，煙氣回收裝置預(yù)熱后，通入甲醇，甲醇在煙氣熱量回收區(qū)44中汽化后與空氣及循環(huán)氣體混合進(jìn)入催化燃燒反應(yīng)換熱區(qū)，甲醇、空氣及循環(huán)氣體在催化劑的作用下發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，反應(yīng)床層溫度迅速升高，床層反應(yīng)溫度控制在600℃以下，煙氣出反應(yīng)器溫度在270-300℃之間，整個反應(yīng)供熱區(qū)壓力將控制在1.5kpa以內(nèi)。當(dāng)導(dǎo)熱油溫度達(dá)到甲醇水蒸氣重整溫度240-280℃工作區(qū)間后，制氫裝置開始投料，得到產(chǎn)品氫氣及氫氣提純的尾氣，氫氣提純尾氣進(jìn)入導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)?？諝狻⑽矚?、甲醇在煙氣熱量回收系統(tǒng)預(yù)熱后，預(yù)熱溫度分別為100℃、150℃及110℃。預(yù)熱后的混合氣體進(jìn)入煙氣循環(huán)裝置2的出口與循環(huán)氣體混合。由于氫氣提純尾氣的加入，燃料甲醇的量急劇下降，系統(tǒng)消耗降低，同時保證的整個系統(tǒng)無廢氣排放。

本發(fā)明催化燃燒裝置無明火，與制氫裝置無安全間距要求，該套制氫裝置的占地比傳統(tǒng)的明火加熱導(dǎo)熱油制氫裝置占地節(jié)約越1/2；本發(fā)明供熱系統(tǒng)主要采用氫氣提純尾氣作為主要燃料，供熱所需要補(bǔ)充的燃料甲醇量僅需要0.10～0.11kg/kw。

實(shí)施例3

10t/h中壓蒸氣供熱系統(tǒng)

某化工廠排放尾氣約為3500nm³/h，氣體組分為h2：31％，co：3.5％，ch4：12.5％，co2：30％：n2：21％，c2+：2％，一般進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒后排空。而廠區(qū)的公用工程中壓蒸氣一直欠缺，采用本發(fā)明系統(tǒng)欲生產(chǎn)10t/h的中壓蒸氣作為廠區(qū)的公用工程補(bǔ)充蒸氣。催化劑為pd/al2o3催化劑，催化劑載體采用蜂窩塊狀，可以降低系統(tǒng)阻力降，節(jié)約循環(huán)裝置的動力消耗。由于排放尾氣有一定的背壓，系統(tǒng)采用圖1所示的流程，換熱盤管采用兩層，高溫側(cè)為蒸汽發(fā)生盤管，底部為鍋爐給水預(yù)熱盤管。由于催化劑對甲烷的反應(yīng)溫度較高，因此混合氣體出催化劑床層1-1溫度應(yīng)保證在500℃以上以保證尾氣中的ch4能夠完全反應(yīng)。

當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到100℃后，分別向系統(tǒng)投入空氣、尾氣；尾氣、空氣及循環(huán)氣體在催化劑的作用下發(fā)生催化燃燒反應(yīng)，反應(yīng)床層溫度迅速升高，床層反應(yīng)溫度控制在500～600℃之間，煙氣出第一段換熱盤管(蒸汽汽化盤管)溫度在300℃左右，出第二段換熱盤管(鍋爐給水預(yù)熱)溫度在200～250℃，整個反應(yīng)供熱區(qū)煙氣側(cè)壓力降控制在1.5kpa以內(nèi)。

本發(fā)明系統(tǒng)尾氣消耗量為3250nm³/h，蒸汽產(chǎn)生量為10t/h，若蒸汽按300元/t計算，年節(jié)約成本2400萬。

實(shí)施例4

2000nm³/h甲醇水蒸氣重整制氫催化燃燒與蒸汽加熱導(dǎo)熱油聯(lián)合供熱系統(tǒng)

某公司計劃新建一套2000nm³/h甲醇水蒸氣重整制氫裝置，公司公用工程有富余高壓蒸汽，計劃采用甲醇水蒸汽重整制氫裝置尾氣作為催化燃燒的原料，而重整制氫所需要的剩余熱烈又高壓蒸汽提供。

2000nm³/h甲醇水蒸氣制氫中原料甲醇及脫鹽水汽化過熱及轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要熱量，共計需要熱量為1840kw，高壓蒸汽尾8.8mpag，溫度為301℃飽和蒸汽；加熱載體為320號導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油進(jìn)出甲醇制氫裝置的溫度為270℃和260℃。在氫氣提純過程中尾氣排放量1152nm³/h的尾氣(氫氣收率85％)，氣體組成為h2：30.63％，co：1.727％，co2：67.03％，ch4：0.34％及飽和水。

采用本發(fā)明技術(shù)的甲醇水蒸氣重整制氫導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)，剩余熱量由高壓蒸汽提供，催化劑采用pd/al2o3催化劑，催化劑載體采用陶瓷蜂窩塊狀，可以降低系統(tǒng)阻力降，節(jié)約循環(huán)裝置的動力消耗。由于裝置大，本實(shí)施例采用如圖3所示的流程，其中，空氣通過鼓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入系統(tǒng)。裝置啟動時由于沒有氫氣提純的尾氣，需要甲醇作為原料升溫。甲醇通過在煙氣回收系統(tǒng)中通過換熱的方式汽化，汽化后的甲醇蒸氣與空氣及循環(huán)氣體混合。裝置啟動時，采用高壓蒸汽加熱導(dǎo)熱油方式升溫。當(dāng)導(dǎo)熱油溫度達(dá)到甲醇水蒸氣重整溫度240-280℃工作區(qū)間后，制氫裝置開始投料，得到產(chǎn)品氫氣及氫氣提純的尾氣。此時催化燃燒工段開始工作，由于被蒸汽加熱的導(dǎo)熱油已經(jīng)將系統(tǒng)溫度達(dá)到100℃以上，氫氣提純尾氣進(jìn)入導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)?？諝狻⑽矚?、在煙氣熱量回收系統(tǒng)預(yù)熱后，預(yù)熱溫度分別為100℃、150℃及110℃。預(yù)熱后的混合氣體進(jìn)入煙氣循環(huán)裝置2的出口與循環(huán)氣體混合。由于氫氣提純尾氣的加入，蒸汽的量急劇下降，系統(tǒng)消耗降低，同時保證的整個系統(tǒng)無廢氣排放。

本發(fā)明催化燃燒裝置無明火，與制氫裝置無安全間距要求，該套制氫裝置的占地比傳統(tǒng)的明火加熱導(dǎo)熱油制氫裝置占地節(jié)約越1/2；本發(fā)明供熱系統(tǒng)主要采用氫氣提純尾氣作為主要燃料，供熱所需要補(bǔ)充的蒸汽量僅需要0.95kg/kw。

以上實(shí)施例1-4均可以在本發(fā)明圖1-3的三種循環(huán)方式中實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的實(shí)施例不限于實(shí)施例描述的循環(huán)方式。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。