通過測量重整爐管溫度和調整功能參數控制重整反應的方法

2023-06-01 01:41:41

專利名稱：通過測量重整爐管溫度和調整功能參數控制重整反應的方法
通過測量重整爐管溫度和調整功能^控制重整反應的方法
技術領域：
本發明涉及一種控制烴蒸汽重整工藝以獲得合成氣的方法。 烴蒸汽重整工藝在重整爐的燃燒室中進行，該燃燒室包括燃燒器和填
充了催化劑的能^f吏烴和蒸汽的混合物通過的管子。燃燒器;^文置成使得將其
燃燒產生的熱通過管壁傳遞給烴和蒸汽的混合物，這通常通過熱從火焰輻
射到燃燒室的耐火壁來實現。
在正常操作條件下，重整爐管的使用壽命通常為大約100000小時。 溫度高於預期會減少管子的使用壽命；因此，如果管子在高於其設計
溫度或者DTT(管子的設計溫度)10-20。C的溫度下使用，則使用壽命會減半。
然而，仍然期望高溫以增加合成氣產率。
因此必須控制爐中使用的方法以採用能得到高合成氣產率的高溫，同 時確保該溫度不會降低重整爐管的使用壽命。認為溫度DTT-15。C是重整 爐可以無風險使用的最高溫度，該最高操作溫度也稱為MOT。
本發明的目的是提供這樣的一種控制方法。
為了該目的，本發明涉及一種控制在包括燃燒器和管子的燃燒室中進 行的烴蒸汽重整工藝的方法，所述管子填充了催化劑並且能^f吏烴和蒸汽的 混合物通過，燃燒器放置成使得將其燃燒產生的熱通過管壁傳遞給烴和蒸 汽的混合物，根據該方法測量每個管子的壁溫度T，優選在管子的下遊部 分測量每個管子的壁溫度T,並且對於至少一個管子，如果測量溫度T大 於或者等於MOT，則調整至少一個重整^^^以將該管子的測量溫度T 降寸氐至^f氐於MOT的值。
因此本發明包括在每個管子的下遊部分中測量所述管子的壁溫度T的 步驟。表述"下遊部分"理解為指根據管子中烴和蒸汽的混合物的流動方向 位於下遊的管子部分。每個管子具有對其金屬組成的性質及其幾何形狀特 定的設計溫度DTT。該溫度由管子的製造商限定。根據本發明測量每個管子的溫度T，並將其與該管子的設計溫度DTT比較。如果測量溫度T低 於MOT，則不需要控制重整反應的操作。另一方面，對於至少一個管子， 如果該管子的測量溫度T大於或者等於MOT,則在第二個步驟中調整重 整反應的操作參數以降低重整溫度，從而將該管子的測量溫度T降低至低 於MOT的值。
根據本發明的方法，測量每個管子的壁溫度T的步驟以及任選地調整 至少一個操作參數的步驟至少每月進行一次。
在重整裝置的啟動過程以及生產測試過程中優選也進行該測量。
為了確保如上所述所有管子的溫度T的兩次測量之間管子的安全性， 本發明也可以包括所有或者一些下述操作
-在每次測量所有管子的溫度T的過程中，確定出認為"非常熱的，， 管子(非常熱的管子)，這些管子就是測量溫度T高於或者等於MOT-10。C 的管子。對於至少一個管子，如果測量溫度T高於或者等於MOT-10。C， 則更加頻繁地並且優選每天測量該至少一個已確定管子的溫度。顯然將會 考慮具體條件的所屬技術領域的技術人員可以調整用於進行該增強監控的 限制溫度MOT-l(TC;
-在每次測量所有管子的溫度T的過程中，確定出最熱的25%管子， 即使根據本發明這些管子不是"非常熱的"管子，使得在調整導致管子溫度 顯著增加的重整工藝操作參數的情況下，測量這些最熱的25%管子的溫 度。對於至少一個管子，如果測量溫度T大於或者等於MOT-10。C,則更 加頻繁地並且優選每天測量已確定為"非常熱的管子"的該至少一個管子的 溫度。
在可導致管子溫度顯著增加的因素中，可以提及例如將供給重整爐的 裝料增加5%-10%，將管子中產生的合成氣的輸出溫度增加5-10。C，終止 co2的循環或者調整燃燒器的結構。
為了降低管子溫度，優選調整選自如下操作參數的至少一個操作參數: 徑和蒸汽的混合物的流速，烴和蒸汽量之間的比率，燃燒器中氧化劑的流 速和/或燃料的流速，燃燒器中氧化劑的壓力和/或燃料的壓力，以及氧化 劑中氧氣的百分比；有利的是選，整燃燒器中燃料的流速和/或氧化劑的流速。
優選使用高溫計測量管子的壁溫度T。也可以使用接觸熱電偶或紅外 線照相機。高溫測量通過爐壁上的開口進行，該開口即操作員將高溫計(或 者另一種測量^^器)通過其插入必需測量壁溫度T的管子上的"窺孔"。高溫 計在測量過程保持水平。對於高溫計，根據第一種變化方案，可以以高溫 計直接指向管壁時顯示的數值Tm作為管子的壁溫度T。根據第二種變化 方案，對於高溫計，根據下式一方面從通過位於燃燒室壁(第一壁)上的窺 孔插入並且直接指向管子的高溫計顯示的數值Tm,另一方面從該管子附 近同一壁上的平均溫度Tw推導出管子的壁溫度T:
T (開爾文)=14388 / (入ln [1 + —
1
(1 —￡)
1,38, — j
其中
-T是開爾文溫度；
—l是以pm為單位的高溫計波長；
- Tm是當高溫計直接指向管子時顯示的開爾文溫度；
-Tw是從管子兩側的燃燒室壁(第一壁)得到的六次溫度測量的平均 值，以開爾文表示；和
- s是管子的輻射係數。
因此根據第二種變化方案，必須使用高溫計在燃燒室壁(即第一壁)上 進行六次溫度測量，得到管子的溫度測量值Tm。這六次測量通過將高溫 計從燃燒室第二壁插到燃燒室第一壁進行
-在管子右側進行三次測量
在該管子上得到測量值Tm的點的高度上進行第一次測量； 在高於第一次測量並與其成垂直的線上進行第二次測量； 在#<於第一次測量並與其成垂直的線上進行第三次測量； -在管子左側進行三次測量
在該管子上得到測量值Tm的點的高度上進行第一次測量； 在高於第一次測量並與其成垂直的線上進行第二次測量； 在低於第一次測量並與其成垂直的線上進行第三次測量。 為了說明這六次測量的位置，圖l描述了三個重整爐管1、 l，和l"。
通過將高溫計直接插在該管子上，在位於管子l，上的點2處測量溫度Tm。 為了得到Tw，在燃燒室壁上進行六次測量(在測量燃燒室壁溫度的過程中 位於管子l，的後面)在管子l'右側進行三次測量(31、 32和33)，並且在 管子左側進行三次測量(41、 42和43)。
管子的輻射係數s由管子製造商提供，或者用管子樣品在實驗室測量。 根據第二種變化方案的測量尤其用於測量與爐壁中的開口(窺孔)對角
相對位置的管子的壁溫度，因為與開口不相對，這些管子不經受由於窺孔 開口引起的冷卻現象。
這種類型的測量也優選用於被認為"非常熱的"管子，也就是已經表現 出壁溫度T高於或者等於MOT-l(TC的所有管子，而且優選用於屬於具有 最熱溫度的25%管子部分的所有管子。
該測量方法可適用於任何類型的重整爐。
本發明的優點是限制了重整爐老化。另 一個優點是可以更好地控制不 同燃燒器的功率並且確保重整反應最理想地產生合成氣。
權利要求
1.一種控制在包括燃燒器和管子的燃燒室中進行的烴蒸汽重整工藝的方法，所述管子填充了催化劑並且能使烴和蒸汽的混合物通過，燃燒器放置成使得將其燃燒產生的熱通過管壁傳遞給烴和蒸汽的混合物，其中測量每個管子的壁溫度T，優選在管子的下遊部分測量每個管子的壁溫度T，其特徵在於對於至少一個管子，如果測量溫度T大於或者等於MOT，則調整至少一個重整工藝操作參數以將該管子的測量溫度T降低至低於MOT的值，在MOT是管子的最高操作溫度的情況下降低至等於DTT-15℃，DTT是管子的設計溫度。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於測量每個管子的壁溫度T的 步驟以及任選地調整至少一個操作參數的步驟至少每月進行一次。
3. 如權利要求1或權利要求2所述的方法，其特徵在於在已經測量了 每個管子的溫度T後確定出認為"非常熱的"管子，即測量溫度T高於或者 等於MOT-10。C的管子，並且對於至少一個管子，如果測量溫度T高於或 者等於MOT-10。C，則更加頻繁地並且優選每天測量該至少一個已確定管 子的溫度。
4. 如權利要求l-3任一項所述的方法，其特徵在於在已經測量了每個 管子的溫度T後確定出最熱的25%管子，使得在調整導致管子溫度顯著增 加的重整工藝操作參數的情況下測量這些最熱的25。/。管子的溫度，並且對 於至少一個管子，如果測量溫度T高於或者等於MOT-10。C，則更加頻繁 地並且優選每天測量該至少 一個管子的溫度。
5. 如權利要求l-4任一項所述的方法，其特徵在於為了降低管子的溫 度，優選調整選自如下操作^的至少一個操作參數烴和蒸汽的混合物 的流速，烴和蒸汽量之間的比率，燃燒器中氧化劑的流速和/或燃料的流速， 燃燒器中氧化劑的壓力和/或燃料的壓力，以及氧化劑中氧氣的百分比；更 優選調整燃燒器中燃料的流速和/或氧化劑的流速。
6. 如前述權利要求任一項所述的方法，其特徵在於管子的壁溫度T是 當高溫計直接指向管壁時顯示的值Tm。
7.如權利要求l-5任一項所述的方法，其特徵在於根據下式從高溫計 直接指向管子時顯示的值Tm以及管子附近的燃燒室壁的平均溫度Tw得 到管子的壁溫度T:formula see original document page 3其中-T是開爾文溫度；- X是以nm為單位的高溫計波長；- Tm是當高溫計直接指向管子時顯示的開爾文溫度；-Tw是從管子兩側的燃燒室壁(第一壁)得到的六次溫度測量的平均 值，以開爾文表示，和-s是管子的輻射係數。
8.如前述權利要求任一項所述的方法，其特徵在於從管子兩側的燃燒 室壁進行的六次溫度測量通過將高溫計插到位於管子(l，)後面的壁上進行 -在管子(l，)右側進^f於三次測量 在該管子上得到測量值Tm的點的高度上進行第一次測量(31); 在高於第一次測量並與其成垂直的線上進行第二次測量(32);和 在低於第一次測量並與其成垂直的線上進行第三次測量(33); -在管子(l，)左側進^f於三次測量 在該管子上得到測量值Tm的點的高度上進行第一次測量(41); 在高於第 一次測量並與其成垂直的線上進行第二次測量(42); 在低於第一次測量並與其成垂直的線上進行第三次測量(43)。
全文摘要
本發明涉及一種控制使用包括燃燒器和管子的燃燒室進行的烴蒸汽重整反應的方法，所述管子填充了催化劑並且能使烴和蒸汽的混合物通過，燃燒器放置成使得將其燃燒產生的熱通過管壁傳遞給烴和蒸汽的混合物，其中在管子的下遊部分測量每個管子的壁溫度T，並且對於至少一個管子，如果測量溫度T大於或者等於MOT(DTT-15℃，DTT是管子的設計溫度)，則調整重整方法功能參數以將該管子的測量溫度T降低至低於MOT的值。
文檔編號G01K1/00GK101578132SQ200780044867
公開日2009年11月11日 申請日期2007年10月29日 優先權日2006年12月5日
發明者F·阿穆裡, J·加勒達 申請人:喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司