[發(fā)明專利]分流式等溫耐硫變換工藝及其設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910056342.4
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101704513A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊震東;陸歡慶;金力強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海國際化建工程咨詢公司
• 主分類號: C01B3/12
• 分類號: C01B3/12
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體凈化領(lǐng)域，涉及一種用于煤制氣體中，采用Co-Mo寬溫 耐硫變換催化劑，使一氧化碳和水蒸汽發(fā)生變換反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳的 分流式等溫耐硫變換工藝和設(shè)備。本發(fā)明適用于煤制合成天然氣、煤制合成 油、煤制混合醇、煤制甲醇等大型和超大型變換裝置。

背景技術(shù)

近年來，煤化工制合成氣快速發(fā)展，不同的下游產(chǎn)品對合成氣中H₂/CO 比例的要求不同，一般采用變換反應(yīng)調(diào)整氣體組成。一氧化碳(CO)變換裝 置在煤制合成天然氣、煤制合成油、煤制混合醇、煤制甲醇等裝置中起著重 要作用，變換的能耗在產(chǎn)品的總能耗中占有相當(dāng)?shù)谋壤?

對變換工藝、變換設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新、優(yōu)化，特別是目前新的煤氣化工藝煤氣 中一氧化碳含量很高，在研究變換對策并降低蒸汽消耗的同時，盡可能回收 利用變換反應(yīng)產(chǎn)生的高、低位能是現(xiàn)代化大型和超大型煤化工裝置節(jié)能減排 的一個重要目標(biāo)。

傳統(tǒng)的CO耐硫變換工藝，變換反應(yīng)是在絕熱反應(yīng)器(變換爐)中進(jìn)行的， 一般是多級變換，存在以下弊端：1、變換級數(shù)多，設(shè)備多，阻力降大，投資 大；2、大部分催化劑處在較高的出口溫度下(基本是熱點(diǎn)溫度)運(yùn)行，壽命 短；3、反應(yīng)器溫度控制困難，容易出現(xiàn)超溫、飛溫，對變換爐壓力殼體和下 游設(shè)備影響大，對裝置安全運(yùn)行造成隱患；4、催化劑硫化過程復(fù)雜，且容易 發(fā)生硫化超溫；5、需要另外的開工加熱器(明火或蒸汽加熱)，以便對催化 劑進(jìn)行升溫、硫化和再生等；6、由于受絕熱溫升的影響，反應(yīng)器出口CO濃 度受反應(yīng)平衡制約，難以達(dá)到較低的水平；7、反應(yīng)溫升會使反應(yīng)器的溫度超 出催化劑活性范圍，導(dǎo)致催化劑表面的活性組分熔結(jié)，比表面積大幅度下降， 活性下降，甚至無法使用；8、變換爐尺寸大，熱回收的流程復(fù)雜。

中國專利公開號CN1429764A公開了“一種CO等溫耐硫變換工藝”，經(jīng)分 析該等溫耐硫變換工藝實(shí)用性不大，并存在如下問題：1、該發(fā)明中采用的列 管式反應(yīng)器催化劑裝填系數(shù)低，催化劑裝量少，不適合于大型化和超大型化 裝置；內(nèi)置盤管式反應(yīng)器比冷面小，移熱困難，而且同平面溫差大，容易造 成局部過熱，不適用于高CO含量的煤氣變換；2、采用一段等溫變換進(jìn)行深 度變換，或者副產(chǎn)蒸汽壓力低，熱回收效率差；或者汽氣比大，即消耗大量 蒸汽，產(chǎn)生大量廢水；采用二段或三段等溫變換，設(shè)備多，系統(tǒng)復(fù)雜，投資 大；3、副產(chǎn)飽和蒸汽不能作為動力蒸汽使用，實(shí)際熱回收效果不好；4、未 考慮高CO含量氣體變換大量反應(yīng)熱的移出阻礙問題，即自然循環(huán)無法實(shí)現(xiàn)高 通量熱量的移出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供 一種新的CO分流式等溫耐硫變換工藝，其通過流程上分流式，來解決變換 副產(chǎn)蒸汽的過熱、絕熱變換爐溫升過大、汽氣比過大和廢水量過大等問題。 在工藝上采用強(qiáng)制循環(huán)移熱方法，來解決大放熱量、大熱通量的移熱問題， 以降低熱點(diǎn)溫度，適應(yīng)高CO煤氣的變換。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供 一種新的CO分流式等溫耐硫變換設(shè)備，其絕熱變換反應(yīng)器可以是軸向的， 也可以是軸徑向的；等溫變換爐可以是軸向的，也可以是軸徑向的；采用催 化劑裝填系數(shù)大的變換爐內(nèi)件型式，例如板殼式，解決催化劑裝量大和設(shè)備 大型化問題；在管道安裝布置上解決變換爐和下游換熱設(shè)備的管道連接存在 安全隱患或投資過大的問題。

作為本發(fā)明第一方面的分流式等溫耐硫變換工藝，其特征在于，從界外 來的原料煤氣分流成至少兩部分，其中第一部分原料煤氣配入過熱蒸汽，將 溫度提高至200-300℃后進(jìn)入第一級變換反應(yīng)步驟進(jìn)行變換反應(yīng)，產(chǎn)出第一 變換氣，其余部分被送入下一級變換反應(yīng)步驟進(jìn)行變換反應(yīng)。

所述第一部分原料煤氣的體積為界外來的原料煤氣體積的10-40％。

所述下一級變換反應(yīng)步驟至少包括一第二級變換反應(yīng)步驟，其余部分原 料氣至少還被分出第二部分原料氣，并與第一變換氣混合進(jìn)入第二級變換反 應(yīng)步驟進(jìn)行變換反應(yīng)，產(chǎn)出第二變換氣。

所述第一級變換反應(yīng)步驟為絕熱變換反應(yīng)步驟，該第一級變換反應(yīng)步驟 出來的第一變換氣溫度為400-500℃，溫度為400-500℃的第一變換氣送入一 蒸汽過熱器回收熱量，溫度降為250-350℃的第一變換氣與第二部分原料煤 氣混合成溫度為200-300℃混合氣體送入第二級變換反應(yīng)步驟進(jìn)行變換反應(yīng)。