[發明專利]一種自循環CO變換工藝

有效

• 申請號: 201410110682.1
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103879960A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 許仁春;楊興華;李磊;黃劍平;胡小康;黃怡;石翔
• 申請（專利權）人: 中石化寧波工程有限公司;中石化寧波技術研究院有限公司;中石化煉化工程(集團)股份有限公司
• 主分類號: C01B3/12
• 分類號: C01B3/12
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽

技術領域

本發明涉及一種CO變換工藝，具體指一種自循環CO變換工藝。

背景技術

近年來我國煤氣化技術發展迅速，國內在逐漸掌握引進的廢熱鍋爐流程粉煤加壓氣化技術的基礎上，開發出了具有投資低、流程短、合成氣有效組分高、運行費用低且環境友好的激冷流程粉煤加壓氣化技術，如航天爐或東方爐煤氣化技術等。以上國內開發的煤氣化技術均具有完全的自主知識產權，工程設計周期短以及工藝包編制費用低，被國內越來越多的煤化工裝置所采用。激冷流程粉煤加壓氣化技術生成的粗合成氣中CO干基體積含量通常在60%以上，同時水蒸汽體積含量相比干基氣體體積介于70％～90%之間，粗合成氣具有水蒸汽含量較高和CO含量高的顯著特點。

激冷流程的粉煤加壓氣化技術用于造氣來配套合成氨、制氫和甲醇等裝置時均需配置CO變換工序，通過CO變換來調節合成氣中的氫碳比例或將盡量多的CO變換為氫氣。因此，不論是生產合成氨或者甲醇等產品均面臨著強放熱的高濃度CO變換技術難題，所以激冷流程的粉煤加壓氣化技術近年來的大力發展，也在推動著我國高濃度CO變換技術的持續發展和進步。

變換反應是水蒸汽和CO的等摩爾反應，生成二氧化碳和氫氣的同時放出大量反應熱。對于不同煤氣化技術所生成的粗合成氣，變換工序的化學反應過程均相同，但是變換流程需根據粗合成氣的特點進行有針對性的設計。對于采用激冷流程的粉煤加壓氣化技術生成的粗合成氣，在變換工序進行CO變換反應時，變換流程設計的重點和難點是如何有效控制CO變換反應床層溫度，防止超溫事故發生，延長變換催化劑壽命，降低裝置能耗和投資等方面。

現有技術中，為了抑制高濃度CO變換反應的超溫問題，采用了等溫變換串絕熱變換工藝，圍繞著等溫變換爐設置了汽包和循環水泵等相關設備，設備投資較高；另外等溫變換爐結構非常復雜，設備制造費用昂貴且設備檢維修很困難，尤其是催化劑的更換和裝填，需要將等溫變換爐從結構框架中移出才能夠進行，耗時費力并且更換周期長。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種自循環CO變換工藝，以解決現有等溫變換串絕熱變換的CO變換工藝設備投資高，等溫變換爐結構復雜造價昂貴，設備制造以及檢維修困難等一系列技術問題。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:該自循環CO變換工藝，其特征在于包括下述步驟：

由激冷流程粉煤氣化單元送來的飽和了水蒸氣的粗合成氣溫度195℃～205℃，壓力3.7Mpa（G）～3.8Mpa（G），水/干氣摩爾比約為0.7～0.8，CO干基體積含量65%～75%，粗合成氣在氣液分離器中分離出液體后進入粗合成氣預熱器預熱至245℃～255℃，進入脫毒槽脫除粗合成氣中的雜質和重金屬；

出脫毒槽的新鮮合成氣分成兩股，其中占體積總量30%～35%的第一股新鮮合成氣與利用高壓蒸汽噴射器噴射高壓蒸汽所產生動力吸入的占體積總量10%～20%的第一股一變混合氣進行混合，然后進入氣液混合器與補入的中壓鍋爐給水進行混合后進入1#變換爐進行變換反應；控制進入1#變換爐的混合氣溫度245℃～255℃，CO干基含量50%～60%，水/干氣摩爾比1.6～1.8；

出1#變換爐的變換氣溫度為425℃～435℃、CO干基體積含量3%～5%、水/干氣摩爾比0.7～0.9；

一變混合氣進入蒸汽過熱器用來過熱下游1#中壓廢鍋和2#中壓廢鍋所產的中壓飽和蒸汽，將中壓蒸汽過熱至400℃送出界區，一變混合氣溫度降至340℃～360℃；然后一變混合氣進入1#中壓廢鍋產出溫度250℃，壓力4.0Mpa(G)的中壓飽和蒸汽，與下游2#中壓廢鍋產出的中壓飽和蒸汽混合后進入蒸汽過熱器過熱；此時一變混合氣溫度降至270℃～280℃；

出1#中壓廢鍋的一變混合氣分成兩股，其中占總量10～20v%的第一股一變混合氣通過高壓蒸汽噴射器抽吸返回到1#變換爐的入口；剩余的第二股一變混合氣與占新鮮合成氣總量65～70v%的第二股新鮮合成氣混合，然后進入氣液混合器與補入的中壓鍋爐給水進行混合后，進入2#變換爐進行變換反應；控制2#變換爐入口混合氣的溫度為245～255℃、CO干基體積含量40～45%、水/干氣摩爾比為0.80～1.0；

出2#變換爐的二變混合氣溫度為420～430℃，CO干基體積含量6%～8%，水/干氣摩爾比為0.40～0.45；