[實用新型]高濃度一氧化碳等溫變換系統

有效

• 申請號: 201520139308.4
• 申請日: 2015-03-11
• 公開（公告）號: CN204454563U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 王照成;肖敦峰;李繁榮;徐建民;夏吳;謝德虎
• 申請（專利權）人: 中國五環工程有限公司
• 主分類號: C01B3/12
• 分類號: C01B3/12
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本實用新型涉及一種等溫變換系統，具體的說是一種高濃度一氧化碳等溫變換系統。

背景技術

我國是一個煤炭資源豐富，石油資源相對缺乏的國家，煤炭資源的高效利用對我國有重要的戰略意義，進入21世紀以來，我國的煤化工事業進入一個高速發展的階段，以煤為原料生產合成氨尿素、制氫、合成甲醇、制乙二醇、合成天然氣等技術得到了大力發展。

一氧化碳變換工序是現代煤化工技術中不可或缺的一環，其主要作用是通過變換反應調整合成氣中一氧化碳和氫氣的比例，以滿足下游合成反應的要求，隨著新型煤氣化技術的推廣應用，連續加壓氣化技術得到了快速的發展，具有代表性的有粉煤氣化工藝(SHELL、航天爐、GSP等)和水煤漿氣化工藝(德士古、多噴嘴、多元料漿等)。粗煤氣中的一氧化碳含量(干基)在原來傳統的30％基礎上不斷提高，有的甚至達到了70％以上。

變換反應是一個放熱反應，傳統的變換工藝采用絕熱變換反應器，高濃度一氧化碳的變換反應由于反應推動力太大，往往造成催化劑床層超溫，嚴重影響催化劑的使用壽命和操作的穩定性。為了解決這個難題，一般采用高水氣比工藝或低水氣比工藝，高水氣比工藝中原料氣的水氣比及一氧化碳含量均很高，必須精確計算催化劑的裝填量，否則催化劑床層就會出現超溫，低水氣比工藝中原料氣的水氣比較低，通過反應平衡可以很好的控制反應溫度，但是低水氣比工藝存在甲烷化副反應的風險。另外，傳統絕熱變換工藝普遍存在流程長、設備多、系統阻力降大、床層熱點溫度高、催化劑壽命短等問題。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種流程簡單、系統可靠性好、甲烷化副反應小、流程短、系統阻力小、催化劑使用壽命長、系統溫度控制良好、設備投資和運行成本低的高濃度一氧化碳等溫變換系統。

一種高濃度一氧化碳等溫變換系統，包括依次連接的原料氣分離器、原料氣過濾器、氣冷變換反應器的殼程、1#水冷變換反應器、氣冷變換反應器的管程和冷卻回收系統；所述1#水冷變換反應器帶有汽包用于副產蒸汽。

所述氣冷變換反應器的殼程或管程經絕熱變換反應器與冷卻回收系統連接。

所述氣冷變換反應器的殼程依次經1#水冷變換反應器、2#水冷變換反應器與氣冷變換反應器的管程連接，所述2#水冷變換反應器帶有汽包用于副產蒸汽。

所述水冷變換反應器為浮頭式水冷變換反應器或板式水冷變換反應器。

所述浮頭式水冷變換反應器包括殼體、位于殼體上段的上管箱、中段的中間筒體和下段的下管箱，所述中間筒體內設有多根兩端分別連通上管箱和下管箱的換熱管，所述換熱管內填裝有變換催化劑，所述下管箱內填裝有惰性瓷球，且所述下管箱與殼體底部具有間隙，所述間隙與中間筒體連通；所述上管箱內設有垂直中間隔板，所述殼體頂部的原料氣進口與上管箱內中間隔板的一側相通，所述殼體頂部的變換氣出口與上管箱內中間隔板的一側相通，所述中間筒體上設有鍋爐水進口和蒸汽出口。

所述板式水冷變換反應器包括殼體、位于殼體上段的上管箱、中段的中間筒體和下段的下管箱，所述中間筒體的軸線上設有中心管，中心管外周設有環形的換熱板組，所述換熱板組由數塊輻射狀設置換熱板組成，相鄰換熱板間的間隙中填充有變換催化劑，所述換熱板組?與殼體之間具有集氣環隙，所述集氣環隙依次與上管箱和位于殼體頂部的變換氣出口連通；所述中心管管壁上設置氣體分布孔，所述中心管的下端與殼體底部的原料氣進口連通；所述換熱板組的下端與殼體底部的鍋爐水進口連通，上端與殼體頂部的蒸汽出口連通。

所述中心管與換熱板組間還具有內間隙，內間隙中填充有變換催化劑。

用于上述系統的高濃度一氧化碳等溫變換工藝，將來自上游的含高濃度一氧化碳的原料氣先經過原料氣分離器分離夾帶的水分，然后經過原料氣過濾器過濾掉粉塵和有毒物質后氣進入氣冷變換反應器的殼程預熱，預熱后的原料氣進入1#水冷變換反應器進行變換反應并利用汽包副產蒸汽來移走變換反應的反應熱，出1#水冷變換反應器的變換氣回送入所述氣冷變換反應器的管程中預熱殼程中的原料氣移走反應熱并繼續進行變換反應，出氣冷變換反應器的變換氣進一步回收熱量、分離出冷凝液后進入下游工序。

所述出氣冷變換反應器的變換氣調整水汽比后送入絕熱變換反應器，出絕熱變換反應器的變換氣再進一步回收熱熱量、分離出冷凝液后進入下游工序。

所述出1#水冷變換反應器的變換氣先經2#水冷變換反應器進一步進行變換反應并利用汽包副產蒸汽來移走變換反應的反應熱，出2#水冷變換反應器的變換氣回送入所述氣冷變換反應器的管程。