[發(fā)明專利]一種用于煤制氫及合成氨的耐硫變換方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811062761.4
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN110894062B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳迪;王青川
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石化工程建設(shè)有限公司;中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號: C01B3/16
• 分類號: C01B3/16
• 代理公司: 北京思創(chuàng)大成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽;董曉盈

本發(fā)明屬于煤化工領(lǐng)域，公開了一種用于煤制氫及合成氨的耐硫變換方法及裝置。該方法首先通過使用自產(chǎn)蒸汽全部或部分用于配汽初步調(diào)節(jié)水氣比，然后原料氣通過保護(hù)床反應(yīng)器后被分為三路，通過調(diào)整三路比例第三次調(diào)節(jié)水氣比，之后通過減溫塔調(diào)節(jié)二級及三級耐硫變換反應(yīng)器的水氣比，多級調(diào)節(jié)水氣比，同時配合選用軸徑向二級及三級耐硫變換反應(yīng)器、在原料氣換熱器管殼程均設(shè)置調(diào)節(jié)閥等措施，在保持裝置平穩(wěn)操作的前提下，減少了蒸汽的消耗，更好的調(diào)控一級耐硫變換反應(yīng)器入口溫度，更好的保證了催化劑的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤化工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于煤制氫及合成氨的耐硫變換方法及裝置。

背景技術(shù)

耐硫變換裝置是煤化工工藝流程中重要的環(huán)節(jié)，主要作用將煤氣化等得到的原料氣中的CO組分與水蒸氣在催化劑上進(jìn)行變換反應(yīng)生產(chǎn)氫氣和二氧化碳，提高H₂濃度，獲得滿足要求的合成氣。

由于CO的變換反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，而以Al₂O₃為載體的Co-Mo基催化劑的活性高，因而在CO變換反應(yīng)(特別是一級變換)過程中催化劑容易因“飛溫”而失活，而且Al₂O₃載體極易因與水蒸氣發(fā)生水合反應(yīng)而結(jié)塊、失活。因此，如何針對高CO濃度、低水氣比、含油污和粉塵的原料氣進(jìn)行耐硫CO變換，成為目前亟待解決的技術(shù)難題。

目前解決CO變換問題的主要途徑有三個：一種采用高水氣比降低床層溫度，如把水氣比提高到1.8左右可以把床層下部的溫度降至460℃以下；但存在耗蒸汽量大的問題。另一種方法是在主變換反應(yīng)器之前增加一個預(yù)反應(yīng)器，把氣化工藝氣全部引入預(yù)反應(yīng)器，在高空速下使CO干基組成降至40％-50％左右，再進(jìn)入主變換反應(yīng)器，存在的問題是預(yù)變換反應(yīng)產(chǎn)物需要降溫才能進(jìn)入主反應(yīng)器，否則主反應(yīng)器仍會超溫；由于全部氣體經(jīng)過預(yù)變換反應(yīng)器，換熱面積需要足夠大。還有一種方法是第一變換反應(yīng)器采用很低的水氣比(如0.2-0.4)，通過水的消耗限制反應(yīng)程度，從而控制床層溫度；但低水氣比下存在發(fā)生甲烷化反應(yīng)的危險，而甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，一旦發(fā)生甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)器床層就會“飛溫”，造成催化劑燒結(jié)，甚至對反應(yīng)器造成破壞；更主要的是大部分氣化工藝氣本身的水氣比就高于0.2-0.4，采用低水氣比工藝存在物料多次冷卻升溫等過程，能耗高、設(shè)備投資大。

對于低水氣比、高CO含量的氣化合成氣，現(xiàn)有耐硫變換裝置通過一次性配入大量蒸汽提高水氣比至1.1以上，以避免耐硫變換反應(yīng)器的溫升，通常這種做法會消耗大量的蒸汽，能耗高，但是并不能及時調(diào)整耐硫變換反應(yīng)器的入口溫度，延遲現(xiàn)象非常明顯，催化劑總是處于高水氣比，熱點高溫區(qū)內(nèi)，影響催化劑的壽命，裝置操作波動，難以實現(xiàn)平穩(wěn)操作。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種通過利用自產(chǎn)蒸汽多級調(diào)節(jié)水氣比的方法，在更好的控制各級耐硫變換反應(yīng)器的水氣比，保證裝置平穩(wěn)操作的前提下，實現(xiàn)減少蒸汽的消耗，更好的調(diào)控一級耐硫變換反應(yīng)器入口溫度，更好的保證催化劑的壽命的目的。

本發(fā)明一方面提供一種用于煤制氫及合成氨的耐硫變換方法，耐硫變換方法包括：

a、來自煤制氫及合成氨裝置的原料氣經(jīng)過原料氣分液罐分液，由原料氣分液罐罐頂?shù)玫降臍怏w與蒸汽通過配汽混合器混合，進(jìn)行水氣比調(diào)整，之后原料氣進(jìn)入原料氣換熱器與來自一級耐硫變換反應(yīng)器出口反應(yīng)氣換熱；

b、換熱后的原料氣進(jìn)入保護(hù)床反應(yīng)器除雜，保護(hù)床反應(yīng)器出口通過三路管線分別連接至一級耐硫變換反應(yīng)器的頂部、一級耐硫變換反應(yīng)器的中部、一級耐硫變換反應(yīng)器出口管線；保護(hù)床反應(yīng)器出口的物流進(jìn)入第一路管線，任選進(jìn)入第二路管線、第三路管線；一級耐硫變換反應(yīng)器出口反應(yīng)氣進(jìn)入原料氣換熱器與原料氣換熱降溫；通過調(diào)節(jié)進(jìn)入三路管線的物流比例對進(jìn)入二級耐硫變換反應(yīng)器的原料氣進(jìn)行水氣比調(diào)整，同時對一級耐硫變換反應(yīng)器出口溫度進(jìn)行調(diào)整；

c、來自原料換熱器的高溫氣進(jìn)入減溫塔Ⅰ與來自鍋爐給水換熱器的鍋爐給水混合以降溫增濕，進(jìn)行水氣比調(diào)整，然后進(jìn)入二級耐硫變換反應(yīng)器；