[發明專利]一種多級復合式變換裝置及變換工藝

在審

• 申請號: 202010596050.6
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111729619A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 盧健;王雪林;蔣金花
• 申請（專利權）人: 南京聚拓化工科技有限公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;C01B3/16
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 崔立青

本申請提出了一種多級復合式變換裝置，其包括第一反應器，其包括設置有粗煤氣進口管、冷激氣管和一段變換氣出口管的絕熱反應部，和設置有二段變換氣進口管、二段變換氣出口管、進水管和汽水混合物出口管的控溫反應部；第二反應器，其包括安裝有進氣管、冷媒進口管、冷媒出口管和排氣部的上反應部和與上反應部連通的下反應部；一段變換氣出口管經第一混合器連通二段變換氣進口管，二段變換氣出口管經第二混合器連通進氣管，鍋爐水管連通第一混合器、第二混合器和冷媒進口管，汽包上的蒸汽出口管連通第一混合器和第二混合器。本申請還公開了采用上述多級復合式變換裝置的變換工藝。利用本申請，能夠保證CO的轉換率，并能夠有效地降低氣體中的COS。

技術領域

本發明涉及一種多級復合式變換裝置及采用該變換裝置的變換工藝。

背景技術

在煤化工中，將粉煤氣化后所制得的原料氣進行變換反應，生成變換氣，使原料氣中的 CO轉化為CO₂，同時產生H₂，變換氣用于制氨或制氫，在目前，在變換反應過程中，一般均要聯產蒸汽，為適應自身各種壓力蒸汽的需要，均通過變換反應獲取多種壓力的蒸汽，以供生產所需，因此常常導致反應時間過長，CO轉化無法有效提高，且生產工藝流程長。

在目前，由于CO的變換反應的流程較長，一般均依照反應溫度的不同設置多個反應器，各反應器之間采用管道進行連接，這種設備布置方式的優點是降溫和設備間的換熱方式靈活方便，且設備的檢修方便，但是整套裝置的布置面積較大，管線較多。

為了減少占地面積，開發了一種單爐多段式反應器，即在一個爐內既設置絕熱段也設置控制段，或設置多個絕熱段，這種反應器的優點是占地少，管線少，但是結構復雜，制造成本高，且催化劑的裝填和排放均不方便。

另外，目前所采用的煤氣化工藝中，所產出的合成氣中的CO干基體積比一般為60％以上，水氣比一般為0.7-1.0。當采用這種合成氣生產合成氨原料氣時，由于合成氨需要將合成氣中的CO最大限度地轉化為氫氣，通常需要1.2以上的高水氣比才能滿足要求，但是高水氣比會加大合成氣的體積，需要更大的變換反應器，而且反應也更加劇烈，反應極易出現飛溫現象，使得生產工藝的控制變得更加復雜。大型的變換反應器，不但制造成本，而且維護成本也較高。采用成本更大的變換反應器，并在復雜的控制條件下進行變換氣的生產，其成本也相應地提高。同時高水氣比，使得蒸汽的消耗量加大，成本增加。如何合理地利用現有的合成氣，并在更低的成本下生產變換氣也成為一個現實問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明首先提出了一種多級復合式變換裝置，其包括第一反應器、第二反應器、汽包和換熱器；該第一反應器包括絕熱反應部和控溫反應部，在絕熱反應部上設置有粗煤氣進口管、冷激氣管和一段變換氣出口管；在控溫反應部上設置有二段變換氣進口管、二段變換氣出口管、進水管和汽水混合物出口管；

該第二反應器包括上反應部和下反應部，該下反應部為絕熱反應部，在上反應部上安裝有進氣管、冷媒進口管、冷媒出口管和排氣部；在下反應部上設置有排氣管，排氣部連通上反應部和下反應部；

一段變換氣出口管經第一混合器連通二段變換氣進口管，二段變換氣出口管依次經換熱器的熱媒通道和第二混合器后連通進氣管，鍋爐水管分別連通第一混合器、第二混合器和上反應部的冷媒進口管，第一反應器的控溫反應部的汽水混合物出口管和第二反應器的上反應部的冷媒出口管均連通該汽包，汽包上的蒸汽出口管分別連通第一混合器和第二混合器；

粗煤氣進口管和冷激氣管均連通換熱器的冷媒通道。

本申請中，僅設置第一反應器和第二反應器兩個反應器用于CO的變換，不再設置其它 CO變換反應器。第一反應器為CO的主反應器，第二反應器為CO的深度反應器，在第一反應器內，95％以上的CO已經完成，第二反應器主要用于將剩余的CO進行轉換，以保證CO的轉換率，最大限度地降低CO的含量，為后續反應提供便利。利用本申請能夠有效地降低氣體中的COS。