[發明專利]一種自移熱CO變換工藝

在審

• 申請號: 202110007606.8
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112624045A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 周明燦;聶李紅;任文珂;唐衛新;李育亮;王強
• 申請（專利權）人: 中國成達工程有限公司
• 主分類號: C01B3/16
• 分類號: C01B3/16
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 房云

本發明提供一種自移熱CO變換工藝，屬于CO變換技術領域。所述工藝為將調節水氣比后的原料粗合成氣從下部進入自移熱CO變換反應器，經反應器下部的氣體分布器分布后進入設置于催化劑床層的換熱管內，在換熱管內從下而上流動進入反應器上部，從換熱管出來的原料粗合成氣在反應器頂部旋流混合后反轉向下進入催化劑床層，從上往下穿過催化劑床層進行CO變換反應，反應放出的熱量對換熱管的原料粗合成氣進行加熱，變換氣出催化劑床層進入反應器底部，并從反應器底部出氣口送出。本發明工藝原料粗合成氣不經預熱而直接進入自移熱CO變換反應器，在反應器內利用變換反應放出的部分熱量加熱原料粗合成氣，原料氣加熱的同時控制了變換反應催化劑床層溫度。

技術領域

本發明屬于CO變換技術領域，具體為一種自移熱CO變換工藝。

背景技術

CO變換用于調整合成氣中的H₂與CO比例，廣泛運用于合成氣制備。現有的CO變換工藝主要有絕熱變換工藝和等溫變換工藝。其中絕熱變換工藝在高濃度CO條件下易發生反應超溫，如干粉煤氣化配套變換裝置采用絕熱變換工藝，其熱點溫度將超過500℃。等溫變換工藝普遍采用鍋爐給水移熱副產蒸汽的方法，反應器的一側介質為粗合成氣(催化劑側)，另一側為鍋爐給水。現有等溫變換存在工藝余熱回收等級低、設備加工制造困難且易內漏、副產蒸汽無法利用變換工藝余熱進行過熱處理等缺點。

開發CO變換新工藝，解決絕熱變換工藝反應超溫問題，同時實現高等級工藝余熱的輸出，降低設備制造難度，解決設備內漏問題，具有重要的工業推廣價值。

發明內容

針對現有CO變換工藝存在的不足，本發明提供一種自移熱CO變換工藝，采用自移熱變換反應器，利用變換反應放出的熱量預熱原料氣，使變換反應放出的熱量部分被移走，以降低催化劑床層溫度，避免反應超溫。

本發明目的通過以下技術方案來實現：

一種自移熱CO變換工藝，所述工藝為將調節水氣比后的原料粗合成氣從下部進入自移熱CO變換反應器，經反應器下部的氣體分布器分布后進入設置于催化劑床層的換熱管內，在換熱管內從下而上流動進入反應器上部，從換熱管出來的原料粗合成氣在反應器頂部旋流混合后反轉向下進入催化劑床層，從上往下穿過催化劑床層進行CO變換反應，反應放出的熱量對換熱管內的原料粗合成氣進行加熱，變換氣出催化劑床層進入反應器底部，并從反應器底部出氣口送出。

進一步，從反應器出氣口送出的變換氣依次經蒸汽過熱器、廢熱鍋爐逐級高效回收變換反應的工藝余熱。

進一步，原料粗合成調節水氣比后，無需經過預熱處理而直接進入自移熱CO變換反應器。

進一步，所述自移熱CO變換反應器包括筒體，筒體下部設置有進氣口，底部設置有出氣管；筒體內設置有催化劑床層，催化劑床層與筒體頂部形成混合區，催化劑床層內設置有換熱管，換熱管底部連通有氣體分布器，氣體分布器與進氣口連通。

進一步，所述換熱管為多根，且為薄壁管。

進一步，所述氣體分布器固定在自移熱CO變換反應器筒體內。

進一步，所述原料粗合成氣中CO含量為50％～75％；所述變換氣CO含量為45％以下，CO含量以干基摩爾計。

進一步，所述催化劑床層中裝填有Co-Mo系耐硫變換催化劑或Fe-Cr系變換催化劑。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、原料粗合成氣不經預熱而直接進入自移熱CO變換反應器，在反應器內利用變換反應放出的部分熱量加熱原料粗合成氣，實現原料氣加熱的同時控制了變換反應催化劑床層的熱點溫度，同時節省了現有工藝的變換反應器入口換熱器。

2、自移熱變換反應器送出的變換氣工藝余熱等級高，可以用于過熱和副產高等級蒸汽，提高裝置的運行經濟性；