專利名稱：一種粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣co耐硫變換工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于含CO的工業(yè)氣體領域，具體涉及一種粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣耐硫變換工藝。
背景技術：
耐硫變換工藝按入口水/氣控制來分主要有高水/氣工藝、全低水/氣工藝等兩大類。目前國內(nèi)粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣耐硫變換多采用高水/氣工藝，即粗合成氣在變換之前一次性添加中壓過熱蒸汽和適量工藝冷凝液，使合成氣的水/氣達到I. 30-1. 35，隨后分段進行絕熱變換反應，段間通過換熱、廢鍋副產(chǎn)中、低壓蒸汽、噴入冷凝液等方式移走熱量和控制下一段入口溫度，最終變換出口 CO含量不高于0. 4%。該工藝流程可以抑制一段變換爐甲烷化副反應、反應推動力大、催化劑裝填量少、變換出口 CO含量低，但由于一段變換、爐催化劑在高水/氣和高溫的苛刻條件下運行，催化劑使用壽命短，存在工藝蒸汽消耗高，設備腐蝕等問題。少量廠家采用低水/氣工藝，即在各段反應爐前噴入少量中壓蒸汽和少量淬冷水，控制工藝第一段水/氣最高不超過0. 3，其他各段水/氣最高不超過0. 5，最高熱點溫度不超過400，段間通過換熱、廢鍋副產(chǎn)低壓蒸汽、噴入冷凝液等方式移走熱量和控制下一段入口溫度和水/氣。該工藝流程充分利用粉煤氣化(廢鍋流程)產(chǎn)物粗合成氣中水含量低的特點，通過控制粗合成氣中的水/氣來控制各變換爐反應的深度，進而控制床層的熱點溫度，達到在熱點溫度較低的條件下，即在不會發(fā)生甲烷化副反應的條件下，將高濃度CO部分變換，在各變換爐入口配入大量的淬冷水，從而降低中壓蒸汽消耗，但該工藝存在反應推動力不夠、不利于反應平衡、變換出口 CO含量高、原料損耗嚴重等問題，對于后續(xù)工段配備的是甲烷化爐脫除碳氧化合物的工藝流程問題更顯突出。本發(fā)明提供了一種粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣耐硫變換新工藝。該新工藝流程具有低水/氣流程操作條件溫和、運行平穩(wěn)、無甲烷化副反應發(fā)生，能大幅度降低蒸汽用量等優(yōu)點，同時具有高水/氣流程能較好控制較低變換出口 CO含量的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣耐硫變換新工藝。發(fā)明的耐硫變換新工藝采用低、高水/氣耐硫變換混合工藝流程，既不同于傳統(tǒng)的高水/氣流程，也不同于低水/氣工藝。具有操作靈活穩(wěn)定、催化劑壽命延長、中壓蒸汽消耗降低、變換出口 CO含量降低、工藝冷凝液處理量減少等優(yōu)點。本發(fā)明的技術方案如下
本發(fā)明耐硫變換第一段采用低水/氣比工藝，粗合成氣進一段變換前不噴入蒸汽和淬冷水(催化劑活性晚期噴入少量蒸汽)，加熱至催化劑起始反應溫度以上后直接進入一段進行變換反應，在二段前一次性添加中壓過熱蒸汽和適量工藝冷凝液，使合成氣的水/氣達到I. 30-1. 35，隨后分段進行絕熱變換反應，段間通過換熱、廢熱鍋爐副產(chǎn)中、低壓蒸汽、噴入冷凝液等方式移走熱量和控制下一段入口溫度，最終變換出口 CO含量不高于0. 4%。本發(fā)明第一段變換爐采用低水/氣工藝，水/氣為0. 15-0. 20，利用粗合成氣中自帶的水蒸氣來完成CO變換反應。本發(fā)明第一段變換爐催化劑是起始反應溫度低，低溫活性較好的低水/氣耐硫變換催化劑，后續(xù)各段變換爐采用高水/氣催化劑。本發(fā)明從二段變換爐開始采用高水/氣工藝，最高水/氣達到I. 30-1. 35，提供足夠的反應推動力，控制變換出口 CO含量。本發(fā)明的技術關鍵在于低水/氣耐硫變換工藝與高水/氣耐硫變換工藝運用于同一套裝置，使之兼具低、高水/氣耐硫變換工藝的優(yōu)點。本發(fā)明實現(xiàn)了低水/氣和高水/氣流程的結合。不同于一般的全高水/氣或全低水/氣流程。本流程一段變換為低水/氣流程設計，來自粉煤氣化的粗合成氣加熱后直接進入一段變換爐反應，出口高溫工藝氣體通 過配入工藝蒸汽和工藝冷凝液降溫增濕，控制水/氣在I. 30-1. 35左右后進入二段變換爐，后系統(tǒng)實現(xiàn)高水/氣控制，確保變換系統(tǒng)出口一氧化碳含量在0. 4%以內(nèi)。


圖I高水/氣耐硫變換工藝流程圖。圖2低水/氣耐硫變換工藝流程圖。圖3低、高水/氣耐硫變換混合工藝流程圖。
具體實施例方式實施例一
來自上游煤氣化裝置的含CO為59. 82%、溫度為160°C、壓力為3. 7MPa (G)的粗煤氣經(jīng)分液后進入變換爐進氣加熱器加熱至一段變換爐起始反應溫度后進入一段變換爐進行變換反應，出一段變換爐的變換氣體溫度為375°C，CO含量降至36. 07% (V%干基，下同)，一段變換爐裝填低水/氣耐硫變換催化劑，在一段變換爐前配置中壓蒸汽，在催化劑使用晚期可噴入少量蒸汽適當提高一段反應水/氣比。出一段變換爐的工藝氣與來自界區(qū)外過熱中壓蒸汽(400°C，4. 4MPa)，本工序中壓廢鍋副產(chǎn)的中壓蒸汽(251°C，3.82MPa)及本工序汽提后的兩股少量工藝冷凝液(156°C，4. 35MPa)混合至約280°C進入噴水凈化器使之混合均勻，再與本工序汽提后的少量工藝冷凝液(156°C，4. 35MPa)混合降溫至275°C進入二段變換爐進行深度CO變換反應，出口氣中CO含量為8%，離開二段變換爐的413°C高溫中變氣分三路，一路進入低壓蒸汽過熱器的管偵牝?qū). IMpa蒸汽過熱到320°C ;—路進入調(diào)整換熱器，與進入甲烷化爐的氫氮氣換熱；另一路中變氣進入中壓廢鍋的管側，把熱量傳給來自工藝冷凝液汽提塔的氣提后的冷凝液，副產(chǎn)4. OMpa(G)的中壓蒸汽，調(diào)節(jié)壓力后送二段變換爐前作為工藝蒸汽使用。中變氣降溫后后，經(jīng)工藝冷凝液淬冷增濕，溫度降至232°C，進入三段變換爐，反應后出口氣體中CO含量進一步降至1.50%。三段變換爐出口變換氣首先進入變換氣進氣加熱器加熱粗煤氣，溫度降至約256 °C，再進入低壓蒸汽廢鍋的管側，傳熱給鍋爐水，副產(chǎn)
I.IMPa蒸汽，氣體溫度降至215°C進入四段變換爐，出四段變換爐的變換氣直接進入五段變換爐繼續(xù)變換反應，反應后出口氣體中CO含量降為0. 4%。實際運行效果
I、工藝蒸汽消耗降低，節(jié)能效果明顯。低、高水/氣耐硫變換混合新工藝流程較高水/氣耐硫變換流程每小時節(jié)約中壓蒸汽30-40噸，同時水/氣的降低也降低了系統(tǒng)阻力降。2、低變出口 CO含量降低。由于水/氣低，工藝氣體露點溫度也低，可以適當降低四段變換爐入口溫度，同時增加了五段變換爐，保證變換最終出口 CO含量達到設計值。3、操作穩(wěn)定、靈活。低水/氣耐硫變換是通過控制反應的平衡來控制床層的熱點溫度，控制手段靈活方便。特別是當系統(tǒng)負荷較低時，一段變換催化劑床層不會因空速過低而過度反應導致床層超溫，有利于裝置的長周期安全穩(wěn)定運行。4、催化劑壽命延長。一段變換采用低水/氣流程是通過控制反應的水/氣來控制變換反應的深度，進而控制床層的熱點溫度。由于一段變換爐水/氣和熱點溫度都較低，反應條件溫和，有利于裝置的長周期平穩(wěn)操作，催化劑的使用壽命也會更長。 5、由于水/氣控制低，工藝冷凝液處理量減少，降低了污水處理系統(tǒng)的處理負荷。本發(fā)明所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本發(fā)明構思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權利要求書中。
權利要求
1.一種粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣CO耐硫變換流程工藝，其特征是采用低、高水/氣耐硫變換流程混合工藝，第一段采用低水/氣比工藝，粗合成氣進一段變換前不噴入蒸汽和淬冷水，加熱至催化劑起始反應溫度以上后直接進入一段進行變換反應，在二段前一次性添加中壓過熱蒸汽和適量工藝冷凝液，使合成氣的水/氣達到I. 30-1. 35，隨后分段進行絕熱變換反應，段間通過換熱、廢熱鍋爐副產(chǎn)中、低壓蒸汽、噴入冷凝液等方式移走熱量和控制下一段入口溫度，最終變換出口 CO含量不高于0. 4%。
2.根據(jù)權利要求I所述粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣CO耐硫變換工藝，其特征在于第一段變換爐采用低水/氣工藝，水/氣為0. 15-0. 20，利用粗合成氣中自帶的水蒸氣來完成CO變換反應。
3.根據(jù)權利要求I所述粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣CO耐 硫變換工藝，其特征在于從二段變換爐開始采用高水/氣工藝，提供足夠的反應推動力，控制變換出口 CO含量。
4.根據(jù)權利要求I所述粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣CO耐硫變換工藝，其特征在于在催化劑活性晚期在粗合成氣中噴少量蒸汽。
5.根據(jù)權利要求I所述粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣CO耐硫變換工藝，其特征在于所述的第一段變換爐催化劑是起始反應溫度低，低溫活性較好的低水/氣耐硫變換催化劑。
6.根據(jù)權利要求I所述粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣CO耐硫變換工藝，其特征在于所述后續(xù)各段變換爐采用高水/氣催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉煤氣化產(chǎn)物粗合成氣CO耐硫變換工藝，采用低、高水/氣混合流程。第一段采用低水/氣工藝和低水/汽催化劑，通過控制粗合成氣中的水/氣來控制預變換爐反應的深度和床層的熱點溫度，達到在不發(fā)生甲烷化副反應的條件下，將含高濃度CO粗合成氣在低水/氣的工藝條件下實施變換反應。后續(xù)各段采用高水/氣工藝，第二段一次性中壓過熱蒸汽和適量工藝冷凝液，使合成氣的水/氣達到1.30-1.35，提供足夠的變換反應推動力，達到控制變換出口CO含量的目的。該工藝不僅具有低水/氣流程操作條件溫和、運行平穩(wěn)、無甲烷化副反應發(fā)生、能大幅度降低蒸汽用量等優(yōu)點，還具有高水/氣流程能較好控制較低變換出口CO含量的優(yōu)點。
文檔編號C10J3/46GK102732329SQ20121019100
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權日2012年6月12日
發(fā)明者任軍平, 任誠, 周永松, 唐錫忠, 李自強, 李謨盆, 楊偉懷, 江利民, 潘亞虎, 胡躍飛 申請人:中國石油化工股份有限公司