CN102732329A - 一种粉煤气化产物粗合成气co耐硫变换工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换工艺，采用低、高水/气混合流程。第一段采用低水/气工艺和低水/汽催化剂，通过控制粗合成气中的水/气来控制预变换炉反应的深度和床层的热点温度，达到在不发生甲烷化副反应的条件下，将含高浓度CO粗合成气在低水/气的工艺条件下实施变换反应。后续各段采用高水/气工艺，第二段一次性中压过热蒸汽和适量工艺冷凝液，使合成气的水/气达到1.30-1.35，提供足够的变换反应推动力，达到控制变换出口CO含量的目的。该工艺不仅具有低水/气流程操作条件温和、运行平稳、无甲烷化副反应发生、能大幅度降低蒸汽用量等优点，还具有高水/气流程能较好控制较低变换出口CO含量的优点。

Description

一种粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换工艺

技术领域

本发明属于含CO的工业气体领域，具体涉及一种粉煤气化产物粗合成气耐硫变换工艺。 

背景技术

耐硫变换工艺按入口水/气控制来分主要有高水/气工艺、全低水/气工艺等两大类。目前国内粉煤气化产物粗合成气耐硫变换多采用高水/气工艺，即粗合成气在变换之前一次性添加中压过热蒸汽和适量工艺冷凝液，使合成气的水/气达到1.30-1.35，随后分段进行绝热变换反应，段间通过换热、废锅副产中、低压蒸汽、喷入冷凝液等方式移走热量和控制下一段入口温度，最终变换出口CO含量不高于0.4%。该工艺流程可以抑制一段变换炉甲烷化副反应、反应推动力大、催化剂装填量少、变换出口CO含量低，但由于一段变换炉催化剂在高水/气和高温的苛刻条件下运行，催化剂使用寿命短，存在工艺蒸汽消耗高，设备腐蚀等问题。

少量厂家采用低水/气工艺，即在各段反应炉前喷入少量中压蒸汽和少量淬冷水，控制工艺第一段水/气最高不超过0.3，其他各段水/气最高不超过0.5，最高热点温度不超过400,段间通过换热、废锅副产低压蒸汽、喷入冷凝液等方式移走热量和控制下一段入口温度和水/气。该工艺流程充分利用粉煤气化（废锅流程）产物粗合成气中水含量低的特点，通过控制粗合成气中的水/气来控制各变换炉反应的深度，进而控制床层的热点温度，达到在热点温度较低的条件下，即在不会发生甲烷化副反应的条件下，将高浓度CO部分变换，在各变换炉入口配入大量的淬冷水，从而降低中压蒸汽消耗，但该工艺存在反应推动力不够、不利于反应平衡、变换出口CO含量高、原料损耗严重等问题，对于后续工段配备的是甲烷化炉脱除碳氧化合物的工艺流程问题更显突出。

本发明提供了一种粉煤气化产物粗合成气耐硫变换新工艺。该新工艺流程具有低水/气流程操作条件温和、运行平稳、无甲烷化副反应发生，能大幅度降低蒸汽用量等优点，同时具有高水/气流程能较好控制较低变换出口CO含量的优点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种粉煤气化产物粗合成气耐硫变换新工艺。发明的耐硫变换新工艺采用低、高水/气耐硫变换混合工艺流程，既不同于传统的高水/气流程，也不同于低水/气工艺。具有操作灵活稳定、催化剂寿命延长、中压蒸汽消耗降低、变换出口CO含量降低、工艺冷凝液处理量减少等优点。

本发明的技术方案如下：

本发明耐硫变换第一段采用低水/气比工艺，粗合成气进一段变换前不喷入蒸汽和淬冷水（催化剂活性晚期喷入少量蒸汽），加热至催化剂起始反应温度以上后直接进入一段进行变换反应，在二段前一次性添加中压过热蒸汽和适量工艺冷凝液，使合成气的水/气达到1.30-1.35，随后分段进行绝热变换反应，段间通过换热、废热锅炉副产中、低压蒸汽、喷入冷凝液等方式移走热量和控制下一段入口温度，最终变换出口CO含量不高于0.4%。

本发明第一段变换炉采用低水/气工艺，水/气为0.15-0.20，利用粗合成气中自带的水蒸气来完成CO变换反应。

本发明第一段变换炉催化剂是起始反应温度低，低温活性较好的低水/气耐硫变换催化剂，后续各段变换炉采用高水/气催化剂。

本发明从二段变换炉开始采用高水/气工艺，最高水/气达到1.30-1.35，提供足够的反应推动力，控制变换出口CO含量。

本发明的技术关键在于低水/气耐硫变换工艺与高水/气耐硫变换工艺运用于同一套装置，使之兼具低、高水/气耐硫变换工艺的优点。本发明实现了低水/气和高水/气流程的结合。不同于一般的全高水/气或全低水/气流程。本流程一段变换为低水/气流程设计，来自粉煤气化的粗合成气加热后直接进入一段变换炉反应，出口高温工艺气体通过配入工艺蒸汽和工艺冷凝液降温增湿，控制水/气在1.30-1.35左右后进入二段变换炉，后系统实现高水/气控制，确保变换系统出口一氧化碳含量在0.4%以内。

附图说明

      图1 高水/气耐硫变换工艺流程图。

     图2 低水/气耐硫变换工艺流程图。

图3 低、高水/气耐硫变换混合工艺流程图。

具体实施方式

    实施例一

来自上游煤气化装置的含CO为59.82%、温度为160℃、压力为3.7MPa（G）的粗煤气经分液后进入变换炉进气加热器加热至一段变换炉起始反应温度后进入一段变换炉进行变换反应,出一段变换炉的变换气体温度为375℃，CO含量降至36.07%（V%干基，下同），一段变换炉装填低水/气耐硫变换催化剂，在一段变换炉前配置中压蒸汽，在催化剂使用晚期可喷入少量蒸汽适当提高一段反应水/气比。

出一段变换炉的工艺气与来自界区外过热中压蒸汽（400℃，4.4MPa），本工序中压废锅副产的中压蒸汽(251℃，3.82MPa)及本工序汽提后的两股少量工艺冷凝液 (156℃，4.35MPa)混合至约280℃进入喷水净化器使之混合均匀，再与本工序汽提后的少量工艺冷凝液 (156℃，4.35MPa)混合降温至275℃进入二段变换炉进行深度CO变换反应，出口气中CO含量为8%，离开二段变换炉的413℃高温中变气分三路，一路进入低压蒸汽过热器的管侧，将1.1Mpa蒸汽过热到320℃；一路进入调整换热器，与进入甲烷化炉的氢氮气换热；另一路中变气进入中压废锅的管侧，把热量传给来自工艺冷凝液汽提塔的气提后的冷凝液，副产4.0Mpa(G)的中压蒸汽，调节压力后送二段变换炉前作为工艺蒸汽使用。

中变气降温后后，经工艺冷凝液淬冷增湿，温度降至232℃，进入三段变换炉，反应后出口气体中CO含量进一步降至1.50％。三段变换炉出口变换气首先进入变换气进气加热器加热粗煤气，温度降至约256℃，再进入低压蒸汽废锅的管侧，传热给锅炉水，副产1.1MPa蒸汽，气体温度降至215℃进入四段变换炉，出四段变换炉的变换气直接进入五段变换炉继续变换反应，反应后出口气体中CO含量降为0.4%。  

实际运行效果：

1、工艺蒸汽消耗降低，节能效果明显。低、高水/气耐硫变换混合新工艺流程较高水/气耐硫变换流程每小时节约中压蒸汽30-40吨，同时水/气的降低也降低了系统阻力降。

2、低变出口CO含量降低。由于水/气低，工艺气体露点温度也低，可以适当降低四段变换炉入口温度，同时增加了五段变换炉，保证变换最终出口CO含量达到设计值。

3、操作稳定、灵活。低水/气耐硫变换是通过控制反应的平衡来控制床层的热点温度，控制手段灵活方便。特别是当系统负荷较低时，一段变换催化剂床层不会因空速过低而过度反应导致床层超温，有利于装置的长周期安全稳定运行。

4、催化剂寿命延长。一段变换采用低水/气流程是通过控制反应的水/气来控制变换反应的深度，进而控制床层的热点温度。由于一段变换炉水/气和热点温度都较低，反应条件温和，有利于装置的长周期平稳操作，催化剂的使用寿命也会更长。

5、由于水/气控制低，工艺冷凝液处理量减少，降低了污水处理系统的处理负荷。 

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。 

Claims (6)

1.一种粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换流程工艺，其特征是采用低、高水/气耐硫变换流程混合工艺，第一段采用低水/气比工艺，粗合成气进一段变换前不喷入蒸汽和淬冷水，加热至催化剂起始反应温度以上后直接进入一段进行变换反应，在二段前一次性添加中压过热蒸汽和适量工艺冷凝液，使合成气的水/气达到1.30-1.35，随后分段进行绝热变换反应，段间通过换热、废热锅炉副产中、低压蒸汽、喷入冷凝液等方式移走热量和控制下一段入口温度，最终变换出口CO含量不高于0.4%。

2.根据权利要求1所述粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换工艺，其特征在于第一段变换炉采用低水/气工艺，水/气为0.15-0.20，利用粗合成气中自带的水蒸气来完成CO变换反应。

3.根据权利要求1所述粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换工艺，其特征在于从二段变换炉开始采用高水/气工艺，提供足够的反应推动力，控制变换出口CO含量。

4.根据权利要求1所述粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换工艺，其特征在于在催化剂活性晚期在粗合成气中喷少量蒸汽。

5.根据权利要求1所述粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换工艺，其特征在于所述的第一段变换炉催化剂是起始反应温度低，低温活性较好的低水/气耐硫变换催化剂。

6.根据权利要求1所述粉煤气化产物粗合成气CO耐硫变换工艺，其特征在于所述后续各段变换炉采用高水/气催化剂。

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