CN107176591A - 一种无煤气预热器的变换系统和方法 - Google Patents

一种无煤气预热器的变换系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107176591A
CN107176591A CN201710497338.6A CN201710497338A CN107176591A CN 107176591 A CN107176591 A CN 107176591A CN 201710497338 A CN201710497338 A CN 201710497338A CN 107176591 A CN107176591 A CN 107176591A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stove
change
synthesis gas
gas
conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710497338.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张本凤
宋丹丹
王云杰
王帅
岳军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Chong Qing Jin Hua Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Chong Qing Jin Hua Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Chong Qing Jin Hua Technology Co Ltd filed Critical Beijing Chong Qing Jin Hua Technology Co Ltd
Priority to CN201710497338.6A priority Critical patent/CN107176591A/zh
Publication of CN107176591A publication Critical patent/CN107176591A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无煤气预热器的变换系统，解决了传统的变换工段事故率高、煤气预热器和脱毒槽易堵的问题。该系统包括依次连接的预变炉和变换炉，来自气化工段的合成气先经过预变炉下段脱除钙、镁、汞、砷、氯等离子及夹带的粉尘，再经上段升温后直接进入变换炉发生反应。该变换炉可采用等温变换，也可采用绝热变换。本发明还涉及一种无煤气预热器的变换方法。

Description

一种无煤气预热器的变换系统和方法
技术领域
本发明涉及合成气变换技术领域，具体涉及一种无煤气预热器的变换系统和方法。
背景技术
在化工行业合成气制备和应用领域，变换反应用于调节合成气中CO和H2的比例，制取化工产品如合成氨、天然气等，是制取化工原料的重要途径。以合成氨为例，制取合成氨的原料是H2和N2，但是合成气中一般含有大量的CO，其含量通常在20～70％，需要将其转换为H2。而变换反应就是在一定温度、压力和催化剂下，将合成气中的CO与水蒸气反应转化成H2和CO2，其反应式为CO+H2O＝H2+CO2。
在传统工艺中，出洗涤塔的合成气经长距离输送进入变换工段，在输送过程中，合成气逐渐降温致其中水蒸气部分冷凝。在液态水以及粉尘存在下，变换工段会出现以下问题：一是催化剂抗压强度降低，易粉碎；二是催化剂活性组分流失，活性下降；三是粉尘进入变换炉，附着在催化剂表面，会阻碍合成气与催化剂接触，降低催化剂的有效利用率；四是对于制氢工艺，变换炉出口CO量超标；五是大量粉尘充填在催化剂之间的空隙，减小了气体的有效通过空间，造成变换炉阻力增加。
因此，在传统工艺中，合成气在进入变换炉之前，需依次经过气液分离器分离液态水，经煤气预热器升温，经脱毒槽脱除粉尘，最后进入变换炉使CO发生变换反应。但是该传统工艺存在气液分离器除沫效果不理想，煤气预热器和脱毒槽易堵塞、事故率高等问题。为此，需要对传统变换系统和工艺作出改进，以克服上述缺陷。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无煤气预热器的变换系统和方法，该系统和方法克服了上述传统工艺中存在的缺陷，提供了一种工艺简单、运行平稳的变换流程。
为实现上述目的，本发明的一个方面提供一种无煤气预热器的变换系统，所述系统包括依次连接的预变炉和变换炉，且所述系统不含有气液分离器、煤气预热器和脱毒槽。
进一步地，所述预变炉包括下段的脱毒部和上段的预反应部。
来自气化工段的合成气进入到预变炉下段的脱毒部，以在吸附剂的作用下脱除杂质离子(包括钙、镁、汞、砷、氯等离子)及夹带的粉尘，从而防止出现催化剂的有效利用率降低、变换炉出口CO量超标以及变换炉阻力增加的问题。
经脱毒的合成气进入预变炉上段的预反应部，其中部分CO发生变换反应CO+H2O＝H2+CO2，此变换反应属强放热反应，放出的热量使合成气温度升至高于合成气露点温度30～50℃。合成气的露点温度根据合成气压力以及组成确定，而预变炉中发生变换反应的CO的转化率根据露点温度、预反应部的尺寸以及催化剂的特性确定，CO的转化率通过调节系统参数来进行控制。
在一个实施方案中，预反应部中10～20％的CO发生变换反应。
预反应部中变换反应放出的热量使合成气升温至高于合成气露点，以防止进入变换炉的合成气夹带液态水，从而导致催化剂抗压强度降低、活性下降以及堵塞通道等问题；升高温度还可提高变换炉内初期的反应速率。
出预变炉的合成气直接进入变换炉，在变换炉中催化剂的作用下，合成气中的CO与水蒸气发生变换反应：CO+H2O＝H2+CO2。
进一步地，所述预变炉采用的是绝热变换；所述变换炉可采用等温变换，也可采用绝热变换。
对应不同的变换方式，后阶段所采用的流程不同。若变换工段为半变换，该流程中的变换炉就能满足要求，可通过调节CO的转化率使其满足工艺要求；若变换工段为全变换，该系统后应再加一级变换炉(即二级变换炉)，就可保证出变换工段的CO含量降至0.4～0.6％。不论变换工段采用哪种形式，变换反应放出的热量都可以副产饱和蒸汽。
其中，半变换是合成气中的部分CO(比例约为30％至60％，具体比例根据工艺确定)发生变换反应；全变换是合成气中的全部CO发生变换反应。等温变换是指发生变换反应的反应炉保持温度恒定，反应放出的热量副产饱和蒸汽；绝热变换是指发生变换反应的反应炉为绝热的，反应放出的热量使合成气温度升高。半变换与全变换是区别CO发生变换反应的比例；而等温变换与绝热变换是区别变换炉的热量如何利用。
所述合成气的变换反应为CO+H2＝CO2+H2O，该变换反应为放热反应，放出热量既可以通过等温变换利用变换炉副产饱和蒸汽，也可以通过绝热变换利用变换炉后的换热器副产饱和蒸汽。两种变换形式都可以副产蒸汽，区别只是在不同的设备、不同的工艺过程上副产蒸汽。
本发明的另一个方面提供一种无煤气预热器的变换方法，所述方法包括：
(1)来自气化工段的合成气经过预变炉下段的脱毒部，以脱除杂质离子以及夹带的粉尘；所述杂质离子包括钙、镁、汞、砷、氯等离子，所述脱除杂质离子可通过吸附剂的作用来进行。
(2)脱毒后的合成气进入到预变炉上段的预反应部，在其中部分CO发生变换反应，放出的热量使合成气温度升至高于合成气露点温度30～50℃；
(3)出预变炉的合成气进入变换炉，在变换炉中催化剂的作用下，合成气中的CO发生变换反应。
在一个实施方案中，预反应部中10～20％的CO在催化剂的作用下发生变换反应。
进一步地，步骤(2)中放出的热量使合成气温度升至高于合成气露点温度35～40℃。此温度范围使得预反应的速率和能源消耗最优化，可以提高系统运行的效率，降低系统运行和维护成本。
进一步地，所述预变炉运行一定时间后更换吸附剂、催化剂以及炉内件。具体的更换时间可以根据实际运行工况确定。通过定期更换上述部分，可以保持系统持续良好地运行。
进一步地，若变换工段为半变换，通过调节CO的转化率使其满足工艺要求；若变换工段为全变换，在上述系统中再加一级变换炉，使出变换工段的CO含量降至0.4～0.6％。
本发明系统和方法具有如下优点：
本发明同传统变换工艺流程对比，选取预变炉替换气液分离器、煤气预热器和脱毒槽。预变炉运行一定时间后更换吸附剂、催化剂以及炉内件，可避免传统煤气预热器和脱毒槽易堵塞、事故率高等问题。
附图说明
图1为本发明一个实施方案的无煤气预热器的变换方法的流程图。
图2为本发明系统中预变炉的结构示意图。
附图标记：
1预变炉；2变换炉；3来自气化工段的合成气；4由预变炉至变换炉的合成气；5出变换炉的合成气；6预变炉下段的脱毒部；7预变炉上段的预反应部。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
参考图1，显示了本发明一个实施方案的无煤气预热器的变换方法的流程图。该流程包括依次连接的预变炉1和变换炉2。参考图2，预变炉1包括下段的脱毒部6和上段的预反应部7。
来自气化工段的合成气3直接进入预变炉1下段的脱毒部6，以脱除钙、镁、汞、砷、氯等杂质离子及夹带的粉尘，防止出现催化剂的有效利用率降低、变换炉出口CO量超标、变换炉阻力增加等问题。脱毒后的合成气3进入到预变炉1上段的预反应部7，其中10～20％的CO发生变换反应，放出的热量使合成气3升温至高于露点温度30～50℃，以防止合成气中液化的水使催化剂抗压强度降低、活性下降，还可以提高变换炉2内初期反应速率。
出预变炉1的合成气4直接进入变换炉2，在变换炉2中催化剂的作用下，CO发生变换反应：CO+H2O＝H2+CO2。变换炉2既可以采用等温变换，又可以采用绝热变换，采用不同的变换方式，变换炉2后期所对应的工艺会有不同。但不论采用哪种形式，变换反应放出的热量都可以副产饱和蒸汽。若变换工段为半变换，该流程中的变换炉2就能满足要求，可通过调节CO的转化率使其满足工艺要求；若变换工段为全变换，该流程后可再加一级变换炉(二级变换炉)，从而保证出变换工段的合成气5中CO含量降至0.4～0.6％。
本发明同传统变换流程对比，淘汰了气液分离器、煤气预热器、脱毒槽，可避免传统煤气预热器和脱毒槽易堵等问题。本流程采用的预变炉可根据工艺情况每隔一段时间更换炉内件及吸附剂、催化剂，防止钙、镁、汞、砷、氯等离子以及合成气中夹带的粉尘在炉内件上结垢，以达到变换工段事故率低，运行稳定的目的。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种无煤气预热器的变换系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的预变炉和变换炉，且所述系统不含有气液分离器、煤气预热器和脱毒槽。
2.根据权利要求1所述的变换系统，其特征在于，所述预变炉包括下段的脱毒部和上段的预反应部。
3.根据权利要求1或2所述的变换系统，其特征在于，所述预变炉采用绝热变换；所述变换炉采用等温变换或绝热变换。
4.根据权利要求3所述的变换系统，其特征在于，所述变换炉后还带有二级变换炉。
5.一种无煤气预热器的变换方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)来自气化工段的合成气经过预变炉下段的脱毒部，以脱除杂质离子以及夹带的粉尘；
(2)脱毒后的合成气进入到预变炉上段的预反应部，在其中部分CO发生变换反应，放出的热量使合成气温度升至高于合成气露点温度30～50℃；
(3)出预变炉的合成气进入变换炉，在变换炉中催化剂的作用下，合成气中的CO发生变换反应。
6.根据权利要求5所述的变换方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述杂质离子包括钙、镁、汞、砷、氯离子，所述脱除杂质离子通过吸附剂的作用来进行。
7.根据权利要求5所述的变换方法，其特征在于，在步骤(2)中，预反应部中10～20％的CO在催化剂的作用下发生变换反应。
8.根据权利要求5所述的变换方法，其特征在于，所述预变炉运行一定时间后更换吸附剂、催化剂以及炉内件。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的变换方法，其特征在于，若变换工段为半变换，通过调节CO的转化率使其满足工艺要求。
10.根据权利要求5-8中任一项所述的变换方法，其特征在于，若变换工段为全变换，在上述系统中再加一级变换炉，使出变换工段的CO含量降至0.4～0.6％。
CN201710497338.6A 2017-06-26 2017-06-26 一种无煤气预热器的变换系统和方法 Pending CN107176591A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710497338.6A CN107176591A (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种无煤气预热器的变换系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710497338.6A CN107176591A (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种无煤气预热器的变换系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107176591A true CN107176591A (zh) 2017-09-19

Family

ID=59844273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710497338.6A Pending CN107176591A (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种无煤气预热器的变换系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107176591A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112195041A (zh) * 2020-10-23 2021-01-08 中国石油化工股份有限公司 一种水煤浆净化预变炉

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0687604A (ja) * 1991-02-19 1994-03-29 Boc Group Plc:The ガスの処理方法
CN101955153A (zh) * 2010-09-28 2011-01-26 山东齐鲁科力化工研究院有限公司 一种高浓度co耐硫变换工艺
CN102451701A (zh) * 2010-10-22 2012-05-16 中国石油化工股份有限公司 高浓度co合成气耐硫变换预变换处理方法
CN102502493A (zh) * 2011-11-23 2012-06-20 安徽淮化股份有限公司 一种适用于co变换装置的热氮气置换系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0687604A (ja) * 1991-02-19 1994-03-29 Boc Group Plc:The ガスの処理方法
CN101955153A (zh) * 2010-09-28 2011-01-26 山东齐鲁科力化工研究院有限公司 一种高浓度co耐硫变换工艺
CN102451701A (zh) * 2010-10-22 2012-05-16 中国石油化工股份有限公司 高浓度co合成气耐硫变换预变换处理方法
CN102502493A (zh) * 2011-11-23 2012-06-20 安徽淮化股份有限公司 一种适用于co变换装置的热氮气置换系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112195041A (zh) * 2020-10-23 2021-01-08 中国石油化工股份有限公司 一种水煤浆净化预变炉

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105294414A (zh) 甲醛生产系统
CN103449365B (zh) 高浓度co耐硫变换工艺及其装置
RU2012135558A (ru) Регенерация энергии при производстве серной кислоты
CN101583413A (zh) 用于以高效率从含硫气体中回收硫的方法
CN101723334A (zh) 一种用低品质硫磺和含硫废液制取硫酸的原料预处理工艺
CN105296004A (zh) 一种氯化石蜡的加工工艺
CN109071217B (zh) 用于通过催化蒸汽重整含烃进料气体生产氢气的方法和设备
US7658906B2 (en) Sulfur recovery plant
JP5551181B2 (ja) 合成ガス製造ユニットに関連する脱気器からの脱気ガス混合物の利用方法およびその実施のためのプラント
CN105251231B (zh) 有机硅低沸物转化反应的尾气处理系统及方法
JP6111698B2 (ja) 過酸化水素及びアンモニア含有水の処理方法及び装置
JP5344113B2 (ja) 水素分離回収方法および水素分離回収設備
CN107176591A (zh) 一种无煤气预热器的变换系统和方法
CA3021436A1 (en) Process and plant for the production of synthesis gas by means of catalytic steam reformation of a hydrocarbonaceous feed gas
CN204917951U (zh) 去除粗煤气中co的等温变换系统
CN213132610U (zh) 一种三氟化氮制备过程中的废气处理系统
CN105218334A (zh) 一种甲醛生产方法
CN102849792B (zh) 一种制备四氟化钛的方法
SA99200694B1 (ar) طريقة لانتاج أكسيد اثيلن بواسطة اكسدة الاتيلين oxide ehylene بواسطة أكسدة الإثيلن ethylene oxidizing مباشرة بهواء أو بأكسجين بشكل oxygen مباشر (بشكل مباشر)
US20070161716A1 (en) Joint process for preparing alcohol/ether mixtures alcohol/hydrocarbon mixtures, and synthesisng ammonia
CN216155477U (zh) 甲醇橇装制氢机
CN107572534B (zh) 一种制备三氯氢硅的工艺和系统
EP3743373B1 (en) Advanced heat integration in sulfur recovery unit-safarclaus
CN113772640A (zh) 一种硝酸的生产方法及装置
CN105329859A (zh) 一种含硫尾气的处理工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170919