CN111498804B - 一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构，该结构包括附加低温变换炉，所述附加低温变换炉的内部用于装填低温变换催化剂；所述附加低温变换炉通过管道配置于原低温变换单元的线路内；其中，所述附加低温变换炉的安装位置位于原脱硫单元的任意一脱硫槽的安装位置处。本发明通过将闲置的备用脱硫槽作为附加低温变换炉使用，可以在不影响脱硫效果的同时，将备用脱硫槽中的脱硫剂更换为低温变换催化剂，增加低温变换催化剂的总量，分担部分变换负荷，进而提高低温变换单元催化剂的运行周期，延长催化剂使用寿命保，减少因更换低温变换催化剂而被迫停车。

Description

一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构
技术领域
本发明涉及合成氨设备技术领域，特别是涉及一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构。
背景技术
经典的烃类蒸汽转化法制合成氨工艺中均设置一氧化碳变换工段。一氧化碳变换工段又分为高温变换单元和低温变换单元。低温变换单元一般使用铜系催化剂。因铜系催化剂容易和含硫、含氯化合物发生反应导致催化剂中毒从而失去催化活性。通常合成氨系统停车大修时间为2年一个周期，但是由于低变催化剂本身寿命受使用条件影响存在不确定性，经常会因低温变换单元需要更换催化剂，导致整套装置提前被迫停车，损失生产时间。
新建工厂可以采用串联小低变炉或设置更大的低变炉的方式提高低温变换单元的使用时间，但对于在役工厂，因设备布置紧凑，在现场如果要串联或并联新的低变炉基本没有施工空间。
发明内容
本发明提供了一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构。通过管道将备用脱硫槽和低温变换炉并联，将备用脱硫槽中的脱硫剂更换为低温变换催化剂，分担部分变换负荷，从而实现延长装置运行周期。
本发明提供了如下方案：
一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构，包括附加低温变换炉，所述附加低温变换炉的内部用于装填低温变换催化剂；所述附加低温变换炉通过管道配置于原低温变换单元的线路内；
其中，所述附加低温变换炉的安装位置位于原脱硫单元的任意一脱硫槽的安装位置处。
优选地：所述附加低温变换炉为除去脱硫剂并与其他脱硫槽分离的原脱硫单元的备用脱硫槽。
优选地：所述备用脱硫槽的顶部以及底部分别通过管道与所述原低温变换单元中的低温变换炉的顶部以及底部相连形成并联结构。
优选地：所述原脱硫单元包括常用脱硫槽以及备用脱硫槽，所述原低温变换单元包括低温变换炉；所述常用脱硫槽、所述备用脱硫槽、加氢反应器、所述低温变换炉以及高温变换炉有依次呈一排布置；所述备用脱硫槽的顶部以及底部分别通过管道与所述低温变换炉的顶部以及底部相连形成并联结构。
优选地：所述备用脱硫槽的顶部以及底部分别通过管道与所述原低温变换单元中的所述低温变换炉的底部以及顶部相连形成串联结构。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过本发明，可以实现一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构，在一种实现方式下，该结构可以包括附加低温变换炉，所述附加低温变换炉的内部用于装填低温变换催化剂；所述附加低温变换炉通过管道配置于原低温变换单元的线路内；其中，所述附加低温变换炉的安装位置位于原脱硫单元的任意一脱硫槽的安装位置处。本申请通过将闲置的备用脱硫槽作为附加低温变换炉使用，可以在不影响脱硫效果的同时，将备用脱硫槽中的脱硫剂更换为低温变换催化剂，增加低温变换催化剂的总量，分担部分变换负荷，进而提高低温变换单元使用寿命保证，延长装置运行周期，减少装置停产时间。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构的连接框图；
图2是经典合成氨工艺中脱硫单元以及低温变换单元布置的主视图；
图3是经典合成氨工艺中脱硫单元以及低温变换单元平面布置图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
参见图1，为本发明实施例提供的一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构，如图1所示，该结构包括附加低温变换炉，所述附加低温变换炉的内部用于装填低温变换催化剂；所述附加低温变换炉通过管道配置于原低温变换单元的线路内；其中，所述附加低温变换炉的安装位置位于原脱硫单元的任意一脱硫槽的安装位置处。
需要说明的是，本申请提供的附加低温变换炉可以是经典的低温变换炉，采用经典的低温变换炉时，需要将原脱硫单元中的一个脱硫槽去除，将新加入的低温变换炉安装在去除的脱硫槽的安装位置即可。为了方便施工改造，减少投资，所述附加低温变换炉为除去脱硫剂并与其他脱硫槽分离的原脱硫单元的备用脱硫槽。采用将备用脱硫槽进行改造时，将备用脱硫槽内原有的脱硫催化剂去除，更换为低温变换催化剂后通过管道连接至原低温变换单元内即可。
在具体选择连接方式时，所述备用脱硫槽的顶部以及底部分别通过管道与所述原低温变换的低温变换炉的顶部以及底部相连形成并联结构。由于经典的合成氨生产线的布局方式基本相同，因此为了尽量减少铺设管线的距离，本申请实施例可以提供所述原脱硫单元包括常用脱硫槽108DC以及备用脱硫槽108DB，所述原低温变换单元包括低温变换炉104D2；所述常用脱硫槽108DC、所述备用脱硫槽108DB、加氢反应器108DA、所述低温变换炉104D2以及高温变换炉104D1有依次呈一排布置(参见图3)；所述备用脱硫槽108DB的顶部以及底部分别通过管道与所述低温变换炉104D2的顶部以及底部相连形成并联结构。当然在实际应用中可以根据需要选择将附加低温变换炉采用串联的方式引入原低温变换单元内，具体的，所述备用脱硫槽的顶部以及底部分别通过管道与所述原低温变换单元中的低温变换炉的底部以及顶部相连形成串联结构。
下面通过对经典合成氨中脱硫单元及原低温变换单元进行分析辅助验证本申请提供的方案的可行性及效果。经典合成氨生产线中原料天然气流经一段炉原料气预热盘管，然后进入加氢反应器108DA。在原料气预热盘管处安装一个旁路温度调节阀，控制进入加氢反应器108DA的温度在371℃。旁路温度调节阀带有高、低报警，是一气开阀，并可用手轮操作。在预热盘管出来的管线上安装一DCS温度显示表(在EOR条件下)，温度设计值为396℃。盘管及下游管线设计参数为440℃、5,500kPag。
加热后的气体进入加氢反应器108DA，在装有Ni-Mo催化剂的反应器中，有机硫与氢气反应转化为H2S。
在两个氧化锌脱硫槽108DB和108DC内，H2S与ZnO反应脱除，这样脱硫后的气体中硫含量小于0.1mg/m3(体积比)。
脱硫槽108DB、脱硫槽108DC都有入口和出口气体分布器。出口分布器是一个篦子板，作用有防止催化剂流失和支撑工艺材料。脱硫槽108DB和脱硫槽108DC都是71.8m3ZnO型催化剂。
Ni-Mo催化剂装填时，容器最底层是150㎜深的25mm￠的氧化铝球，上面是一层150mm的13mm￠的氧化铝球，再上面是Ni-Mo催化剂。一层浮动筛网安装在氧化铝球和催化剂之间，防止催化剂移动。容器还有一倾斜的卸料通道。催化剂的上面安装一层筛网，网上装一层150mm13mm￠的氧化铝球，氧化铝球的上面再安装一个浮动筛网和一个篦子板。
ZnO催化剂也是装填在25mm￠的氧化铝球上，和上述的Ni-Mo催化剂一样，ZnO催化剂上面是13mm￠的氧化铝球和筛网及一个篦子板。每个容器还有一个倾斜的卸料口。
正常情况下，两个脱硫槽串联操作，但防止更换催化剂时停车，两个脱硫槽均采用单行或并行。管线配备情况允许两个容器的排列顺序可以互换。每一容器入口截止阀的后面都配有一根充管线，管线上配有双截止阀、止逆阀和排放用导淋。都配有放空管线，放空管线上配有双截止阀和导淋。两个脱硫槽的共用出口管线也引出一管线到放空系统，管线上有一手动球阀。
每个脱硫槽中的ZnO大约每隔14个月更换一次，14个月更换一次是通过以下条件计算出来的：假设每天都以100％的正常负荷通过床层，天然气内的硫含量为30mg/m3，催化剂的硫容为25％。如果原料气内硫含量较少，催化剂的使用期限就可延长。Ni-Mo催化剂的使用寿命大约五年，并可以回收利用。在经典的烃类蒸汽转化法合成氨工艺中一般会设置脱硫槽来脱出原料气中的含硫化合物。脱硫槽通常有两台，互为备用。本申请发明人通过长时间观察发现在实际生产中，随着天然气制备技术的提高，目前用于合成氨生产的天然气中的硫含量通常很低，通常天然气的硫含量为≤0.7mg/m3，远远低于计算条件的30mg/m3，因此在实际生产中一个氧化锌脱硫槽正常运行即可使用多年无需更换内部的ZnO催化剂，通常是在ZnO催化剂达到自身使用寿命后才进行停机更换或者可以装置检修期间时进行更换。因现有技术中大部分工厂因原料气中硫含量较低，使得备用的脱硫槽往往多年闲置。
通过上述分析可知，本申请提供的方案中将原脱硫单元中的备用脱硫槽内的ZnO催化剂更换为低温变换催化剂后接入原低温变换单元内后，不会影响合成氨生产线的脱硫工段的正常运行。
经典低温变换炉内设置的低温变换催化剂通常为脱氢催化剂，脱氢催化剂主要有锌系催化剂和铜系催化剂，然而锌系催化剂由于其反应温度过高，选择性低，寿命短的缺点，使其工业应用越来越受到限制。近年来，国内外研究者普遍将焦点转移到铜系催化剂的开发上，这类催化剂主要是各种氧化物或复合氧化物负载的铜系催剂，以及添加各种助剂对催化剂的性能进行调变。铜系催化剂的优点是反应空速大，在处理相同量的醇时，催化剂的使用量相对要少，相应的设备尺寸也较小，反应温度也较低，因此节省了反应所需热量，另外，催化剂的使用寿命也有所延长。作为本领域技术人员所熟知的是，处理相同量的工艺气使用的铜系催化剂的量越大，铜系催化剂的使用寿命越长。在经典合成氨低温催化变换单元中，由于场地等的限制，使得只能设置两套低温变换炉，由于低温变换炉的尺寸不易过大，造成两套低温反应器中的铜系催化剂的量是有限的，使得低温变换单元的有效使用寿命通常只有1到2年，有些厂家为了减少停车，强行延长低温变换单元的使用时间，最终会导致单位产品耗能增加。因此通过增加处理工艺气的铜系催化剂的量提高低温变换单元使用寿命保证其催化有效时间延长，达到与2～3年的大修周期同步行，同时可以保证低温变换单元的催化效果，是一种行之有效的办法。
本申请通过将闲置的备用脱硫槽作为附加低温变换炉使用，可以在不影响脱硫效果的同时，将备用脱硫槽中的脱硫剂更换为低温变换催化剂，增加低温变换催化剂的剂量，分担部分变换负荷，进而提高低温变换单元使用寿命保证，延长装置运行周期，减少装置停产时间。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构，其特征在于，包括附加低温变换炉，所述附加低温变换炉的内部用于装填低温变换催化剂；所述附加低温变换炉通过管道配置于原低温变换单元的线路内；
其中，所述附加低温变换炉的安装位置位于原脱硫单元的任意一脱硫槽的安装位置处；所述附加低温变换炉为除去脱硫剂并与其他脱硫槽分离的原脱硫单元的备用脱硫槽；
所述备用脱硫槽的顶部以及底部分别通过管道与所述原低温变换单元中的低温变换炉的顶部以及底部相连形成并联结构或串联结构。
2.根据权利要求1所述的烃类蒸汽转化法制合成氨低温变换结构，其特征在于，所述原脱硫单元包括常用脱硫槽以及备用脱硫槽，所述原低温变换单元包括低温变换炉；所述常用脱硫槽、所述备用脱硫槽、加氢反应器、所述低温变换炉以及高温变换炉有依次呈一排布置；所述备用脱硫槽的顶部以及底部分别通过管道与所述低温变换炉的顶部以及底部相连形成并联结构。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1057627A (zh) * 1991-08-08 1992-01-08 庞玉学 烃类蒸汽串联转化新工艺

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK147937C (da) * 1980-11-18 1985-07-01 Haldor Topsoe As Fremgangsmaade til fremstilling af hydrogenholdige gasser, specielt ammoniaksyntesegas, ud fra carbonhydrider
CN1031871C (zh) * 1994-03-18 1996-05-29 四川省眉山县氮肥厂 合成氨原料气的净化工艺

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1057627A (zh) * 1991-08-08 1992-01-08 庞玉学 烃类蒸汽串联转化新工艺

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