一种粉煤加压气化获得的高CO粗煤气变换工艺，适用于一氧化碳含量过高的粗煤气变换工艺；可用于合成氨工艺或者制氢工艺，其过程包括粗煤气通过四段变换反应，经热量回收后送下游装置进一步处理，其特征在于粗煤气通过四段变换炉进行变换反应，利用反应放出的热量加热中压锅炉给水，副产中压饱和蒸汽，并加入到变换炉前调节水气比，达到减少外供蒸汽，降低能耗和系统阻力降的目的。
【技术实现步骤摘要】
—种粉煤加压气化获得的高CO粗煤气变换工艺
本专利技术涉及一种粗煤气变换工艺，尤其是粉煤加压气化获得的高含量CO粗煤气变换工艺。
技术介绍
由于受石油资源日趋紧张的影响，我国的煤化工产业进入一个快速发展的阶段，以煤为原料生产合成氨、甲醇等项目纷纷启动。由此也促成了多种煤气化工艺的引进和应用，如Shell粉煤气化、航天粉煤气化、鲁奇煤气化及德士古水煤浆气化等工艺。其中我国自主开发的航天粉煤气化工艺由于具有对煤种适用广泛、合成气中有效组分含量高、专利使用费和运行费用低等特点，而受到我国化工企业的广泛青睐。 由于航天粉煤气化制得的粗合成气CO干基体积含量高达60%以上，并且CO变换是强放热反应，CO高达60%以上进入变换反应器，同样变换反应条件下，反应床层下部的反应温度一般会接近500°C，甚至超过530°C，这对反应的控制和对设备的要求都非常高，同时也极大的提高了生产的成本。如何在达到变换生产指标的同时，利用这些产生的能量，尽可能回收利用变换反应产生的高、低位能是目前现代化大型和超大型煤化工装置节能减排的一个重要目标。 目前传统的CO耐硫变换工艺，解决高浓度CO变换的主要途径是:一种采用高水气比降低床层温度，如把水气比提高至1.8左右可以把床层下部的温度降至460°C以下，但这种方法存在的问题是蒸汽耗量太大；另一种方法是在主变换反应器之前增加一个预反应器，把气化工艺气全部引入预反应器，在高空速下使CO干基组成降至40?50%左右，再进入主变换反应器，存在问题是预反应器不易稳定操作，而且主反应器转化率较大仍需要消耗大量蒸汽压温，否则主反应器仍会超温。以上看来，现有技术中，对于高浓度CO的变换工艺，仍存在蒸汽消耗量大，能耗增高、流程长、系统阻力降大等问题。 专利技术专利申请CN201220651919U公开了一种高温变换的方法，其采用了多段的变换反应；出变换炉二段的高温气体经主热交换器降温后进入新增加的喷水增湿器，进一步用除氧水增湿降温，然后进入变换炉三段变换反应，高温变换气经热水加热器与循环热水换热后，进入饱和热水塔热水段，降温后的变换气送出界区。专利技术专利申请CN101862626A公开了全低温变换流程；利用变换炉出口变换气热量加热变换炉增湿用水全低温变换流程，在变换炉出口与第一水加热器之间设置一个增湿用水加热器，变换气出变换炉出口经增湿用水加热器，再进第一水加热器，提高增湿用水温度在180°C以上，移走一部分第一水加热器的热量，降低饱和塔的进口水温。 专利技术专利申请CN202898012U公开了一种变换工艺。变换反应器的催化剂床层分为上下两段；把利用反应热产生的中压蒸汽引入到上下段催化剂床层之间，从而达到以下效果:增加下段催化剂床层的水气比，水气比增大，有利于提高变换反应的转化率；所加入中压蒸汽的温度低于工艺气的温度，降低了催化剂床层温度，防止了超温现象；中压蒸汽引入到上下段催化剂床层之间，不改变上段催化剂床层入口的水气比，对工艺气体进入催化剂床层的温度没有影响；避免了甲烷化等副反应的发生，低水气比、高温条件下co、co2都能和H2发生强放热的甲烷化反应，而且一旦诱发，床层温度可能达到上千度，尤其是当进入变换单元的工艺气水气比比较低时，把中压蒸汽引入到上下段催化剂床层之间，在具备诱发甲烷化反应的条件之前，提高水气比、降低床层温度，保证装置的安全稳定运行。 中国专利技术专利申请CN102910583A公开了一种高浓度一氧化碳变换反应的工艺，其采用的方法不用加入大量的蒸汽(提高水气比)，也不需要设置预反应器的方法；具体方法是:在反应器的催化剂床层设置为上下两层，中间放置进水管线，进水管线的作用是当床层温度超出反应器或催化剂的使用温度时，向反应器内喷入液态水、水蒸气或者水与水蒸汽的汽-液混合物。 上述的专利技术专利申请CN201220651919U和CN101862626A提供的变换工艺用水增湿降温，浪费了大量的热能，也不易满足高浓度一氧化碳变换的生产要求；专利技术专利申请CN202898012U和CN102910583A将液态水或水蒸汽直接喷到高温的催化剂床层上，需要催化剂有很高的强度，而且如果操作不当就存在水滴浸泡催化剂的风险，从而影响工业生产。因此，本专利技术提出一种与航天粉煤加压气化配套的节能型变换工艺，操作方便，安全可靠，适应工业生产多种要求。
技术实现思路
本专利技术针对航天粉煤气化所产生的粗煤气具有CO含量高、自身带有一定的水气比的特点，提出了一种粉煤加压气化获得的高CO粗煤气变换工艺。采用分段变换的方式，控制反应的温度，同时热能的释放也是分段的，回收每一段的热能，回收绝大多数的反应热；所述方法为: 一种粉煤加压气化获得的高CO粗煤气变换工艺，包括所述粗煤气通过四段变换反应，经热量回收后送下游装置进一步处理，其特征在于所述粗煤气通过四段变换炉进行变换反应，利用反应放出的热量加热中压锅炉给水，副产中压饱和蒸汽，并将所述的中压饱和蒸汽加入到变换炉前调节水气比；催化过程采用CO耐硫变换催化剂。 在本专利技术一个具体实施方案中，所述粗煤气CO含量在60% (干基)以上,水气比在0.6?1.2，一段变换炉利用粗煤气自身的水蒸汽作为推动力进行变换反应。 在本专利技术一个具体实施方案中，一段变换炉中分上、下两个催化剂床层；一段变换炉入口设置氮气/ 二氧化碳管线，在一段变换炉中上段床层因气体积聚反应引起局部飞温时，充入氮气/ 二氧化碳，避免设备局部超温。 在本专利技术一个具体实施方案中，低负荷运行时，所述粗煤气通过一段变换炉的副线进入下段床层进行变换反应。 在本专利技术一个具体实施方案中，利用一段变换炉和二段变换炉变换反应放出的热量，分别通过一段中压蒸汽发生器和二段中压蒸汽发生器副产中压蒸汽。 在本专利技术一个具体实施方案中，利用一段变换炉变换反应放出的热量，通过冷凝液加热器加热变换装置产生的工艺冷凝液，并将其送回气化装置循环利用。 在本专利技术一个具体实施方案中，将一段中压蒸汽发生器和二段中压蒸汽发生器副产的中压蒸汽汇合，分别分配到二段变换炉和三段变换炉的入口，提高变换气的水气比；剩余中压蒸汽送入外管网，供其他用户使用。 在本专利技术一个具体实施方案中，在三段变换炉前设置冷激汽化器，将锅炉水经过冷激汽化器补入变换气中，提高变换气的水气比。 在本专利技术一个具体实施方案中，将二段气液分离器和三段气液分离器产生的工艺冷凝液收集到冷凝缓冲罐中，再用泵加压送去加热，这有利于泵长期稳定运行。 在本专利技术一个具体实施方案中，一段变换炉入口水气比在0.6?1.2，入口 CO含量60% (干基)以上，出口水气比在0.3?0.6，出口 CO含量20?25% (干基)，催化剂床层温度在240?440°C ;二段变换炉入口水气比在0.5?0.8，入口 CO含量20?25% (干基)以上，出口水气比在0.3?0.4，出口 CO含量5% (干基)，催化剂床层温度在230?360°C ；三段变换炉入口水气比在0.4?0.5，入口 CO含量5% (干基)以上，出口水气比在0.3?0.45，出口 CO含量1% (干基)，催化剂床层温度在210?260°C ;四段变换炉入口水气比在0.3?0.45，入口 CO含量1% (干基)以上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种粉煤加压气化获得的高CO粗煤气变换工艺，包括所述粗煤气通过四段变换反应，经热量回收后送下游装置进一步处理，其特征在于所述粗煤气通过四段变换炉进行变换反应，利用反应放出的热量加热中压锅炉给水，副产中压饱和蒸汽，并将所述的中压饱和蒸汽加入到变换炉前调节水气比；催化过程采用CO耐硫变换催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种粉煤加压气化获得的高CO粗煤气变换工艺，包括所述粗煤气通过四段变换反应，经热量回收后送下游装置进一步处理，其特征在于所述粗煤气通过四段变换炉进行变换反应，利用反应放出的热量加热中压锅炉给水，副产中压饱和蒸汽，并将所述的中压饱和蒸汽加入到变换炉前调节水气比；催化过程采用CO耐硫变换催化剂。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述粗煤气CO含量60%(干基)以上，水气比在0.6?1.2，一段变换炉利用粗煤气自身的水蒸汽作为推动力进行变换反应。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于一段变换炉中分上、下两个催化剂床层；一段变换炉入口设置氮气/ 二氧化碳管线，在一段变换炉中上段床层因气体积聚反应引起局部飞温时，充入氮气/ 二氧化碳，避免设备局部超温。4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，低负荷运行时，所述粗煤气通过一段变换炉的副线进入下段床层进行变换反应。5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，利用一段变换炉和二段变换炉变换反应放出的热量，分别通过一段中压蒸汽发生器和二段中压蒸汽发生器副产中压蒸汽。6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，利用一段变换炉变换反应放出的热量，通过冷凝液加热器加热变换装置产生的工艺冷凝液，并将其送回气化装置循环利用。7.根据权利要求1或5所述的工艺，其特征在于，将一段中压蒸汽发生器和二段中...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹俊杰，马如芬，曹志斌，汪旭红，杜国强，
申请(专利权)人：航天长征化学工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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