一氧化碳低硫低温变换工艺制造技术

一种一氧化碳低硫低温变换工艺。该工艺将含硫化物≥０．０８克／米↑［３］的半水煤气或水煤气，采用一级钴钼系净化剂或铁铬系中温变换催化剂净化、二级钴钼系耐硫变换催化剂低温变换，在第二变换前补入水蒸汽，合理控制变换各段的温度和变换率，最终达到变换出口气中ＣＯ浓度适合铜洗净化流程或甲烷化流程的要求，该工艺可获得最低的钴钼催化剂反硫化反应的硫化氢分压，在最低的（半）水煤气含硫化物浓度下实现钴钼催化剂的高效催化反应。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤气中一氧化碳变换反应工艺，特别涉及合成氨工业中一氧化碳变换反应工艺。目前在合成氨工业中一氧化碳的变换工艺分中温变换，中温串低温变换，和全低温变换三大类型。中温变换工艺是传统的工艺，使用铁铬系催化剂。该工艺因蒸汽消耗高，在合成氨工业中单独使用该工艺的已不多了。中温串低温变换工艺，是目前多数大、中、小型合成氨厂采用的工艺。该工艺的蒸汽消耗量适中，对煤气的成分要求不十分苛刻，但是中温变换部分的设备投资大，催化剂易粉化，使用寿命短。全低温变换工艺，如中国专利号90103262X公开的一氧化碳变换工艺，是1990年开发成功的工艺，全部使用宽温区的钴钼系耐硫CO变换催化剂，中国全国已有20家3万吨的氮肥厂在使用。该工艺具有蒸汽耗量特别少，设备能力大，开车启动快，催化剂不易粉化等优点。但是全低温变换工艺，使用硫化过的钴钼催化剂、变换炉的第一段炉温较高350-380℃，为了防止反硫化反应，一般要求干原料煤气的硫化物含量（硫化氢和有机硫）高于0.25克/标米3。而中国化工部部颁小氮肥工业的正常工艺指标中规定的半水煤气中硫化氢含量为＜0.07克/标米3，加上有机硫含量为0.05-0.1（少数使用高硫煤为原料的厂为0.1-1.5克/标米3），合计为0.1-0.15克/标米3，低于0.25克/标米3的水平。因此需人为地提高半水煤气中的硫化氢含量、势必要求改变或强化传统的变换气的脱硫工艺，否则变换催化剂的活性因反硫化作用而大为降低，正常生产难以维持。本专利技术的目的是：针对上述工艺的缺点，对全低温变换工艺的流程和工艺指标控制-->作实质性改进、使煤气中的硫化物含量为0.08-0.1克/标米3即可保持硫化态的钴钼催化剂正常运行，从而消除了全低温变换工艺的使用限制性，能最充分地发挥低温变换的优势，提供一种新的煤气中一氧化碳低硫低温变换工艺。本专利技术的目的是采用下述技术措施实现的，采用一级钴钼系净化剂或铁铬系中温变换催化剂净化，二级钴-钼系耐硫变换催化剂低温变换，用钴钼净化剂时在第二段变换进口前补入水蒸气，控制变换炉各段的温度，以获得最低的钴钼催化剂反硫化反应的硫化氢分压，即在最低的（半）水煤气含硫化物浓度下实现钴钼催化剂的高效催化反应。具体工艺过程是含CO24-36%、CO26-14%、N217-22%、H237-42%、O20.2-0.8%、CH4+Ar1-2.5%、H2S+有机硫COS等≥0.08克/米3，温度110-123℃的（半）水煤气出饱和塔后经换热提温至180-300℃，水汽/干半水煤气0.2-0.45，进入净化段，净化气体中的O2、NOX、SO2、油污、粉尘、Fe（CO）n化合物，同时CO有少量变换、出净化段的气体冷却到150-180℃人变换第一段、在该段CO变换率达70-90%、相应温度升至250-350℃，出口气体CO浓度2.5-7%，冷却降温到180-200℃，用钴钼系净化剂的流程还需补入水蒸汽后进变换第二段。控制该段变换温度190-210℃，出口气体CO0.8-2%（铜洗净化流程）、或CO0.2-0.3%（甲烷化流程）。本一氧化碳低硫低温变换工艺中净化器与变换炉可以分别做成两个设备，亦可将净化器叠置在变换炉上，和做成一个单一的净化-变换塔。本专利技术的优点是只需（半）水煤气中的硫化物（硫化氢和以COS为主体的有机硫化合物）含量达到0.1克左右/标米3（干煤气），即可满足正常生产需要，这是目前绝大多数以重油和煤焦为原料的合成氨厂（半）水煤气一次脱硫后硫化物的低限水平，故本专利技术的低硫低温变换工艺实际上对各厂的脱硫系统不作任何改变即可采用。适用于使用低硫煤为原料的尿素和联碱生产流程，对于变换气脱硫不增加新的要求。而原来全低变工艺，生产-->碳铵的流程需在碳化综合塔设二次脱硫段，尿素和联碱生产流程、需采用能吸收较高浓度硫化氢的变换气脱硫工艺才行。本一氧化碳低硫低温度变换工艺通过下面具体实例作进一步说明。图1是半水煤气净化和变换全用钴钼催化剂时的流程示意图。图2是半水煤气净化用铁铬变换催化剂，变换用钴钼低温变换催化剂时的流程示意图。实施例1，净化剂采用湖北省化学研究所生产的钴钼系净化剂，变换采用钴钼耐硫变换催化剂（参见流程示意图1），半水煤气出饱和塔后进热变换器1、温度升至180-230℃汽气比0.20-0.45，进净化变换塔2的净化段，净化O2、NOX、SOX焦油油污，粉末Fe（CO）n化合物，出口气体温度220-270℃，同时CO变换率为5-15%，然后进一段冷却器3、温度降至150-180℃，最好150-160℃进变换炉的第一段，在该段变换率达到70-90%，一般控制在70-75%，相应出口CO浓度2.5-7%，一般6-7%，温度升至300-350℃，一般300-330℃，然后进热交换器1和第二段冷却器4，温度降至170-200℃，并补入水蒸汽（相当于半水煤气总汽气比为0.35-0.45）然后进变换第二段，控制出口温度200-210℃最终达到所需变换率。出口CO浓度在铜洗净化流程中0.8-2%（或0.2-0.3%在甲烷化流程中）出炉气经第一水加热器5进热水塔。本系统操作压力0.1-3.0MPa（绝）蒸汽耗量在（最终CO浓度为1.0-1.5%时为200-350千克/吨氨，CO为0.2-0.3%时为400-450千克/吨氨，半水煤气硫化物含量＞0.08克/标米3。实施例2，净化用中国产B112，或XB-1铁铬催化剂，低温变换用中国产钴钼宽温区耐变换催化剂，工艺流程参见图2。半水煤气出饱和塔后进热交换器6、温度升至250-300℃、汽气比0.4-0.45进净化变换塔7的净化段，气体出口温度控制在350-400℃，-->在净化气体中O2、NOX、SOX、油污、粉尘、Fe（CO）X化合物的同时，CO变换率达25-40%，气体然后依次进热交换器6和净化冷却器8，温度降至150-180℃，最好150-160℃，进变换第一段在该段变换率达到70-90%，一般80-90%，相应CO浓度为2.5-7%，一般2.5-4%，温度升至230-280、一般250-280℃然后进第二冷却器9冷却，温度降至180℃-200℃，再进变换第二段，控制变换炉温190-200℃，最终达到所需变换率，出炉变换气经第一水加热器10进热水塔。系统操作压力0.1-3.0MPa（绝）、半水煤气中硫化物含量＞0.08%，＜0.3克/标米3（干），吨氨蒸汽耗量，在最终CO浓度1-1.5%时为300-350千克，在CO浓度0.2-0.3%时为400-450千克。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤气中一氧化碳低温变换工艺，变换分二段进行，采用钴钼耐硫低温变换催化剂，操作压力０．１－３ＭＰａ，煤气含ＣＯ２４－３６％，ＣＯ↓［２］６－１４％，Ｎ↓［２］１７－２２％，Ｈ↓［２］３７－４２％，Ｏ↓［２］０．２－０．８％，ＣＨ↓［４］＋Ａｒ１－２．５％，Ｈ↓［２］Ｓ＋有机硫≥０．０８克／米↑［３］，水蒸汽／干半水煤气（体积）０．２－０．４５，提温到要求温度后入反应器，其特征是气体先入净化段，净化气体中Ｏ↓［２］、ＮＯ↓［ｘ］，净化剂为钴钼净化剂或铁铬变换催化剂，入口温度１８０－３００℃炉温用钴钼净化剂时为２２０－２７０℃，用铁铬净化剂时为３５０－４００℃，出口气体冷却到１５０－１８０入第一变换段，变换温度２５０－３５０℃，出口气体ＣＯ浓度２．５－７％，冷却降温，用钴钼净化剂的流程还需补入水蒸汽后，在１８０－２００℃下入第二变换段，出口温度１９０－２１０℃，出口气体ＣＯ浓度达到最终要求。

【技术特征摘要】
1、一种煤气中一氧化碳低温变换工艺，变换分二段进行，采用钴钼耐硫低温变换催化剂，操作压力0.1-3MPa，煤气含CO24-36%，CO26-14%，N217-22%，H237-42%，O20.2-0.8%，CH4+Ar1-2.5%，H2S+有机硫≥0.08克/米3，水蒸汽/干半水煤气(体积)0.2-0.45，提温到要求温度后入反应器，其特征是气体先入净化段，净化气体中O2、NOx，净化剂为钴钼净化剂或铁铬变换催化剂，入口温度180-300℃炉温用钴钼净化剂时为220-270℃，用铁铬净化剂时为350-400℃，出口气体冷却到150-180入第一变换段，变换温度250-350℃，出口气体CO浓度2.5-7%，冷却降温，用钴钼净化剂的流程还需补入水蒸汽后，在180-200℃下入第二变换段，出口温度190-210℃，出口气体CO浓度达到最终要求。2、如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佛水，
申请(专利权)人：陈佛水，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]