本发明专利技术涉及到一种高水气比饱和热水塔分股CO变换工艺，其是将粗煤气分液后分成两股，一股首先进入第一变换炉、另一股没有参加变换的粗煤气对一变混合气进行激冷，随后共同进入第二变换炉、第三变换炉、第四变换炉和热水塔，最后经与热水塔内的工艺循环水、净化工艺冷凝液和中压锅炉水进行传热传质后得到符合要求的变换气。本发明专利技术所提供的CO变换工艺创造性地将饱和塔和热水塔引入到高浓度高水气比CO变换系统中，并且对现有的热水塔结构做了改进，在热水塔的中部增加了喷淋入口。本发明专利技术所提供的高水气比饱和热水塔分股CO变换工艺解决了现有技术中蒸汽消耗大、能耗高，设备投资大、预变换催化剂使用寿命短、失活快、更换频繁等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及CO变换工艺，具体指一种高水气比饱和热水塔分股CO变换工艺。
技术介绍
我国本世纪初先后引进了十多套采用壳牌粉煤气化工艺的大型煤化工装置，此技术商业化运营仅限于使用净化后的粗合成气燃气蒸汽联合循环发电装置，不需要设置CO 变换工序。但将此技术用于造气来配套合成氨、制氢、合成甲醇等装置时就面临高浓度CO 变换技术难题，且没有高浓度CO变换技术可供参考和引进，变换单元必须由国内工程公司自行完成工程设计。在变换单元工程设计过程中，各工程公司和变换催化剂专利商紧密配合，在传统变换所采用的废锅流程总体思路引导下，开发出了高水气比高浓度CO变换技术，其流程特点是在预变换炉入口添加大量的中压过热蒸汽，使水/干气摩尔比达到1.30以上，然后分段进行变换反应，最终变换气出口 CO干基体积含量一般不高于0. 4 %，并且设置了预变换炉。采用高水气比变换的目的是防止变换炉超温，设置预变换炉主要是考虑先将粗煤气中的CO含量适当降低，使预变后的变换气中CO含量接近德士古水煤浆气化出口粗煤气中的 CO含量，因为水煤浆气化所配置的变换流程是成熟可靠的。但高水气比变换技术在实际运行中仍然暴露出以下问题1)中压蒸汽消耗大由于壳牌粉煤气化余热回收采用废热锅炉，气化工序送出的粗煤气水/干气摩尔比小于0. 2，要在预变前将粗煤气水/干气摩尔比一次性提高到1. 30， 需加入大量的中压过热蒸汽来增湿和调节温度，因此高水气比变换工艺中压蒸汽消耗大， 装置能耗高。2)预变炉易超温进入预变炉的粗煤气经过增湿，此时CO浓度和水气比均处于最高值，因此反应推动力也最大。另外预变炉内的变换反应深度是由催化剂的装填量来控制， 而不是平衡控制，所以预变催化剂装填量要求必须精准，否则会显著影响床层热点温度，容易造成预变催化剂床层超温。但在实际生产中预变催化剂装填量需要考虑催化剂老化和更换周期，设计中均有一定的装填余量，在预变催化剂使用初期容易出现床层超温问题。3)预变催化剂寿命短进入预变炉的粗煤气此时水气比处于最高值，水蒸气分压大，露点温度高，操作稍有不慎就易造成预变催化剂泡水板结，活性迅速衰减，系统压降显著增大，不得不频繁更换，严重影响变换装置稳定长周期运行，增加了运行能耗和操作费用。4)设备投资高流程中设置了中压废热锅炉和低压废热锅炉，造成变换单元投资偏高。如申请号为200710068401. 0的中国专利技术专利所公开的《一种与粉煤气化配套的 CO变换工艺》，其预变换炉水/干气摩尔比为1. 3 1. 5。过高的水气比使预变换催化剂操作环境恶化，在实际生产中预变换催化剂短期内活性急剧衰退并且板结，系统压降显著增加，预变催化剂更换频繁，严重影响装置的长周期稳定运行，并且此变换流程的中压过热蒸汽消耗严重偏大，增加了企业的生产成本。另外变换工艺流程中设置了中压废热锅炉，增加了变换单元的设备投资。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种高水气比饱和热水塔分股CO变换工艺，以解决高浓度高水气比变换工艺中的中压过热蒸汽消耗大、能耗高， 预变换催化剂使用寿命短、失活快、更换频繁、系统压降大、设备投资高等问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为该高水气比饱和热水塔分股CO 变换工艺，其特征在于包括下述步骤由粉煤气化工段送来的粗煤气首先送入气液分离器中分离出液相；从气液分离器顶部出来的经过分液后的粗煤气从饱和塔的下部进入饱和塔，从热水塔底部的工艺循环水出口来的工艺循环水换热至205°C 225°C后从饱和塔的上部进入饱和塔，两者在饱和塔内逆流接触进行传热传质；工艺循环水逐渐降温从饱和塔底部送出，然后从热水塔的工艺循环水入口返回热水塔；出饱和塔的粗煤气换热后分为两股，第一股粗煤气与中压过热蒸汽和中压锅炉水充分混合后送入第一变换炉进行变换反应，得到一变混合气；控制进入第一变换炉的粗煤气温度为250°C ^0°C、水/干气摩尔比为1.3 1.5 ；一变混合气与第二股粗煤气并流后再与中压锅炉水充分混合后送入第二变换炉进行变换反应，得到二变混合气；控制进入第二变换炉的温度为240°C 270°C、水/干气摩尔比为0. 7 0. 9、CO干基体积含量为30% 40% ；所述第一股粗煤气与第二股粗煤气的流量比为3 7 5 5;出第二变换炉的二变混合气换热至230°C 250°C后进入第三变换炉继续进行变换反应，得到三变混合气；出第三变换炉的三变混合气换热至210°C 220°C后进入第四变换炉继续进行变换反应，得到四变混合气；出第四变换炉的四变混合气从变换混合气入口进入热水塔，在热水塔的中部与来自饱和塔的工艺循环水逆流接触进行传质传热，在热水塔的上部与净化工艺冷凝液以及补入的中压锅炉水逆流接触进行传质传热，在热水塔的顶部得到变换混合气，在热水塔的底部得到工艺循环水；上述热水塔中工艺循环水与净化冷凝液和中压锅炉水的摩尔比为7. 0 10. 0，并且该工艺循环水的用量与进入气液分离器的干基粗煤气的摩尔比为4. 0 6. 0。上述热水塔塔体的顶部设有变换混合气出口，塔体的底部设有工艺循环水出口， 塔体侧壁的下部设有四变混合气入口，塔体侧壁的中部设有工艺循环水入口，塔体侧壁的上部设有净化工艺冷凝液以及中压锅炉水入口，并且所述的工艺循环水入口和所述的净化工艺冷凝液以及中压锅炉水入口分别连接设置在所述塔体内的喷淋装置。为了更有效的利用系统内的热源，上述工艺还可以优化如下由粉煤气化工段送来的粗煤气首先送入气液分离器分离出液相；从气液分离器顶部出来的经过分液后的粗煤气从饱和塔下部进入饱和塔，从热水塔底部来的工艺循环水依次经过第一预热器、第二预热器、第三预热器和第四预热器四次换热，升温至205°C 225°C后从饱和塔上部进入饱和塔，粗煤气和工艺循环水在饱和塔内逆流接触进行传热传质；工艺循环水温度逐渐降低，从饱和塔底部送出，经饱和塔底泵加压后从工艺水入口返回热水塔进行循环加热；增湿提温后的粗煤气从饱和塔顶部送出，进入粗煤气换热器与下述的二变混合气换热提温；出粗煤气换热器的粗煤气分成两股，其中第一股粗煤气进入第一气液混合器， 与界区来的中压过热蒸汽以及中压锅炉水混合增湿提温，调整后的粗煤气温度为250°C 280°C、水/干气摩尔比为1. 3 1. 5，随后粗煤气进入第一变换炉进行变换反应，得到一变混合气；一变混合气与第二股粗煤气并流后送入第二气液混合器，与界区来的中压锅炉水充分混合进行增湿调温后送入第四预热器加热工艺循环水；一变混合气和第二股粗煤气的温度降低到240°C 270°C后进入第二变换炉继续进行变换反应，得到二变混合气；出第二变换炉的二变混合气首先进入粗煤气换热器对所述的粗煤气进行加热，然后进入第三预热器加热工艺循环水后，送入第三变换炉继续反应，得到三变混合气；控制进入第三变换炉的二变混合气的温度为230°C 250°C ；出第三变换炉的三变混合气首先送入第二预热器加热工艺循环水，然后送入第四变换炉继续进行变换反应，得到四变混合气；控制进入第四变换炉的三变混合气的温度为 210°C 220°C ；出第四变换炉的四变混合气先送入第一预热器加热工艺循环水，然后从变换混合气入口进入热水塔，在热水塔的中部与来自饱和塔的工艺循环水逆流接触进行传质传本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高水气比饱和热水塔分股ＣＯ变换工艺，其特征在于包括下述步骤：由粉煤气化工段送来的粗煤气首先送入气液分离器（１）中分离出液相；从气液分离器（１）顶部出来的经过分液后的粗煤气从饱和塔（２）的下部进入饱和塔，从热水塔（１４）的工艺循环水出口（１４２）送来的工艺循环水换热至２０５℃～２２５℃后从饱和塔（２）的上部进入饱和塔，两者在饱和塔（２）内逆流接触进行传热传质；工艺循环水逐渐降温从饱和塔（２）底部送出，从热水塔（１４）的工艺循环水入口（１４４）返回热水塔（１４）；出饱和塔（２）的粗煤气换热后分为两股，第一股粗煤气与中压过热蒸汽和中压锅炉水充分混合后送入第一变换炉（５）进行变换反应，得到一变混合气；控制进入第一变换炉（５）的粗煤气温度为２５０℃～２８０℃、水／干气摩尔比为１．３～１．５；一变混合气与第二股粗煤气并流后再与中压锅炉水充分混合后送入第二变换炉（８）进行变换反应，得到二变混合气；控制进入第二变换炉（８）的温度为２４０℃～２７０℃、水／干气摩尔比为０．７～０．９、ＣＯ干基体积含量为３０％～４０％；所述第一股粗煤气与第二股粗煤气的流量比为３∶７～５∶５；出第二变换炉（８）的二变混合气换热至２３０℃～２５０℃后进入第三变换炉（１０）继续进行变换反应，得到三变混合气；出第三变换炉（１０）的三变混合气换热至２１０℃～２２０℃后进入第四变换炉（１２）继续进行变换反应，得到四变混合气；出第四变换炉（１２）的四变混合气从变换混合气入口（１４３）进入热水塔（１４），在热水塔（１４）的中部与来自饱和塔（２）的工艺循环水逆流接触进行传质传热，在热水塔（１４）的上部与净化工艺冷凝液以及补入的中压锅炉水逆流接触进行传质传热，在热水塔（１４）的顶部得到变换混合气，在热水塔的底部得到工艺循环水；上述热水塔中工艺循环水与净化冷凝液和中压锅炉水的摩尔比为７．０～１０．０，并且该工艺循环水的用量与进入气液分离器的干基粗煤气的摩尔比为４．０～６．０。上述热水塔塔体的顶部设有变换混合气出口（１４１），塔体的底部设有工艺循环水出口（１４２），塔体侧壁的下部设有变换混合气入口（１４３），塔体侧壁的中部设有工艺循环水入口（１４４），塔体侧壁的上部设有净化工艺冷凝液以及中压锅炉水入口（１４５），并且所述的工艺循环水入口（１４４）和所述的净化工艺冷凝液以及中压锅炉水入口（１４５）分别连接设置在所述塔体内的喷淋装置（１４６）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许仁春，邹杰，施程亮，张晓宁，唐永超，徐洁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化集团宁波工程有限公司，中国石化集团宁波技术研究院，
类型：发明
国别省市：11
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