本发明专利技术涉及到一种低水气比全低温激冷CO耐硫变换工艺，包括下述步骤：①将气化工段来的粗煤气送入预变换炉，控制粗煤气进入预变换炉的入口温度为190～250℃、水/干气摩尔比为0.21～0.23；得到预变混合气；②将预变混合气送入第一变换炉继续进行变换反应，控制预变混合气进入第一变换炉的入口温度为200～250℃、水/干气摩尔比为0.4～0.5；得到一变混合气；③将一变混合气送入第二变换炉，控制一变混合气进入第二变换炉的入口温度为200～250℃、水/干气摩尔比为0.4～0.5；得到二变混合气；④将二变混合气送入第三变换炉，控制二变混合气进入第三变换炉的入口温度为200～240℃、水/干气摩尔比为0.4～0.5，得到变换后混合气。本发明专利技术所提供的变换工艺预变催化剂使用寿命长，中压蒸汽消耗少，系统压降小，能耗低，设备投资少。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种CO变换工艺，具体指一种粉煤气化低水气比全低温激冷CO耐硫 变换的工艺。
技术介绍
对于采用大型气化工艺制取合成气及下游C1K工产品的生产装置，原料气中的一 氧化碳一般是通过变换反应除去，消耗水蒸汽，可制得与反应了的一氧化碳等摩尔的氢气， 同时又把一氧化碳变为易于脱除的二氧化碳。一氧化碳变换是高放热反应，一般采用分段 变换流程，段间移走热量。在流程设置中如何有效的控制一氧化碳变换反应的床层温度，避 免甲烷化副反应的发生，延长催化剂的使用寿命，降低气体通过变换炉的压力损失和节省 水蒸汽，是变换流程开发的重点和难点。变换反应一般根据原料气的组成来选择催化剂。通常使用的催化剂有耐硫变换催 化剂和非耐硫变换催化剂两种。目前用于非耐硫变换的一氧化碳低温变换工艺流程，多采 用铁系催化剂，而采用耐硫变换的钴系催化剂，一般都需要较高的水/气比和较高的操作温度。现有低温耐硫变换工艺及装置通常用于处理CO的体积含量小于45%的原料气， 而用于处理CO体积含量大于60 %的高CO含量原料气的耐硫变换工艺及生产装置不多。而 现有的低温耐硫变换工艺及装置生产能力小，运行欠稳定，变换气通过变换炉的压力损失 大，后序工序消耗的压缩功变大，生产成本高。申请号为200710068401.0的中国专利技术专利申请公开了《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，预变换催化剂在短期内活性急剧衰退并且板结，系统压降显著 增加，催化剂更换频繁，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 偏大，增加了企业的生产成本。再如申请号为200710087573. 2的中国专利技术专利申请所公开的《一种粉煤气化低 水/气耐硫变换工艺》为低水气比CO耐硫变换工艺流程，此专利技术专利申请所公开的第一反 应器入口的水/干气摩尔比为0. 18 0.20，入口温度为180 220°C。但在变换装置的 实际运行中，发现第一反应器入口的水/干气摩尔比0. 18 0. 20，入口温度180 220°C 仅在变换催化剂使用初期可以维持，在变换催化剂使用中期和后期，第一反应器入口的水/ 干气摩尔比通常需要达到0. 21 0. 23，入口温度需要达到225 250°C。也就是说在此专 利所要求的第一反应器入口水气比和温度下，在变换催化剂使用的中后期，变换反应并不 能稳定的进行；另外此专利对后续的变换炉设置情况及工艺参数均没有体现。徐邦浩在《化肥工业》第33卷第4期发表了题为“Shell粉煤气化一氧化碳变换 工艺选择”的文章，此文章针对柳州化工厂存在的中压过热蒸汽短缺的情况，提出了一种节 省蒸汽的低水气比变换流程，此变换流程采用的是甲烷化技术对气体进行最终精制，因此 变换系统设置了 4台变换炉，2#变换炉出口变换气对1#变换炉的进口气体进行预热，3#变换炉出口变换气副产低压蒸汽，最终变换气出口 CO干基体积含量为0. 65%，此流程设置在 实际运行中存在以下问题1、最终变换气出口 CO干基体积含量为0.65%有缺陷，对于气体精制采用甲烷化 流程来说变换出口 CO含量偏高、甲烷化工段氢气消耗较严重，相当于增加了吨氨的有效气 消耗；对于气体精制采用液氮洗流程来说此变换出口 CO含量又偏低，不能充分发挥液氮洗 流程的特点。2、文中1#变换炉和2#变换炉的出口温度均超过400°C，在低水气比的工况下会发 生强放热的甲烷化反应，变换炉会出现严重超温。3、文中2#变换炉出口变换气对1#变换炉的进口气体进行预热在设计上有缺陷，实 际生产中暴露出以下两个问题1) 2#变换炉入口气体中CO含量较高，变换开车期间运行一般不稳定，所以出口气 体的温度也是波动的，此波动会影响到1#变换炉的进口气体温度，而1#变换炉的出口气体 温度又会影响2#变换炉的进口气体温度，进一步会引起整个变换系统的波动；2)使用2#变换炉出口气体加热1#变换炉的进口气体在热量利用上不尽合理，变 换反应在1#变换炉、2#变换炉、3#变换炉反应推动力大，反应速度快，转化率高，需要消耗大 量的水和蒸汽，从节省蒸汽的角度出发，变换气在满足进变换炉前的水气比要求的前提下 段间加入的工艺冷凝液越多就可以节省更多蒸汽，但为了维持各个变换炉的进口变换气温 度，又不能全部使用汽提工艺冷凝液，还需要补入部分中压过热蒸汽，文中2#变换炉出口气 体的热量加热1#变换炉的进口气体，则2#变换炉出口气体温度随之会降低，相应的2#变换 炉出口气体中加入的工艺冷凝液量也减少，在水气比恒定的情况下就需要补入更多的中压 过热蒸汽来提温。4、文中的低水气比变换流程根本出发点是节省蒸汽，也就是说需要尽量将变换反 应所放出的热量全部利用，才能达到少用外界提供的中压蒸汽之目的，但文中的流程设置 却出现了低压废锅，产生的低品位蒸汽又不能补入变换系统，这在能量利用上是极度不合理的。5、文中激冷水使用的是未经汽提净化的变换工艺冷凝液，此冷凝液偏酸性容易造 成管道和设备的腐蚀。
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粉煤气化低水气比 全低温激冷CO耐硫变换工艺，其通过有效控制各变换炉入口的水/干气比、变换炉入口温 度和变换炉结构来达到延长催化剂使用寿命、降低蒸汽消耗的目的。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为该粉煤气化低水气比全低温激冷 CO耐硫变换工艺，其特征在于包括下述步骤①将粗煤气送入预变换炉，控制粗煤气进入预变换炉的入口温度为190 250°C、 水/干气摩尔比为0. 21 0. 23 ；经预变换炉变换后得到预变混合气；②将预变混合气送入第一变换炉继续进行变换反应，控制预变混合气进入第一变 换炉的入口温度为200 250°C、水/干气摩尔比为0. 4 0. 5 ；经第一变换炉变换后得到 一变混合气；③将一变混合气送入第二变换炉，控制一变混合气进入第二变换炉的入口温度为 200 250°C、水/干气摩尔比为0. 4 0. 5 ；经第二变换炉变换后得到二变混合气；④将二变混合气送入第三变换炉，控制二变混合气进入第三变换炉的入口温度为 200 240°C、水/干气摩尔比为0. 4 0. 5，经第三变换炉变换后得到CO干基体积含量低 于1.5%的混合气。上述方案中，控制进入各变换炉内混合气的水气比以及温度的方法有多种，较好 的，所述粗煤气首先送入气液分离器分离出液体，然后送入换热器换热并根据配比要求配 入中压过热蒸汽后一起送入第一激冷减温增湿器，与从第一激冷减温增湿器的喷嘴喷出的 雾化良好的汽提工艺冷凝液在第一激冷减温增湿器内充分混合降温，然后一起送入预变换 炉；所述的预变混合气在送入所述第一变换炉之前先与中压过热蒸汽混合后一起进 入第二激冷减温增湿器，与从第二激冷减温增湿器的喷嘴喷出的雾化良好的汽提工艺冷凝 液在第二激冷减温增湿器内充分混合降温，然后一起进入所述的第一变换炉；所述的一变混合气在送入所述第二变换炉之前先与中压过热蒸汽混合后进入第 三激冷减温增湿器，与从第三激冷减温增湿器的喷嘴喷出的雾化良好的汽提工艺冷凝液在 第三激冷减温增湿器内充分混合降温，然后一起送入所述的第二变换炉；所述的二变混合气在送入所述的第三变本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种粉煤气化低水气比全低温激冷ＣＯ耐硫变换工艺，其特征在于包括下述步骤：①将粗煤气送入预变换炉，控制粗煤气进入预变换炉的入口温度为１９０～２５０℃、水／干气摩尔比为０．２１～０．２３；经预变换炉变换后得到预变混合气；②将预变混合气送入第一变换炉继续进行变换反应，控制预变混合气进入第一变换炉的入口温度为２００～２５０℃、水／干气摩尔比为０．４～０．５；经第一变换炉变换后得到一变混合气；③将一变混合气送入第二变换炉，控制一变混合气进入第二变换炉的入口温度为２００～２５０℃、水／干气摩尔比为０．４～０．５；经第二变换炉变换后得到二变混合气；④将二变混合气送入第三变换炉，控制二变混合气进入第三变换炉的入口温度为２００～２４０℃、水／干气摩尔比为０．４～０．５，经第三变换炉变换后得到ＣＯ干基体积含量低于１．２％的混合气。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：亢万忠，许仁春，施程亮，张骏驰，吴德民，
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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