分流式等温耐硫变换工艺及其设备制造技术

本发明专利技术公开的分流式等温耐硫变换工艺，其从界外来的原料煤气分流成至少两部分，其中第一部分原料煤气配入过热蒸汽，将温度提高至２００－３００℃后进入第一级变换反应步骤进行变换反应，产出第一变换气，其余部分被送入下一级变换反应步骤进行变换反应。具有变换炉催化剂床层温度平稳、控制简单、操作方便、出口ＣＯ含量低；变换流程短、设备少、阻力降低；副产蒸汽量大、过热温度高、蒸汽压力高、热回收效率高等特点。因此本发明专利技术可以达到减少变换级数，减少设备台数和阻力降，降低投资；副产蒸汽量大、过热温度高、压力高，节能；减少变换蒸汽消耗、降低外排废水，环保；装置设备容易大型化的目的。本发明专利技术还公开了该工艺所使用的分流式等温耐硫变换设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体净化领域，涉及一种用于煤制气体中，采用Co-Mo宽温耐硫变换 催化剂，使一氧化碳和水蒸汽发生变换反应生成氢气和二氧化碳的分流式等温耐硫变换工 艺和设备。本专利技术适用于煤制合成天然气、煤制合成油、煤制混合醇、煤制甲醇等大型和超 大型变换装置。
技术介绍
近年来，煤化工制合成气快速发展，不同的下游产品对合成气中H2/C0比例的要求 不同，一般采用变换反应调整气体组成。 一氧化碳(CO)变换装置在煤制合成天然气、煤制 合成油、煤制混合醇、煤制甲醇等装置中起着重要作用，变换的能耗在产品的总能耗中占有 相当的比例。 对变换工艺、变换设备进行创新、优化，特别是目前新的煤气化工艺煤气中一氧化 碳含量很高，在研究变换对策并降低蒸汽消耗的同时，尽可能回收利用变换反应产生的高、 低位能是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。 传统的C0耐硫变换工艺，变换反应是在绝热反应器(变换炉)中进行的， 一般是 多级变换，存在以下弊端1、变换级数多，设备多，阻力降大，投资大；2、大部分催化剂处在 较高的出口温度下(基本是热点温度)运行，寿命短；3、反应器温度控制困难，容易出现超 温、飞温，对变换炉压力壳体和下游设备影响大，对装置安全运行造成隐患；4、催化剂硫化 过程复杂，且容易发生硫化超温；5、需要另外的开工加热器(明火或蒸汽加热)，以便对催 化剂进行升温、硫化和再生等；6、由于受绝热温升的影B向，反应器出口 C0浓度受反应平衡 制约，难以达到较低的水平；7、反应温升会使反应器的温度超出催化剂活性范围，导致催化 剂表面的活性组分熔结，比表面积大幅度下降，活性下降，甚至无法使用；8、变换炉尺寸大， 热回收的流程复杂。 中国专利公开号CN1429764A公开了 "一种C0等温耐硫变换工艺"，经分析该等温 耐硫变换工艺实用性不大，并存在如下问题1、该专利技术中采用的列管式反应器催化剂装填 系数低，催化剂装量少，不适合于大型化和超大型化装置；内置盘管式反应器比冷面小，移 热困难，而且同平面温差大，容易造成局部过热，不适用于高C0含量的煤气变换；2、采用一 段等温变换进行深度变换，或者副产蒸汽压力低，热回收效率差；或者汽气比大，即消耗大 量蒸汽，产生大量废水；采用二段或三段等温变换，设备多，系统复杂，投资大；3、副产饱和 蒸汽不能作为动力蒸汽使用，实际热回收效果不好；4、未考虑高C0含量气体变换大量反应 热的移出阻碍问题，即自然循环无法实现高通量热量的移出。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一在于克服现有技术中存在的不足，提供一种新的 CO分流式等温耐硫变换工艺，其通过流程上分流式，来解决变换副产蒸汽的过热、绝热变换 炉温升过大、汽气比过大和废水量过大等问题。在工艺上采用强制循环移热方法，来解决大4放热量、大热通量的移热问题，以降低热点温度，适应高CO煤气的变换。 本专利技术所要解决的技术问题之二在于克服现有技术中存在的不足，提供一种新的CO分流式等温耐硫变换设备，其绝热变换反应器可以是轴向的，也可以是轴径向的；等温变换炉可以是轴向的，也可以是轴径向的；采用催化剂装填系数大的变换炉内件型式，例如板壳式，解决催化剂装量大和设备大型化问题；在管道安装布置上解决变换炉和下游换热设备的管道连接存在安全隐患或投资过大的问题。 作为本专利技术第一方面的分流式等温耐硫变换工艺，其特征在于，从界外来的原料 煤气分流成至少两部分，其中第一部分原料煤气配入过热蒸汽，将温度提高至200-30(TC后 进入第一级变换反应步骤进行变换反应，产出第一变换气，其余部分被送入下一级变换反 应步骤进行变换反应。 所述第一部分原料煤气的体积为界外来的原料煤气体积的10-40% 。 所述下一级变换反应步骤至少包括一第二级变换反应步骤，其余部分原料气至少还被分出第二部分原料气，并与第一变换气混合进入第二级变换反应步骤进行变换反应，产出第二变换气。 所述第一级变换反应步骤为绝热变换反应步骤，该第一级变换反应步骤出来的第 一变换气温度为400-50(TC，温度为400-50(TC的第一变换气送入一蒸汽过热器回收热量， 温度降为250-35(TC的第一变换气与第二部分原料煤气混合成温度为200-30(TC混合气体 送入第二级变换反应步骤进行变换反应。 所述第二级变换反应步骤为等温变换反应步骤，该第二级变换反应步骤出来的第 二变换气温度为250-35(TC，第二变换气送入一锅炉给水预热器回收热量，经过锅炉给水预 热器回收热量后送至热回收冷却系统分离出最终变换气和冷凝液；所述等温变换反应步骤 副产2. 5-9. OMPaG中压饱和蒸汽，该中压饱和蒸汽被泵采用强制循环移热方式送入汽包， 通过该汽包分离出副产中压饱和蒸汽，分离出的副产中压饱和蒸汽被送入所述蒸汽过热器 过热至350-45(TC送出，锅炉给水预热器预热的锅炉用水被送入汽包。 所述第二级变换反应步骤为绝热变换反应步骤，第二级变换反应步骤出来的第二 变换气温度温度为400-50(TC ，第二变换气送入一废热锅炉与进入废热锅炉内的预热后的 锅炉用水进行热交换后送入一锅炉给水预热器回收热量，经过锅炉给水预热器回收热量后 送至热回收冷却系统分离出最终变换气和冷凝液；锅炉给水预热器预热后的锅炉用水送入 废热锅炉副产2. 5-9. OMPaG中压饱和蒸汽，副产中压饱和蒸汽被送入所述蒸汽过热器过热 至350-45(TC送出。 或者所述第一级变换反应步骤为等温变换反应步骤，第一级变换反应步骤出来的 第一变换气的温度为250-35(TC，送入一锅炉给水预热器回收热量，经过锅炉给水预热器 回收热量后送至热回收冷却系统分离出最终变换气和冷凝液；所述等温变换反应步骤副产 2. 5-9. OMPaG中压饱和蒸汽，该中压饱和蒸汽被泵采用强制循环移热方式送入汽包，通过该 汽包分离出副产中压饱和蒸汽送出。 作为本专利技术第二方面的分流式等温耐硫变换设备，至少包括一第一变换反应器和 一锅炉给水预热器以及热回收冷却系统，第一变换反应器的第一变换气出口管与锅炉给水 预热器进气口连接，锅炉给水预热器出气口与所述热回收冷却系统连接；第一变换反应器 的原料气入口接原料煤气。从界外来的原料煤气分流成至少两部分，其中第一部分原料煤5气配入过热蒸汽，将温度提高至200-30(TC后进入通过第一变换反应器的原料气入口进入第一变换反应器进行变换反应，产出第一变换气，其余部分被送入下一级变换反应器进行变换反应；第一变换气通过第一变换气出口管送入所述锅炉给水预热器回收热量后，通过管线再送入所述热回收冷却系统分离出变换气和冷凝器。 在本专利技术一个实施例中，所述的分流式等温耐硫变换设备还包括一汽包，所述第一变换反应器为等温变换反应器，所述第一变换反应器通过一由泵及管线构成的强制循环移热回路与汽包连接，所述锅炉给水预热器的锅炉给水管与汽包连接，向汽包输送预热后的锅炉给水；第一部分原料煤气配入过热蒸汽，将温度提高至200-30(TC后通过第一变换反应器的原料气入口进入第一变换反应器进行变换反应，产出第一变换气，第一变换气通过第一变换气出口管送入所述锅炉给水预热器回收热量后，再送入所述热回收冷却系统分离出变换气和冷凝器；第一变换反应器副产中压饱和蒸汽，副产中压饱和蒸汽通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
分流式等温耐硫变换工艺，其特征在于，从界外来的原料煤气分流成至少两部分，其中第一部分原料煤气配入过热蒸汽，将温度提高至２００－３００℃后进入第一级变换反应步骤进行变换反应，产出第一变换气，其余部分被送入下一级变换反应步骤进行变换反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨震东，陆欢庆，金力强，
申请(专利权)人：上海国际化建工程咨询公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]