本发明专利技术涉及到一种饱和热水塔高水气比CO变换工艺，其是将粗煤气气液分离后依次送入饱和塔、第一变换炉、第二变换炉、第三变换炉和热水塔，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饱和热水塔高水气比CO变换工艺解决了现有技术中蒸汽消耗大、能耗高，预变换催化剂使用寿命短、失活快、更换频繁等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种CO变换工艺，具体指一种饱和热水塔高水气比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。现有的高浓度高水气比CO变换工艺，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%。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，但高浓度高水气比CO变换工艺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。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就急剧衰退并且板结，系统压降显著增加，预变催化剂更换频繁，影响变换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。
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饱和热水塔高水气比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饱和热水塔高水气比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饱和了水蒸气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粗煤气从饱和塔的下部进入饱和塔，与从上部进入饱和塔的来自热水塔工艺循环水出口的换热后温度为200°c 220°C的工艺循环水逆流接触进行传热传质，控制出饱和塔的粗煤气的温度为190 210°C、水/干气摩尔比为0.7 1.0 ； 工艺循环水从饱和塔底部出来从工艺循环水入口送回热水塔；增湿提温后的粗煤气从饱和塔顶部送出，然后与中压过热蒸汽以及中压饱和蒸汽混合后送入第一变换炉进行深度变换反应；控制进入第一变换炉的粗煤气的温度为 250°C 280°C、水/干气摩尔比为1. 3 1. 5 ；出第一变换炉的一变混合气换热后送入第二变换炉进行二次变换；控制进入第二变换炉的一变混合气的温度为230°C 260°C ；出第二变换炉的二变混合气换热至210°C 220°C后进入第三变换炉继续反应；出第三变换炉的三变混合气换热降温后从热水塔的三变混合气入口进入热水塔， 依次与热水塔中部喷淋下来的工艺循环水、热水塔上部喷淋下来的净化工艺冷凝液以及中压锅炉水进行逆流传质传热；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三变混合气入口，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。较好的，为了有效利用该变换系统内的热源，上述工艺还可以优化如下由粉煤气化工段送来的饱和了水蒸气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粗煤气从饱和塔的下部进入饱和塔，从工艺循环水出口出来的工艺循环水依次送入第一预热器、第二预热器和第三预热器换热至200°C 220°C 后从饱和塔的上部送入饱和塔，两者在饱和塔内逆流接触进行传热传质；控制出饱和塔的粗煤气的温度为190 210°C，水/干气摩尔比为0. 7 1. 0 ；在饱和塔底部得到工艺循环水，该工艺循环水经饱和塔底泵加压后从热水塔中部的工艺循环水入口送入；增湿提温后的粗煤气从饱和塔顶部送出，与从界区来的温度为400°C，压力 4. OMpa的中压过热蒸汽以及产自中压废锅的温度为251°C、压力为4. OMpa的饱和中压蒸汽混合，水/干气摩尔比达到1. 3 1. 5，对粗煤气进行增湿提温后送至粗煤气换热器与二变混合气换热，升温至250°C 280°C，然后送入第一变换炉进行深度变换反应，得到一变混合气；将一变混合气送入中压废锅产出温度为251°C、压力为4. OMpa的饱和中压蒸汽；一变混合气在中压废锅中降温后进入第三预热器与所述的工艺循环水换热，对工艺循环水进行加热；一变混合气降温到230°C 260°C后送入第二变换炉继续进行变换反应，得到CO 干基体积含量为1. 0% 2. 0%的二变混合气；将所述的二变混合气送入粗煤气换热器中与来自饱和塔的粗煤气进行换热后送入第二预热器与工艺循环水换热；换热后的二变混合气温度降到210°C 220°C后进入第三变换炉继续反应；出第三变换炉的三变混合气送入第一预热器对工艺循环水进行第一次加热，换热后的三变混合气从三变混合气入口进入热水塔，依次与热水塔中部喷淋下来的工艺循环水、热水塔上部喷淋下来的净化工艺冷凝液以及中压锅炉水进行逆流传质传热；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。在热水塔的顶部得到的变换混合气送去下游装置，从热水塔底部送出的工艺循环水经热水塔底泵加压后送去第一预热器换热。一、与现有高浓度高水气比CO变换工艺相比较，本专利技术的优点在于1)本专利技术所提供的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。2)使用饱和塔对从气化单元来的粗煤气进行增温增湿，可节省大量中压过热蒸汽，显著的降本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种饱和热水塔高水气比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饱和了水蒸气的粗煤气首先送入气液分离器（１）分离出液相；从气液分离器（１）顶部出来的粗煤气从饱和塔（２）的下部进入饱和塔，与从上部进入饱和塔（２）的来自热水塔工艺循环水出口（１２２）的换热后温度为２００℃～２２０℃的工艺循环水逆流接触进行传热传质，控制出饱和塔的粗煤气的温度为１９０～２１０℃、水／干气摩尔比为０．７～１．０；工艺循环水从饱和塔（２）底部出来从工艺循环水入口（１２４）送回热水塔（１２）；增湿提温后的粗煤气从饱和塔（２）顶部送出，然后与中压过热蒸汽以及中压饱和蒸汽混合后送入第一变换炉（５）进行深度变换反应；控制进入第一变换炉（５）的粗煤气的温度为２５０℃～２８０℃、水／干气摩尔比为１．３～１．５；出第一变换炉（５）的一变混合气换热后送入第二变换炉（８）进行二次变换；控制进入第二变换炉（８）的一变混合气的温度为２３０℃～２６０℃；出第二变换炉（８）的二变混合气换热至２１０℃～２２０℃后进入第三变换炉（１０）继续反应；出第三变换炉（１０）的三变混合气换热降温后从三变混合气入口（１２３）进入热水塔（１２），依次与热水塔中部喷淋下来的工艺循环水、热水塔上部喷淋下来的净化工艺冷凝液以及中压锅炉水进行逆流传质传热；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气出口（１２１），塔体的底部设有工艺循环水出口（１２２），塔体侧壁的下部设有三变混合气入口（１２３），塔体侧壁的中部设有工艺循环水入口（１２４），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（１２５），并且所述的工艺循环水入口（１２４）和所述的净化工艺冷凝液以及中压锅炉水入口（１２５）分别连接设置在所述塔体内的喷淋装置（１２６）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许仁春，施程亮，张玮，唐永超，汉建德，
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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