一种饱和塔等温炉串绝热炉CO变换工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种饱和塔等温炉串绝热炉CO变换工艺。其特征在于包括下述步骤：气液分离的粗煤气除去杂质后送入饱和塔内，在饱和塔内被增湿提温后，再与来自管网的中压过热蒸汽充分混和，再次提温增湿，随后分为两股，即第一股和第二股，第一股的体积为总体积的20～40%，第一股送入等温变换炉进行深度变换反应，出等温变换炉的变换混合气与第二股粗煤气混合后，进入气液混合器中，与来自界区的中压锅炉水混合增湿后，送入第一绝热变换炉继续变换反应。与现有技术相比较，本发明专利技术所提供的饱和塔串等温炉CO变换工艺，解决了现有技术饱和热水塔高水气比CO变换工艺流程长、绝热反应级数较多、系统压降大，设备投资高、变换炉容易超温、催化剂寿命短等一系列问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种CO变换工艺，具体指一种饱和塔等温炉串绝热炉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，该技术对煤质要求低、合成气中有效组分高、运行费用低且环境友好。壳牌粉煤气化生成的粗合成气采用废热锅炉冷却，粗合成气中CO干基体积含量高达60%以上，同时水蒸气体积含量小于20%，粗合成气具有水蒸气含量低和CO含量高的显著特点。 我国在引进壳牌粉煤气化技术时，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。但将壳牌粉煤气化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。所以壳牌粉煤气化技术的引进同时，也极大的推动了我国高浓度CO变换技术的发展和进步。CO变换是水蒸气和CO的等摩尔强放热反应，生成二氧化碳和氢气。对于不同的煤气化技术所生成的粗合成气，变换工序的化学反应过程均是相同的，但是变换流程需要根据粗合成气的特点进行有针对性的设计。对于壳牌煤气化技术生成的粗合成气，在变换工序进行CO变换反应时，变换流程设计的重点和难点是有效的控制CO变换反应的床层温度，延长变换催化剂的使用寿命。目前国内在高浓度CO变换流程设计中普遍采用绝热变换炉，鉴于CO变换反应是强放热过程，现有的变换工艺流程组织均采用多段绝热变换炉进行反应，段间移走反应热量。因此，导致现有的高浓度CO变换技术变换炉多、热量损失大、第一变换炉容易超温、催化剂寿命短等一系列问题。如申请号为201110260539. 7的中国专利技术专利申请所公开的《一种高水气比饱和热水塔分股CO变换工艺》，该高水气比饱和热水塔分股CO变换工艺全部采用绝热变换炉，反应级数较多，系统压降大，后系统对变换气压缩消耗的能耗高；尤其是第一变换炉采用绝热变换炉，炉壁要承受高温高压的变换气，造成设备壁厚大，设备投资高；并且第一变换炉催化剂长期处于较高温度下运行，运行环境苛刻，催化剂寿命较短，更换频繁，操作费用高；同时，第一变换炉采用绝热炉，温度控制较困难，容易出现超温问题，对变换工序安全运行造成不利影响，存在安全隐患。由于绝热反应级数多，变换工序开车时对催化剂硫化过程复杂，变换工序开车耗时长、费用高。
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塔等温炉串绝热炉CO变换工艺，以解决现有饱和热水塔高水气比CO变换工艺流程长、绝热反应级数较多、系统压降大，设备投资高、变换炉容易超温、催化剂寿命短等一系列问题。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塔等温炉串绝热炉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进行气液相分离；由气液分离器顶部出来的粗煤气送入脱毒槽除去粗煤气中的杂质后，送入饱和塔内；粗煤气由饱和塔的下部送入饱和塔，从热水塔底部送出的工艺循环水经过换热至190 210°C后，由饱和塔的上部进入饱和塔，两股物流在饱和塔内进行逆流传热传质；由饱和塔底部送出的工艺循环水经饱和塔塔底泵加压后，返回至热水塔；粗煤气在饱和塔内被增湿提温后，由饱和塔顶部送出，经换热提温后，再与来自管网的中压过热蒸汽充分混和，再次提温增湿，随后分为两股，即第一股和第二股，第一股的体积为总体积的20 40%，第一股送入等温变换炉进行深度变换反应，控制进入等温变换炉的粗煤气的水/干气摩尔比为O. 9 I. 2、温度250 280°C ；出等温变换炉的变换混合气与第二股粗煤气混合后，进入气液混合器中，与来自 界区的中压锅炉水混合增湿后，送入第一绝热变换炉继续变换反应，控制进入第一绝热变换炉的混合气水/干气摩尔比为O. 55 O. 65、温度230 250°C ；出第一绝热变换炉的一变混合气经换热降温至200 220°C后，送入第二绝热变换炉继续进行变换反应；出第二绝热变换炉的二变混合气经换热降温至180 200°C后，由热水塔下部送入热水塔内，与从热水塔中部进入的工艺循环水进行逆流传质传热，在热水塔的上部喷入净化工艺冷凝液和中压锅炉水，工艺循环水与净化冷凝液和中压锅炉水的摩尔比为7. O 10.0，进行逆流传质传热，在热水塔顶部得到降温后的变换混合气，在热水塔底部得到工艺循环水。上述从热水塔中部进入的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. O 6. O。上述工艺中所使用的等温变换炉可以使用现有技术中的任意一种等温变换炉。较好的，所述的等温变换炉包括炉体，所述炉体内设有由多根换热管组成的换热管束，所述炉体顶部设有反应气入口和检修人孔，炉体的上部侧壁上设有冷却水出口，炉体底部设有变换气出口和冷却水入口，所述炉体的中心设有气体收集器；其特征在于所述炉体包括可拆卸连接的上部第一段炉体和下部第二段炉体，所述第二段炉体内设有管状结构的筒体构成反应炉的气体分布器，该筒体的上、下两端分别连接在上管板和下管板上，所述上管板与所述炉体的内壁间隔有间隙，所述下管板的周缘密封连接所述炉体的内周壁；所述上管板的上方设有上封头，所述下管板的下方设有下封头，所述的换热管束设置在所述的筒体内，并且各所述换热管的两端分别固定在所述的上、下管板上并分别连通由上封头和上管板、下封头和下管板构成的空腔；所述气体收集器的上端连接所述的上管板，气体收集器的下端穿过所述的下封头位于下封头和所述炉体底部构成的空腔内；所述上封头上设有冷却水出口，该冷却水出口通过出水管连接所述的冷却水出口，并且所述的出水管包括可拆卸连接在一起的两部分；所述下封头上设有冷却水入口，该冷却水出口通过进水管连接所述的冷却水入口，并且所述的进水管包括可拆卸连接在一起的两部分；所述气体分布器上间隔均匀地设有多个气孔。较好的，第一段炉体和第二段炉体之间可以通过法兰连接，炉体可以支撑在裙座上立式放置。为了方便催化剂的装填，所述气体分布器可以包括可拆卸连接在一起的多个分段，并且各分段又由两个半圆筒可拆卸连接构成。进一步，为了保证气体进入催化剂床层时的分布均匀性，各所述分段均包括有外筒体和套设在所述外筒体内的内筒体，各所述外筒体可拆卸连接在一起形成外筒，各所述内筒体可拆卸连接在一起形成套设在所述外筒内的内筒，并且所述外筒体和所述内筒体间隔有间隙。内筒体对反应气起到二次分布的作用。较好的，上述方案中所述内筒上的气孔的密度大于所述外筒的，并且所述内孔上的气孔的孔径小于等于3_。考虑到生产过程中催化剂的沉降问题，所述气体分布器靠近所述上管板IOOmm以内的位置不开设气孔，以防止催化剂沉降引起的反应气回流和短路。上述各方案中，所述气体收集器外露于所述下封头的部分呈喇叭状，并且所述气体收集器下端端口的中部设有挡板，所述挡板与所述气体收集器下端端口的周缘间隔有供 合成气流出的空隙。该结构可使出气体收集器的气流扩散流动，避免了气流直接冲击炉体下封头对炉体所造成的冲击损伤，并且可使出气体收集器的气体在下封头与炉体之间的空腔内短暂停留，保证了下封头内外的压力平衡，并且可使炉体和筒体以及下封头内外的环境温度相对均匀，不会产生应力集中。挡板与气体收集器之间可以通过支撑筋板焊接连接，并通过筋板加强。较好地，收集管顶部靠近上管板IOOmm内不开孔，以防止催化剂沉降引起反应气回流和短路。考虑到气体收集器的热膨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饱和塔等温炉串绝热炉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进行气液相分离；由气液分离器顶部出来的粗煤气送入脱毒槽除去粗煤气中的杂质后，送入饱和塔内；粗煤气由饱和塔的下部送入饱和塔，从热水塔底部送出的工艺循环水经过换热至190～210℃后，由饱和塔的上部进入饱和塔，两股物流在饱和塔内进行逆流传热传质；由饱和塔底部送出的工艺循环水经饱和塔塔底泵加压后，返回至热水塔；粗煤气在饱和塔内被增湿提温后，由饱和塔顶部送出，经换热提温后，再与来自管网的中压过热蒸汽充分混和，再次提温增湿，随后分为两股，即第一股和第二股，第一股的体积为总体积的20～40％，第一股送入等温变换炉进行深度变换反应，控制进入等温变换炉的粗煤气的水/干气摩尔比为0.9～1.2、温度250～280℃；出等温变换炉的变换混合气与第二股粗煤气混合后，进入气液混合器中，与来自界区的中压锅炉水混合增湿后，送入第一绝热变换炉继续变换反应，控制进入第一绝热变换炉的混合气水/干气摩尔比为0.55～0.65、温度230～250℃；出第一绝热变换炉的一变混合气经换热降温至200～220℃后，送入第二绝热变换炉继续进行变换反应；出第二绝热变换炉的二变混合气经换热降温至180～200℃后，由热水塔下部送入热水塔内，与从热水塔中部进入的工艺循环水进行逆流传质传热，在热水塔的上部喷入净化工艺冷凝液和中压锅炉水，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，进行逆流传质传热，在热水塔顶部得到降温后的变换混合气，在热水塔底部得到工艺循环水。上述从热水塔中部进入的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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许仁春，邹杰，徐洁，唐永超，涂林，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中石化宁波工程有限公司，中石化宁波技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：