[发明专利]一种饱和塔等温炉串绝热炉CO变换工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种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。

背景技术

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的中国发明专利申请所公开的《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。

发明内容

本发明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。

本发明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℃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。