[发明专利]带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺

权利要求书

1.一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：含有高浓度CO的粗煤气，首先进入预变换反应器进行预变换，通过调节水气比和空速，控制预变换反应器中CO的变换率为40％～60％，控制预变换反应器的出口变换气温度不超过400℃；经预变换反应器预变换后的出口变换气进入吸附增强水气变换工艺单元。

2.根据权利要求1所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述吸附增强水气变换工艺单元采用变压吸附工艺，每个吸附增强反应塔依次经历充压、吸附增强水气变换反应、产品气回收、均压降、顺向放压、逆向放压、蒸汽解吸、冲洗、均压升和终充步骤；通过调节每个吸附增强反应塔反应时间、冲洗比，控制每个吸附增强反应塔中CO的变换率均为99.5％以上，H₂的纯度均为99％以上。

3.根据权利要求2所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述吸收增强反应塔中填充有催化剂和吸附剂，所述催化剂和吸附剂的填充方法为分段填充或混合填充。

4.根据权利要求3所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述分段填充为催化剂和吸附剂分层填充，预变换反应器出口变换气先经过催化剂层，再经过吸附剂层，所述催化剂层和吸附剂层的高度比例为1：(1～99)。

5.根据权利要求3所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述混合填充为催化剂和吸附剂混合均匀后填充，所述催化剂和吸附剂的体积比例为1：(1～99)。

6.根据权利要求3～5任意一项权利要求所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述吸附增强水气变换工艺的预变换反应器和吸附增强水气变换工艺单元的每个吸附增强反应塔所采用的催化剂均分别为铁系变换催化剂。

7.根据权利要求3～5任意一项权利要求所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述吸附增强水气变换工艺单元的每个吸附增强反应塔所采用的吸附剂均分别为水滑石、类水滑石、修饰的水滑石和修饰的类水滑石中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述吸附增强水气变换工艺单元的每个吸附增强反应塔所采用的吸附剂均分别为碳酸钾修饰的水滑石和碳酸钾修饰的类水滑石中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于：所述含有高浓度CO的粗煤气中CO的干基体积分数为50％～70％，其余组分为H₂，CH₄，N₂，Ar和H₂O中的一种或多种。

10.根据权利要求1～9任意一项权利要求所述的一种带有预变换反应器的处理CO气体的吸附增强水气变换工艺，其特征在于，所述吸附增强水气变换工艺单元中每个吸附增强反应塔的再生，根据压力不同、吸附质在吸附剂上的吸附量不同的原理，实现吸附剂的再生，具体操作如下：

(1)吸附增强水气变换反应：

预变换反应器的出口变换气从吸附增强反应塔底部流入，发生水气变换反应和CO₂吸附反应，H₂作为产品气从顶部流出吸附增强反应塔；

(2)解吸附，具体步骤依次如下：

(a)均压降：

通过吸附增强反应塔之间的均压，降低吸附剂的操作压力，使部分CO₂得到解吸；

(b)顺向放压：

完成一次均压降过程后，顺着吸附的方向放出一部分含氢气的混合气，作为另外一个处于冲洗步骤的吸附增强反应塔的气源，降低该吸附增强反应塔中的CO₂分压，使得该吸附增强反应塔得到再生；并且通过顺向放压，吸附增强反应塔自身的压力有所降低，CO₂得到部分解吸；

(c)逆向放压：

完成均压降过程后，吸附增强反应塔仍存在压力，这时，反应塔被解吸出来的CO₂充满，这部分CO₂逆着吸附的方向放出吸附增强反应塔，通过逆向放压使吸附增强反应塔的压力达到常压；

(d)真空降压：

通过逆向放压使吸附增强反应塔的压力达到常压后，对反应塔继续进行抽真空降压；

(e)蒸汽冲洗：

为进一步降低CO₂分压，采用蒸汽冲洗的方式，提高吸附剂的再生程度；

通过上面的共同作用，吸附剂的再生过程完成；

(3)吸附准备：

吸附准备过程是将吸附增强反应塔的压力回复至系统压力水平，具体步骤依次如下：

(a)均压升：

通过与完成吸附增强水气变换过程的吸附增强反应塔之间采用两两压力平均的方式，使完成再生的吸附增强反应塔的压力得到提高；此过程既是一个升压过程，同时也是一个回收其他吸附增强反应塔内剩余有效成分的过程；

(b)终充：

通过均压升能使吸附增强反应塔的压力得到一定升高，但其与整个系统的压力还存在一定差值，这部分差值最终使用产品气充压，将吸附增强反应塔的压力升至系统压力水平。