[发明专利]一种配套粉煤气化的等温变换并联气冷变换制合成气工艺及等温变换炉

说明书

本发明涉及到一种配套粉煤气化的等温变换并联气冷变换制合成气工艺及等温变换炉，包括下述步骤：来自粉煤气化装置的粗煤气分离出冷凝液、换热、脱毒后分为三股，第一股净化气为非变换气，第三股净化气送入等温变换炉进行变换反应，汽包内的锅炉水作为等温变换炉的取热介质，副产3.5～6.0MPa(G)中压饱和蒸汽；出等温变换炉的第一变换气回收热量预热中压锅炉水；第二股净化气进入气冷变换炉进行变换反应，中压饱和蒸汽作为气冷变换炉的取热介质，出气冷变换炉的第二变换气回收热量后与第一变换气和第一股净化气混合后得到粗合成气，粗合成气回收热量后送下游。

技术领域

本发明涉及一种CO变换工艺，具体指一种配套粉煤气化的等温变换并联气冷变换制合成气工艺及等温变换炉。

背景技术

我国是一个缺油少气富煤的国家，资源特点决定了我国的能源化工原料来源必然以煤为主。煤气化是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。以粉煤为原料的气化技术(如东方炉),该类气化技术生产的粗煤气CO含量高达60v％～80v％(干基)，水气摩尔为0.5～1.0。

一氧化碳变换工序是现代煤化工技术中不可或缺的一环，承担着承上启下的作用。CO变换的目的是调整合成气中H₂和CO浓度，提供满足工艺要求的合成气。煤化工项目下游产品不同，所需合成气的组分不同，对应的变换反应深度及变换工艺也不同。

变换反应是一个放热反应，传统的变换工艺多采用“多段绝热反应+间接热能回收”的方式设置流程，该工艺存在流程长、设备多、投资大、能耗高、系统压降大、催化剂寿命短等一系列问题。

近年来开发的等温变换技术应用在各种煤气化工艺中，因其具有流程短、变换反应深度容易控制等技术优势倍受人们关注，但该技术也存在以下不足之处：目前的等温变换工艺中，无论是绝热变换串等温变换工艺、还是等温变换串绝热变换工艺、或是双等温变换炉串联工艺，各变换炉均是串联在一起，变换气都是全气量通过所有的变换炉，造成变换炉的设备尺寸大，造价高，制造、运输困难。其次，部分等温变换工艺只能副产饱和蒸汽，不能产过热蒸汽，蒸汽品质较低。

(1)如申请号为201811160904.5的中国发明专利申请所公开的《一种配套水煤浆气化的气冷并水冷等温变换工艺》，其工艺流程设置为：气冷变换并联等温变换+低温变换工艺，用于制氢。该CO变换技术为了改变水冷炉的床层温度，设置了锅炉循环水泵，汽包内的锅炉水通过强制循环进行水冷炉，与自然循环相比，能耗高，投资大；其次，该CO变换技术配套的水冷炉内设置了两组换热管，用于切换，结构复杂。

(2)如申请号为201410439881.7的中国发明专利申请所公开的《一种用于高浓度CO原料气的绝热串等温变换工艺》，其工艺流程设置为：绝热+等温变换工艺、绝热+等温+绝热变换工艺，虽然解决了蒸汽的过热问题，但是该工艺用于高CO浓度的粗煤气时，绝热变换炉存在超温的风险。

(3)如申请号为201210185731.9的中国发明专利申请所公开的《一种副产高品位蒸汽节能深度转化的水移热变换工艺》，其工艺流程设置为：双等温变换炉串联工艺、绝热+等温变换工艺、绝热+等温+绝热变换工艺，三种工艺都只能产饱和蒸汽，都是所有变换炉串联在一起，变换气全气量通过所有的变换炉，当装置大型化后，会出现变换炉的设备尺寸大，造价高，制造、运输困难等一系列问题。

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能副产中压过热蒸汽，能有效减小各变换炉尺寸，装置投资低、系统压降小、催化剂使用寿命长的一种配套粉煤气化的等温变换并联气冷变换制合成气工艺。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种撤热均匀、变换反应效率高、设备投资低的等温变换炉。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种配套粉煤气化的等温变换并联气冷变换制合成气工艺，其特征在于包括下述步骤：