[发明专利]一种联产合成气及氢气的CO变换工艺及等温变换炉

说明书

本发明涉及一种联产合成气及氢气的CO变换工艺及等温变换炉，包括下述步骤：来自水煤浆气化装置的粗煤气分为两股，一股作为非变换气，另一股回收热量、分离出冷凝液、换热后分为两股；第一股进入绝热变换炉进行变换反应，出绝热变换炉的合成气回收热量后与非变换气混合送去下游；第二股进入等温变换炉进行中温变换反应和低温变换反应，副产中压饱和蒸汽和低压饱和蒸汽；中压饱和蒸汽与出绝热反应炉的合成气换热，得到中压过热蒸汽；低压饱和蒸汽与冷凝液换热得到低压过热蒸汽；等温变换炉出口得到的粗氢气回收热量后送去下游。

技术领域

本发明涉及到CO变换工艺，具体指一种联产合成气及氢气的CO变换工艺及等温变换炉。

背景技术

我国是一个缺油少气富煤的国家，资源特定决定了我国的能源化工原料来源必须以煤为主。煤炭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。煤气化技术是煤基化工的核心技术和龙头技术。其中以水煤浆为原料的气化技术是其中一个重要分支，主要有多喷嘴对置式水煤浆气化技术，GE气化技术等。该类气化技术的特点是生产的粗煤气中一氧化碳干基含量为38v％～50v％，水/干气摩尔比为1.1～1.7。

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CO变换反应深度及变换工艺也不同。

目前配套水煤浆气化的CO变换制合成气或氢气工艺流程设计多采用“多段绝热反应+间接热能回收”的方式设置流程，该工艺存在易超温、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制氢工艺中，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，都是单一的生产合成气或是氢气，不能联产合成气及氢气。

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联产合成气及氢气的 CO变换工艺。

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适配联产合成气及氢气的CO变换工艺所使用的等温变换炉。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种联产合成气及氢气的CO变换工艺，其特征在于包括下述步骤：

来自水煤浆气化装置的粗煤气分为两股，一股作为非变换气，另一股作为变换气；

所述变换气回收热量、分离出冷凝液后与来自中压蒸汽过热器的合成气换热至230℃～270℃，脱除杂质后分为两股；

其中第一股变换气进入绝热变换炉进行变换反应，出绝热变换炉的合成气先过热来自第一汽包的中压饱和蒸汽，再与所述变换气换热至230℃～280℃后，与所述非变换气混合，得到氢碳比为2.0～2.6，温度为220℃～260℃的粗合成气；所述粗合成气回收热量后送去下游；

第二股变换气依次进入等温变换炉第一反应腔和第二反应腔内进行中温变换反应和低温变换反应；来自第一汽包的锅炉水进入第一反应腔取走反应热，副产中压饱和蒸汽；来自第二汽包的锅炉水进入第二反应腔取走反应热，副产低压饱和蒸汽；

中压饱和蒸汽与出绝热反应炉的合成气换热，得到中压过热蒸汽；低压饱和蒸汽与所述冷凝液换热得到低压过热蒸汽；

所述等温变换炉出口得到的粗氢气回收热量后送去下游。

较好的，所述粗煤气水气比1.1～1.7、220℃～250℃、3.5～8.0MPaG，所述非变换气占所述粗煤气总量的15～30v％，所述变换气占粗煤气总量的70～85v％。