[发明专利]一种配套水煤浆气化的气冷变换串联等温变换制氢工艺及等温变换炉

权利要求书

1.一种配套水煤浆气化的气冷变换串联等温变换制氢工艺，其特征在于包括下述步骤：

来自水煤浆装置的水气摩尔比1.1～1.7、220℃～250℃、3.5～8.0 MPa的粗煤气进入1#低压蒸汽发生器回收热量，副产0.4～1.0MPa的低压饱和蒸汽，粗煤气温度降为210℃～245℃，进入进料分离器，分离出的210℃～245℃冷凝液进入低压蒸汽过热器过热低压蒸汽后送出界区；

分离出冷凝液后的粗煤气进入粗煤气预热器预热到220～270℃后进入脱毒槽脱除杂质后的净化气分为两股，其中占总量20v%~50v%的第一股净化气进入气冷变换炉进行变换反应，剩余的为第二股净化气；

出气冷变换炉的360℃～430℃的第一变换气先进入中压蒸汽发生器回收热量，副产3.0～6.0MPa中压饱和蒸汽，温度降为260℃～320℃，再进入粗煤气预热器与粗煤气换热，温度降为230℃～280℃后，与第二股净化气汇流进入等温变换炉进行变换反应；

等温变换炉内设置有换热管束，汽包内的锅炉水作为取热介质进入等温变换炉内将反应热带走，副产3.0～6.0MPa中压饱和蒸汽；所述等温变换炉出口250℃~310℃的第二变换气进入中压锅炉水预热器，将中压锅炉水预热到200℃~260℃后送入汽包和中压蒸汽发生器，第二变换气温度降为240℃～300℃；

等温变换炉副产的中压饱和蒸汽返回所述汽包分液后与所述中压蒸汽发生器副产的中压饱和蒸汽汇流，作为取热介质进入所述气冷变换炉内被过热到350℃～420℃后送下游；

出中压锅炉水预热器温度为240℃～300℃的第二变换气进入2#低压蒸汽发生器，副产0.4～1.0MPa的低压饱和蒸汽，第二变换气温度降为200℃～230℃后进入低温变换炉进行深度变换反应；出低温变换炉的第三变换气温度为205℃～235℃，CO干基含量0.3v%～0.5v%；进入3#低压蒸汽发生器副产0.4～1.0MPa低压饱和蒸汽，温度降为160℃～190℃，分离出冷凝液后送下游装置；

所述1#低压蒸汽发生器、2#低压蒸汽发生器和3#低压蒸汽发生器副产的低压饱和蒸汽汇流后送至低压蒸汽过热器过热至190℃～240℃送下游用户；

所述1#低压蒸汽发生器并联有第一温度调节旁路及第一控制阀，通过检测进料分离器出口粗煤气温度来调节所述第一控制阀的开度从而控制出所述进料分离器的粗煤气的水气摩尔比在1.02~1.4之间；

所述粗煤气预热器并联有第二调节旁路，所述第二调节旁路上设有第二控制阀，通过检测所述脱毒槽入口粗煤气温度来调节所述第二控制阀的开度从而控制进入所述脱毒槽的粗煤气的温度比露点温度高20℃~50℃。

2.根据权利要求1所述配套水煤浆气化的气冷变换串联等温变换制氢工艺，其特征在于包括炉体、设置在所述炉体内的催化剂框以及设置在所述催化剂框内的多根换热管，所述催化剂框内还设有合成气收集管道，所述催化剂框与所述合成气收集管道之间的空腔形成反应腔；

各所述换热管布置在多个同心圆周线上，各所述换热管在各自的圆周线上均匀布置，并且各所述换热管在各自圆周线上的排布间距自外向内逐渐变大；

各所述换热管的入口分别连接各自对应的冷却水分布管，各所述冷却水分布管均连通冷却水输送管道；各所述换热管的出口分别连接各自对应的汽水收集分布管，各所述汽水收集分布管均连通蒸汽输送管道；

各所述冷却水分布管和各所述汽水收集分布管在所述反应腔的横截面上呈放射状布置。

3.根据权利要求2所述的配套水煤浆气化的气冷变换串联等温变换制氢工艺，其特征在于所述冷却水分布管包括间隔布置的冷却水分布短管和冷却水分布长管；所述汽水收集分布管包括间隔布置的汽水收集分布短管和汽水收集分布长管。

4.根据权利要求3所述的配套水煤浆气化的气冷变换串联等温变换制氢工艺，其特征在于所述汽水收集分布长管和所述汽水收集分布短管的外端相对齐，所述冷却水分布长管和所述冷却水分布短管的外端相对齐，并且所述冷却水分布管和所述汽水收集分布管上、下对称布置。