[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

说明书

本发明涉及到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，包括下述步骤：来自水煤浆装置的粗煤气回收热量、分液、换热、脱毒后进入分为两股，第一股净化气进入气冷变换炉进行变换反应，得到的第一变换气回收热量后与第二股净化气汇流进入等温变换炉进行变换反应，得到的第二变换气回收热量后进入低温变换炉进行深度变换反应，得到的第三变换气回收热量分离出冷凝液后送下游装置；中压饱和蒸汽作为气冷变换炉的取热介质，锅炉水作为等温变换炉的取热介质；各物流回收热量时还副产低压蒸汽，低压蒸汽在界内过热后送下游。

技术领域

本发明涉及一种CO变换工艺及设备，具体指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。

背景技术

近年来受石油资源日趋紧张影响，我国煤化工进入快速发展阶段。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一氧化碳含量约为38％～50％(V％，干基)，水/干气摩尔比约为1.1～1.7。

变换工序是水蒸气和CO的等体积强放热反应，生成二氧化碳和氢气。对于不同的煤气化技术所生成的粗煤气，下游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煤气的特点及下游产品不同进行有针对性的设计。

目前国内配套水煤浆气化的CO变换制氢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工艺，配套水煤浆气化的CO变换制氢工艺流程，多采用等温+绝热变换工艺或双等温变换工艺，该工艺只能富产饱和蒸汽，无法过热蒸汽，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反应器的床层温度，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反应器，与自然循环相比，能耗高，投资大；同时当锅炉循环水泵故障时，锅炉水将无法循环，导致等温炉变绝热炉，出现超温现象，可靠性差；其次，该CO变换技术配套的水冷反应器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201510107191.6的中国发明专利申请所公开的《高浓度一氧化碳等温变换工艺及系统》，其工艺流程设置为：等温串气冷串绝热变换工艺、等温串气冷变换工艺、等温串气冷串等温变换工艺，三种工艺都只能产饱和蒸汽，无法过热蒸汽，且粗煤气预热困难。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种配套水煤浆气化的CO变换制氢工艺流程，能有效避免气冷变换炉超温并能副产中压过热蒸汽的配套水煤浆气化的气冷变换串联等温变换制氢工艺。

本发明所要解决的第二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。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：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：