[发明专利]用喷水雾化换热取代饱和热水塔的变换方法及设备

说明书

本发明是关于合成氨厂变换工段用喷水雾化换热取代饱和热水塔的变换方法。

在合成氨厂变换工段中，其变换后的变换气含有一定的蒸汽量，为节约能耗，需要回收该蒸汽的潜热，通常有两种方法，一种是采用废热锅炉，利用变换气体蒸汽的潜热副产蒸汽，由于副产蒸汽压力较低，无法用于变换工段，变换仍需加入大量的高压蒸汽(压力高低是对变换压力而言)。另一种方法是采用饱和热水塔流程，先用水加热器吸收变换气的显热，然后再通人热水塔与大量水接触冷凝吸收变换气中的蒸汽，提高热水塔中的水温，再用热水泵将热水通过一个或几个水加热器进一步提高水温后，进入饱和塔，通过大量填料与干半水煤气接触，来蒸发或汽化进入的热水，使干半水煤气吸收尽量多的水汽，从而达到回收变换气中的蒸汽潜热、降低能耗的目的。后一种方法广泛采用在压力小于2.0MPa变换工艺中，我国变换压力为0.75MPa、1.35MPa、2.0MPa的800多家中、小合成氨厂都采用这种工艺。该工艺存在下述缺点。

1、由于变换气的潜热回收经过冷凝和蒸发，有效能损失严重、能量回收率低，一般仅为50％左右。

2、设备庞大，投资大，需要一个较大容积的饱和热水塔，并需填充大量的填料，和相应的输水泵及管线。

3、操作麻烦复杂。

因此，本发明的目的在于克服上述两种方法的缺点，提供一种用喷水雾化换热取代饱和热水塔的变换方法，该方法流程短，能更有效地回收变换反应的能量。

本发明的目的还在于提供一种用于上述方法的喷水雾化换热设备。

本发明的目的是通过下述方案实现的。

用喷水雾化换热取代饱和热水塔的变换方法，变换炉用中变串低变、或者全低变通用工艺条件，中变催化剂是Fe₂O₃为主体，以Cr₂O₃为主要添加物的多成分铁一铬系中温变换催化剂，低变催化剂用钴一钼系耐硫低温变换催化剂，特点是半水煤气首先进入喷水雾化换热器下部管内，向上行，与管间下行的变换气换热，经喷水雾化后，进入该换热器上部与变换气换热，使雾变成蒸汽，气体中蒸汽与半水煤气的摩尔比为0.1-0.5，带水汽的半水煤气进入变换炉的中间换热器，与变换炉中间出来的变换气换热，加热到入变换炉一段的温度后入炉，反应多余的热量都用水冷激产生蒸汽，用以补充反应蒸汽。

上述变换方法，喷水雾化后气体中蒸汽与半水煤气的摩尔比一般为0.2-0.25。

为防止半水煤气中的杂质进入变换炉，在变换炉前设置一净化炉或予变换炉，以过滤气体中的杂质。

本变换方法中喷水雾化换热器为列管式换热器，列管分为上、下两部分，上部与下部换热面积比例为2∶1、在上部与下部之间设有高效喷水雾化喷头，喷水雾化区与换热器上、下部的管内相通。

本变换方法中变换气进入喷水雾化换热器后，与雾化气换热，使煤气增湿、带走较多的热量，即回收了低位能、节约了能耗。

本方法的优点是：

1、用原有的水加热器改造成喷水雾化换热器、去掉饱和热水塔、去掉一个以上的水加热器、简化了流程、节省了设备的投资。

2、杜绝了饱和热水塔的热水排放，其换热后的出口变换气温度在60℃左右，低于饱和热水塔出口的变换气温度(一般为90℃)，大大节省了能耗。

图1是根据本发明提出的用喷水雾化换热取代饱和热水塔的全低变流程图。