[发明专利]一种低水气比饱和热水塔CO变换工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种CO变换工艺，具体指一种低水气串饱和热水塔CO变换工艺。

背景技术

本世纪我国先后引进了十多套采用壳牌粉煤气化工艺的大型煤化工装置，引进壳牌粉煤气化技术时，此技术商业化运营仅限于使用净化后的粗合成气燃气蒸汽联合循环发电装置，不需要设置CO变换工序，但将此技术用于造气来配套合成氨、制氢、合成甲醇等装置时就面临高浓度CO变换技术难题。壳牌粉煤气化制得的粗合成气中CO体积含量大于60％，水蒸气体积含量小于20％，是一种水蒸气含量低CO含量高的粗煤气。变换单元是水蒸气和CO的等摩尔反应，但粗合成气中CO和水蒸气含量不匹配，需要补入大量水蒸气才能完成变换反应，造成变换单元中压蒸汽消耗居高不下，成为与壳牌粉煤气化技术配套的变换流程开发的重点和难点。

目前与壳牌粉煤气化相配套的变换流程，较普遍的采用了高水气比的耐硫变换工艺流程，其流程特点是在预变换炉入口添加大量中压过热蒸汽，使水/干气摩尔比达到1.30以上，然后分段进行变换反应，最终变换气出口CO干基体积含量一般不高于0.4％。

如申请号为200710068401.0的中国发明专利所公开的《一种与粉煤气化配套的CO变换工艺》，其预变换炉水/干气摩尔比为1.3～1.5。过高的水气比使预变换催化剂操作环境恶化，在实际生产中预变换催化剂短期内活性急剧衰退并且板结，系统压降显著增加，预变催化剂更换频繁，严重影响装置的长周期稳定运行，并且此变换流程的中压过热蒸汽消耗偏大，增加了企业的生产成本。

相比高水气比变换技术在壳牌粉煤气化装置上的广泛引用，采用低水气比变换技术的壳牌粉煤气化装置较少，其流程特点是在第一变换炉的入口不添加蒸汽，利用粗煤气自带的水蒸气进行变换反应，在后续的各变换炉入口添加适量蒸汽或工艺冷凝液，使各段变换炉入口水/干气摩尔比均控制在0.5以下，最终变换气出口CO干基体积含量一般高于0.6％。

如申请号为200710087573.2的中国发明专利所公开的《一种粉煤气化低水/气耐硫变换工艺》为低水气比CO耐硫变换工艺流程，各段变换炉入口水/干气摩尔比均控制在0.5以下。此变换工艺中的中压过热蒸汽消耗，相比高水气比变换技术降低了50％，但中压蒸汽消耗仍然偏大，变换单元能耗仍然较高。

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低水气比饱和热水塔CO变换工艺，以解决高水气变换工艺能耗高、预变换催化剂使用寿命短、运行费用高等问题，同时解决低水气比CO耐硫变换工艺中压过热蒸汽消耗偏大问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该低水气比饱和热水塔CO变换工艺，其特征在于包括下述步骤：

由粉煤气化工段送来的粗煤气首先送入气液分离器分离出液相；

粗煤气从气液分离器顶部送出，换热至190～250℃后送入脱毒槽除去粗煤气中的杂质，然后进入预变换炉进行初步的变换反应，得到预变换混合气；

将预变换混合气的温度调整到200～240℃、水气比为0.145～0.165后进入第一变换炉继续进行变换反应，得到一变混合气；

出第一变换炉的一变混合气换热至165℃～185℃后从饱和塔下部送入，在饱和塔内与来自热水塔的工艺循环水出口的温度为195℃～205℃的工艺循环水逆流接触进行传热传质；一变混合气在饱和塔内被增湿提温后从饱和塔顶部送出；在饱和塔底部得到的工艺循环水从工艺循环水入口送回热水塔进行加热；

出饱和塔的一变混合气增湿提温后进入第二变换炉进行变换反应，得到二变混合气，控制进入第二变换炉的一变混合气水/干气摩尔比为0.4～0.6、温度为210℃～240℃；

二变混合气急冷增湿后温度为205℃～220℃、水气比为0.45～0.55，送入第三变换炉继续进行变换反应，得到三变混合气；

将三变混合气从三变混合气入口送入热水塔，在热水塔的中部与所述的工艺循环水逆流接触进行传质传热，在热水塔的上部与净化工艺冷凝液以及补入的中压锅炉水逆流接触进行传质传热，三变混合气从变换气出口送出去下游工序；在热水塔底部得到工艺循环水送去饱和塔；

上述热水塔中工艺循环水与净化冷凝液和中压锅炉水的摩尔比为7.0～10.0，并且该工艺循环水的用量与进入气液分离器的干基粗煤气的摩尔比为4.0～6.0。