[发明专利]一种稳定高浓度CO原料气变换过程的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定高浓度CO原料气变换过程的控制方法，尤其涉及一种以煤为原料高浓度CO原料气变换过程的稳定第一反应器操作的控制方法。

背景技术

我国贫油少气富煤，煤化工在我国占有重要的地位。煤气化制氨、制甲醇、煤合成汽油等工程项目全面启动并进入快速发展阶段，相继引进和自主开发了许多新工艺，在众多的新工艺中，荷兰壳牌和德国西门子集团公司开发的粉煤气化（分别简称Shell粉煤气化和GSP气化技术）、改造的鲁奇粉煤气化(简称BGL气化)和我国自主开发的航天粉煤气化(简称HL气化)等新工艺，很受我国化工企业的青睐。这些新工艺虽然有其独特的优点，但因制得的原料气中的CO含量高达60%以上，不仅加重了耐硫变换系统的CO变换负荷，而且还有可能引起高放热的甲烷化副反应使床层超温。因此稳定变换过程的操作和控制并抑制甲烷化副反应等问题，就成为高CO含量工艺气变换生产的关键。

为避免发生甲烷化副反应，目前高CO含量工艺气变换都采用高水/气变换工艺。现有技术虽可以抑制甲烷化副反应，这种工艺由于原料气CO和水气高，反应的推动力大，变换反应的平衡温距高达几百度甚至上千度，一段催化剂的装量只要有少量的变化，就会明显影响床层的热点温度，因此必须依靠控制催化剂的用量来控制变换反应，进而控制床层的热点温度，这样就要求催化剂装量必须计算精确，否则会因为反应深度增加，造成床层“飞温”的不良结果。

实践证明有些厂在开车的初期，因不能达到满负荷生产使催化剂装量富余，或者因催化剂装填计算余量较大，反应器都出现了超温现象，为了降低反应器的温度，水/气都提高到2.0以上，这样不仅造成能量的浪费，而且由于一段催化剂处于高水/气和高温的苛刻条件下运行，使催化剂更换频繁,生产不稳定而影响正常生产。

发明内容

本发明为一种稳定高浓度CO原料气变换过程的控制方法，尤其涉及一种以煤为原料高浓度CO原料气变换过程的稳定第一反应器操作的控制方法。所述的控制方法为控制变换反应的平衡，即通过控制反应物的浓度来控制反应的平衡，使变换反应的水气为0.10-0.30，使平衡温距小于300度，更好的情况下平衡温距小于100度，避免了反应器因为平衡温距过大而发生CO过度反应使催化剂床层超温，稳定了变换操作。

本发明适应于CO干基含量为48-75%的粗煤气的变换过程，即主要用于以煤、渣油和重油为原料制取氨合成气、甲醇合成气、氢气、城市煤气，煤制油，煤制烯烃和煤制气等的变换工艺过程。

本发明采用的技术方案如下：

一种稳定高浓度CO原料气变换过程的控制方法，通过控制反应物的浓度来控制反应的平衡，使变换反应的水气体积比为0.10-0.70，床层热点温度小于460度，避免了反应器因为平衡温距过大而发生CO过度反应使催化剂床层超温，稳定了变换操作。

其中，原料气中CO干基含量为48-75Wt%，水/气体积比为0.10-1.60。

进一步，控制反应器入口水气的水/气体积比为0.2-0.7，最好是0.2-0.30。可通过下面三种方式调节：

1)采用废锅调节工艺气中水/气，通过调整废锅设备的压力高低来控制原料气中水含量，调整水/气的体积比为0.2-0.7，最好是0.2-0.4；或者

2)利用原料气中的水含量直接进行变换反应，原料气的水/气体积比为0.1-0.35，最好是0.2-0.25；或者

3)采用段间喷水和/或添加蒸汽来控制工艺气中水/气，喷水可以是工艺冷凝液，也可以是脱盐水，喷水和/或添加蒸汽调整的水/气体积比为0.2-0.7，最好是0.2-0.4。

变换反应催化剂床层入口温度为190-260度，热点温度小于460度，最好是小于420度。

原料气中CO干基含量为48-75Wt%的粗煤气，水气体积比为1.0-1.2，通过上述三种方式任一种使原料气中的水气体积比降低，然后进入气液分离器，从气液分离器顶部出来的粗煤气被加热至180-260℃，进入第一反应器进行变换反应，其中的第一反应器入口的水/气体积比为 0.5左右，反应压力3.0-4.0MPa，第一反应器热点温度为400-460℃，出口气体中干基CO的体积含量为32-48Wt%；CO干基含量为32-48%的变换气与进第一反应器的气体进行换热再喷水降温至190-250℃，进入第二反应器继续进行变换反应，水/气体积比为0.2-0.40，入口温度为190-250℃，第二反应器床层的热点温度为390-450℃ ，第二反应器出口干基CO的体积含量为18-22%。