[发明专利]一种一氧化碳等温变换工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工生产中的一氧化碳变换工艺，具体涉及一氧化碳的等温变换工艺方法。

背景技术

碎煤加压气化工艺是煤化工生产中的常用工艺，该气化工艺的主要特点是气化温度较低，所产煤气中含有8-12%的甲烷组份。在煤气加工处理制取氢气过程中，这部分甲烷组份在液氮洗工艺被深冷分离出来（其中含有少量一氧化碳），送往甲烷蒸汽转化/变换装置进行回收利用。

为了防止甲烷馏份工艺气中所含一氧化碳在进入甲烷蒸汽转化炉管时发生歧化反应造成析碳，需要首先对工艺气进行一氧化碳预变换，将工艺气中的一氧化碳含量大幅降低后，再进入甲烷蒸汽转化工序。在实际生产中，甲烷馏份工艺气中的一氧化碳含量很不稳定，往往超出设计值，造成在一氧化碳变换炉中产生过多的反应热，引起变换炉超温，突破触媒耐热极限，导致变换催化剂活性下降甚至失活，生产无法正常进行。

发明内容

本发明的目的就是解决以上问题，提供一种一氧化碳等温变换工艺方法，使一氧化碳变换炉在一氧化碳变换过程中保持恒温，保证变换工艺的正常进行。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一氧化碳变换炉采用列管式等温变换炉，管程装填铜系催化剂，壳程为加锅炉给水的恒温水浴；在一氧化碳变换炉顶部设蒸汽汽包，与壳程恒温水浴连接。

甲烷馏份工艺气从一氧化碳变换炉的管程通过，在催化剂作用下发生一氧化碳变换反应，然后离开一氧化碳变换炉；变换反应热通过列管管壁传至壳程，加热锅炉给水，并副产低压蒸汽。

以上工艺流程的设计，保证了管程内催化剂的温度稳定，从而保证了甲烷馏份工艺气中一氧化碳含量波动时，变换反应的正常进行，也保证了变换装置的安全。

本发明的一氧化碳等温变换工艺方法有效解决了由于一氧化碳变换炉入口一氧化碳浓度高，造成催化剂床层温度高导致催化剂活性下降甚至失活的问题，工艺操作条件弹性增大。

附图说明

图1是本发明一氧化碳等温变换工艺方法的工艺流程图。

具体实施方式

某集团30万吨/年煤制合成氨装置增产50%节能技术改造中，为了防止甲烷馏份工艺气在甲烷蒸汽转化炉管入口处析碳，原设计将工艺气先进入绝热低温预变换炉，使工艺气中的一氧化碳含量由13.5%降至1%以下。

装置投产运行过程中，由于液氮洗装置冷量平衡的需要，分离出的甲烷馏份中一氧化碳含量很不稳定，往往超过15%。这股气体进入甲烷蒸汽转化/变换装置前的绝热低温预变换炉参与一氧化碳变换反应时，经常造成绝热低温预变换炉超温，致使变换催化剂活性下降甚至失活，严重影响整个装置的安全稳定运行。

为此，本发明创造性地将绝热低温变换炉改为列管式等温变换炉1，变换炉管程装填铜系催化剂走甲烷馏份工艺气体，壳程为恒温水浴加锅炉给水，连续移出管程中工艺气体变换产生的反应热。在变换炉1顶部设蒸汽汽包2，与壳程恒温水浴连接以副产低压蒸汽。图1标出了该工艺方法包括的主要设备以及工艺介质的走向。

上述工艺方法解决了原绝热低温变换工艺容易造成变换炉超温的难题，保证了变换反应的正常进行，从而保证了整个甲烷蒸汽转化/变换装置的正常生产。