[发明专利]一种激冷循环CO变换工艺

说明书

技术领域

本发明涉及到CO变换工艺，具体指一种激冷循环CO变换工艺。

背景技术

近年来我国煤气化技术取得了长足发展，尤其是采用废热锅炉流程的粉煤加压气化技术，具有对煤质要求低、合成气中有效组分高、运行费用低且环境友好等特点，被国内越来越多的大型煤化工装置所采用。废热锅炉流程粉煤加压气化技术生成的粗合成气中CO干基体积含量通常高达60%以上，同时水蒸汽体积含量小于20％，粗合成气具有水蒸汽含量低和CO含量高的显著特点。

废热锅炉流程的粉煤加压气化技术用于造气来配套合成氨、制氢、合成甲醇等装置时均需配置CO变换工序，通过变换来调节合成气中的氢碳比或将尽量多的CO变换为氢气。因此，不论是生产合成氨或者甲醇等产品均面临着强放热的高浓度CO变换技术难题，所以废热锅炉流程的粉煤加压气化技术近年来的推广和发展，也极大的推动了我国高浓度CO变换技术的发展和进步。

变换反应是水蒸汽和CO的等摩尔反应，生成二氧化碳和氢气的同时放出大量反应热。对于不同煤气化技术所生成的粗合成气，变换工序的化学反应过程均相同，但是变换流程需根据粗合成气的特点进行有针对性的设计。对于采用废热锅炉流程的粉煤加压气技术生成的粗合成气，在变换工序进行CO变换反应时，变换流程设计的重点和难点是如何有效的控制CO变换反应的床层温度，延长变换催化剂的使用寿命以及降低变换反应能耗。

目前配套于该气化技术的变换流程，较普遍的采用了高水气比的耐硫变换工艺，变换工序均设置在粗合成气脱硫之前。采用高水气比耐硫变换工艺，其流程特点是为了防止预变炉超温，在预变换炉入口一次性添加大量中压过热蒸汽，使粗合成气中的水/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％。

现有的高水气比CO变换流程为了抑制变换反应的超温，在粗合成气进入预变换炉之前配入大量中压过热蒸汽，使其水/干气摩尔比达到1.3～1.5，但即使这样，由于粗合成气中的CO浓度高以及剧烈的放热反应，装置在运行过程中仍然经常发生预变换炉超温问题。一旦超温必造成预变催化剂活性急剧衰退，催化剂更换频繁，影响变换装置的长周期稳定运行；同时由于需要配入较多的中压过热蒸汽，导致装置能耗高运行成本大。

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激冷循环CO变换工艺，以解决现有CO高水气比变换工艺变换炉容易超温、催化剂寿命短、能耗高、设备投资大等一系列技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:该激冷循环CO变换工艺，其特征在于包括下述步骤：

由粉煤气化单元送来的温度155℃～165℃、压力3.65Mpa（G）～3.75Mpa（G）、水/干气摩尔比0.18～0.19、CO干基摩尔含量60%～70%的粗合成气分成两股；第一股粗合成气与第二股粗合成气的体积比为20～30：80～70；

第一股粗合成气进入粗合成气预热器加热升温到225℃～235℃，与利用高压蒸汽喷射器喷射温度535℃～540℃、压力9.0Mpa（G）～11.0Mpa（G）的高压蒸汽产生动力所吸入的第一股一变变换气进行混合，然后再进入气液混合器与中压锅炉给水混合，进入1#变换炉进行变换反应；控制进入1#变换炉的混合气温度为245℃～255℃、CO干基含量42%～46%、水/干气摩尔比1.2～1.4；

出1#变换炉的一变变换气温度为410～420℃，CO干基体积含量4%～6%，水/干气摩尔比0.6～0.7；一变变换气分成两股，第一股一变变换气与第二股一变变换气的体积比为15～25：85～75；

第二股一变变换气进入气液混合器与补入的中压锅炉给水和中压蒸汽进行混合，进入2#变换炉进行变换反应；控制进入2#变换炉的混合气的温度为245～255℃、CO干基体积含量40%～45%、水/干气摩尔比0.45～0.55；

出2#变换炉的二变变换气温度为420～430℃，CO干基体积含量为12%～16%，水/干气摩尔比为0.20～0.25；

二变变换气进入气液混合器与补入的中压锅炉给水混合后进入3#变换炉进行变换反应；控制进入3#变换炉的二变变换气温度为225℃～235℃、CO干基体积含量为12%～16%、水/干气摩尔比为0.40～0.50；