[发明专利]一种一氧化碳浅度转化的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种原料气CO转换的技术，尤其涉及的是一种一氧化碳浅度转化的方法和系统。

背景技术

煤化工、天然气化工、煤层气化工、沼气化工中的会有原料气CO需要进行转换，尤其是粉煤气化、水煤浆气化、GSP、多喷嘴、壳牌(shell)等加压煤连续气化炉产生的高水气比高CO，需要在催化剂(催化剂种类有铁系催化剂、钴钼系催化剂、铜锌系催化剂)存在条件下，具备适宜的温度和压力，使CO与H₂O生成CO₂和H₂达到CO转化为H₂的目的，其反应方程式为：

现有的变换炉均为绝热反应，采取反应器之后设置间接换热设备来回收变换气的显热和潜热；回收热量的级别较多，特别低品位热能较多；

一段绝热变换炉催化剂装填量难确定：受到活度系数(TF)的限制：TF是一个经验值，需要实际应用后的数据去校核。选择“一段绝热变换炉”催化剂用量时，如果TF选大，催化剂用量就少，“一段绝热变换炉”转化率就达不到要求，给后序变换炉带来负荷增加、系统热能回收与设计值之间偏差很大；如果TF小，“一段绝热变换炉”催化剂用量就多，“一段绝热变换炉”就出现超温(很有可能出现催化剂烧掉现象)，随之带来的是甲烷化副反应增加，并给系统运行带来非常大的安全隐患；

煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制(环)烷烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤制甲酸等大型煤化工装置的变换装置仍然采用“变换+非变换”的运行能耗高、污水排放多、冷却水耗大、操作难度大等缺陷；

变换系列多，低温甲醇洗系列也多，而且造成低温甲醇洗操作难度大、工程投资大的缺陷；

变换低品位热能多，整体工序无法热平衡，大量热能需要消耗很多冷却水冷却到40℃以下，造成低品位热能不能回收、冷却水耗高的缺陷

另外现有绝热变换炉工艺还存在以下缺陷：设备多、工艺路线长、工程投资大、系统阻力大、露点腐蚀的点多、运行能耗高、催化剂使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种一氧化碳浅度转化的方法和系统，实现对水煤气的高效吸收和热量回收。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明一种一氧化碳浅度转化的方法，包括以下步骤：

(1)将水煤气引入前置废热锅炉，吸收显热和潜热，降低水煤气中的水气比；

(2)分离冷凝水，工艺冷凝水去气化岛；

(3)对水煤气加热；

(4)对水煤气进行脱毒反应；

(5)脱毒后水煤气进入水移热变换炉内将部分CO转化为H₂、CO，部分有机硫转化为无机硫，副产2.0～10.0MPa饱和蒸汽，采用水回收反应热；

(6)采用除氧水回收步骤(3)的变换气中的显热和潜热；

(7)脱盐水继续回收上一步变换气中的显热和潜热，除盐水加热≥104℃，变换气≤40℃；

(8)分离工艺冷凝水；

(9)除盐水洗涤变换器中的氨；

(10)采用低压蒸汽将工艺冷凝水中的气体闪蒸出来；

(11)尾气去火炬燃烧，工艺冷凝水去气化岛。

所述步骤(1)中，副产0.3～1.6MPa饱和蒸汽，水煤气中原有0.7～1.6水气比V_H20/V_干基煤气降至0.2～0.6。

所述水煤气进行脱毒反应之前，温度≥T_{水煤气露点温度}+30℃。

一种一氧化碳浅度转化的系统，包括两路，其中一路包括依次连接的前置废热锅炉、气液分离器、气气换热器、除氧水加热器、脱盐水加热器、冷却器和洗氨塔，还包括脱毒槽和水移热变换炉，气气换热器、脱毒槽和水移热变换炉依次相连，水移热变换炉的气流出口回流到气气换热器；另一路包括混合加热器、闪蒸塔、水冷器和闪蒸气分离器，洗氨塔、混合加热器和闪蒸塔依次相连，闪蒸塔的气流出口返回到混合加热器，混合加热器的另一个出口、水冷器和闪蒸气分离器依次连接。

在水煤气进入变换系统之前设置前置废热锅炉回收水煤气中的显热和潜热，副产0.3～1.6MPa饱和蒸汽，使水煤气中原有0.7～1.6水气比(V_H20/V_干基煤气)降至0.2～0.6，有效减少进变换系统的无效物料，整个系统热量回收前移，确保变换气冷却水耗为“零”；