[发明专利]一种配套粉煤气化的等温变换工艺

说明书

本发明涉及一种配套粉煤气化的等温变换工艺，包括水冷反应器，其特征在于：等温变换炉内设有两组换热管；粗合成气分离出液相后换热、脱除杂质，分为两股，分别送入气冷反应器和水冷反应器进行一次变换反应；气冷反应器采用粗合成气取热，水冷反应器采用锅炉水取热；装置运行前期，两组换热管同时工作；变换后的一级反应气并流后进入绝热反应器进行二次变换得到二次变换气；对出所述绝热变换炉的二次变换气中的CO干基含量进行监测，当二次换变换气中的CO干基含量大于0.4v％时，关闭一组换热管，另一组换热管工作，以在不改变蒸汽管网的情况下保证催化剂的活性要求和恒定的产率。

技术领域

本发明涉及到一氧化碳变换技术领域，具体指一种配套粉煤气化的等温变换工艺。

背景技术

基于我国多煤少油乏气的资源现状，近年来以煤为原料的化学工业得到快速发展，粉煤气化由于其煤种适应广、能源利用率高及设备单位产气能力高等特点得到了广泛应用。煤通过高温气化，制得的以H₂和CO为主要成分的粗合成气，是生产C1化工及其衍生物产品的适宜原料。采用粉煤气化工艺生产的粗合成气，其主要组分为CO、CO₂和H₂，其后续均设置CO变换装置，作用是把粗合成气中过高的CO变换成CO₂，同时产生H₂，以调整粗合成气中CO和H₂的含量，满足下游装置对合成气中氢碳比的要求。

变换过程即CO与水蒸气在催化剂的作用下生成H₂和CO₂的过程，该过程最早应用于合成氨工业，后续陆续应用于制氢、合成甲醇、合成油、煤制天然气等众多产业。CO变换反应是强放热反应，根据对反应热的移热方式不同，CO变换工艺分为绝热变换工艺和等温变换工艺。

等温变换通过在变换炉内设置换热设备，一般以液体水为传热介质，吸热后水汽化为蒸汽，能够快速吸收变换反应热，维持催化剂床层温度稳定，进而实现变换装置的稳定运行。相比较传统绝热变换技术，等温变换工艺具有流程短、设备少、投资低、能量利用率高、易于大型化等特点，受到了越来越多的关注。

等温变换中CO变换初末期反应温度的波动会传导到反应床层内用于移热的换热管，进而引起换热管内所产蒸汽温度和压力的波动，尤其随着CO变换装置的大型化和多系列化，富产的蒸汽量也越来越多，但等温变换反应器始终无法解决蒸汽压力的波动及相关设备和管道工程投资增加问题。近年来开发的等温变换工艺，均存在水冷反应器副产的中压蒸汽压力不稳定，特别是在末期工况时，随着催化剂活性降低，需提高等温变换反应温度，以维持变换反应转化率，则水冷反应器副产的中压蒸汽压力产生剧烈波动，严重影响着装置甚至全厂的蒸汽管网的稳定运行。

如申请号为200910056342.4的中国发明专利申请所公开的《分流式等温耐硫变换工艺及其设备》，该等温耐硫变换在末期工况，随着进入水冷反应器合成气温度的提升，水冷反应器副产中压蒸汽压力迅速自4.0MPa(g)升至约6.5MPa(g)以上，严重制约装置的稳定运行；该工艺将从气化工序来的粗合成气直接送入第一变换炉，使用绝热反应器对高浓度CO进行第一次变换，极易出现绝热炉内超温问题，造成绝热反应器内的催化剂失活快，更换频繁，增加了操作费用；同时为了抑制绝热变换炉超温，该工艺中绝热变换炉入口水/干气摩尔比高达2.0，过高的水气比会造成催化剂反硫化，缩短变换催化剂的使用寿命。

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显著降低水冷反应器副产中压蒸汽压力波动，同时降低装置投资及操作费用的配套粉煤气化的等温变换工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该配套粉煤气化的等温变换工艺，包括水冷反应器，所述水冷反应器中设有多根换热管，所述换热管的入口通过锅炉水管道连接汽包的锅炉水出口，各所述换热管的出口通过蒸汽回收管道连接所述汽包的蒸汽入口；其特征在于：