[发明专利]一种配套粉煤气化的多股流CO等温变换工艺及等温变换炉

说明书

本发明涉及一种配套粉煤气化的多股流CO等温变换工艺及等温变换炉，其特征在于来自上游的粗煤气分为非变换气和变换气；所述变换气回收热量、分离出冷凝液后进入2#气冷变换炉加热，脱除杂质后的净化气分为三股；三股净化气分别进入等温变换炉和气冷变换炉进行变换反应，生成的变换气混合后回收热量，再分股分别进入不同的设备回收不同梯度的热量后，与非变换气混合，得到合成气作为原料气送去下游。

技术领域

本发明涉及到CO变换工艺及设备，尤其涉及一种配套粉煤气化的多股流CO等温变换工艺及等温变换炉。

背景技术

近年来受石油资源日趋紧张影响，我国煤化工进入快速发展阶段。鉴于气流床煤气化技术具有对煤质要求低、合成气有效组分高以及运行费用低等诸多优点，成为现代煤气化技术发展的重点领域。以粉煤为原料的气化技术，如东方炉，该类气化技术生产的粗煤气CO含量高达60v%~80v%(干基)，水气摩尔为0.5~1.0。

变换工序是水蒸气和CO的等摩尔强放热反应，生成二氧化碳和氢气。对于不同的煤气化技术所生成的粗合成气，下游变换工序的化学反应过程均是相同的，但是变换流程需要根据粗合成气的特点及下游产品所需合成气组分不同进行有针对性的设计。

目前国内在高浓度CO变换流程设计中多采用“多段绝热反应+间接热能回收”的方式设置流程，该工艺存在易超温、流程长、易设备多、投资大、能耗高、系统压降大、催化剂寿命短等一系列问题。

为了克服传统绝热变换工艺在高浓度CO 变换过程中出现的技术难题，近年来国内工程公司对等温变换和绝热变换两种工艺技术进行了集成创新，开发出很多变换流程。在这些等温变换工艺中，无论是绝热变换串等温变换工艺、还是等温变换串绝热变换工艺、或是双等温变换炉串联工艺，各变换炉均是串联在一起，变换气都是全气量通过所有的变换炉，造成变换炉的设备尺寸大，造价高，制造、运输困难。其次，部分等温变换工艺只能副产饱和蒸汽，不能产过热蒸汽，蒸汽品质较低。

（1）如申请号为201410439881.7的中国发明专利申请所公开的《一种用于高浓度CO 原料气的绝热串等温变换工艺》，其工艺流程设置为：绝热＋等温变换工艺、绝热＋等温＋绝热变换工艺，虽然解决了蒸汽的过热问题，但是该工艺用于高CO浓度的粗煤气时，绝热变换炉存在超温的风险。

（2）如申请号为201410837337.8的中国发明专利申请所公开的《一种一氧化碳浅度转化的方法和系统》，其工艺流程设置为：水煤气全气量通过水移热变换炉，该工艺都只能产饱和蒸汽；水煤气全气量通过水移热变换炉，当装置大型化后，会出现变换炉的设备尺寸大，造价高，制造、运输困难等一系列问题。

（3）如申请号为201510107191.6的中国发明专利申请所公开的《高浓度一氧化碳等温变换工艺及系统》，其工艺流程设置为：等温串气冷串绝热变换工艺、等温串气冷变换工艺、等温串气冷串等温变换工艺，三种工艺都只能产饱和蒸汽，无法过热蒸汽。同时流程设置为先等温后气冷，因等温变换的平衡温距小，一氧化碳变换反应很快达到平衡，反应深度较深，下游系统通过变换反应提供的反应热较少，其反应热很难预热粗煤气，更多的是利用等温变换出口变换气的显热。如需气冷变换反应的反应热满足预热粗煤气，必须控制上游水冷变换炉的变换反应深度，如采用提高空速的方案，则很难应对装置变负荷运行的工况。如采用调整汽包压力的方案，该方案调节范围有限，很难满足装置运行，且蒸汽压力波动势必造成对装置管网的冲击以及应对高压力蒸汽所带来壁厚增加导致的投资增加。