本申請涉及一氧化碳變換，特別是涉及一種一氧化碳無硫等溫變換工藝及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、一氧化碳變換工藝是利用催化劑的作用，使一氧化碳與水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳，同時通過在催化劑床層內(nèi)部設(shè)置換熱單元，維持變換反應(yīng)在催化劑耐受溫度下進(jìn)行，防止催化劑床層超溫，并且使變換反應(yīng)盡可能接近最佳溫度曲線進(jìn)行。其中，氫氣是一種清潔能源。

2、一氧化碳變換過程會釋放大量熱量，是一個熱力學(xué)控制的過程，工業(yè)上須在催化劑作用下才能得到較高的轉(zhuǎn)化率和選擇性。其中，當(dāng)變換氣體中存在大量含硫氣體時，會采用耐硫催化劑進(jìn)行變換反應(yīng)，當(dāng)變換氣體中無硫或硫含量極低時會采用對硫不敏感或抗硫性能較弱的低溫銅系催化劑，這類催化劑在無硫環(huán)境中能保持較好的活性和穩(wěn)定性，催化劑使用溫度較低，通常在160℃~260℃，初期使用要求溫度低于240℃，末期使用溫度在260℃左右，超過260℃催化劑會很快失活，目前研究人員致力于改進(jìn)變換反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，希望能提高變換反應(yīng)器自身移熱效率，而無硫變換工藝通常采用一段式無硫等溫變換，存在催化劑使用周期短的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供能夠降低熱點溫度從而延長催化劑使用周期的一氧化碳無硫等溫變換工藝及設(shè)備。

2、本申請的一個方面，提供了一種一氧化碳無硫等溫變換工藝，包括以下步驟：

3、s1，將含一氧化碳的原料氣調(diào)整水氣比為0.1~0.4后，進(jìn)行一級無硫等溫變換，得到一級變換氣；

4、s2，將所述一級變換氣的水氣比調(diào)整為0.2~0.8后，進(jìn)行二級無硫等溫變換，得到二級變換氣。

5、本申請工藝通過采用兩級無硫等溫變換工藝來分段控制溫度，在一級無硫等溫變換過程中采用高一氧化碳含量與低水氣比結(jié)合的方式降低反應(yīng)速率，控制變換深度，通過降低變換深度來降低熱負(fù)荷，以確保在一級無硫等溫變換過程中能及時移走反應(yīng)熱，從而能夠?qū)⒁患墴o硫等溫變換反應(yīng)的熱點溫度和出口溫度均控制在240℃以下；然后在二級無硫等溫變換過程中提高水氣比，由于經(jīng)過一級無硫等溫變換已經(jīng)使得一氧化碳濃度降低，采用低一氧化碳含量結(jié)合高水氣比的方式將二級無硫等溫變換反應(yīng)的熱點溫度和出口溫度均控制在240℃以下，最終成功將全程溫度控制在催化劑使用溫度范圍內(nèi)，解決了無硫變換工藝超溫問題，進(jìn)而延長了催化劑使用壽命，并將二級無硫等溫變換出口的一氧化碳含量（v%干基）控制在0.5%~20%。本申請串聯(lián)兩級無硫等溫變換工藝，并在每一級通過調(diào)節(jié)水氣比來控制變換深度，逐級降低熱負(fù)荷，延長了催化劑使用周期，同期催化劑的一氧化碳轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于現(xiàn)有工藝的。

6、在其中一些實施方式中，所述s1中，將所述原料氣調(diào)整水氣比為0.1~0.3。

7、在其中一些實施方式中，所述s2中，調(diào)整所述一級變換氣的水氣比為0.2~0.6。

8、在其中一些實施方式中，所述s1中，在所述調(diào)整水氣比之前，還包括如下步驟：將所述原料氣溫度調(diào)整為160℃~190℃。

9、在其中一些實施方式中，所述s1中，所述一級無硫等溫變換反應(yīng)中的熱點溫度≤240℃。

10、在其中一些實施方式中，所述s2中，所述二級無硫等溫變換反應(yīng)中的熱點溫度≤240℃。

11、在其中一些實施方式中，所述原料氣滿足以下至少一個條件：

12、（1）所述原料氣的一氧化碳干基體積含量＞60%；

13、（2）所述原料氣的硫含量＜0.1pppmv；

14、（3）所述原料氣的壓力為0.5?mpag?~3.5mpag。

15、在其中一些實施方式中，所述一級無硫等溫變換反應(yīng)或/和所述二級無硫等溫變換反應(yīng)中采用銅系變換催化劑。

16、在其中一些實施方式中，所述原料氣為高一氧化碳含量的脫硫尾氣。

17、在其中一些實施方式中，所述s1中，所述一級變換氣中一氧化碳干基體積含量為25%~45%。

18、在其中一些實施方式中，所述s1中，所述一級變換氣的溫度≤240℃。

19、在其中一些實施方式中，所述s2中，所述二級變換氣中一氧化碳干基體積含量為0.5%~15%。

20、在其中一些實施方式中，所述s2中，所述二級變換氣的溫度≤240℃。

21、在其中一些實施方式中，所述s1中，所述一級無硫等溫變換反應(yīng)還得到0.6mpag~2.0mpag的低壓飽和蒸汽副產(chǎn)物。

22、在其中一些實施方式中，所述s2中，所述二級無硫等溫變換反應(yīng)還得到0.6mpag~2.0mpag的低壓飽和蒸汽副產(chǎn)物。

23、本申請的第二個方面，提供了一種一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，包括一級水氣比調(diào)整裝置、一級無硫等溫變換裝置、二級水氣比調(diào)整裝置、二級無硫等溫變換裝置，所述一級水氣比調(diào)整裝置的氣體出口與所述一級無硫等溫變換裝置的氣體入口連接，所述一級無硫等溫變換裝置的氣體出口與所述二級水氣比調(diào)整裝置的氣體入口連接，所述二級水氣比調(diào)整裝置的氣體出口與所述二級無硫等溫變換裝置的氣體進(jìn)口連接。

24、上述設(shè)備采用一級無硫等溫變換裝置和二級無硫等溫變換裝置兩級串聯(lián)的方式，并同時通過一級水氣比調(diào)整裝置調(diào)節(jié)一級無硫等溫變換裝置進(jìn)氣的水氣比，降低反應(yīng)速率，以確保在一級無硫等溫變換過程中能及時移走反應(yīng)熱，從而能夠?qū)⒁患墴o硫等溫變換反應(yīng)的熱點溫度和出口溫度均控制在240℃以下；通過二級水氣比調(diào)整裝置調(diào)節(jié)二級無硫等溫變換裝置進(jìn)氣的水氣比，利用低負(fù)荷和高水氣比的方式從而能夠?qū)⒍墴o硫等溫變換反應(yīng)的熱點溫度和出口溫度均控制在240℃以下；最終成功將全程溫度控制在催化劑使用溫度范圍內(nèi)，解決了無硫變換工藝超溫問題，大幅延長了催化劑使用壽命。

25、在其中一些實施方式中，所述設(shè)備還包括進(jìn)料換熱裝置，所述進(jìn)料換熱裝置的氣體出口與所述一級水氣比調(diào)整裝置的氣體進(jìn)口連接。

26、在其中一些實施方式中，所述一級水氣比調(diào)整裝置與所述一級無硫等溫變換裝置之間設(shè)置有凈化裝置。

27、在其中一些實施方式中，所述一級無硫等溫變換裝置上設(shè)有一級移熱裝置。

28、在其中一些實施方式中，所述二級無硫等溫變換裝置上設(shè)有二級移熱裝置。

29、在其中一些實施方式中，所述一級無硫等溫變換裝置和/或所述二級無硫等溫變換裝置內(nèi)置銅系變換催化劑床層。

30、在其中一些實施方式中，所述凈化裝置的氣體出口分別與所述一級無硫等溫變換裝置的氣體進(jìn)口、所述二級水氣比調(diào)整裝置的氣體進(jìn)口連接，所述凈化裝置與所述二級水氣比調(diào)整裝置之間的管路上設(shè)有閥門。

技術(shù)特征：

1.一種一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s1中，將所述原料氣調(diào)整水氣比為0.1~0.3。

3.如權(quán)利要求1所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s2中，調(diào)整所述一級變換氣的水氣比為0.2~0.6。

4.如權(quán)利要求1所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s1中，在所述調(diào)整水氣比之前，還包括如下步驟：將所述原料氣溫度調(diào)整為160℃~190℃。

5.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s1中，所述一級無硫等溫變換反應(yīng)中的熱點溫度≤240℃。

6.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s2中，所述二級無硫等溫變換反應(yīng)中的熱點溫度≤240℃。

7.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述原料氣滿足以下至少一個條件：

8.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述一級無硫等溫變換反應(yīng)或/和所述二級無硫等溫變換反應(yīng)中采用銅系變換催化劑。

9.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述原料氣為高一氧化碳含量的脫硫尾氣。

10.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s1中，所述一級變換氣中一氧化碳干基體積含量為25%~45%。

11.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s1中，所述一級變換氣的溫度≤240℃。

12.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s2中，所述二級變換氣中一氧化碳干基體積含量為0.5%~15%。

13.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s2中，所述二級變換氣的溫度≤240℃。

14.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s1中，所述一級無硫等溫變換反應(yīng)還得到0.6mpag~2.0mpag的低壓飽和蒸汽副產(chǎn)物。

15.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的一氧化碳無硫等溫變換工藝，其特征在于，所述s2中，所述二級無硫等溫變換反應(yīng)還得到0.6mpag~2.0mpag的低壓飽和蒸汽副產(chǎn)物。

16.一種一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，其特征在于：包括一級水氣比調(diào)整裝置、一級無硫等溫變換裝置、二級水氣比調(diào)整裝置、二級無硫等溫變換裝置，所述一級水氣比調(diào)整裝置的氣體出口與所述一級無硫等溫變換裝置的氣體入口連接，所述一級無硫等溫變換裝置的氣體出口與所述二級水氣比調(diào)整裝置的氣體入口連接，所述二級水氣比調(diào)整裝置的氣體出口與所述二級無硫等溫變換裝置的氣體進(jìn)口連接。

17.如權(quán)利要求16所述的一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，其特征在于：所述設(shè)備還包括進(jìn)料換熱裝置，所述進(jìn)料換熱裝置的氣體出口與所述一級水氣比調(diào)整裝置的氣體進(jìn)口連接。

18.如權(quán)利要求16或17所述的一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，其特征在于：所述一級水氣比調(diào)整裝置與所述一級無硫等溫變換裝置之間設(shè)置有凈化裝置。

19.如權(quán)利要求16或17所述的一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，其特征在于：所述一級無硫等溫變換裝置上設(shè)有一級移熱裝置。

20.如權(quán)利要求16或17所述的一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，其特征在于：所述二級無硫等溫變換裝置上設(shè)有二級移熱裝置。

21.如權(quán)利要求16或17所述的一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，其特征在于：所述一級無硫等溫變換裝置和/或所述二級無硫等溫變換裝置內(nèi)置銅系變換催化劑床層。

22.如權(quán)利要求18所述的一氧化碳無硫等溫變換設(shè)備，其特征在于：所述凈化裝置的氣體出口分別與所述一級無硫等溫變換裝置的氣體進(jìn)口、所述二級水氣比調(diào)整裝置的氣體進(jìn)口連接，所述凈化裝置與所述二級水氣比調(diào)整裝置之間的管路上設(shè)有閥門。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種一氧化碳無硫等溫變換工藝及設(shè)備，工藝包括以下步驟：S1，將含一氧化碳的原料氣調(diào)整水氣比為0.1~0.4后，進(jìn)行一級無硫等溫變換，得到一級變換氣；S2，將所述一級變換氣的水氣比調(diào)整為0.2~0.8后，進(jìn)行二級無硫等溫變換，得到二級變換氣。本申請通過采用兩級無硫等溫變換工藝分段控制溫度，在一級無硫等溫變換過程中采用高一氧化碳含量與低水氣比結(jié)合的方式降低反應(yīng)速率，在二級無硫等溫變換過程中提高水氣比，采用低一氧化碳含量結(jié)合高水氣比的方式，將熱點溫度和出口溫度均成功控制在240℃以下，最終解決了無硫變換工藝超溫問題，大幅延長了催化劑使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：石玉,鄭志忠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南安淳高新技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6