專利名稱：一種飽和塔串等溫爐co變換工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CO變換工藝，具體指一種飽和塔串等溫爐CO變換工藝。
背景技術(shù)：
殼牌煤氣化技術(shù)對煤質(zhì)要求低、合成氣中有效組分高、運行費用低且環(huán)境友好。我國在本世紀初相繼引進了十多套殼牌的粉煤氣化技術(shù)來制取合成氣。該技術(shù)中粗合成氣的冷卻采用廢熱鍋爐，生成的粗合成氣中CO干基體積含量高達60%以上，同時水蒸氣體積含量小于20 %，粗合成氣具有水蒸氣含量低和CO含量高等顯著特點。將殼牌粉煤氣化技術(shù)用于造氣來配套合成氨、制氫、合成甲醇等裝置時就面臨高濃度CO變換技術(shù)難題。所以殼牌粉煤氣化技術(shù)引進的同時，也極大的推動了我國高濃度CO變換技術(shù)的發(fā)展和進步。
變換工序是水蒸氣和CO的等摩爾強放熱反應(yīng)，生成二氧化碳和氫氣。對于不同的煤氣化技術(shù)所生成的粗合成氣，下游變換工序的化學(xué)反應(yīng)過程均是相同的，但是變換流程需要根據(jù)粗合成氣的特點進行有針對性的設(shè)計。對于殼牌煤氣化技術(shù)生成的粗合成氣，在變換工序進行CO變換反應(yīng)時，變換流程設(shè)計的重點和難點是如何有效的控制CO變換反應(yīng)的床層溫度，延長變換催化劑的使用壽命、減少變換級數(shù)和設(shè)備投資、降低變換工序的壓力降以及節(jié)省中壓蒸汽和動力消耗。目前國內(nèi)在高濃度CO變換流程設(shè)計中普遍采用絕熱變換爐，鑒于CO變換反應(yīng)是強放熱過程，現(xiàn)有的變換工藝流程組織均采用多段絕熱變換爐進行反應(yīng)，段間移走反應(yīng)熱量。因此，導(dǎo)致現(xiàn)有的高濃度CO變換技術(shù)工藝流程長、系統(tǒng)壓降大、熱量損失多、設(shè)備投資高、變換爐容易超溫、催化劑壽命短以及能耗高等一系列問題。申請?zhí)枮?01110260537. 8的中國發(fā)明專利申請公開了《一種飽和熱水塔高水氣比CO變換工藝》，該飽和熱水塔高水氣比CO變換工藝全部采用絕熱變換爐，反應(yīng)級數(shù)較多，系統(tǒng)壓降大，后系統(tǒng)對變換氣壓縮消耗的能耗高；其變換爐全部采用絕熱變換爐，尤其是第一變換爐和第二變換爐采用絕熱變換爐，爐壁要承受高溫高壓的變換氣，造成設(shè)備壁厚大，設(shè)備投資高；第一變換爐催化劑處于較高溫度下運行，運行環(huán)境苛刻，催化劑壽命較短，更換頻繁操作費用高；絕熱變換爐溫度控制較困難，容易出現(xiàn)超溫問題，對變換工序安全運行造成不利影響，存在安全隱患。同時，由于絕熱反應(yīng)級數(shù)多，變換工序開車時對催化劑硫化過程復(fù)雜，變換工序開車耗時長、費用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種飽和塔串等溫爐CO變換工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高水氣比CO變換工藝流程長、反應(yīng)級數(shù)多、系統(tǒng)壓降大、設(shè)備投資高、變換爐容易超溫、催化劑壽命短等一系列問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該飽和塔串等溫爐CO變換工藝，其特征在于包括下述步驟由粉煤氣化工段送來的粗煤氣首先送入氣液分離器進行氣液相分離，分離出液相后送入脫毒槽內(nèi)除去粗煤氣中的雜質(zhì),隨后送入飽和塔內(nèi)；粗煤氣由飽和塔的下部送入飽和塔，從熱水塔底部送出的工藝循環(huán)水換熱至180 200°C后，由飽和塔的上部進入飽和塔，兩股物流在飽和塔內(nèi)進行逆流傳熱傳質(zhì)。由飽和塔底部送出的工藝循環(huán)水經(jīng)飽和塔塔底泵加壓后，返回至熱水塔；粗煤氣在飽和塔內(nèi)被增濕提溫后，由飽和塔頂部送出，與來自管網(wǎng)的中壓過熱蒸汽混合增濕提溫后，送入等溫變換爐進行深度變換反應(yīng)，控制進入等溫變換爐的粗煤氣的水/干氣摩爾比為I. O I. 2、溫度250°C;控制等溫變換爐內(nèi)催化劑的空速為1000 3000，等溫變換爐第溫升為10°C 20°C ;出等溫變換爐的變換氣溫度為250°C 270°C，CO干基體積含量為出等溫變換爐的變換混合氣經(jīng)換熱降溫至180 200°C后，由熱水塔下部送入熱水塔，與從熱水塔中部進入的工藝循環(huán)水進行逆流傳質(zhì)傳熱，在熱水塔的上部噴入凈化工 藝冷凝液和中壓鍋爐水，所述工藝循環(huán)水與凈化冷凝液之和與所述中壓鍋爐水的摩爾比為7. O 10. 0，進行逆流傳質(zhì)傳熱，在熱水塔頂部得到降溫后的變換混合氣，在熱水塔底部得到工藝循環(huán)水。上述從熱水塔中部進入熱水塔的工藝循環(huán)水的用量與進入氣液分離器的干基粗煤氣的摩爾比為4. O 6. O。上述工藝中所使用的等溫變換爐可以使用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種等溫變換爐。較好的，所述的等溫變換爐包括爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)有由多根換熱管組成的換熱管束，所述爐體頂部設(shè)有反應(yīng)氣入口和檢修人孔，爐體的上部側(cè)壁上設(shè)有冷卻水出口，爐體底部設(shè)有變換氣出口和冷卻水入口，所述爐體的中心設(shè)有氣體收集器；其特征在于所述爐體包括可拆卸連接的上部第一段爐體和下部第二段爐體，所述第二段爐體內(nèi)設(shè)有管狀結(jié)構(gòu)的筒體構(gòu)成反應(yīng)爐的氣體分布器，該筒體的上、下兩端分別連接在上管板和下管板上，所述上管板與所述爐體的內(nèi)壁間隔有間隙，所述下管板的周緣密封連接所述爐體的內(nèi)周壁；所述上管板的上方設(shè)有上封頭，所述下管板的下方設(shè)有下封頭，所述的換熱管束設(shè)置在所述的筒體內(nèi)，并且各所述換熱管的兩端分別固定在所述的上、下管板上并分別連通由上封頭和上管板、下封頭和下管板構(gòu)成的空腔；所述氣體收集器的上端連接所述的上管板，氣體收集器的下端穿過所述的下封頭位于下封頭和所述爐體底部構(gòu)成的空腔內(nèi)；所述上封頭上設(shè)有冷卻水出口，該冷卻水出口通過出水管連接所述的冷卻水出口，并且所述的出水管包括可拆卸連接在一起的兩部分；所述下封頭上設(shè)有冷卻水入口，該冷卻水出口通過進水管連接所述的冷卻水入口，并且所述的進水管包括可拆卸連接在一起的兩部分；所述氣體分布器上間隔均勻地設(shè)有多個氣孔。較好的，第一段爐體和第二段爐體之間可以通過法蘭連接，爐體可以支承在裙座上立式放置。為了方便催化劑的裝填，所述氣體分布器可以包括可拆卸連接在一起的多個分段，并且各分段又由兩個半圓筒可拆卸連接構(gòu)成。進一步，為了保證氣體進入催化劑床層時的分布均勻性，各所述分段均包括有外筒體和套設(shè)在所述外筒體內(nèi)的內(nèi)筒體，各所述外筒體可拆卸連接在一起形成外筒，各所述內(nèi)筒體可拆卸連接在一起形成套設(shè)在所述外筒內(nèi)的內(nèi)筒，并且所述外筒體和所述內(nèi)筒體間隔有間隙。內(nèi)筒體對反應(yīng)氣起到二次分布的作用。
較好的，上述方案中所述內(nèi)筒上的氣孔的密度大于所述外筒的，并且所述內(nèi)孔上的氣孔的孔徑小于等于3_?？紤]到生產(chǎn)過程中催化劑的沉降問題，所述氣體分布器靠近所述上管板IOOmm以內(nèi)的位置不開設(shè)氣孔，以防止催化劑沉降引起的反應(yīng)氣回流和短路。上述各方案中，所述氣體收集器外露于所述下封頭的部分呈喇叭狀，并且所述氣體收集器下端端口的中部設(shè)有擋板，所述擋板與所述氣體收集器下端端口的周緣間隔有供合成氣流出的空隙。該結(jié)構(gòu)可使出氣體收集器的氣流擴散流動，避免了氣流直接沖擊爐體下封頭對爐體所造成的沖擊損傷，并且可使出氣體收集器的氣體在下封頭與爐體之間的空腔內(nèi)短暫停留，保證了下封頭內(nèi)外的壓力平衡，并且可使爐體和筒體以及下封頭內(nèi)外的環(huán)境溫度相對均勻，不會產(chǎn)生應(yīng)力集中。擋板與氣體收集器之間可以通過支撐筋板焊接連接，并通過筋板加強。較好地，收集管頂部靠近上管板IOOmm內(nèi)不開孔，以防止催化劑沉降引起反應(yīng)氣回流和短路。
考慮到氣體收集器的熱膨脹，可以在所述上管板的下表面上設(shè)有連接套，所述氣體收集器的上端部定位在該連接套內(nèi)并與所述的上管板間隔有間隙，該間隙可供氣體收集器熱膨脹?？紤]到反應(yīng)爐內(nèi)部的熱膨脹，可以在所述的出水管上設(shè)置膨脹節(jié)，以解決內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)整體熱膨脹問題。下管板與爐體的連接方式可以有多種，較好的，可以在所述爐體的周壁上設(shè)有定位環(huán)，該定位環(huán)的上表面上設(shè)有環(huán)形凹槽；所述下管板上設(shè)有與所述凹槽相適配的環(huán)形凸塊，所述凸塊容置在所述凹槽內(nèi)，并且凸塊和凹槽之間設(shè)有密封圈。所述爐體的內(nèi)周壁上設(shè)有多組定位板，每組定位板包括左、右間隔設(shè)置的左定位板和右定位板，對應(yīng)地，所述上管板的側(cè)壁上設(shè)有多塊定位塊，各所述定位塊容置在對應(yīng)的上定位板和下定位板之間。較好的，上管板上焊接有4塊定位塊，與焊接在爐體內(nèi)壁上的4組定位板配合徑向定位，以保證內(nèi)部管束的快速安裝和所述凹凸槽的密封配合。上述方案中的等溫變換爐整體上采用全徑向Z型結(jié)構(gòu)，反應(yīng)氣上進下出，換熱管間為催化劑床層，管內(nèi)走循環(huán)冷卻水，冷卻水吸收變換熱，根據(jù)反應(yīng)熱移出的強度要求，冷卻水循環(huán)過程可以是自然循環(huán)也可以是強制循環(huán)，循環(huán)冷卻水下游可設(shè)置汽包副產(chǎn)蒸汽回收余熱。通過控制循環(huán)水量來維持變換反應(yīng)溫度的恒定。一、與現(xiàn)有飽和熱水塔高水氣比CO變換工藝相比較，本發(fā)明的優(yōu)點在于I、變換流程短，系統(tǒng)阻力小，節(jié)省了下道工序的壓縮功，降低了能耗。2、使用等溫變換爐替代了至少兩級絕熱變換爐，減少了變換爐臺數(shù)，節(jié)省了設(shè)備投資和催化劑費用。3、等溫變換爐操作溫度低，催化劑運行環(huán)境溫和，催化劑使用壽命長，變換工序容易實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行。4、變換工序自產(chǎn)的蒸汽經(jīng)過甲烷化工序過熱后，全部用于自身的變換反應(yīng)，省去了部分段間換熱器以及熱能回收設(shè)備，簡化了工藝流程，進一步節(jié)省了設(shè)備投資。5、通過冷卻水的循環(huán)達到快速移出高濃度CO變換反應(yīng)熱，其過程可以是自然循環(huán)也可是強制循環(huán)，通過控制循環(huán)水量達到控制變換反應(yīng)溫度的目的，冷卻水出口可以設(shè)置汽包副產(chǎn)蒸汽，回收余熱，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，投資少，可控性強。6、利用全徑向反應(yīng)器氣體壓降小特點，對內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)采用設(shè)備自重密封，冷卻水進出管和爐體均采用法蘭連接，使內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)可整體抽出，加上氣體分布器的可拆卸結(jié)構(gòu)為催化劑的快速裝卸以及后期設(shè)備的檢維修提供便利。7、內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)冷卻水出口膨脹節(jié)的設(shè)置和氣體收集管頂套筒間隙定位，充分考慮高溫應(yīng)力工況，解決了內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)的整體熱膨脹和氣體收集管的局部膨脹，有利于設(shè)備運行穩(wěn)定和延長使用壽命。8、等溫變換爐采用全徑向結(jié)構(gòu)，流通面積大，床層阻力小，壓降小。氣體分布器采用內(nèi)、外筒結(jié)構(gòu)，對反應(yīng)氣二次分布，使氣體分布更加均勻，有利于提高轉(zhuǎn)化率，同時，充分考慮催化劑沉降問題，在氣體分布器和收集管頂部都預(yù)留有IOOmm不開孔區(qū)，可防止變換氣的回流、短路。
9、本發(fā)明采用管殼式反應(yīng)器，催化劑裝填換熱管間，催化劑床層溫度，穩(wěn)定，壽命長，且可通過增加氣體分布器段數(shù)方式增加CO變換氣處理量，有利于裝置的大型化。


圖I為本發(fā)明實施例中裝配結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中上管板定位示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中下管板定位示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中氣體分布器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為沿圖4中A-A向的剖視圖。圖6為本發(fā)明實施例中氣體收集器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例的工藝流程示意圖。
具體實施例方式以下的附圖實施例是結(jié)合采用殼牌粉煤氣化造氣生產(chǎn)30萬噸/年合成氨52萬噸/年尿素的典型的化肥裝置，對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖I至圖6所示，本實施例中所使用的等溫變換爐包括爐體51，包括主體511、上封頭515和下封頭512，主體511與上封頭515之間設(shè)有過渡段518，主體511與過渡段518之間采用法蘭可拆卸連接，主體511與下封頭512、上封頭515與過渡段518之間均為焊接連接。上封頭515頂部設(shè)有反應(yīng)氣入口 516和上部檢修人孔517，過渡段518側(cè)壁上設(shè)有循環(huán)冷卻水出口 514，主體511下端側(cè)壁設(shè)有下部檢修人孔513，下封頭底部設(shè)有冷卻水入口 519和變換氣出口 5110，爐體51底部坐落在裙座56上，裙座56為該等溫變換爐的支撐底座。內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)，主要由換熱管束52、氣體分布器53、氣體收集管54、橢圓形上封頭526和球形下封頭522等部件組成。上封頭526頂部設(shè)有與上述循環(huán)冷卻水出口 514相連通的冷卻出水管525，出水管豎直部分的中部設(shè)有膨脹節(jié)，膨脹節(jié)的作用是消除出水管熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力；出水管的水平部分分為兩段，這兩段通過法蘭可拆卸連接在一起。圓形下封頭522上設(shè)有與上述下部檢修人孔513相通的內(nèi)部檢修人孔521和與上述冷卻水入口519法蘭連接的循環(huán)冷卻水進口管段。內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)還包括上管板527和下管板5210，上管板527依靠焊接在上管板上的四塊定位塊5211和焊接在設(shè)備筒體上的四組定位板5212配合徑向定位，保證軸向位移。每組定位板包括左右間隔設(shè)置的左定位板和右定位板，定位塊位于對應(yīng)的左、右定位板之間。主體511的內(nèi)周壁上焊接有定位環(huán)5215，該定位環(huán)的上表面上設(shè)有環(huán)形凹槽；定位環(huán)的底部設(shè)有十六塊均布的支撐筋板5213，這些支撐筋板焊接在主體511和定位環(huán)5215上，以加強定位環(huán)的承重；定位環(huán)上還設(shè)置八顆頂絲5214，方便反應(yīng)系統(tǒng)的拆卸。下管板5210上設(shè)有與凹槽相適配的環(huán)形凸塊，凸塊容置在凹槽內(nèi)，并且凸塊和凹槽之間設(shè)有密封圈5217。定位環(huán)的上表面和主體511的內(nèi)壁之間還焊接有四塊定位錐5216，定位錐成45°傾斜；定位錐的作用主要是用于對下管板定位。上、下管板上均設(shè)有供各換熱管528插設(shè)的管孔，各換熱管的兩端分別插設(shè)在對 應(yīng)的管孔內(nèi)形成換熱管束，各換熱管之間間隙內(nèi)裝填有催化劑，換熱管束的中部設(shè)有多個用于支撐換熱管束的支撐件529。氣體分布器53，由幾段相同結(jié)構(gòu)的氣體分布器短節(jié)螺栓連接組成，每段分布器均包括長度為500mm的內(nèi)筒體535和外筒體534，且內(nèi)、外筒體均由兩個半圓筒組成，半圓筒端部焊接有兩組豎向連接板533，將兩個半圓形的筒體栓接在一起形成圓柱形的筒體；各段內(nèi)筒體連接后形成內(nèi)筒，各段外筒體連接后形成套設(shè)在內(nèi)筒外的外筒。內(nèi)筒體535和外筒體534上分別均布有圓形氣孔作為反應(yīng)氣通道；內(nèi)筒作為氣體二次分布器，其開孔密度大于外筒且孔徑不大于3mm，同時，內(nèi)、外筒距離上管板IOOmm高度位置之內(nèi)不開設(shè)氣孔以防止催化劑沉降引起反應(yīng)氣短路。內(nèi)筒和外筒的頂部和底部均設(shè)有二組半環(huán)板531，半環(huán)板分割位置與內(nèi)筒和外筒一致，且與豎向連接板533焊接在一起，半環(huán)板531端部設(shè)有八個支耳532，用于上下段氣體分布器之間的栓接和定位，最上段筒體的上端依靠與上管板527焊接的定位環(huán)定位，最下段筒體的下端放入下管板上5210開的環(huán)形槽內(nèi)定位。氣體分布器的分段螺栓可拆連接設(shè)計，可以有效提高催化劑的裝卸效率。氣體收集器54，包括收集管543，其上開有寬度小于3mm的長條形氣體收集孔，同樣，在收集管頂部靠近上管板527留IOOmm高度不開孔，以防止因催化劑沉降引起的反應(yīng)氣短路。收集管頂部焊接有圓形蓋板542，圓形蓋板外側(cè)設(shè)有焊接在上管板527的收集管定位套筒541，套筒與所述蓋板542之間留2mm間隙，蓋板與上管板527間設(shè)有30mm間隙以解決氣體收集管54熱膨脹問題。收集管543下端與內(nèi)部反應(yīng)系統(tǒng)球形下封頭522焊接連接。所述收集管底部設(shè)有擴管段545，擴管底部出口設(shè)有中心圓形擋板547，使氣體呈擴散狀流動，中心擋板與擴管段通過支撐筋板546焊接連接，并通過焊接54塊支撐筋板544加強。如圖7所示，本實施例的CO變換工藝如下由粉煤氣化工段送來的飽和了水蒸氣的粗煤氣溫度160°C，壓力3. 7Mpa，在用管道將粗煤氣從氣化工段送到變換工段的過程中由于熱量損失，粗煤氣中的少量水蒸氣會被冷凝生成冷凝液，粗煤氣和凝液在管道系統(tǒng)內(nèi)共存會導(dǎo)致管線和設(shè)備的腐蝕以及震動，所以粗煤氣首先需要將其中的凝液分離出來。因此本實施例先將粗煤氣送入氣液分離器1，液體從氣液分離器I的底部出口流出。從氣液分離器I頂部出來的經(jīng)過分液后的粗煤氣送入脫毒槽2除去粗煤氣中的灰分和重金屬等雜質(zhì)，然后進入飽和塔3的底部。粗煤氣在飽和塔3內(nèi)與來自熱水塔8溫度為180°C 185°C的工藝循環(huán)水逆流接觸進行傳熱傳質(zhì)，出飽和塔3底部的工藝循環(huán)水經(jīng)飽和塔塔底泵4加壓后，送回?zé)崴?再次加熱循環(huán)使用，同時抽出工藝循環(huán)水總量的3% 8%去后系統(tǒng)進行汽提，防止有害物質(zhì)在工藝循環(huán)水系統(tǒng)中累積。粗合成氣在飽和塔3內(nèi)被增濕提溫，溫度達到175°C 180°C，水干氣摩爾比為
O.44 O. 48。補充來自甲烷化和蒸汽管網(wǎng)的4. OMpa, 400°C中壓過熱蒸汽，調(diào)節(jié)粗合成氣水/干氣摩爾比為I. O I. 1，溫度為250°C，送入等溫變換爐5中進行深度變換。出等溫變換爐5的變換氣溫度為250°C 270°C，CO干基體積含量約為I. 0% 2. 0%，該變換氣經(jīng)變換氣冷卻器7與工藝循環(huán)水換熱降溫至185°C，然后送入熱水塔8下部。變換混合氣在熱水塔8中與來自飽和塔3的工藝循環(huán)水和來自后系統(tǒng)的工藝冷凝液以及補充的中壓鍋爐給水逆流傳熱傳質(zhì)，回收低位熱能。由熱水塔8底部送出的工藝循環(huán)水溫度約為171°C，經(jīng)變換氣冷卻器7提溫后，送入飽和塔3。由熱水塔8頂部出來的變換氣溫度約為160°C，送入下游工段回收低溫余熱。
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等溫變換爐5通過鍋爐給水方式移去變換反應(yīng)熱，同時副產(chǎn)壓力4. OMpa、溫度251°C的中壓飽和蒸汽，副產(chǎn)的中壓飽和蒸汽進入汽包6分離液相，汽包6頂部送出的中壓飽和蒸汽去甲烷化工序進行過熱至400°C，然后和管網(wǎng)的中壓過熱蒸汽一起作為變換反應(yīng)的補充蒸汽，注入從飽和塔3頂部出來的粗煤氣中，汽包6底部的液相通過自循環(huán)方式進入等溫變換爐5中循環(huán)使用，同時由界區(qū)向汽包6內(nèi)補充中壓鍋爐給水，以維持汽包液位的穩(wěn)定。對比例對于采用殼牌粉煤氣化造氣生產(chǎn)30萬噸/年合成氨52萬噸/年尿素的典型的化肥裝置，進入變換工段的有效氣(H2+C0)大約為85000Nm3/ h，在此基準下對一種飽和熱水塔高水氣比CO變換工藝和一種飽和塔串等溫爐CO變換工藝主要參數(shù)進行對比見表I。表I
-種飽和熱水』IfM水I比CO變換I:藝實施例變換爐流_配'『€怙況泡和培+絕熱爐+絕熱爐+絕熱爐飽和堪+等溢妒
變換爐KW數(shù)M.:31
變換爐熱點溫度460V280V
變換催化劑裝填:M: 170 M3120 M3
變換爐超溫怙況采用_熱爐，站超溫繁川等溫妒，不站超溫
變換爐哦卩/怙況采用絕熱溫度I!Ui高，設(shè)備蛾V人、采用等溫爐，溫度低、設(shè)備親
__投資辦__薄，投資小
變換系統(tǒng)j丨i力降0.5 Mpa (G)0.3 Mpa (G)由表I可以看出，本實施例所提供的飽和塔串等溫爐CO變換工藝中，變換爐數(shù)量少，催化劑裝填量小、熱點溫度低且系統(tǒng)壓降小。可以降低變換工序的設(shè)備和催化劑投資費用。熱點溫度低可以有效延長催化劑使用壽命，系統(tǒng)壓降小可以顯著降低后系統(tǒng)的壓縮功消耗，兩者均可起到節(jié)省操作費用的目的。
權(quán)利要求
1.一種飽和塔串等溫爐CO變換工藝，其特征在于包括下述步驟 由粉煤氣化工段送來的粗煤氣首先送入氣液分離器進行氣液相分離，分離出液相后送入脫毒槽內(nèi)除去粗煤氣中的雜質(zhì)，隨后送入飽和塔內(nèi)； 粗煤氣由飽和塔的下部送入飽和塔，從熱水塔底部送出的工藝循環(huán)水換熱至180 200°C后，由飽和塔的上部進入飽和塔，兩股物流在飽和塔內(nèi)進行逆流傳熱傳質(zhì)。由飽和塔底部送出的工藝循環(huán)水經(jīng)飽和塔塔底泵加壓后，返回至熱水塔； 粗煤氣在飽和塔內(nèi)被增濕提溫后，由飽和塔頂部送出，與來自管網(wǎng)的中壓過熱蒸汽混合增濕提溫后，送入等溫變換爐進行深度變換反應(yīng)，控制進入等溫變換爐的粗煤氣的水/干氣摩爾比為I. O I. 2、溫度250°C ;控制等溫變換爐內(nèi)催化劑的空速為1000 3000，等溫變換爐第溫升為10°C 20°C ;出等溫變換爐的變換氣溫度為250°C 270°C，CO干基體積含量為1% 2% ; 出等溫變換爐的變換混合氣經(jīng)換熱降溫至180 200°C后，由熱水塔下部送入熱水塔，與從熱水塔中部進入的工藝循環(huán)水進行逆流傳質(zhì)傳熱，在熱水塔的上部噴入凈化工藝冷凝液和中壓鍋爐水，所述工藝循環(huán)水與凈化冷凝液之和與所述中壓鍋爐水的摩爾比為7. O 10.0，進行逆流傳質(zhì)傳熱，在熱水塔頂部得到降溫后的變換混合氣，在熱水塔底部得到工藝循環(huán)水。
上述從熱水塔中部進入熱水塔的工藝循環(huán)水的用量與進入氣液分離器的干基粗煤氣的摩爾比為4. O 6. O。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飽和塔串等溫爐CO變換工藝，其特征在于所述的等溫變換爐爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)有由多根換熱管組成的換熱管束，所述爐體頂部設(shè)有反應(yīng)氣入口和檢修人孔，爐體的上部側(cè)壁上設(shè)有冷卻水出口，爐體底部設(shè)有變換氣出口和冷卻水入口，所述爐體的中心設(shè)有氣體收集器；其特征在于所述爐體包括可拆卸連接的上部第一段爐體和下部第二段爐體，所述第二段爐體內(nèi)設(shè)有氣體分布器，該氣體分布器的上、下兩端分別連接在上管板和下管板上，所述上管板與所述爐體的內(nèi)壁間隔有間隙，所述下管板的周緣密封連接所述爐體的內(nèi)周壁；所述上管板的上方設(shè)有上封頭，所述下管板的下方設(shè)有下封頭，所述的換熱管束設(shè)置在所述的氣體分布器內(nèi)，并且各所述換熱管的兩端分別固定在所述的上、下管板上并分別連通由上封頭和上管板、下封頭和下管板構(gòu)成的空腔；所述氣體收集器的上端連接所述的上管板，氣體收集器的下端穿過所述的下封頭位于下封頭和所述爐體底部構(gòu)成的空腔內(nèi)；所述上封頭上設(shè)有冷卻水出口，該冷卻水出口通過出水管連接所述的冷卻水出口，并且所述的出水管包括可拆卸連接在一起的兩部分；所述下封頭上設(shè)有冷卻水入口，該冷卻水出口通過進水管連接所述的冷卻水入口，并且所述的進水管包括可拆卸連接在一起的兩部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于所述的氣體分布器包括可拆卸連接在一起的多個分段，并且各分段又由兩個半圓筒可拆卸連接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于各所述分段均包括有外筒體和套設(shè)在所述外筒體內(nèi)的內(nèi)筒體，各所述外筒體可拆卸連接在一起形成外筒，各所述內(nèi)筒體可拆卸連接在一起形成套設(shè)在所述外筒內(nèi)的內(nèi)筒，并且所述外筒體和所述內(nèi)筒體間隔有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于所述內(nèi)筒上的氣孔的密度大于所述外筒的，并且所述內(nèi)孔上的氣孔的孔徑小于等于3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于所述氣體分布器和氣體收集器在靠近所述上管板IOOmm以內(nèi)的位置均不開設(shè)氣孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一權(quán)利要求所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于所述氣體收集器外露于所述下封頭的部分呈喇叭狀，并且所述氣體收集器下端端口的中部設(shè)有擋板，所述擋板與所述氣體收集器下端端口的周緣間隔有供合成氣流出的空隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于所述上管板的下表面上設(shè)有連接套，所述氣體收集器的上端部定位在該連接套內(nèi)并與所述的上管板間隔有間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于所述的出水管上設(shè)有膨脹節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CO全徑向等溫變換爐，其特征在于所述爐體的周壁上設(shè)有定位環(huán)，該定位環(huán)的上表面上設(shè)有環(huán)形凹槽；所述下管板上設(shè)有與所述凹槽相適配的環(huán)形凸塊，所述凸塊容置在所述凹槽內(nèi)，并且凸塊和凹槽之間設(shè)有密封圈；所述爐體的內(nèi)周壁上設(shè)有多組定位板，每組定位板包括上、下間隔設(shè)置的上定位板和下定位板，對應(yīng)地，所述上管板的側(cè)壁上設(shè)有多塊定位塊，各所述定位塊容置在對應(yīng)的上定位板和下定位板之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種飽和塔串等溫爐CO變換工藝，其特征在于包括下述步驟氣液分離的粗煤氣除去雜質(zhì)后送入飽和塔內(nèi)，在飽和塔內(nèi)被增濕提溫后，送入等溫變換爐進行深度變換反應(yīng)，出等溫變換爐的變換混合氣經(jīng)換熱降溫后，送去熱水塔與工藝冷卻水進行換熱。優(yōu)選方案提供了供本工藝使用的等溫變換爐的結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的飽和塔串等溫爐CO變換工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中高水氣比CO變換工藝流程長、反應(yīng)級數(shù)多、系統(tǒng)壓降大、設(shè)備投資高、變換爐容易超溫、催化劑壽命短等一系列問題。
文檔編號B01J8/02GK102886230SQ201210378009
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者許仁春, 施程亮, 唐永超, 涂林 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化寧波工程有限公司, 中石化寧波技術(shù)研究院有限公司