本發(fā)明涉及煤化工，具體而言，涉及一種粗煤氣變換系統(tǒng)及采用其制取合成氣的工藝。

背景技術(shù)：

1、目前絕大多數(shù)煤化工工藝采用煤炭氣化制取合成氣，合成氣經(jīng)變換和凈化工段，最后被送入合成單元制備天然氣、烯烴、甲醇和油品等化工產(chǎn)品。水煤氣變換是煤化工工藝不可缺少的一個工藝過程，其主要作用是調(diào)節(jié)合成氣的氫碳比。變換反應(yīng)的原理是在一定的壓力和溫度條件下，在催化劑的作用下使工藝氣體中的co和h2o(g)發(fā)生變換反應(yīng)生成h2和co2。

2、其反應(yīng)式如下：

3、co+h2o＝co2+h2+q△h＝-41.1kj/mol

4、q＝10861-1.44t-0.4×10-4t2+8×18-8t3

5、由于通過變換反應(yīng)能夠降低合成氣中的一氧化碳含量并且生成更多的h2，所以通過變換反應(yīng)不僅能調(diào)節(jié)氫碳比，還能滿足不同的生產(chǎn)要求。因此，水煤氣變換對于下游工業(yè)合成至關(guān)重要。

6、現(xiàn)代大型煤化工裝置中的變換裝置分為變換系統(tǒng)和未變換系統(tǒng)。變換系統(tǒng)設(shè)置有變換爐，變換爐就是一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)的場所，變換爐內(nèi)裝有耐硫變換催化劑。未變換系統(tǒng)設(shè)置有脫毒槽，脫毒槽內(nèi)裝有水解劑，其主要目的是除去粗煤氣中羰基硫及其他有機(jī)硫。未變換系統(tǒng)不發(fā)生一氧化碳變換反應(yīng)。

7、然而在生產(chǎn)過程中，如果不改變工藝，直接增大變換系統(tǒng)和未變換系統(tǒng)的氣量，變換裝置最高只能維持100％滿負(fù)荷運(yùn)行，無法進(jìn)一步提高負(fù)荷。此外，直接提高負(fù)荷，變換裝置的壓降將增大，超過設(shè)計(jì)值，而且系統(tǒng)的壓力提高，可能會導(dǎo)致氣化工段的合成氣放空。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種粗煤氣變換系統(tǒng)及采用其制取合成氣的工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在難以提高變換裝置負(fù)荷至高于100％的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種粗煤氣變換系統(tǒng)，該粗煤氣變換系統(tǒng)包括：變換裝置、第一廢熱鍋爐、脫毒槽、第二廢熱鍋爐和換熱設(shè)備，變換裝置具有變換裝置進(jìn)口與變換裝置出口，變換裝置進(jìn)口與粗煤氣源相連，變換裝置用于對部分粗煤氣進(jìn)行第一變換反應(yīng)，得到第一變換氣；第一廢熱鍋爐具有第一廢熱鍋爐進(jìn)口與第一廢熱鍋爐出口，第一廢熱鍋爐進(jìn)口與粗煤氣源相連，第一廢熱鍋爐用于對剩余部分粗煤氣進(jìn)行第一冷凝，得到冷凝粗煤氣；脫毒槽具有脫毒槽進(jìn)口與脫毒槽出口，脫毒槽進(jìn)口與第一廢熱鍋爐出口相連，脫毒槽用于對冷凝粗煤氣進(jìn)行第二變換反應(yīng)，得到包括脫毒未變換氣和脫毒變換氣的脫毒氣；第二廢熱鍋爐具有第二廢熱鍋爐進(jìn)口與第二廢熱鍋爐出口，第二廢熱鍋爐進(jìn)口與脫毒槽出口相連，第二廢熱鍋爐用于對脫毒氣進(jìn)行第二冷凝，得到冷凝氣；換熱設(shè)備具有換熱設(shè)備進(jìn)口與換熱設(shè)備出口，換熱設(shè)備進(jìn)口與第二廢熱鍋爐出口相連，換熱設(shè)備用于對冷凝氣進(jìn)行換熱，得到未變換氣和第二變換氣；將第一變換氣、未變換氣和第二變換氣通入合成氣單元制備合成氣；其中，沿著脫毒槽進(jìn)口至脫毒槽出口的方向，脫毒槽內(nèi)包括依次連通的第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域裝填有水解劑，第二區(qū)域裝填有變換催化劑。

3、進(jìn)一步地，脫毒槽的進(jìn)口溫度為200～230℃；和/或，當(dāng)變換裝置的負(fù)荷大于80％時(shí)，脫毒槽包括一個或并聯(lián)設(shè)置的多個脫毒槽，優(yōu)選為并聯(lián)設(shè)置的兩個脫毒槽，各脫毒槽可切換設(shè)置。

4、進(jìn)一步地，粗煤氣變換系統(tǒng)還包括新增廢熱鍋爐，新增廢熱鍋爐和第二廢熱鍋爐并聯(lián)設(shè)置；和/或，第二廢熱鍋爐的進(jìn)口管線內(nèi)徑為105～115cm，第二廢熱鍋爐的出口管線內(nèi)徑為95～105cm；和/或，第二廢熱鍋爐的溫度為240～260℃，和/或，第二廢熱鍋爐的壓力為3.6～4.5mpa；和/或，新增廢熱鍋爐的進(jìn)口管線內(nèi)徑為100～110cm，新增廢熱鍋爐的出口管線內(nèi)徑為90～100cm。

5、進(jìn)一步地，第一廢熱鍋爐的進(jìn)口管線內(nèi)徑為120～135cm，第一廢熱鍋爐的出口管線內(nèi)徑為110～122cm；和/或，第一廢熱鍋爐的溫度為200～220℃，和/或，第一廢熱鍋爐的壓力為4～4.4mpa。

6、進(jìn)一步地，變換裝置的溫度為200～460℃，和/或，變換裝置的壓力為3.6～4.4mpa；和/或，第一變換氣的水氣比為0.3～0.65：1。

7、進(jìn)一步地，換熱設(shè)備的進(jìn)口溫度為240～260℃，和/或，換熱設(shè)備的出口溫度為30～60℃；和/或，未變換氣的水氣比為0.4～0.8：1；和/或，第二變換氣的水氣比為0.35～0.7：1。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種采用上述粗煤氣變換系統(tǒng)制取合成氣的工藝，該工藝包括：粗煤氣由部分粗煤氣和剩余部分粗煤氣組成；將部分粗煤氣進(jìn)行第一變換反應(yīng)，得到第一變換氣；將剩余部分粗煤氣進(jìn)行第一冷凝，得到冷凝粗煤氣；在變換催化劑和水解劑的作用下，將冷凝粗煤氣進(jìn)行第二變換反應(yīng)，得到包括脫毒未變換氣和脫毒變換氣的脫毒氣；將脫毒氣進(jìn)行第二冷凝，得到冷凝氣；冷凝氣進(jìn)行換熱，得到未變換氣和第二變換氣；將第一變換氣、未變換氣和第二變換氣作為合成氣的原料。

9、進(jìn)一步地，上述部分粗煤氣和剩余部分粗煤氣的體積比為3～4:2～3，和/或，粗煤氣的水氣比為0.6～0.85：1，和/或，第一變換氣、脫毒未變換氣和脫毒變換氣的體積比為4～6:2～3:2～3。

10、進(jìn)一步地，相對50000～100000m3的冷凝粗煤氣，變換催化劑的體積為10～20m3，水解劑的體積為10～18m3；水解劑與變換催化劑的體積比為1～1.3：1；和/或，變換催化劑選自鐵鉻系變換催化劑、銅鋅系變換催化劑和鈷鉬系變換催化劑中的任意一種或多種；和/或，水解劑的活性組分為堿金屬。

11、進(jìn)一步地，第一變換反應(yīng)的溫度為250～450℃；和/或，第一變換反應(yīng)的空速為4500～6500h-1；和/或，第二變換反應(yīng)的溫度為230～460℃；和/或，第二變換反應(yīng)的空速為2000～3000h-1。

12、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，本技術(shù)通過在脫毒槽中裝填變換催化劑，使未變換氣即冷凝粗煤氣發(fā)生部分變換反應(yīng)，能夠減少變換裝置的配氣比例，從而能夠降低變換裝置的壓降，進(jìn)而能夠進(jìn)一步提高粗煤氣變換系統(tǒng)的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)超過100％的負(fù)荷，甚至高達(dá)110％的高負(fù)荷生產(chǎn)。具體地，部分粗煤氣在變換裝置中充分進(jìn)行第一變換反應(yīng)，能夠得到變換氣；剩余部分粗煤氣在第一廢熱鍋爐中進(jìn)行第一冷凝，不僅能夠調(diào)節(jié)粗煤氣的溫度，從而滿足后續(xù)第二變換反應(yīng)對溫度的要求，避免脫毒槽中的變換催化劑因溫度過高而失活，還能夠去除粗煤氣中的雜質(zhì)。按照上述方式在脫毒槽中裝填水解劑和變換催化劑，能夠在水解劑的作用下預(yù)先調(diào)整冷凝粗煤氣的成分，優(yōu)化第二變換反應(yīng)的條件，從而有利于冷凝粗煤氣中co和h2o在變換催化劑的作用下發(fā)生第二變換反應(yīng)并提高第二變換反應(yīng)的反應(yīng)效率，進(jìn)而能夠減少變換裝置的配氣比例、降低變換裝置的壓降。同時(shí)，水解劑還能夠去除冷凝粗煤氣中的羰基硫及其他有機(jī)硫。脫毒氣在第二廢熱鍋爐中進(jìn)行第二冷凝，不僅能夠?qū)⒌诙儞Q反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣分離，從而減少氣體中的水分，還能夠調(diào)節(jié)氣體的溫度；將冷凝氣在換熱設(shè)備中進(jìn)行換熱，能夠進(jìn)一步降低氣體的溫度，以滿足后續(xù)進(jìn)行合成工藝的需求。將上述第一變換氣、未變換氣和第二變換氣通入合成氣單元，能夠制備高質(zhì)量的合成氣，從而能夠得到高品質(zhì)的化工產(chǎn)品。