粗煤气CO的恒等温变换.pdf

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1、第5期(总第162期)煤化工No．5(Tot~No．162)2012年1O月CoalChemicalIndustryOct．2012粗煤气CO的恒等温变换谢定中(湖南安淳高新技术有限公司，湖南长沙410205)摘要从原理上分析了高c0粗煤气变换反应存在的问题，介绍了两种传统的变换流程并分析了其缺点，提出了水管式等温变换的概念，例举了粗煤气c0体积分数分别为76％和60％，变换后c0体积分数分别为1．5％和0．4％(制取合成氨)的流程，并总结了等温变换的主要优点。关键词粗煤气，变换，水管式，等温文章编号：1005～9598(2

2、012)一05—0016～03中图分类号：TQ052文献标识码：B20％；若产品是合成氨或H，则变换后c0体积分数尽l问题的提出量少至0．4％；若产品是合成氨，同时采用醇烃化净化粗煤气中c0变换反应是强放热反应，反应后气精制，变换后c0体积分数可为1％～3％；若产品是合成体温度升高，且煤气中c0含量越高，反应转化率越氨和甲醇(联醇)，则变换后C0体积分数为10％～15％。快，温升越高。综上所述，设计c0变换反应的流程和设备，要考以表1所示的粗煤气成分为例，煤气中c0体积虑如何优化反应过程的温度、控制水气比、在减少蒸分数为68

3、．5096(干基)，加入水蒸气后，水气比R=I．04，汽量的同时，防止甲烷化反应。c0体积分数为33．58％(湿基)，假设c0变换率80％，反应起始温度300℃，经计算可知，出口温度将达到2传统的CO变换工艺609℃，此温度高于所有催化剂使用的最高温度，会严重影响催化剂的活性。以高浓度c0生产合成氨的变换系统(见下页图1)和高浓度c0生产甲醇的变换系统(见下页图2)为表1粗煤气组成％例，介绍传统的c0变换工艺。含c0体积分数65％的粗煤气预热至245℃进预变炉，反应后c0体积分数降至59．1％，温升至275℃；补入过热蒸汽，

4、使R达到1．1，进入第一变换炉，反应后c0体积分数降至21％，温升至470℃，该热气另外，当水气比高时，物料消耗增加，反应后过剩分3股分别并流进入甲烷化预热器(加热甲烷化未反水蒸气增加，系统须增加蒸汽冷凝处理装置；水气比应冷气)、蒸汽过热器(加热饱和蒸汽为过热蒸汽)、i低、反应温度>400℃时，系统又发生甲烷化副反应，废锅(产生饱和蒸汽)，进入淬冷增湿器，被工艺冷凝该反应比变换反应更多，温度升高更快，俗称“飞温”，水增湿，反应气温度降至232℃，进入第二变换炉，cO严重影响催化剂的正常操作，并增加了后续工段处理体积分数降至3

5、％，温升至324℃，进入2废锅；反应的难度。气降温至215℃，进入第三变换炉，温升至228．3℃，c0变换反应的变换率应根据目标产品合理调c0体积分数降至0．4％，进入3废锅，反应气温度降整。若产品是甲醇，则变换后c0体积分数应为18％～至160℃，产生低压蒸汽，变换气去下游。收稿日期：2012—05—09作者简介：谢定中(1938一)，男，湖南冷水江，教授级高级工程师，学士，1961年毕业于天津大学化工系，主要从事化学工程及装备的研究，E-mail：hnanchun@vip．163．tom。2012年1O月谢定中：粗煤气C

6、O的恒等温变换l7一分离，变换气进水冷器降温至40℃，气相水蒸气继续冷凝为水、经水分离器分离，变换气送下游工序。』』上述两种典型变换流程，均存在变换设备多、流z囟丫程长、占地面积大、蒸汽损耗大、操作控制难等弊端，第一变换炉(段)容易超温，烧坏催化剂。3CO等温变换工艺II等温变换即反应温度恒定的变换反应，反应放出去下游的热量随即移出，移出热量接近放出热量，这种状况l一预变炉2一第一变换炉3一甲烷化预热器下反应温度几乎没有变化，故称等温反应。最有效的4一蒸汽过热器5—1废锅6一淬冷增湿器等温反应是以发生相变(沸腾)水为换热介质

7、，因其相7一第二变换炉8—2废锅9一第三变换炉10—3废锅变热很大，反应热很容易移走，使反应过程温度维持图1高浓度CO生产合成氨变换工艺流程示意图不变；且沸腾水压力与温度是一一对应关系，只要控制蒸汽压力，就可控制反应温度，操控容易。鉴于气化方法不同，粗合成气c0含量不同；鉴于目标产品不同，变换后cO含量要求和变换工艺的选择也不同。3．1高CO合成气(煤气)等温变换产甲醇或联醇粗煤气温度216℃、CO体积分数76％，目标产物为甲醇或联醇，变换后c0体积分数为1．5％。其工艺序流程示意图见图3。饱和蒸汽l一主热交换器2一第一变换

8、炉3一l淬冷增湿器4一第二变换炉5—2淬冷增湿器6一第三变换炉7一煤气预热器8一锅炉给水预热器9一除盐水预热器1O一分离器1l一变换气水冷器12一水分离器图2高浓度CO生产甲醇变换工艺流程示意图含C0体积分数65％的粗煤气，经预热后分成3股：一股35％(主流)补人过热蒸汽，进主热交换器管间