专利名称：一种合成氨一氧化碳变换方法
技术领域：
本发明属于化工生产技术领域，尤其涉及一种合成氨一氧化碳变换方法。
背景技术：
经过脱硫后的半水煤气中，除含有合成氨所需的氢气和氮气外，还含有大量的一氧化碳和其他气体。一氧化碳会使氨合成催化剂暂时中毒，必须予以清除。合成氨中的变换工艺需要将来自压缩二段的半水煤气，在一定温度和压力下，借助于催化剂的作用，使蒸汽与CO反应，生成(X)2和H2,制出合格的变换气，并且合理回收系统中的热量。为最大效率地制成合格的变换气，减低成本，需要严格控制工艺流程。
发明内容
本发明的目的是提供一种合成氨一氧化碳变换方法，能够降低蒸汽的消耗，提高变换气的质量。本发明的技术方案为一种合成氨一氧化碳变换方法，包括如下步骤1)半水煤气与水蒸汽混合后预热到四0 310°C ；2)预热后的混合气在中变炉一段中经触媒催化作用下反应获得含12 15%—氧化碳的变换气体；幻含12 15%—氧化碳的变换气体调节温度到280_320°C后在中变炉二段中经触媒催化作用下反应获得含8 10%—氧化碳的变换气体；4)含8 10% —氧化碳的变换气体进入低变炉反应获得含5 7%—氧化碳的变换气体。所述半水煤气在与水蒸汽混合前在饱和塔中将温度提高到110 125°C。所述半水煤气与水蒸汽的混合气的预热是通过在热交换器中与中变炉出口的变换气体进行热交换的方式进行。采用混合气与中变炉出口变换气换热的方式，使能源得到充分的利用。所述含8 10%—氧化碳的变换气体在热交换器中降温后进入一段调温器降温后进入低变炉。所述含8 10% —氧化碳的变换气体温度达到280-300°C后进入低变炉一段在触媒催化作用下反应，反应后的气体再经过二段调温器调温后进入低变炉二段在触媒催化作用下反应。所述半水煤气在进入饱和塔前先降温到60 70°C后进入焦炭过滤器分离油污后再经过碳过滤器过滤。所述低变炉出来的变换气体经过梯级降温后送入压缩三进。所述梯级降温方法为A、变换气体进入水调温器回收余热；B、回收余热的变换气体进入热水塔底部回收蒸汽和显热；
C、回收了蒸汽和显热的变换气体进入热水预热器进一步降温；D、从热水预热器出来的变换气体进入循环水冷却器最后降温。所述一段调温器、二段调温器和水调温器的调温方式是以水为换热媒介调温，调温步骤为A、热水塔的水进入水调温器与低变炉二段反应生成的变换气体换热；B、A步骤出来的水进入二段调温器吸收低变炉一段出口的变换气体的热量；C、二段调温器出来的水进入一段调温器与热交换器出口气体换热；D、一段调温器出来的热水进入饱和塔顶部喷淋而下，与半水煤气逆流接触；E、饱和塔出来的热水回到热水塔进行循环使用。—氧化碳变换反应是在一定条件下，半水煤气中的一氧化碳和水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳的工艺过程。温度对变换反应的速度影响较大，而且对正逆反应速度的影响是不一样的。温度升高，上述变换反应(放热反应)速度增加得慢，逆反应(吸热反应)速度增加得快。因此， 当变换反应开始时，反应物浓度大，提高温度，可加快变换反应；在反应的后一阶段，二氧化碳和氢气的浓度增加，逆反应速度加快，因此，须降低反应温度，使逆反应速度减慢。本发明通过在不同反应阶段进行温度的调节，可以提高变换率。另外，通过变换气体的温度调控，本发明的方法使工艺流程过程中的热能都有效回收和利用，降低了生产成本，减少了能源浪费。
图1是本发明的一氧化碳变换方法的流程图。
具体实施例方式如图1所示，一种合成氨一氧化碳变换方法，具体如下来自压缩二段出口的半水煤气(90°C )经过变换二段调温器1降温(60 70°C )后进入焦炭过滤器2分离油污，再从焦炭过滤器2侧部出来进入饱和塔3在饱和塔3底与喷淋而下的热水逆流接触，将气体温度提高到110 125°C左右，从饱和塔3顶部出来进入汽水分离器4在汽水分离器4与外来蒸汽混合后进入热交换器5在热交换器5管程中与中变炉6出口的变换气体换热，预热至四0 310°C左右，经中变电炉7入中变炉6 —段，在中变炉6 —段经触媒(型号B117 和B112)催化作用下反应生成变换气体(C0:12 15%)经过蒸汽过热器8调节温度到 280-320°C后进入中变炉6 二段经触媒(型号B112)催化作用下进行反应。中变炉6 二段反应生成获得的变换气体(CO 8 10% )经热交换器5换热降温，进入一段调温器9调温到观0-3001后进入低变炉10—段在触媒(型号B303Q)的催化作用下反应，在此CO进一步得到降低；低变炉10 —段出来的气体进入二段调温器11再次调温到280-300°C后进入低变炉10 二段在触媒(型号B303Q)的催化作用下进行最终反应；低变炉10 二段反应生成的变换气体温度约225°C (CO :5 7% )再进入水调温器12回收余热，降低变换气温度至125°C左右，然后进入热水塔13底部，与顶部喷淋而下的热水逆流接触，回收蒸汽和显热，降低变换气温度至100°C以下；出来进入软水预热器14进一步换热降温至75°C左右； 接着进入循环水冷却器15降温至45°C以下，最后送压缩三进。
热水塔13的水入热水泵16，热水泵16出口温度100°C左右进入水调温器12与低变炉10 二段反应生成的变换气体换热，出来的温度为115°C的水，该水进入二段调温器11 进行气体换热，吸收低变炉10 —段出口的变换气体的部分热量后由顶部出来再进入一段调温器9与热交换器5出口气体换热，温度达到140°C左右，最后热水进入饱和塔3顶部喷淋而下，与半水煤气逆流接触，热水经过水封17回到热水塔13进行循环使用。
权利要求
1.一种合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，包括如下步骤1)半水煤气与水蒸汽混合后预热到四0 310°C；2)预热后的混合气在中变炉一段中经触媒催化作用下反应获得含12 15%—氧化碳的变换气体；3)含12 15%—氧化碳的变换气体调节温度到280-320°C后在中变炉二段中经触媒催化作用下反应获得含8 10%—氧化碳的变换气体；4)含8 10%—氧化碳的变换气体进入低变炉反应获得含5 7%—氧化碳的变换气体。
2.根据权利要求1所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述半水煤气与水蒸汽的混合气的预热是通过在热交换器中与中变炉出口的变换气体进行热交换的方式进行的。
3.根据权利要求2所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述含8 10%— 氧化碳的变换气体在热交换器中降温后进入一段调温器降温后进入低变炉。
4.根据权利要求3所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述含8 10%— 氧化碳的变换气体温度达到280-300°C后进入低变炉一段在触媒催化作用下反应，反应后的气体再经过二段调温器调温后进入低变炉二段在触媒催化作用下反应。
5.根据权利要求1所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述半水煤气在与水蒸汽混合前在饱和塔中将温度提高到110 125°c。
6.根据权利要求5所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述半水煤气在进入饱和塔前先降温到60 70°C后进入焦炭过滤器分离油污。
7.根据权利要求4所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述低变炉出来的变换气体经过梯级降温后送入压缩三进。
8.根据权利要求7所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述梯级降温方法为A、变换气体进入水调温器回收余热；B、回收余热的变换气体进入热水塔底部回收蒸汽和显热；C、回收了蒸汽和显热的变换气体进入热水预热器进一步降温；D、从热水预热器出来的变换气体进入循环水冷却器降温后送入压缩三进。
9.根据权利要求8所述的合成氨一氧化碳变换方法，其特征在于，所述一段调温器、二段调温器和水调温器的调温方式是以水为换热媒介调温，调温步骤为A、热水塔的水进入水调温器与低变炉二段反应生成的变换气体换热；B、A步骤出来的水进入二段调温器吸收低变炉一段出口的变换气体的热量；C、二段调温器出来的水进入一段调温器与热交换器出口气体换热；D、一段调温器出来的热水进入饱和塔顶部喷淋而下，与半水煤气逆流接触；E、饱和塔出来的热水回到热水塔进行循环使用。
全文摘要
本发明公开了一种合成氨一氧化碳变换方法，步骤为1)半水煤气与水蒸汽混合后预热到290～310℃；2)预热后的混合气在中变炉一段中经触媒催化作用下反应获得含12～15％一氧化碳的变换气体；3)含12～15％一氧化碳的变换气体调节温度到280-320℃后在中变炉二段中经触媒催化作用下反应获得含8～10％一氧化碳的变换气体；4)含8～10％一氧化碳的变换气体进入低变炉反应获得含5～7％一氧化碳的变换气体。温度对变换反应的速度影响较大，而且对正逆反应速度的影响是不一样的。因此本发明通过在不同反应阶段进行温度的调节，可以提高变换率。
文档编号C01B3/12GK102530862SQ20121006364
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者周立威, 杨晓勤, 王景平, 蒋远华, 陈汉平 申请人:浠水县福瑞德化工有限责任公司