一种经济的合成气耐硫变换系统的制作方法
【专利摘要】一种经济的合成气耐硫变换系统，包括低温缓冲过滤器，外管廊合成气由低温缓冲过滤器进入，经加热、增湿后，进入高温过滤器过滤，出高温过滤器的合成气，进入变换炉一的顶部，变换炉一中包含顶部催化剂保护床层、上催化剂床层一和下催化剂床层一；出变换炉一的合成气经增湿降温进入变换炉二的顶部，变换炉二中包含上催化剂床层二和下催化剂床层二，变换炉一与变换炉二之间设置有增湿器组，为出催化剂床层的合成气增湿降温，出变换炉二底部的变换气，经降温，进入变换气分水器，出变换气分水器的气体进入脱酸气工段，液体经过滤、汽提和预热后做增湿器的补充水，本实用新型具有设备投资少，催化剂使用寿命长，锅炉水和蒸汽用量少的特点。
【专利说明】一种经济的合成气耐硫变换系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于清洁煤发电【技术领域】，特别涉及一种经济的合成气耐硫变换系 统。
【背景技术】
[0002] 以气候变化为核心的全球环境问题日益严重，已经成为威胁人类可持续发展的主 要因素之一，削减温室气体排放以减缓气候变化成为当今国际社会关注的热点。IPCC第四 次评估报告认为，温室气体的升高，主要源于过去50年化石燃料的燃烧。其中，燃煤发电显 然是温室气体的一大排放者。因此，优化燃煤发电系统工艺流程，提高煤的利用效率，达到 二氧化碳的微排放将成为煤发电技术的一大突破。
[0003] 合成气的耐硫变换，将合成气转化为以二氧化碳、氢气为主的变换气，回收变换过 程中的热量。变换气经分离，脱硫脱碳后，得到液体二氧化碳、液体氢，硫以固体硫的形式脱 除。这样既解决了环境问题，又提高了发电效率，为燃煤发电带来令人瞩目的光明。
[0004] 目前耐硫变换的工艺主要有两种：第一种，Shell煤气化合成气的耐硫变换，分四 段催化剂床层，没有催化剂保护层，造成一段变换反应推动力较大，造成反应很难控制，一 旦一段变换操作恶化，也将直接影响到后面的变换反应；第二种，高压（约8. OMPa)和高汽 气比（约1.4)的耐硫变换，工艺复杂，能耗大。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种经济的合成气耐 硫变换系统，具有设备投资少、环境污染少、能量利用充分、催化剂使用寿命长、资源及能量 节约的特点。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0007] -种经济的合成气耐硫变换系统，包括接外管廊合成气的低温缓冲过滤器8,低温 缓冲过滤器8的出口与高温过滤器7的入口连接且连接管路上设置有热交换器12、加热器 13和补充蒸汽的蒸汽分水器6,高温过滤器7的出口接变换炉一 1的顶部进气口，变换炉一 1中包含顶部催化剂保护床层a、上催化剂床层一 b和下催化剂床层一 c，出变换炉一 1的合 成气接入变换炉二2的顶部入口，变换炉二2中包含上催化剂床层二d和下催化剂床层二 e，变换炉一 1与变换炉二2之间设置有增湿器组，变换炉二2的底部出气口接变换气分水 器11，变换气分水器11的出气口接脱酸气工段，出水口接增湿器组。
[0008] 所述增湿器组包括增湿器一 3、增湿器二4和增湿器三5,出上催化剂床层一 b的 合成气经增湿器一 3后进入下催化剂床层一 c，出下催化剂床层一 c的合成气经增湿器二4 后进入上催化剂床层二d，出上催化剂床层二d的合成气经增湿器三5后进入下催化剂床层 二 e〇
[0009] 所述变换气分水器11的出液管路上设置有冷凝水过滤器10、酸性水汽提塔9、给 水缓冲灌18、给水加压泵14和给水预热器17,出变换气分水器11的工艺液体，依次经过冷 凝水过滤器10、酸性水汽提塔9、给水缓冲灌18、给水加压泵14和给水预热器17后，作为增 湿器组补充水，送往增湿器组。
[0010] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0011] 1.用蒸汽分水器为进每段床层的原料增湿降温，可以避免用换热器降温，减少设 备投资。
[0012] 2.变换顶部保护段吸附灰尘、杂质，保护一段催化剂，并且进行一定的变换反应， 减轻一段炉的负荷。
[0013] 3.将未反应的工艺冷凝液脱酸气后全部回用，节约锅炉水用量。
[0014] 4.将低品位余热用于加热MDEA富液再生，节约蒸汽用量。
[0015] 5.优化变换换热流程，减少中压蒸汽用量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本实用新型系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0018] 如图1所示，一种经济的合成气耐硫变换系统，包括接外管廊合成气的低温缓冲 过滤器8，低温缓冲过滤器8的出口与高温过滤器7的入口连接且连接管路上设置有热交换 器12和加热器13,高温过滤器7的出口接变换炉一 1的顶部进气口，变换炉一 1中包含顶 部催化剂保护床层a、上催化剂床层一 b和下催化剂床层一 c，出变换炉一 1的合成气接入 变换炉二2的顶部入口，变换炉二2中包含上催化剂床层二d和下催化剂床层二e，变换炉 一 1与变换炉二2之间设置有由增湿器一 3、增湿器二4和增湿器三5组成的增湿器组，出 上催化剂床层一 b的合成气经增湿器一 3后进入下催化剂床层一 c，出下催化剂床层一 c的 合成气经增湿器二4后进入上催化剂床层二d，出上催化剂床层二d的合成气经增湿器三5 后进入下催化剂床层二e。变换炉二2的底部出气口接变换气分水器11，变换气分水器11 的出水管路上依次设置有冷凝水过滤器10、酸性水汽提塔9、给水缓冲灌18和给水加压泵 14,变换炉二2的底部出气口与变换气分水器11连接管路上设置有给水预热器17、富液加 热器16和循环水冷却器15,给水加压泵14的出水经给水预热器17后同时送往增湿器一 3、增湿器二4和增湿器三5。
[0019] 基于上述系统，本实用新型煤气化合成气耐硫变换系统的工艺过程如下：
[0020] 来自外管廊的合成气，首先进入低温缓冲过滤器8,以去除气体中夹带的颗粒物与 水雾，然后进入热交换器12,被来自二段反应气的高温反应气加热。为提高原料气中的水汽 t匕，从外管廊来的中压饱和蒸汽经分水和流量调节后加入到预热后的原料气，经过高温过 滤器7除去水雾后依次进入变换炉一 1和变换炉二2。在变换炉一 1和变换炉二2中过程 是：
[0021] 先经过变换炉一 1的顶部催化剂保护床层a，吸附灰尘杂质，保护一段催化剂，并 且进行一定的变换反应，减轻一段的负荷，最终得到一段反应气；然后一段反应气进入上 催化剂床层一 b，通过后经增湿器一 3进行增湿，再进入下催化剂床层一 c，通过后得到二段 反应气；二段反应气送入热交换器12进行热回收，然后通过增湿器二4增湿，送往上催化剂 床层二d，通过后得到三段反应气；三段反应气通过增湿器三5进行增湿，然后送往下催化 剂床层二e，通过后得到四段反应气。
[0022] 四段反应气中C0浓度小于1 %，依次经过给水预热器17、富液加热器16、循环水冷 却器15和变换气分水器11后，分离出的气体送MDEA脱酸气工段；变换气分水器11分离出 的酸性水经酸性水汽提塔9后进入给水缓冲罐18,与外补锅炉水合并经多级泵增压预热送 各增湿器。
[0023] 本工艺所用原料气中H2S含量达到lOOOppm以上，同时为降低能耗、提高C0转化 率，设计采用钴钥耐硫全低温变换工艺，上催化剂床层一 b、下催化剂床层一 c、上催化剂床 层二d和下催化剂床层二e中的催化剂为耐硫钴钥变换催化剂。采用的钴钥催化剂同时具 有有机硫加氢转化功能，节约了单独的有机硫处理装置。同其它大部份催化剂一样，钴钥催 化剂在使用前也需要将氧化态催化剂活化：
[0024] C〇0+H2S = C〇S+H20 放热
[0025] M〇0+H2S = M〇S+H20 放热
[0026] 硫源通常采用CS2补入新鲜合成气获得：
[0027] CS2+4H2 = CH4+2H2S 吸热
[0028] 也有采用固体硫化氢发生器的。
[0029] 为保证还原深度和避免副反应的发生，还原气中的H2S浓度必须维持在较高水平 上，这就是说随着反应进行，必须不断的补入一小部分新鲜合成气和硫源，同时排放等量的 气体。由于排放其中含有很高的硫化氢（15?20g/nm 3)，因而需要加以处理后排放，通常方 法是用通过火炬放空。另外大部分还原气通过循环压缩机在系统内循环，催化剂大约3? 5年还原一次。
【权利要求】
1. 一种经济的合成气耐硫变换系统，其特征在于，包括接外管廊合成气的低温缓冲过 滤器（8)，低温缓冲过滤器（8)的出口与高温过滤器（7)的入口连接且连接管路上设置有热 交换器（12)、加热器（13)和补充蒸汽的蒸汽分水器（6)，高温过滤器（7)的出口接变换炉 一（1)的顶部进气口，变换炉一（1)中包含顶部催化剂保护床层（a)、上催化剂床层一（b) 和下催化剂床层一（c)，出变换炉一（1)的合成气接入变换炉二（2)的顶部入口，变换炉二 (2)中包含上催化剂床层二（d)和下催化剂床层二（e)，变换炉一（1)与变换炉二（2)之间 设置有增湿器组，变换炉二（2)的底部出气口接变换气分水器（11)，变换气分水器（11)的 出气口接脱酸气工段，出水口接增湿器组。
2. 根据权利要求1所述的经济的合成气耐硫变换系统，其特征在于，所述增湿器组包 括增湿器一（3)、增湿器二（4)和增湿器三（5)，出上催化剂床层一（b)的合成气经增湿器 一（3)后进入下催化剂床层一（c)，出下催化剂床层一（c)的合成气经增湿器二（4)后进入 上催化剂床层二（d)，出上催化剂床层二（d)的合成气经增湿器三（5)后进入下催化剂床层 二（e)。
3. 根据权利要求2所述的经济的合成气耐硫变换系统，其特征在于，所述变换气分水 器（11)的出液管路上设置有冷凝水过滤器（10)、酸性水汽提塔（9)、给水缓冲灌（18)、给水 加压泵（14)和给水预热器（17)，出变换气分水器（11)的工艺液体，依次经过冷凝水过滤器 (10)、酸性水汽提塔（9)、给水缓冲灌（18)、给水加压泵（14)和给水预热器（17)后，作为增 湿器组补充水，送往增湿器组。
【文档编号】C01B3/16GK203998942SQ201420360516
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】刘沅, 许世森, 任永强, 夏军仓, 程健, 罗丽珍, 姚帅 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司