专利名称：取消饱和热水塔的一氧化碳变换方法
技术领域：
本发明涉及合成氨厂一氧化碳的变换方法，具体是一种不用饱和热水塔回收变换气中的水蒸汽潜热的一氧化碳变换方法。
我国以煤为原料间歇式造气的合成氨厂的0.75MPa、1.35MPa、2.0MPa变换工段，多年来都采用饱和热水塔，其作用回收变换气中的水蒸汽潜热。变换后续工段一般有脱碳、铜洗等，这二工段都需要外加蒸汽(冷法脱碳工艺除外，其蒸汽消耗量铜洗为～300公斤/吨氨，脱碳视采用的工艺而定，多胺法一般为～800公斤/吨氨。
变换采用饱和热水塔存在很多难以克服的问题1、由于循环水中溶解有大量的半水煤气中的氧及其他有害物质并在露点操作，使设备腐蚀严重，而且压力愈高腐蚀愈严重，使变换压力受到限制，从而影响整个合成氨工艺的改造、2、热损大，回收效率低，3、填料多，塔身高，钢材用量多，结构复杂，4、循环泵扬程大、电耗高、5、阻力大，其占变换工段阻力～1/5、6、操作难度大，设备多，配管复杂；7、此流程除饱和热水塔外，还需附带诸多水加热器用于提高水温，投资大，设备折旧费用高。
鉴于以上原因，去掉饱和热水塔，用其它设备及工艺取代势在必行，也是合成氨行业的多年愿望。
由于以煤为原料的传统变换工艺，其铁铬中温催化剂在汽气比≤0.4会发生结炭反应，使催化剂中的Fe3O4与CO反应生成铁的碳化物，这是烃类合成反应(F-T反应)的催化剂，致使变换气中生成少量的乙炔等化合物，产生的乙炔会影响后续工段，特别是影响后续工段的铜洗，使铜液中生成乙炔铜。乙炔铜的发泡能力为CuS的50倍，而且不易消泡，引起铜洗塔出口气体带液，影响正常生产。所以在使用铁铬中温催化剂的变换，中温串低温，中温串低温再串低温变换流程中都采用水加热器回收热量，再用饱和热水塔回收蒸汽，以确保进中变催化剂的汽气比，饱和热水塔回收蒸汽占所耗总蒸汽的50-80％，所以饱和热水塔是无法取消的。
采用全低变工艺能做到取消饱和热水塔。因为全低变的催化剂是钴钼耐硫变换催化剂如(B303Q、国家命名前为EB-4变换催化剂)可在低汽气比下运行、用喷水增湿取代传统的水加热器来回收蒸汽、大幅度降低饱和热水塔的作用，使饱和热水塔负荷降至～30％，与后续的脱碳、铜洗工段再生所需的热量相当，这样将变换与脱碳、铜洗工序结合起来，使取消饱和热水塔成为可能。
本发明的目的是提供一种合成氨厂变换系统取消饱和热水塔的一氧化碳变换方法。该法取消变换工段的饱和热水塔，并且取消脱碳和铜洗工段所添加的蒸汽，用变换气取代，从而达到简化流程，降低能耗的效果。
实现本发明目的的工艺途径是变换催化剂全部采用钴钼耐硫低温变换催化剂的全低变工艺(参见附图)，变换炉分上、中、下三段，冷却油分后的半水煤气进入换热器下段下部，向上行与下行出口变换气间接换热，添加蒸汽后进入该换热器上段换热，气体中蒸汽与半水煤气摩尔比为～0.15，加热到入变换炉温度后进变换炉下段进行变换反应，增湿后入变换炉上段继续进行变换反应，然后入换热器上段换热后，进入变换炉中段进行最后变换反应，再进入换热器下段换热后直接进入铜洗或脱碳再生系统，半水煤气出换热器下段的温度为80℃-180℃，优选温度为100℃-150℃，添加蒸汽后的温度为100℃-200℃，优选温度为120℃-180℃，出换热器上段的温度为150℃-350℃，优选温度为180℃-230℃，反应平衡后的温度为300℃-480℃，优选温度为350℃-450℃，变换炉下段反应增湿后入变换炉上段的温度为110℃-300℃，其优选温度为180℃-200℃，反应平衡后的温度为260-400℃，其优选温度为280-350℃，进变换炉中段(出换热器)的变换气温度为150℃-280℃，其优选温度为180℃-200℃。反应平衡后的温度为180-340℃，其优选温度为200-260℃。
变换炉第三段分三层，第一层填装保护剂或/和抗毒剂、第二层为催化剂，第三层为氧化铝填料。保护剂是湖北省化学研究所生产的保护一氧化碳变换催化剂的吸附剂(CN1033430C)，是由精制多孔矿物膨润土或海泡石、硅藻土、天然沸石、和粘接剂如水合氧化铝组成，以NH4HCO4或NH4NO3为增加剂、混匀成形，经干燥、加热活化而得的孔容为0.30-0.54毫升/克吸附剂。抗毒剂为湖北省化学研究所生产销售的B303Q抗毒塑钻钼耐硫变换催化剂，该抗毒剂和B303Q钴钼耐硫低温变换催化剂组成相同，B303Q催化剂(国家命名前为EB-4变换催化剂)，是中国专利号90102336.1型催化剂，该催化剂是以活性γ-Al2O3为载体，用钼酸铵和可溶性钴盐，及可溶性钾盐组成浸渍液，浸渍液中加入了适量H2O2或K2CrO7、KMnO4、(NH4)2S2O3等氧化剂、浸渍产物在低温下晾干而得的含CoO3-7％、MoO315-22％、K2O5-20％的产品。氧化铝填料粒度为φ1-10mm，φ4-5mm更好。使水中可溶性杂质在填料上沉积、截留。氧化铝填料放在变换炉下段主要是便于卸出和更换。
附
图1是本发明的合成氨厂变换系统取消饱和热水塔的一氧化碳变换流程图。
图中所示，冷却油分后的半水煤气经滤油器1过滤除油后，进入换热器2的下部，向上行与变换炉3中段来的下行变换气换热，添加蒸汽后进入换热器上段，与变换炉3上段来的变换气换热，加热到入变换炉温度后，首先进入变换炉3下段进行变换反应，增湿后通过氧化铝填料层，使水中可溶性杂质沉积、截留在氧化铝填料上，然后进入变换炉3上段继续进行变换反应后去换热器2的上段换热，再进入变换炉3中段进行变换反应，出变换炉3中段的变换气去换热器2的下段换热后，从换热器2下部出来直接去铜洗或碳化的再生器6回收热量。换热器2和铜洗或碳化再生器6下部出来的脱盐热水去储檀5再用泵4送去变换炉3下段增湿。
实施例1河南某厂采用上述取消饱和热水塔的变换流程，冷却油分后的半水煤气经除油器除油后，进人换热器下段下部，上行出换热器下段的温度为100℃，添加蒸汽后气体中蒸汽与半水煤气摩尔比为0.15，温度为110℃、入换热器上段，出换热器的温度为180℃，进入变换炉下段进行变换反应，增湿后温度为200℃，入变换炉一段继续进行变换反应，然后进入换热器上段换热，出换热器的温度为190℃、进入变换炉中段继续进行变换，出变换炉气体一氧化碳1-2％、温度200-250℃，经过换热器下段换热后去铜洗工段的再生器。变换加铜洗蒸汽消耗量从原有的700公斤/吨氨下降至550公斤/吨氨，变换阻力下降0.02MPa，取消饱和热水塔降低了设备投资和操作费用。
实施例2山东某厂采用本发明的上述不用饱和热水塔的一氧化碳变换方法，冷却油分后的半水煤气经除油器除油后，进入换热器下部、上行出换热器下段的置度为110℃，添加蒸汽后气体中蒸汽与半水煤气摩尔比为0.17，温度为112℃，进入换热器上段，出换热器的温度为190℃，进入变换炉下段进行变换反应，增湿后温度为210℃，入变换炉上段继续进行变换反应，然后进入换热器上段换热，出换热器的温度为200℃，进入变换炉中段继续进行变换反应，出变换炉气体温度230±10℃，经过换热器下段换热后去脱碳工段的再生器，变换加脱碳蒸汽消耗量从原有的1000公斤/吨氨，下降至850公斤/吨氨、变换阻力下降0.025MPa，采用本变换方法降低了设备投资和操作费用。
权利要求
1.一种合成氨厂变换系统取消饱和热水塔的一氧化碳变换方法，其特征是采用钴钼耐硫低温变换催化剂全低变工艺，变换炉分成上、中、下三段。冷却油分后的半水煤气进入换热器(2)下段与变换气换热后添加蒸汽，气体中蒸汽与半水煤气摩尔比为～0.15，然后进入该换热器上段换热，加热到入变换炉温度后进入变换炉(3)下段进行变换反应，增湿后入变换炉上段继续进行变换反应，然后入换热器上段换热后进入变换炉中段进行变换反应，经换热器下段换热后直接进入铜洗或脱碳再生系统、半水煤气在换热器下段出口的温度为80-180℃，添加蒸汽后的温度为100℃-200℃。出换热器上段的温度为150-350℃，在变换炉下段反应增湿后入变换炉上段的温度为110℃-300℃，进变换炉中段的变换气温度为150℃-280℃。
2.如权利要求1所述的变换方法，其特征是半水煤气出换热器(2)下段的温度为100℃-150℃，添加蒸汽后为120℃-180℃，出换热器上段的温度为180℃-230℃，变换炉第下段反应增湿后入变换炉上段的温度为180℃-200℃，进入变换炉中段的变换气温度为180℃-200℃。
3.如权利要求1所述的变换方法，其特征是变换炉下段分三层，第一层填装保护一氧化碳变换催化剂的吸附剂或/和抗毒型钴钼耐硫变换催化剂，第二层装钴钼耐硫低温度换催化剂，第三层为氧化铝填料、氧化铝填料粒度为φ1-10mm。
4.如权利要求3所述的变换方法，其特征是第三层氧化铝填料粒度为φ4-5mm。
全文摘要
本发明是一种取消饱和热水塔的一氧化碳变换方法。该方法采用钴钼耐硫低温变换催化剂的全低变工艺,半水煤气冷却油分后进入换热器(2)下段与出口变换气换热,再进入该换热器上段换热,加热到入变换炉(3)温度后入变换炉下段进行变换反应,增湿后入变换炉上段,反应后入换热器上段换热,换热后入变换炉中段进行最后变换反应,出口变换气进入换热器(2)的下段换热,然后直接进入铜洗或脱碳再生系统。该法取消了饱和热水塔,简化流程,降低了能耗。
文档编号B01J23/76GK1215695SQ98113590
公开日1999年5月5日 申请日期1998年6月9日 优先权日1998年6月9日
发明者陈劲松, 徐京磐 申请人:湖北省化学研究所