专利名称：合成氨co部分转化配低温变换工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合成氨CO部分转化配低温变换工艺，属于合成氨生产工艺。
目前我国以煤造气的中小合成氨厂一氧化碳变换压力为0.7～0.8Mpa、1.2～1.3Mpa、1.9～2.0Mpa，采用铁-铬系中温变换催化剂、钴-钼系低温变换催化剂应用于中温变换串低温变换工艺(即中串低)，中温变换之后串两个低温变换工艺(即中、低、低)和全部用钴-钼低温变换催化剂工艺(即全低变)，其中以中、低、低和全低变工艺节能效果最好。但在工业生产应用中也暴露出一些不足之处，如中、低、低工艺，它必需采用铁-铬系中温变换催化剂，由于铁-铬系中温变换催化剂机械强度差，易粉化，致使催化剂活性下降，系统阻力增大，增加了压缩机的功耗，催化剂使用寿命一般为2～3年，能耗较高，操作不稳定，给工业生产带来诸多弊病。而全低变工艺虽然采用的催化剂、抗毒剂、吸附剂机械强度好，不粉化，但由于钴-钼低温变换催化剂低温活性好，反应速度快，入口温度为200～220℃，所以当半水煤气进入钴-钼低变催化剂时，床层温度很快升至近400℃，在此高温下，钴-钼低变催化剂的反硫化反应必然发生，致使催化剂活性下降，操作不稳定，给工业生产造成一定影响。
本发明的目的是解决中低温变换催化剂易粉化问题和由于床层温度高，钴-钼催化剂反硫化反应问题，从而达到降低能耗，提高催化剂活性，延长催化剂使用寿命，稳定工艺的目的。
本发明的技术方案是这样实现的现有的低变工艺主要包括对半水煤气的前期处理工艺和低变工艺，其特征是合成氨原料气在进入钴-钼低变工艺前，先进入部分转化抗毒保护层，该层从上至下由抗毒剂层、吸附层和部分转化催化剂层组成，然后降温至150～200℃再进入多级低变工艺，部分转化催化剂的起活温度是220～270℃。
上述的合成氨CO部分转化配低温变换工艺，其特征是低温变换工艺分二段或三段，氨原料气进入低变钴-钼一段催化剂前的温度是150～200℃，进入低变钴-钼二段催化剂前的温度是180～230℃，进入低变钴-钼三段催化剂前的温度是150～200℃，当分二段时，进入低变钴-钼一段前的温度是150～200℃，进入低变钴-钼二段前的温度为160～200℃。
上述的合成氨CO部分转化配低温变换工艺，其特征是半水煤气的前期处理工艺主要包括焦炭过滤、饱和塔增湿工艺，处理后水蒸汽与干气的体积比为0.26～0.3。
上述的工艺，采用二段低变工艺时，适用于联醇生产工艺。
本工艺流程与现有的中、低、低和全低变工艺流程相比有如下优点1、由于本工艺设置了CO部分转化抗毒层，起到清除半水煤气中有害物质的同时进行CO部分变换反应，使半水煤气中CO含量由26～32％降至18～24％相对降低了半水煤气中CO浓度，从而避免了进钴-钼低变催化剂床层时，由于CO浓度高所引起的激烈变换反应，使床层温度升得过快、过高所引起的反硫化反应发生。
2、第一变换炉中的CO部分转化抗毒层与钴-钼低变催化剂一段的变换反应，均利用从饱和塔出来之原料气，汽气比0.26～0.3，就可以使CO变换率达到65～70％，无需另加蒸汽，然后在低变一段出口添加蒸汽或喷水，节能效果比中、低、低和全低变工艺更好。
3、由于进钴-钼低变催化剂一段温度降至150～200℃原始汽气比又低，不易发生反硫化反应，使钴-钼低变催化剂各段床层温度均控制在300℃以内，保护了钴-钼低变催化剂活性处于最佳状态，延长了催化剂使用寿命。
4、与中、低、低工艺相比所使用之催化剂，抗毒剂，吸附剂机械强度好不粉化，系统阻力小。
5、杜绝了铬的污染问题，改善了催化剂装卸劳动卫生条件。
6、提高了有机硫转化率，减轻了硫对脱碳液、铜氨液，氨合成催化剂的危害。
7、由于降低了变换炉各段床层进口温度及床层温度，减少了热损失及设备材料的腐蚀，延长了设备使用寿命。
8、由于变换系统均在较低温度下运行，操作方便，开车启动快，提高了有效生产时间、增产、节能、节电。
下面结合附图进一步说明本发明的工艺流程及实施例
图1是配三段低变工艺流程图，1是冷却塔、2是第二水加热器、3是焦碳过滤器、4是饱和热水塔、5是热水泵、6是第一水加热器、7是第二变换炉(两段低变)、8是第二调温水加热器、9是热交换器、10是电加热器、11是第一调温水加热器、12是第一变换炉(抗毒保护层、一段低变)，其工作过程是半水煤气经焦炭过滤器分离油水后，入饱和塔内与热水泵送来之热水逆流接触增湿形成水蒸汽/干气比(体积)为0.26～0.3，进热交换器9与来自CO部分转化抗毒层的变换气进行换热提温至200～260℃，进第一变换炉的由CO部分转化催化剂、抗毒剂、吸附剂组成的CO部分转化抗毒层清除半水煤气中有害物质的同时进行CO部分变换，反应温度为200～340℃，使半水煤气中CO含量由26～32％降至18～24％，这与现场实验测定的数据完全相符。然后进热交器9上部与来自饱和塔的半水煤气进行换热后入第一调温水加热器11，再换热降温至150～200℃进第一变换炉钴-钼低变催化剂一段进行变换反应，温度为150～300℃，出口变换气中CO含量降至6～12％，汽气比降至0.2以下，因此要在第一变换炉出口添加蒸汽或喷水来提高汽气比，再进热交换器9下部与来自饱和塔的半水煤气进行换热降温至180～230℃，然后进第二变换炉钴-钼低变催化剂二段进行变换反应温度为180～280℃。出口变换气中CO含量为3～5％，再经第二调温水加热器2回收热量降温至160～200℃，然后经第一加热器入热水塔内与饱和塔来之热水逆流接触回收热量，出热水塔变换气温度降至65～70℃，再进第二水加热器入冷凝塔降温至30～35℃，送后工序脱硫脱碳。
配二段低变工艺时与上述工艺基本相同，只是在第二变换炉7中设一段低变，进低变钴-钼催化剂二段前的温度为160～200℃。
实施例一当两个反应罐容积均为110ml时，第二反应炉中部分转化抗毒层中部转化催化剂(起活温度为220～270℃)60ml，抗毒剂15ml、吸附剂6ml，第一反应炉为钴-钼低变催化剂一段，钴-钼低变催化剂60ml，常压空速取1000时-1，汽气比取0.26，硫化方法有用CS2作硫化剂，硫化温度220～450℃，硫化时间5～6小时。第二反应炉进口温度为240～260℃，热点温度为260～280℃进口半水煤气中CO含量为282％，出口变换气中CO含量为22.8％，然后进第一反应炉温度为160～180℃，热点温度为180～200℃，出口变换气中CO含量为92％(为本工艺变换炉二段)。
实施例二还是上述实验装置催化剂、抗毒剂、吸附剂装填量及汽气比不变，只改变空速为800时-1，第一反应罐进口温度仍为240～260℃，热点温度仍为260～280℃，进口半水煤气中CO含量为28.4％，出口变换气中CO含量为212％(为本工艺变换炉一段)然后进第二反应罐温度为160～180℃，热点温度为180～200℃，出口变换气中CO含量为6.5％。
权利要求
1.一种合成氨CO部分转化配低温变换工艺，主要包括对半水煤气的前期处理工艺和低变工艺，其特征是合成氨原料气在进入钴-钼低变工艺前，先进入部分转化抗毒保护层，该层从上至下由抗毒剂层、吸附层和部分转化催化剂层组成，然后降温至150～200℃再进入多级低变工艺，部分转化催化剂的起活温度是220～270℃。
2.根据权利要求1所述的合成氨CO部分转化配低温变换工艺，其特征是低温变换工艺分二段或三段，当三段时，氨原料气进入低变钴-钼一段催化剂前的温度是150～200℃，进入低变钴-钼二段催化剂前的温度是180～230℃，进入钴-钼三段催化剂前的温度是150～200℃，当分二段时，进入低温钴-钼一段前温度为150～200℃，进入低温钴-钼二段前的温度为160～200℃。
3.根据权利要求1或2所述的合成氨CO部分转化配低温变换工艺，其特征是半水煤气的前期处理工艺主要包括焦炭过滤、饱和塔增湿工艺，处理后水蒸汽与干气的体积比为0.26～0.3。
4.根据权利要求1或2所述的工艺，采用二段低变工艺适用于联醇生产工艺。
全文摘要
本发明是中小合成氨厂以一种CO部分转化抗毒保护层配低温变换的工艺,涉及煤造气合成氨厂0.6～2.0MPa半水煤气变换工艺流程,该工艺用铁－钼CO部分转化催化剂、抗毒剂,配钴－钼低变催化剂,半水煤气进入部分转化抗毒层温度为200～260℃,进钴－钼低变催化剂各段温度为150～250℃,床层温度控制在300℃以内,避免高温下反硫化反应发生,保护催化剂活性处最佳状态,寿命延长、系统阻力小、节汽、节电,具有比其他变换工艺更好地节能效果,操作方便,有效生产时间长,经济效益显著等特点。
文档编号C01B3/34GK1263864SQ0011438
公开日2000年8月23日 申请日期2000年2月23日 优先权日2000年2月23日
发明者刘洪文 申请人:刘洪文