专利名称：一种新型co等温变换方法
技术领域：
本发明涉及一种在恒定温度下进行变换反应的新型变换方法，具体涉及一种新型 CO等温变换方法。
背景技术：
变换反应((Y)+ H2()(g}< '十'I >C(), + H2 AH= —41AKJ /mol)是放热反应，传统工业生产中变换炉均采用绝热反应器，在流程设置上多采用多段反应，段间换热降温的方式。传统的变换方法具有流程相对复杂，热损高，设备造价高的特点。同时当原料气中CO干基含量较高时，变换反应器的热点温度较高，变换反应器出口易超温，影响变换催化剂使用寿命，同时设备工况操作恶劣，变换装置负荷变换时缺少有效的调节手段来避免超温。目前国内针对高含量CO的原料气，有以下两种变换工艺方法高汽气比变换工艺 (水蒸汽/干气体积比范围为O. 9-1. 8)及低汽气比变换工艺(水蒸汽/干气体积比范围为 O. 2-0. 5)。高汽气比变换工艺因水蒸汽含量较高，反应推动力较大，催化剂床层热点温度高，反应器易超温，影响催化剂使用寿命及设备的安全操作，同时由于补入了大量的蒸汽， 装置运行成本较高。低汽气比变换工艺由于降低了原料气中H2O的含量，易发生甲烷化反应；单台反应器负荷较低，设备利用率差；当遇到变换反应率要求较高的工况(如生产合成氨)，由于需要较多的H2O,无法将原料气中的H2O的含量降低，反应器易超温。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种适用于宽汽气比，宽 CO干基含量的新型CO等温变换方法，既可以控制反应器热点温度，提高催化剂使用寿命和改善设备的操作工况，又可以有效抑制甲烷化副反应的发生，同时高效回收反应热，提高单台反应器的变换率，精简变换流程，降低设备造价。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种新型CO等温变换方法，其工艺为两段等温变换工艺，具体包括如下步骤原料气经原料气预热器加热提温后，进入原料气过滤器过滤粉尘、除去毒物，过滤后的原料气进入第一变换炉进行变换反应，通过副产中压蒸汽移走第一变换炉中产生的反应热，同时可以通过控制副产蒸汽的压力等级，控制第一变换炉的反应率及出口气体温度；气体离开第一变换炉后进入原料气预热器预热入口原料气，然后进入废热锅炉副产蒸汽降温后，进入第二变换炉进行变换反应，通过预热第二变换炉入口气体移走第二变换炉中产生的反应热，同时可以通过控制第二变换炉的入口温度，控制第二变换炉的反应率及出口气体温度； 气体离开第二变换炉后进入下游工序。
所述的原料气中含有的CO干基体积含量为40-85%。
所述的原料气中水蒸汽/干气体积比范围为O. 6-1. 5。
所述的原料气进入等温变换炉的温度为210-290°C。
所述的原料气进入等温变换炉的压力为3. 0-6. 5MPaG。
所述的第一变换炉及第二变换炉的热点温度不超过340°C。
本发明具有以下有益效果
(I)适用于宽汽气比(水蒸汽/干气体积比范围为O. 6-1. 5 )，宽CO干基含量(CO干基体积含量为40-85%)。本发明既可以控制反应器热点温度，提高催化剂使用寿命和改善设备的操作工况，又可以有效抑制甲烷化副反应的发生；
(2)反应器调温手段高效合理，装置运行平稳，操作简单通过控制副产蒸汽的压力等级，控制第一变换炉(轴流产蒸汽式反应器)的反应率及出口气体温度；通过控制第二变换炉的入口温度，控制第二变换炉(气冷式反应器)的反应率及出口气体温度；
(3)高效回收变换反应热，副产中压蒸；。
(4)提高单台反应器的变换率，精简变换流程，降低设备造价；
(5)降低变换装置的最高操作温度，降低设备及管道材料的要求；
(6)催化剂操作温度恒定，提高了催化剂的使用效率及寿命，降低了装置的运行成本。
本发明所述的第一变换炉(轴流产蒸汽式反应器)的特点为
(I)催化剂在管内，气体走管程，上进下出；
(2)热交换迅速；
(3)通过控制蒸汽压力，可以密切控制催化剂床层温度；
(4)接近等温的温度分布，有效提高催化剂使用效率；
(5)蒸汽的温度接近催化剂的温度，产汽量大，产汽压力等级高；
(6)催化剂在高反应速率下保持冷态，提高催化剂使用寿命；
本发明所述的第二变换炉(气冷式反应器)的优点为
(I)催化剂在壳程，因而可以装载的催化剂体积高。
(2)管束成本低，管端开口，因此设备无承压的内件，无上管板，外壳与管束之间无热膨胀问题，不需波纹管等补偿方式；
(3)压力降低；
(4)设备无上端总管，催化剂装载容易；
(5)操作灵活可靠可通过控制进口温度来控制反应温度的分布。
图I为第一变换炉设备图。
图2为第二变换炉设备图。
图3为CO等温变换工艺流程图，其中，E-Ol为原料气预热器，V-Ol为原料气过滤器，V-02为汽包，R-Ol为第一变换炉，E-02为废热锅炉，R-02为第二变换炉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例I
原料气为电石炉气，经过除尘压缩后，温度为140°C，压力3. OMPaG，原料气补入蒸汽后进入变换工序。原料气经原料气预热器加热提温至230°C，进入原料气过滤器过滤粉尘、除去毒物。过滤后的原料气进入第一变换炉(轴流产蒸汽式反应器)进行变换反应。煤气在第一变换炉走管程，壳程管间通过锅炉给水副产蒸汽一走反应热。气体离开第一变换炉后进入原料气预热器预热入口原料气，然后进入废热锅炉副产蒸汽降温后，进入第二变换炉(气冷式反应器)进行变换反应。通过预热第二变换炉入口气体移走第二变换炉中产生的反应热，同时可以通过控制第二变换炉的入口温度，控制第二变换炉的反应率及出口气体温度。气体离开第二变换炉后进入下游工序。具体数据见表I :
表 I
权利要求
1.ー种新型CO等温变换方法，其特征在干，其エ艺为两段等温变换エ艺，具体包括如下步骤原料气经原料气预热器加热提温后，进入原料气过滤器过滤粉尘、除去毒物，过滤后的原料气进入第一变换炉进行变换反应，通过副产中压蒸汽移走第一变换炉中产生的反应热，同时可以通过控制副产蒸汽的压カ等级，控制第一变换炉的反应率及出ロ气体温度；气体离开第一变换炉后进入原料气预热器预热入口原料气，然后进入废热锅炉副产蒸汽降温后，进入第二变换炉进行变换反应，通过预热第二变换炉入口气体移走第二变换炉中产生的反应热，同时可以通过控制第二变换炉的入口温度，控制第二变换炉的反应率及出口气体温度；气体离开第二变换炉后进入下游エ序。
2.根据权利要求I所述的新型CO等温变换方法，其特征在于，所述的原料气中含有的CO干基体积含量为40-85%。
3.根据权利要求I所述的新型CO等温变换方法，其特征在于，所述的原料气中水蒸汽/干气体积比范围为O. 6-1.5。
4.根据权利要求I所述的新型CO等温变换方法，其特征在于，所述的原料气进入等温变换炉的温度为210-290°C。
5.根据权利要求I所述的新型CO等温变换方法，其特征在于，所述的原料气进入等温变换炉的压カ为3. 0-6. 5MPaG。
6.根据权利要求I所述的新型CO等温变换方法，其特征在于，所述的第一变换炉及第ニ变换炉的热点温度不超过340°C。
全文摘要
本发明公开了一种新型CO等温变换方法，包括如下步骤原料气加热提温后过滤粉尘、除去毒物，过滤后的原料气进入第一变换炉进行变换反应，通过副产中压蒸汽移走第一变换炉中产生的反应热；气体离开第一变换炉后进入原料气预热器预热入口原料气，然后进入废热锅炉副产蒸汽降温后，进入第二变换炉进行变换反应，通过预热第二变换炉入口气体移走第二变换炉中产生的反应热；气体离开第二变换炉后进入下游工序。适用于宽汽气比，宽CO干基含量，既可以控制反应器热点温度，提高催化剂使用寿命和改善设备的操作工况，又可以有效抑制甲烷化副反应的发生，同时高效回收反应热，提高单台反应器的变换率，精简变换流程，降低设备造价。
文档编号C01B3/16GK102976270SQ20121034911
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者刘洪涛, 胡文生 申请人:东华工程科技股份有限公司