1氮肥技術(shù)2011年第32卷第1期HT-L粉煤氣化配套變換工藝設(shè)計(jì)汪旭紅(北京航天煤化工工程公司蘭州分公司730030)摘要簡述了對(duì)HT-L粉煤加壓氣化氣(高水1氣比、高Co含量進(jìn)行變換的工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采取-段變換爐催化劑分層裝填、二段配氣等措施來控制反應(yīng)的平衡,使高濃度的co在較溫和的工藝條件下進(jìn)行變換,從而避免了變換反應(yīng)因反應(yīng)過度而超溫。關(guān)鍵詞變換工藝 高水1氣比高CO濃度操作溫度控制中國合成氨工業(yè)經(jīng)過70多年的發(fā)展,產(chǎn)量已操作溫度范圍廣,抗硫毒能力強(qiáng),對(duì)總硫含量無躍居世界第一,并掌握了 以無煙煤、煙煤褐煤焦上限要求的特點(diǎn),在工業(yè)裝置上得到廣泛應(yīng)用。炭、焦?fàn)t氣、天然氣、油田伴生氣和液態(tài)烴等氣固由于航天爐氣化原料氣中CO的體積分?jǐn)?shù)高液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)。中國航天科技集達(dá)65%~ 70%,水1氣比高達(dá)1.1~ 1.4,因此,變.團(tuán)北京航天煤化工工程公司經(jīng)過長期研制,開發(fā)換工藝如何分段、-段爐 反應(yīng)的深度如何控制和出具有世界先進(jìn)水平和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型煤氣怎樣抑制甲烷化副反應(yīng)等問題,就成為“航天粉化技術(shù)一HT L粉煤加壓氣化專利技術(shù),已應(yīng)用煤加壓氣化”變換工藝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。于安徽臨泉甲醇項(xiàng)目與河南濮陽龍宇甲醇項(xiàng)目通過對(duì)應(yīng)用Shell粉煤氣化和Texaco水煤漿中,于2008年順利開車運(yùn)行,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。氣化的合成氨廠的多次考察并與催化劑廠家的隨著HT-L粉煤加壓氣化技術(shù)(航天爐)在國技術(shù)人員對(duì)催化劑裝填、硫化等進(jìn)行了深人細(xì)致內(nèi)的運(yùn)用，后序裝置設(shè)計(jì)也在不斷的探索與改進(jìn)的交流和討論,同時(shí)又在不斷地對(duì)過去所作變換當(dāng)中。因“航天爐”氣化原料氣具有高水1氣比高裝置投產(chǎn)后總結(jié)的基礎(chǔ)上,最終確定在變換工藝CO等特點(diǎn),造成CO變換反應(yīng)推動(dòng)力太大,一變.中,采用Co -Mo系寬溫耐硫催化劑。該系列催化熱點(diǎn)溫度難以控制。為了控制變換爐溫度,降低劑適用于原料氣中硫含量較高的變換,對(duì)原料氣設(shè)備造價(jià),通過對(duì)一段變換爐催化劑合理分層裝中硫只有最低要求,無上限要求,因此使后序凈填、配氣及設(shè)立調(diào)節(jié)副線,來控制在不同負(fù)荷下化流程更為簡單。的反應(yīng)深度和床層熱點(diǎn)溫度。根據(jù)目前國內(nèi)外合成氨裝置中凈化工藝一1變換工藝路線的選擇般為低溫甲醇洗+液氮洗或是低溫甲醇洗+甲根據(jù)目前大中型合成氨的變換工藝在整個(gè)烷化精制，這就要求變換后的CO含量盡量低,所凈化工藝中的配置情況來看,變換使用的催化劑以確定采用四段變換，使CO在變換氣中的體積和熱回收方式是關(guān)鍵,它決定了變換工藝的流程分?jǐn)?shù)(干基)≤0.4%。.配置及工藝先進(jìn)性。2變換工藝特點(diǎn)在20世紀(jì)60年代前,主要使用Fe -Cr系變(1)根據(jù)HT-L氣化爐生產(chǎn)的煤氣組份特點(diǎn)，換催化劑的變換工藝,氣體經(jīng)變換后仍含有體積- 、 二段變換反應(yīng)溫升較大。為了控制反應(yīng)溫度，分?jǐn)?shù)為3% ~4%的co,該系列變換催化劑抗硫降低變換爐的造價(jià)，必須采用分段變換移走熱毒能力差,蒸汽消耗較高,有最低水氣比要求。60量,將變換出口氣體溫度控制在≤450C。年代后，采用了活性高的Cu-Zn系變換催化劑，(2)-段變換爐操作溫度通過催化劑分層裝殘余Co的體積分?jǐn)?shù)可降至~ 0.4% ,適用于總硫填及煤氣副線調(diào)節(jié).通過控制催化劑床層的氣量的體積分?jǐn)?shù)<0.1 x 10*的氣體，因此,要求原料和人中國煤化工針化劑允許的溫氣必須先脫硫再變換。升范HCNMHG隨著Co-Mo耐硫變換催化劑的研發(fā)成功,其(3)二段變換爐操作溫度通過配氣降低二段第1期汪旭紅:HT-L粉煤氣化配套變換工藝設(shè)計(jì)1入口Co含量來控制。用變換氣的熱量副產(chǎn)1.27MPa(G )的飽和蒸汽,該(4)在容易超溫的-、二段人口設(shè)置高壓氮蒸汽一部分供汽提塔用,-部分送人1.27MPa低氣高壓蒸汽等調(diào)節(jié)手段,防止超溫。壓蒸汽管網(wǎng)。冷卻后的變換氣進(jìn)入2*變換爐,在(5)為了移走大量的變換反應(yīng)熱,合理用能，爐內(nèi)催化劑的作用下，進(jìn)一步進(jìn)行變換反應(yīng),使需要進(jìn)行逐級(jí)回收。高位能熱量用來副產(chǎn)蒸汽和CO的體積分?jǐn)?shù)達(dá)3%左右，為了提高3*.4°變換加熱變換冷凝液,低位能熱量用來預(yù)熱鍋爐給水的汽氣比,加大反應(yīng)的推動(dòng)力，從2#變換爐底部及脫鹽水。出來的變換氣補(bǔ)人中壓鍋爐給水,補(bǔ)水后的變換(6)操作彈性大。裝置在負(fù)荷低至40%時(shí)可氣再經(jīng)噴水凈化器分掉未汽化的水后進(jìn)入1* 低正常運(yùn)行,滿足生產(chǎn)要求。壓蒸汽發(fā)生器,利用二變后的高溫變換氣熱量副(7)整個(gè)變換工藝在正常操作時(shí)不需外加蒸產(chǎn)2.5MPa( G)的飽和蒸汽,送人蒸汽管網(wǎng)。變換氣汽。再進(jìn)人冷凝液加熱器,把熱量傳給送氣化單元的3工藝流程說明變換工藝?yán)淠阂蕴岣咦儞Q入口汽氣比。然后進(jìn)從氣化來的含Co的體積分?jǐn)?shù)為70%左右、人3*變換爐，反應(yīng)后CO的體積分?jǐn)?shù)降至0.7%水氣比1.2左右的飽和粗煤氣,先進(jìn)入1'氣液分左右，從3*變換爐底部引出的變換氣再進(jìn)入2*離器,將粗煤氣因熱力損失而產(chǎn)生的冷凝液自分低壓蒸汽發(fā)生器,利用變換氣的熱量副產(chǎn)0.5MPa離器的底部排出,氣相從分離器頂部分出。在分(G )的低壓飽和蒸汽。從低壓蒸汽發(fā)生器換熱后離器的出口管道上設(shè)置了水氣比檢測儀,檢測進(jìn)的變換氣再進(jìn)入4*變換爐,進(jìn)行深度變換反應(yīng),人1"變換爐的水氣比值。反應(yīng)后CO的體積分?jǐn)?shù)降至0.4%以下。變換反應(yīng)粗煤氣隨后進(jìn)人變換爐進(jìn)料換熱器,在此被方程式為:來自1*變換爐的高溫變換氣加熱后，先進(jìn)人脫毒CO+H20一CO2+H+Q槽,將粗煤氣中的雜質(zhì)、灰塵等脫除,然后-部分COS+H2O二CO2+H2S+Q進(jìn)入1"變換爐,在爐內(nèi)催化劑的作用下,粗煤氣從4*變換爐出來的變換氣再通過3*低壓蒸中的部分CO與H2O發(fā)生變換反應(yīng)，并放出大量發(fā)冷凝器、鍋爐水預(yù)熱器、脫鹽水預(yù)熱器等回收的反應(yīng)熱;從1*變換爐底部出來的變換氣,送入熱量并分離掉冷凝下來的水后送入下游脫硫脫變換爐進(jìn)料換熱器,與粗煤氣換熱后再與未參加碳單元。反應(yīng)的粗煤氣混合，進(jìn)入到中壓蒸汽發(fā)生器,利耐硫變換工藝流程簡圖見圖1。中壓蒸汽發(fā)生器冷凝被頂熱器品中壓鍋爐給水T變換爐進(jìn)D科換熱器1°變換爐↓2*變換爐粗蝶氣戶1脫毒槽3"變換爐4"變換爐1°分離器⑧l(xiāng) 去脫硫胎碳.高壓蒸汽中國煤化工豪壓氮?dú)馊?耐硫變換工藝流程YHCNMHG12氮肥技術(shù)2011年第32卷4工藝控制措施表1 裝置副產(chǎn)汽量表(1)設(shè)置變換爐進(jìn)料換熱器副線。通過調(diào)節(jié)序號(hào)裝置名稱蒸汽壓力MPa蒸汽溫度副產(chǎn)蒸汽量. (G)/9_h氨_副線來控制進(jìn)人1* 變換爐的溫度。中壓蒸汽管網(wǎng)(2)設(shè)一段變換中間副線。在低負(fù)荷時(shí),可將變換2.500.241'變換爐上層催化劑短路，粗煤氣直接進(jìn)入下低壓蒸汽管網(wǎng)層，通過控制催化劑裝填量來控制反應(yīng)深度，進(jìn)飽和0.17而控制床層熱點(diǎn)溫度不超溫。2 變換0.500.55(3)-、二段變換配氣線。正常負(fù)荷時(shí),使部注:①均為連續(xù)副產(chǎn)蒸汽。分粗煤氣進(jìn)入1°變換爐，另-部分粗煤氣與1# .表2裝置消耗汽量表蒸汽壓力MPa蒸汽溫度副產(chǎn)蒸汽量下變換爐出來的變換氣混合，將CO的含量調(diào)到-(G)/9Ch氨定的依度后再進(jìn)入2°變換爐,控制通過催化劑層的煤氣量和co濃度來控制床層熱點(diǎn)溫度不超1變換1.270.11溫。0.07(4)設(shè)一、二段變換進(jìn)口高壓蒸汽。在1"、2*注:①均為連續(xù)消耗蒸汽。變換妒超溫時(shí),通過補(bǔ)入高壓蒸汽,吸收部分反從上述蒸汽消耗可以看出,本裝置利用反應(yīng)應(yīng)熱來壓低催化劑床層溫度。熱所產(chǎn)的飽和蒸汽在滿足本裝置的生產(chǎn)要求后，(5)設(shè)- -、二段變換進(jìn)口高壓氮?dú)?。高壓氮?dú)馄溆嗟恼羝€可送往其他用戶使用?？稍?"、2*變換爐超溫時(shí)緊急加入，稀釋煤氣中總之,在“航天煤氣化”變換工藝流程的設(shè)計(jì)CO濃度,快速降低反應(yīng)推動(dòng)力。過程中,就流程的組織、各段反應(yīng)的工藝條件、換(6)設(shè)2變換爐出口補(bǔ)水。提高水氣比,滿足熱器和分離器的數(shù)量及位置、余熱回收方式等，三、四段變換深度反應(yīng)的要求。都是根據(jù)合成氨裝置前后工序的工藝特點(diǎn)及要在1、.2*變換爐CO含量雖很高,但水氣比也求,結(jié)合全廠蒸汽平衡情況,運(yùn)用計(jì)算機(jī)流程模高,不會(huì)有甲烷化反應(yīng)發(fā)生。擬軟件進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整,由簡人繁,進(jìn)行多版次5 30x 10t/a合成氨變換蒸汽消耗的修改而完成的,從而滿足“航天煤氣化"變換裝裝置副產(chǎn)蒸汽情況見表1,裝置消耗蒸汽量置設(shè)計(jì)的需要。情況見表2。(收稿日期:2010-11-01 )《氮肥(甲醇)行業(yè)節(jié)能減排資料匯編》征訂通知為了推進(jìn)與完成國家“十二五規(guī)劃”氮肥行業(yè)節(jié)能減排的工作,幫助氮肥(甲醇)企業(yè)的工程生產(chǎn)技術(shù)人員與管理人員,全面了解本行業(yè)有關(guān)節(jié)能降耗、環(huán)境綜合治理相關(guān)的國家政策要求、新工藝、新技術(shù)新設(shè)備、新材料及行之有效的各項(xiàng)措施與經(jīng)驗(yàn),提高企業(yè)節(jié)能減排的水平,促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步向低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,上海達(dá)門化工工程技術(shù)有限公司組織了人員在有關(guān)單位大力支持下,編輯了一套《氮肥(甲醇)行業(yè)節(jié)能減排資料匯編>(上、中、下三冊(cè)),匯編共約150萬字,現(xiàn)已發(fā)行。該匯編較系統(tǒng)全面地將近幾年來氮肥(甲醇)行業(yè)有關(guān)節(jié)能減排的國家政策要求、“四新’'開發(fā)研究與應(yīng)用、生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)改造與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等資料論文加以整理與選編。對(duì)氮肥(甲醇)行業(yè)有關(guān)設(shè)計(jì)、科研、生產(chǎn)、制造、教育、管理、信息等部門的生產(chǎn)、技術(shù)、環(huán)保、管理人員都有較大的參考作用并具有保存價(jià)值?，F(xiàn)開始征訂,需要訂購者請(qǐng)與上海達(dá)門化工工程技術(shù)有限公司直接索取訂單。每套資料(上、中、下冊(cè))定價(jià)500元。聯(lián)系電話:021- -62431338,聯(lián)系人:應(yīng)自玲中國煤化工YHCNMHG技術(shù)有限公司2011年1月