HT-L粉煤氣化配套變換工藝設計

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計汪旭紅(北京航天煤化工工程公司蘭州分公司730030)摘要簡(jiǎn)述了對HT-L粉煤加壓氣化氣(高水1氣比、高Co含量進(jìn)行變換的工藝設計。設計中采取-段變換爐催化劑分層裝填、二段配氣等措施來(lái)控制反應的平衡,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因反應過(guò)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(guò)70多年的發(fā)展,產(chǎn)量已操作溫度范圍廣,抗硫毒能力強,對總硫含量無(wú)躍居世界第一,并掌握了 以無(wú)煙煤、煙煤褐煤焦上限要求的特點(diǎn),在工業(yè)裝置上得到廣泛應用。炭、焦爐氣、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的體積分數高液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)。中國航天科技集達65%~ 70%,水1氣比高達1.1~ 1.4,因此,變.團北京航天煤化工工程公司經(jīng)過(guò)長(cháng)期研制,開(kāi)發(fā)換工藝如何分段、-段爐 反應的深度如何控制和出具有世界先進(jìn)水平和自主知識產(chǎn)權的新型煤氣怎樣抑制甲烷化副反應等問(wèn)題,就成為“航天粉化技術(shù)一HT L粉煤加壓氣化專(zhuān)利技術(shù),已應用煤加壓氣化”變換工藝設計的難點(diǎn)。于安徽臨泉甲醇項目與河南濮陽(yáng)龍宇甲醇項目通過(guò)對應用Shell粉煤氣化和Texaco水煤漿中,于2008年順利開(kāi)車(chē)運行,達到設計要求。氣化的合成氨廠(chǎng)的多次考察并與催化劑廠(chǎng)家的隨著(zhù)HT-L粉煤加壓氣化技術(shù)(航天爐)在國技術(shù)人員對催化劑裝填、硫化等進(jìn)行了深人細致內的運用，后序裝置設計也在不斷的探索與改進(jìn)的交流和討論,同時(shí)又在不斷地對過(guò)去所作變換當中。因“航天爐”氣化原料氣具有高水1氣比高裝置投產(chǎn)后總結的基礎上,最終確定在變換工藝CO等特點(diǎn),造成CO變換反應推動(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,對原料氣設備造價(jià),通過(guò)對一段變換爐催化劑合理分層裝中硫只有最低要求,無(wú)上限要求,因此使后序凈填、配氣及設立調節副線(xiàn),來(lái)控制在不同負荷下化流程更為簡(jiǎn)單。的反應深度和床層熱點(diǎn)溫度。根據目前國內外合成氨裝置中凈化工藝一1變換工藝路線(xiàn)的選擇般為低溫甲醇洗+液氮洗或是低溫甲醇洗+甲根據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(lái)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數(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60年代前,主要使用Fe -Cr系變(1)根據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- 、 二段變換反應溫升較大。為了控制反應溫度，分數為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(guò)催化劑分層裝殘余Co的體積分數可降至~ 0.4% ,適用于總硫填及煤氣副線(xiàn)調節.通過(guò)控制催化劑床層的氣量的體積分數<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(zhù)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(guò)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計1入口Co含量來(lái)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低氣高壓蒸汽等調節手段,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熱,合理用能，爐內催化劑的作用下，進(jìn)一步進(jìn)行變換反應,使需要進(jìn)行逐級回收。高位能熱量用來(lái)副產(chǎn)蒸汽和CO的體積分數達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(lái)預熱鍋爐給水的汽氣比,加大反應的推動(dòng)力，從2#變換爐底部及脫鹽水。出來(lái)的變換氣補人中壓鍋爐給水,補水后的變換(6)操作彈性大。裝置在負荷低至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* 低正常運行,滿(mǎn)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(shuō)明變換工藝冷凝液以提高變換入口汽氣比。然后進(jìn)從氣化來(lái)的含Co的體積分數為70%左右、人3*變換爐，反應后CO的體積分數降至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,人1"變換爐的水氣比值。反應后CO的體積分數降至0.4%以下。變換反應粗煤氣隨后進(jìn)人變換爐進(jìn)料換熱器,在此被方程式為:來(lái)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,在爐內催化劑的作用下,粗煤氣從4*變換爐出來(lái)的變換氣再通過(guò)3*低壓蒸中的部分CO與H2O發(fā)生變換反應，并放出大量發(fā)冷凝器、鍋爐水預熱器、脫鹽水預熱器等回收的反應熱;從1*變換爐底部出來(lái)的變換氣,送入熱量并分離掉冷凝下來(lái)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(jiǎn)圖見(jiàn)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(hù)1脫毒槽3"變換爐4"變換爐1°分離器⑧l 去脫硫胎碳.高壓蒸汽中國煤化工豪壓氮氣圈1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)設置變換爐進(jìn)料換熱器副線(xiàn)。通過(guò)調節序號裝置名稱(chēng)蒸汽壓力MPa蒸汽溫度副產(chǎn)蒸汽量. (G)/9_h氨_副線(xiàn)來(lái)控制進(jìn)人1* 變換爐的溫度。中壓蒸汽管網(wǎng)(2)設一段變換中間副線(xiàn)。在低負荷時(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(guò)控制催化劑裝填量來(lái)控制反應深度，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(xiàn)。正常負荷時(shí),使部注:①均為連續副產(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(lái)的變換氣混合，將CO的含量調到-(G)/9Ch氨定的依度后再進(jìn)入2°變換爐,控制通過(guò)催化劑層的煤氣量和co濃度來(lái)控制床層熱點(diǎn)溫度不超1變換1.270.11溫。0.07(4)設一、二段變換進(jìn)口高壓蒸汽。在1"、2*注:①均為連續消耗蒸汽。變換妒超溫時(shí),通過(guò)補入高壓蒸汽,吸收部分反從上述蒸汽消耗可以看出,本裝置利用反應應熱來(lái)壓低催化劑床層溫度。熱所產(chǎn)的飽和蒸汽在滿(mǎn)足本裝置的生產(chǎn)要求后，(5)設- -、二段變換進(jìn)口高壓氮氣。高壓氮氣其余的蒸汽還可送往其他用戶(hù)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”變換工藝流程的設計CO濃度,快速降低反應推動(dòng)力。過(guò)程中,就流程的組織、各段反應的工藝條件、換(6)設2變換爐出口補水。提高水氣比,滿(mǎn)足熱器和分離器的數量及位置、余熱回收方式等，三、四段變換深度反應的要求。都是根據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,結合全廠(chǎng)蒸汽平衡情況,運用計算機流程模高,不會(huì )有甲烷化反應發(fā)生。擬軟件進(jìn)行反復的調整,由簡(jiǎn)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(mǎn)足“航天煤氣化"變換裝裝置副產(chǎn)蒸汽情況見(jiàn)表1,裝置消耗蒸汽量置設計的需要。情況見(jiàn)表2。(收稿日期:2010-11-01 )《氮肥(甲醇)行業(yè)節能減排資料匯編》征訂通知為了推進(jìn)與完成國家“十二五規劃”氮肥行業(yè)節能減排的工作,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)新設備、新材料及行之有效的各項措施與經(jīng)驗,提高企業(yè)節能減排的水平,促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步向低碳經(jīng)濟的發(fā)展,上海達門(mén)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)節能減排資料匯編>(上、中、下三冊),匯編共約150萬(wàn)字,現已發(fā)行。該匯編較系統全面地將近幾年來(lái)氮肥(甲醇)行業(yè)有關(guān)節能減排的國家政策要求、“四新’'開(kāi)發(fā)研究與應用、生產(chǎn)節能減排技術(shù)改造與經(jīng)驗總結等資料論文加以整理與選編。對氮肥(甲醇)行業(yè)有關(guān)設計、科研、生產(chǎn)、制造、教育、管理、信息等部門(mén)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開(kāi)始征訂,需要訂購者請與上海達門(mén)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)定價(jià)500元。聯(lián)系電話(huà):021- -62431338,聯(lián)系人:應自玲中國煤化工YHCNMHG技術(shù)有限公司2011年1月