[发明专利]一种新型CO等温变换方法

说明书

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（）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0.9-1.8）及低汽气比变换工艺（水蒸汽/干气体积比范围为0.2-0.5）。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0.6-1.5。

所述的原料气进入等温变换炉的温度为210-290℃。

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℃。

本发明具有以下有益效果：

（1）适用于宽汽气比（水蒸汽/干气体积比范围为0.6-1.5），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：

（1）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：

（1）催化剂在壳程，因而可以装载的催化剂体积高。