[发明专利]一种用于羰基合成的高浓度一氧化碳分段移热半反应变换工艺

说明书

本发明涉及一种用于羰基合成的高浓度一氧化碳分段移热半反应变换工艺，与两段绝热流程催化剂装填量相当，但通过旁路调节及变换催化剂动力学控制的方法，能避免低负荷或水气比变化导致的变换炉I段超温和发生甲烷化反应的问题；在粗合成气进入低压蒸汽发生器之前，喷入高压锅炉水，使得过饱和态的粗合成气在后续冷凝时能够大量出水，带出更多的灰分和杂质，因此可以取消脱毒槽的设置，流程更加简化；变换炉I段采用动力学控制，反应条件温和，催化剂寿命延长；通过气液分离器出口的旁路，可以有效调节变换炉I段出口变换气温度，从而保证进入中高压蒸汽过热器的变换气过热度，得到稳定的过热中高压蒸汽。

技术领域

本发明涉及一种用于羰基合成的高浓度一氧化碳分段移热半反应变换工艺。

背景技术

一氧化碳变换装置在合成气生产装置中具有极其重要的地位，它是将上游气化装置来的粗合成气，在催化剂的作用下，根据下游产品对氢碳比的要求，全部或部分反应生成氢气。不同产品要求对变换工艺流程的设置有较大的影响。对于生产氢气、合成氨的装置，通常需要将一氧化碳尽可能全部转化为氢气；对于生产羰基合成气的装置，例如合成甲醇、乙二醇、合成油、天然气等，变换反应深度较浅，需根据产品要求调整合成气中一氧化碳和氢气的比例。新型连续加压煤气化技术主要分为水煤浆气化技术(例如GE、多喷嘴、多元料浆等)，粉煤气化技术(壳牌、东方炉、航天炉、GSP等)。粉煤气化产出的粗合成气浓度通常高出水煤浆气化10％～20％，尤其是激冷型粉煤气化产出的粗合成气不仅一氧化碳浓度高，而且水气比较高，为0.7～1.0，变换反应推动力大，极易引起第一变换炉的超温，给变换反应的流程设置带来一定的难度。

激冷型粉煤气化配套生产羰基合成气的绝热变换工艺，通常有以下几种：

(1)高水气比变换工艺。在变换装置入口一次性加入大量的蒸汽，使水气比增加到1.6以上甚至更高。该工艺优点是可以避免第一变换炉的超温，操作安全平稳。但随着投入蒸汽量增加，造成能量的巨大浪费，而且多添加的蒸汽在下游低品位热量回收阶段还要以凝液的方式分离出来，增加了设备投资和操作费用。变换催化剂的寿命也较短，通常为1～2年，催化剂对煤质硫含量要求也较高，若粗合成气中硫化氢的含量较低，易引起催化剂的反硫化。

(2)低水气比变换工艺。在进第一变换炉之前设置低压蒸汽发生器，可以将粗合成气中带来的水分离出一部分，使水气比降低至0.25左右，从而在负荷不变的情况下，第一变换炉的变换反应推动力大大降低，起到控制变换超温的目的，同时可副产高等级蒸汽。但由于进第一变换炉的粗合成气中一氧化碳含量仍然很高(60％～65％)，当气化装置操作不稳定或前置低压蒸汽发生器操作不稳定导致水气比没有降下来，很可能导致第一变换炉在低水气比的工况下发生甲烷化反应从而超温。

(3)催化剂动力学控制。即通过减少第一变换炉催化剂装填量，无需补加蒸汽，通过远未达到反应平衡的方法来控制床层的温度在可控范围，后续的变换反应则根据反应深度的要求逐步补充锅炉水，基本不需要添加蒸汽。但该方法同样存在一定的局限性，由于高一氧化碳含量和高水气比的双重作用，反应的推动力大，平衡温距大，催化剂的用量必须精确计算。如果催化剂装填量超出范围，则会造成反应深度加大而导致超温；对于开车负荷较低的阶段，粗合成气量往往只有正常量的一半甚至更低，对于同样催化剂装填量，则极易引起超温。而由于第一变换炉的催化剂装填量一定，一旦发生超温，将很难有控制手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种够应对不同水气比及粗合成气负荷工况、工艺流程简单、操作简单、控制灵活、投资少的用于羰基合成的高浓度一氧化碳分段移热半反应变换工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于羰基合成的高浓度一氧化碳分段移热半反应变换工艺，其特征在于包括以下步骤：