專利名稱：一種co變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工エ藝設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種適應(yīng)低水氣比的CO變換裝置。
背景技術(shù)：
在同期選用Shell粉煤氣化制氣的國(guó)內(nèi)幾家煤化工裝置中，其耐硫變換均采用高水氣比エ藝，即在變換進(jìn)ロー次加足水蒸汽(水氣比一般為1. 4-1. 8)，在高水氣比條件下Shell爐出口的エ藝氣進(jìn)行預(yù)變換處理，之后按照變換エ藝流程進(jìn)行處理。上述エ藝流程的優(yōu)點(diǎn)是在CO變換過(guò)程中不會(huì)有甲烷化副反應(yīng)發(fā)生，但是存在以下幾個(gè)主要的缺點(diǎn)(i)蒸汽消耗量大，増加了エ藝設(shè)備的負(fù)荷和傳輸壓力，增大生產(chǎn)的成本；(ii)所用的催化劑往往價(jià)格昂貴，成本較大；(iii)由于一部分催化劑處于高水氣比和高溫的苛刻條件下運(yùn)行，因而會(huì)出現(xiàn)反硫化現(xiàn)象，不但影響正常生產(chǎn)，而且需要頻繁更換催化劑。為此，目前越來(lái)越多地使用低水氣比變換エ藝，該エ藝實(shí)現(xiàn)了高濃度CO的變換，達(dá)到了降低汽耗，增產(chǎn)增效的目的。
實(shí)用新型內(nèi)容為了進(jìn)一歩優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)中的低水氣比CO變換エ藝，尤其從節(jié)能的角度考慮，本實(shí)用新型提供了一種適應(yīng)低水氣比エ藝的CO變換裝置，利用該裝置可將粗煤氣中過(guò)高的CO變換成CO2,同時(shí)產(chǎn)生H2,以調(diào)整粗煤氣中CO和H2的含量，滿足下游エ段的エ藝要求。根據(jù)本實(shí)用新型，提供了ー種CO(—氧化碳)變換裝置，包括通過(guò)其管程入口接收含CO的原料氣的第一換熱器；與第一換熱器的管程出ロ連通并對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)變換反應(yīng)的預(yù)變爐；設(shè)置在預(yù)變爐的下游的至少三組變換器，各變換器包括依次連接的蒸汽混合器、淬冷過(guò)濾器和變換爐。根據(jù)本實(shí)用新型的上述裝置尤其適用于適應(yīng)低水氣比的CO變換エ藝。該裝置改變了傳統(tǒng)的CO變換中的水氣比，將蒸汽至少分三段加入，反應(yīng)氣與蒸汽充分混合后，在淬冷過(guò)濾器中噴水降溫，然后進(jìn)入變換爐中進(jìn)行變換反應(yīng)，這樣可防止變換爐超溫，同時(shí)有效防止甲烷化副反應(yīng)的發(fā)生。優(yōu)選地，在第二變換器與第三變換器之間設(shè)有第二換熱器，所述第二換熱器設(shè)有用于通入來(lái)自甲烷化凈化單元的凈化氣的進(jìn)氣ロ。也就是說(shuō)，該第二換熱器用于使反應(yīng)氣與甲烷化凈化単元的原料氣進(jìn)行換熱，以提高甲烷化凈化単元原料氣的溫度，合理利用變換反應(yīng)熱量。進(jìn)ー步優(yōu)選的是，第二換熱器的反應(yīng)氣出口與第一換熱器的殼程入口相連通，第三變換器連接于第一換熱器的殼程出ロ。這樣可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)第二變換器變換之后的反應(yīng)氣與即將進(jìn)入變換系統(tǒng)的原料氣之間的換熱，充分利用了系統(tǒng)內(nèi)部的能量交換。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，第三變換器的變換爐包括第一變換反應(yīng)室和第二變換反應(yīng)室，所述第一變換反應(yīng)室和第二變換反應(yīng)室之間通過(guò)第三換熱器連接。該第三換熱器為鍋爐給水換熱器，從第一變換反應(yīng)室出來(lái)的反應(yīng)氣在此與進(jìn)行淬冷的エ藝?yán)淠哼M(jìn)行換熱，然后進(jìn)入第二變換反應(yīng)室進(jìn)行變換反應(yīng)。在CO變換エ藝中，優(yōu)選在變換反應(yīng)之前對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)處理。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的CO變換裝置優(yōu)選在第一換熱器之前設(shè)有用于除去原料氣中的固體雜質(zhì)的過(guò)濾器。還進(jìn)ー步優(yōu)選在該過(guò)濾器之前設(shè)有用于除去原料氣中的水分的分離器。 根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選在第三變換爐之后設(shè)有廢熱鍋爐，為鍋爐水提供熱量，產(chǎn)生低壓蒸汽，例如可供給氣化除氧器除氧使用。優(yōu)選在廢熱鍋爐之后依次設(shè)有分離塔、第四換熱器和水洗塔。反應(yīng)氣在水洗塔中經(jīng)過(guò)水洗降溫后進(jìn)入下ーエ序，例如低溫甲醇洗エ序。根據(jù)本實(shí)用新型的CO變換裝置尤其適用于低水氣比的CO變換エ藝。在使用本實(shí)用新型的裝置的CO變換エ藝中，能夠?qū)⒋置簹庵羞^(guò)高的CO變換成CO2,為下游エ段提供滿足エ藝要求的反應(yīng)氣；由于分段加入蒸汽與反應(yīng)氣混合并進(jìn)行淬冷，降低了エ藝所需的水氣比，從而降低了汽耗，節(jié)約了能源，同時(shí)還減輕了裝置的負(fù)荷，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；此外，使用該裝置還能較好地控制反應(yīng)溫度和床層熱點(diǎn)，增產(chǎn)增效。
本實(shí)用新型所提供的附圖是為了更好地說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的CO變換裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和優(yōu)選具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不限于此。圖1顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的CO變換裝置20，包括通過(guò)其管程入口接收含CO的原料氣的第一換熱器3 ;與第一換熱器3的管程出ロ連通并對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)變換反應(yīng)的預(yù)變爐4 ;設(shè)置在預(yù)變爐4下游的至少三組變換器，各變換器包括依次連接的蒸汽混合器、淬冷過(guò)濾器和變換爐。例如，圖1所示的CO變換裝置20包括三組變換器，其中第一組變換器包括第一蒸汽混合器5、第一淬冷過(guò)濾器6和第一變換爐7 ;第二組變換器包括第二蒸汽混合器(圖中未示出)、第二淬冷過(guò)濾器8和第二變換爐9 ;第三組變換器包括第三蒸汽混合器(圖中未示出)、第三淬冷過(guò)濾器11和第三變換爐13。如圖所示，在第二變換器與第三變換器之間還設(shè)有第二換熱器10，其用于通入甲烷化的凈化氣，使之與從第二變換器中出來(lái)的反應(yīng)氣進(jìn)行換熱。第二換熱器10的反應(yīng)氣出ロ與第一換熱器3的殼程入口相連通，第三變換器連接于第一換熱器3的殼程出口。第三變換爐13包括第一變換反應(yīng)室和第二變換反應(yīng)室，所述第一變換反應(yīng)室和第二變換反應(yīng)室之間通過(guò)第三換熱器12連接。反應(yīng)氣從第三淬冷過(guò)濾器11中出來(lái)后，進(jìn)入第三變換爐13的第一變換反應(yīng)室,再次經(jīng)歷變換后的反應(yīng)氣從第一反應(yīng)室出來(lái),進(jìn)入第三換熱器12中與進(jìn)行淬冷的エ藝?yán)淠哼M(jìn)行換熱，然后進(jìn)入第二反應(yīng)室繼續(xù)反應(yīng)。根據(jù)本實(shí)用新型的CO變換裝置在應(yīng)用過(guò)程中，含有CO的原料氣、例如粗煤氣從第一換熱器3的管程中進(jìn)入,在第一換熱器3中與來(lái)自第二換熱器10的反應(yīng)氣進(jìn)行換熱,然后進(jìn)入預(yù)變爐4中進(jìn)行變換反應(yīng)。從預(yù)變爐4中出來(lái)的反應(yīng)氣進(jìn)入第一變換器，即先進(jìn)入第一蒸汽混合器5中并與所加入的蒸汽混合，然后進(jìn)入第一淬冷過(guò)濾器6中，反應(yīng)氣在其中經(jīng)噴水降溫，接著進(jìn)入第一變換爐7中進(jìn)行變換反應(yīng)。從第一變換爐7中出來(lái)的反應(yīng)氣進(jìn)入第二換熱器10的管程中，與殼程中通過(guò)的來(lái)自甲烷化的浄化氣進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入第一換熱器3的殼程中，與含CO的原料氣進(jìn)行換熱，接著從第一換熱器3的殼程出口中出來(lái)，進(jìn)入第三組變換器中。先進(jìn)入第三組換熱器的第三蒸汽混合器(圖中未示出)中與蒸汽進(jìn)行混合，然后進(jìn)入第三淬冷過(guò)濾器11中經(jīng)噴水降溫，接著進(jìn)入第三變換爐13的第一反應(yīng)室中進(jìn)行變換反應(yīng)，反應(yīng)氣從第一反應(yīng)室中出來(lái)，進(jìn)入第三換熱器12中，在該換熱器中與進(jìn)行淬冷的エ藝?yán)淠哼M(jìn)行換熱，然后進(jìn)入第二反應(yīng)室中繼續(xù)變換反應(yīng)。至此，含CO的原料氣經(jīng)過(guò)三組變換器之后，一部分CO已經(jīng)變換成CO2，進(jìn)而為下一個(gè)エ段提供滿足エ藝要求的反應(yīng)氣。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在第一換熱器3之前設(shè)有用于除去原料氣中的固體雜質(zhì)的過(guò)濾器2。優(yōu)選地，在過(guò)濾器2之前設(shè)有用于除去原料氣中的水分的分離器I。含CO的原料氣經(jīng)過(guò)分離器I去除水分，然后經(jīng)過(guò)濾器2去除固體雜質(zhì)后，再進(jìn)入下游的變換系統(tǒng)中進(jìn)行變換反應(yīng)，這樣能夠防止雜質(zhì)在下游設(shè)備中堆積而使其受到污染，也避免了雜質(zhì)對(duì)變換反應(yīng)的不良影響，提聞反應(yīng)效率。在另ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在第三變換爐13之后設(shè)有廢熱鍋爐，從第三變換爐13中出來(lái)的反應(yīng)氣進(jìn)入廢熱鍋爐14中，為鍋爐水提供熱量。在廢熱鍋爐14之后還可依次設(shè)有分離塔15、第四換熱器16和水洗塔17。反應(yīng)氣從廢熱鍋爐14中出來(lái)，進(jìn)入分離塔15，然后進(jìn)入第四換熱器16，接著進(jìn)入水 洗塔15中，經(jīng)過(guò)水洗降溫后進(jìn)入下ーエ序，例如為低溫甲醇洗エ序。由此可見，使用根據(jù)本實(shí)用新型的CO變換裝置，反應(yīng)氣在三組變換器中經(jīng)過(guò)三次加蒸汽和淬冷降溫，降低了エ藝所需的水氣比，即降低了汽耗，節(jié)約了能源，同時(shí)還減輕了裝置的負(fù)荷，防止了變換爐過(guò)熱和甲烷化副反應(yīng)的發(fā)生。以上參考了優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限制于此，任何落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來(lái)。
權(quán)利要求1.一種CO變換裝置，其特征在于，包括 通過(guò)其管程入口接收含CO的原料氣的第一換熱器； 與第一換熱器的管程出口連通并對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)變換反應(yīng)的預(yù)變爐； 設(shè)置在預(yù)變爐的下游的至少三組變換器，各變換器包括依次連接的蒸汽混合器、淬冷過(guò)濾器和變換爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在第二變換器與第三變換器之間設(shè)有第二換熱器，所述第二換熱器設(shè)有用于通入來(lái)自甲烷化凈化單元的凈化氣的進(jìn)氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第二換熱器的反應(yīng)氣出口與第一換熱器的殼程入口相連通，第三變換器連接于第一換熱器的殼程出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第三變換器的變換爐包括第一變換反應(yīng)室和第二變換反應(yīng)室，所述第一變換反應(yīng)室和第二變換反應(yīng)室之間通過(guò)第三換熱器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述第一換熱器之前設(shè)有用于除去原料氣中的固體雜質(zhì)的過(guò)濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，在所述過(guò)濾器之前設(shè)有用于除去原料氣中的水分的分離器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在所述第三變換爐之后設(shè)有廢熱鍋爐。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在所述廢熱鍋爐之后依次設(shè)有分離塔、第四換熱器和水洗塔。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種CO變換裝置，包括通過(guò)其管程入口接收含CO的原料氣的第一換熱器；與第一換熱器的管程出口連通并對(duì)原料氣進(jìn)行預(yù)變換反應(yīng)的預(yù)變爐；設(shè)置在預(yù)變爐的下游的至少三組變換器，各變換器包括依次連接的蒸汽混合器、淬冷過(guò)濾器和變換爐。優(yōu)選在第二變換器與第三變換器之間設(shè)有第二換熱器。第二換熱器的反應(yīng)氣出口與第一換熱器的殼程入口相連通，第三變換器連接于第一換熱器的殼程出口。根據(jù)本實(shí)用新型的裝置尤其適用于適應(yīng)低水氣比的CO變換工藝。變換工藝中所需的蒸汽至少分三段加入與反應(yīng)氣混合，淬冷降溫后，進(jìn)入變換爐中進(jìn)行變換反應(yīng)，這樣可防止變換爐超溫，有效防止甲烷化副反應(yīng)的發(fā)生。
文檔編號(hào)C01B3/12GK202864906SQ20122052807
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者吳天平, 張紹延, 張紅才, 羅尚成, 劉飛, 李桂萍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司湖北化肥分公司