一氧化碳变换操作规程

一氧化碳变换操作手册

第一节工艺原理

一氧化碳是在催化剂的作用下，具有一定的温度（高于催化剂的起始活性温度）条件，CO和水蒸汽发生反应，将CO转化为氢气和二氧化碳气。其化学反应式为：H2O+CO ⇔ CO2+H2+Q

这是一个可逆放热反应。从化学平衡上看降低CO2浓度，降低温度，增加水蒸汽量可以使平衡右移，提高CO转化率。一氧化碳在某种条件下，能发生下列副反应：

CO + H2⇔ C + H2O (1)

CO +3H2⇔ CH4 + H2O (2)

CO2 + 4H2O ⇔ CH4 + 2H2O (3)

这几个副反应都是放热反应，甲烷化反应会使催化剂床层温度飞升，析碳反应造成催化剂失去活性，在正常操作中我们要尽量减少这些副反应的发生。

本工序针对SHELL粉煤气化生成的粗合成气的特性（CO含量高，且含硫量较高），一氧化碳变换采用耐硫宽温变换工艺，采用锅炉给水、脱盐水换热的方式回收反应热。

第二节流程叙述

从SHELL来的煤气化装置的粗合成气（温度：168℃，压力：3.8MPa（g），湿基CO：55.6％，干基CO：69.07％）进入煤气原料气分离器04S001，分离出夹带的液相水后进入原料气过滤器04S002，其中装有吸附剂，可以将粗合成气中的粉尘等对催化剂有害的杂质除掉。然后粗合成气分成三部分。

一部分占总气量28.5％的粗合成气进入煤气预热器04E001，与第三变换炉04R003出口变换气换热至210℃，后进入蒸汽混合器04S003，进入该混合器前,来自蒸汽管网的过热蒸汽（4.4MPa，282℃）与粗合成气混合。进蒸汽混合器的蒸汽量由调节阀FV-04005调节，该蒸汽量与28.5％的粗合成气量是比例控制，保证进入一变、汽、气比不低于1.09，原料气管线设有TV-04003调节阀旁路（测温点TE-04003在一变的入口。混合后的粗合成气进入煤气换热器04E002管侧与来自第一变换炉04R001出口的变换气换热。合成气温度由TV-04003控制在约255℃左右，进入第一变换炉04R001进行变换反应（一变入口湿基CO：33.1％）。控制第一变换炉出口变换气温度小于等于460℃，（干基CO：18.27％湿基CO：12.5%）。

第一变换炉出口变换气在煤气换热器04E002（此换热器富裕量较大，壳侧设一150的旁路）与入第一变换炉的粗合成气换热，后与另一部分占总气量32％的粗合成气相混合。随后进入1#淬冷过滤器04S004，在此用来自低压锅炉给水泵82P003A/B约11.78吨/时的低压锅炉给水（4.2 MPa，150℃）激冷到235℃后，保证进入二变的汽、气比不低于0.53。入第二变换炉04R002的变换气温度由TIC-04006控制（测温点设在二变的入口）。第二变换炉出口温度为351.4℃（干基CO：18.96％；湿基CO：14.7％）。

另外，占总气量39.5％的粗合成气与第二变换炉出口变换气相混合（原料气与变换气混合前设一分析调节阀AIC-04001，保证出变换的CO含量控制在指标以内）。后进入2#淬冷过滤器04S005，用来自低压锅炉给水泵82P003A/B约13.65吨/时的低压锅炉给水（4.2

MPa，150℃）激冷到大约220℃，保证三变入口的汽、气比不低于0.33（干基CO：33.1％湿基CO：24.1％）。变换气进入到第三变换炉04R003，在催化剂QDB-04的作用下进行变换反应。进入第三变换炉的变换气温度由TIC-04008控制。出第三变换炉的变换气温度约306.2℃（干基CO：19.4％；湿基CO：15.8％）。

然后进入煤气预热器04E001的壳侧与粗合成气换热到297.5℃。依次经锅炉给水预热器04E003A/B、除盐水预热器04E004，合成气相应地被冷却到180℃、85℃后进入1#变换气分离器04S006、变换气水冷器04E005、2#变换气分离器04S008，此时合成气温度约为40℃，CO：19.4％，送至酸性气体脱除工序。

高压锅炉给水经锅炉给水预热器04E003A/B回收变换余热后送至动力蒸汽装置。来自甲醇合成预热后的脱盐水经脱盐水预热器04E004A/B回收余热后送入低压除氧器。

来自煤气原料气分离器04S001、蒸汽混合器04S003、1#变换气分离器04S006、2#变换气分离器04S008的工艺冷凝液（81.4℃，35.11bar），与来自低温甲醇洗的洗涤水（10℃，11bar）混合进入冷凝液闪蒸槽04S007。在此减压至11bar后，将溶解的大部分气体（81℃，11bar）解析出来，经闪蒸气水冷器04E007冷却至40℃送入闪蒸气分离器04S010的中部。冷凝液闪蒸槽04S007的压力由PIC-04011控制。闪蒸后的冷凝液通过冷凝液泵04P001A/B，加压后送SHELL煤气化装置。出闪蒸气分离器04S010的冷凝液送污水处理站，尾气（40℃，10.85bar）送硫回收工序。

在初始开车、大修后的开车期间，变换炉中的耐硫宽温催化剂的升温

和硫化，采用开工蒸汽加热器04E008加热氮气循环升温。并在氮气中加入一定量的二硫化碳进行硫化。来自管网的氮气进入开工蒸汽加热器04E008加热后（氮气420℃、4.2 bar），分别送入第一变换炉04R001、第二变换炉04R002、第三变换炉04R003，返回的氮气在氮气冷却器04E006中用循环冷却水冷却后进入氮气分离器04S009。然后，由氮气鼓风机04K001送入开工蒸汽加热器04E008。出开工蒸汽加热器04E008的氮气温度由出开工蒸汽加热器04E008上的蒸汽放空调节阀TV04032A/B控制。变换炉催化剂硫化所需的二硫化碳有二硫化碳储槽04T001储存。二硫化碳经计量后与出04E008的氮气混合一起分别送至变换炉对催化剂进行硫化。

第四节工艺控制

1）第一变换炉进口温度控制

第一变换炉进口温度由煤气换热器进口粗合成气副线上的调节阀TV-04003调节。

2）第一变换炉进出口水/气比控制

第一变换路进口汽/气比通过蒸汽混合器04S003蒸汽管线上的调节阀FV-04005调节，蒸汽流量根据本工序粗煤气流量比例控制。

3）第二变换炉进口温度控制

第二变换炉进口变换气温度由调节阀TV-04006通过调节低压锅炉给水泵来的锅炉给水流量来控制。

4）第三变换炉进口温度控制

第三变换炉进口变换气温度由调节阀TV-04008通过调节低压锅