專利名稱：一種合成氨一氧化碳變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種合成氨一氧化碳變換方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)過脫硫后的半水煤氣中，除含有合成氨所需的氫氣和氮?dú)馔?，還含有大量的一氧化碳和其他氣體。一氧化碳會(huì)使氨合成催化劑暫時(shí)中毒，必須予以清除。合成氨中的變換工藝需要將來自壓縮二段的半水煤氣，在一定溫度和壓力下，借助于催化劑的作用，使蒸汽與CO反應(yīng)，生成(X)2和H2,制出合格的變換氣，并且合理回收系統(tǒng)中的熱量。為最大效率地制成合格的變換氣，減低成本，需要嚴(yán)格控制工藝流程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種合成氨一氧化碳變換方法，能夠降低蒸汽的消耗，提高變換氣的質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種合成氨一氧化碳變換方法，包括如下步驟1)半水煤氣與水蒸汽混合后預(yù)熱到四0 310°C ；2)預(yù)熱后的混合氣在中變爐一段中經(jīng)觸媒催化作用下反應(yīng)獲得含12 15%—氧化碳的變換氣體；幻含12 15%—氧化碳的變換氣體調(diào)節(jié)溫度到280_320°C后在中變爐二段中經(jīng)觸媒催化作用下反應(yīng)獲得含8 10%—氧化碳的變換氣體；4)含8 10% —氧化碳的變換氣體進(jìn)入低變爐反應(yīng)獲得含5 7%—氧化碳的變換氣體。所述半水煤氣在與水蒸汽混合前在飽和塔中將溫度提高到110 125°C。所述半水煤氣與水蒸汽的混合氣的預(yù)熱是通過在熱交換器中與中變爐出口的變換氣體進(jìn)行熱交換的方式進(jìn)行。采用混合氣與中變爐出口變換氣換熱的方式，使能源得到充分的利用。所述含8 10%—氧化碳的變換氣體在熱交換器中降溫后進(jìn)入一段調(diào)溫器降溫后進(jìn)入低變爐。所述含8 10% —氧化碳的變換氣體溫度達(dá)到280-300°C后進(jìn)入低變爐一段在觸媒催化作用下反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體再經(jīng)過二段調(diào)溫器調(diào)溫后進(jìn)入低變爐二段在觸媒催化作用下反應(yīng)。所述半水煤氣在進(jìn)入飽和塔前先降溫到60 70°C后進(jìn)入焦炭過濾器分離油污后再經(jīng)過碳過濾器過濾。所述低變爐出來的變換氣體經(jīng)過梯級(jí)降溫后送入壓縮三進(jìn)。所述梯級(jí)降溫方法為A、變換氣體進(jìn)入水調(diào)溫器回收余熱；B、回收余熱的變換氣體進(jìn)入熱水塔底部回收蒸汽和顯熱；
C、回收了蒸汽和顯熱的變換氣體進(jìn)入熱水預(yù)熱器進(jìn)一步降溫；D、從熱水預(yù)熱器出來的變換氣體進(jìn)入循環(huán)水冷卻器最后降溫。所述一段調(diào)溫器、二段調(diào)溫器和水調(diào)溫器的調(diào)溫方式是以水為換熱媒介調(diào)溫，調(diào)溫步驟為A、熱水塔的水進(jìn)入水調(diào)溫器與低變爐二段反應(yīng)生成的變換氣體換熱；B、A步驟出來的水進(jìn)入二段調(diào)溫器吸收低變爐一段出口的變換氣體的熱量；C、二段調(diào)溫器出來的水進(jìn)入一段調(diào)溫器與熱交換器出口氣體換熱；D、一段調(diào)溫器出來的熱水進(jìn)入飽和塔頂部噴淋而下，與半水煤氣逆流接觸；E、飽和塔出來的熱水回到熱水塔進(jìn)行循環(huán)使用。—氧化碳變換反應(yīng)是在一定條件下，半水煤氣中的一氧化碳和水蒸汽反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳的工藝過程。溫度對(duì)變換反應(yīng)的速度影響較大，而且對(duì)正逆反應(yīng)速度的影響是不一樣的。溫度升高，上述變換反應(yīng)(放熱反應(yīng))速度增加得慢，逆反應(yīng)(吸熱反應(yīng))速度增加得快。因此， 當(dāng)變換反應(yīng)開始時(shí)，反應(yīng)物濃度大，提高溫度，可加快變換反應(yīng)；在反應(yīng)的后一階段，二氧化碳和氫氣的濃度增加，逆反應(yīng)速度加快，因此，須降低反應(yīng)溫度，使逆反應(yīng)速度減慢。本發(fā)明通過在不同反應(yīng)階段進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)，可以提高變換率。另外，通過變換氣體的溫度調(diào)控，本發(fā)明的方法使工藝流程過程中的熱能都有效回收和利用，降低了生產(chǎn)成本，減少了能源浪費(fèi)。


圖1是本發(fā)明的一氧化碳變換方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種合成氨一氧化碳變換方法，具體如下來自壓縮二段出口的半水煤氣(90°C )經(jīng)過變換二段調(diào)溫器1降溫(60 70°C )后進(jìn)入焦炭過濾器2分離油污，再?gòu)慕固窟^濾器2側(cè)部出來進(jìn)入飽和塔3在飽和塔3底與噴淋而下的熱水逆流接觸，將氣體溫度提高到110 125°C左右，從飽和塔3頂部出來進(jìn)入汽水分離器4在汽水分離器4與外來蒸汽混合后進(jìn)入熱交換器5在熱交換器5管程中與中變爐6出口的變換氣體換熱，預(yù)熱至四0 310°C左右，經(jīng)中變電爐7入中變爐6 —段，在中變爐6 —段經(jīng)觸媒(型號(hào)B117 和B112)催化作用下反應(yīng)生成變換氣體(C0:12 15%)經(jīng)過蒸汽過熱器8調(diào)節(jié)溫度到 280-320°C后進(jìn)入中變爐6 二段經(jīng)觸媒(型號(hào)B112)催化作用下進(jìn)行反應(yīng)。中變爐6 二段反應(yīng)生成獲得的變換氣體(CO 8 10% )經(jīng)熱交換器5換熱降溫，進(jìn)入一段調(diào)溫器9調(diào)溫到觀0-3001后進(jìn)入低變爐10—段在觸媒(型號(hào)B303Q)的催化作用下反應(yīng)，在此CO進(jìn)一步得到降低；低變爐10 —段出來的氣體進(jìn)入二段調(diào)溫器11再次調(diào)溫到280-300°C后進(jìn)入低變爐10 二段在觸媒(型號(hào)B303Q)的催化作用下進(jìn)行最終反應(yīng)；低變爐10 二段反應(yīng)生成的變換氣體溫度約225°C (CO :5 7% )再進(jìn)入水調(diào)溫器12回收余熱，降低變換氣溫度至125°C左右，然后進(jìn)入熱水塔13底部，與頂部噴淋而下的熱水逆流接觸，回收蒸汽和顯熱，降低變換氣溫度至100°C以下；出來進(jìn)入軟水預(yù)熱器14進(jìn)一步換熱降溫至75°C左右； 接著進(jìn)入循環(huán)水冷卻器15降溫至45°C以下，最后送壓縮三進(jìn)。
熱水塔13的水入熱水泵16，熱水泵16出口溫度100°C左右進(jìn)入水調(diào)溫器12與低變爐10 二段反應(yīng)生成的變換氣體換熱，出來的溫度為115°C的水，該水進(jìn)入二段調(diào)溫器11 進(jìn)行氣體換熱，吸收低變爐10 —段出口的變換氣體的部分熱量后由頂部出來再進(jìn)入一段調(diào)溫器9與熱交換器5出口氣體換熱，溫度達(dá)到140°C左右，最后熱水進(jìn)入飽和塔3頂部噴淋而下，與半水煤氣逆流接觸，熱水經(jīng)過水封17回到熱水塔13進(jìn)行循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，包括如下步驟1)半水煤氣與水蒸汽混合后預(yù)熱到四0 310°C；2)預(yù)熱后的混合氣在中變爐一段中經(jīng)觸媒催化作用下反應(yīng)獲得含12 15%—氧化碳的變換氣體；3)含12 15%—氧化碳的變換氣體調(diào)節(jié)溫度到280-320°C后在中變爐二段中經(jīng)觸媒催化作用下反應(yīng)獲得含8 10%—氧化碳的變換氣體；4)含8 10%—氧化碳的變換氣體進(jìn)入低變爐反應(yīng)獲得含5 7%—氧化碳的變換氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述半水煤氣與水蒸汽的混合氣的預(yù)熱是通過在熱交換器中與中變爐出口的變換氣體進(jìn)行熱交換的方式進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述含8 10%— 氧化碳的變換氣體在熱交換器中降溫后進(jìn)入一段調(diào)溫器降溫后進(jìn)入低變爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述含8 10%— 氧化碳的變換氣體溫度達(dá)到280-300°C后進(jìn)入低變爐一段在觸媒催化作用下反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體再經(jīng)過二段調(diào)溫器調(diào)溫后進(jìn)入低變爐二段在觸媒催化作用下反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述半水煤氣在與水蒸汽混合前在飽和塔中將溫度提高到110 125°c。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述半水煤氣在進(jìn)入飽和塔前先降溫到60 70°C后進(jìn)入焦炭過濾器分離油污。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述低變爐出來的變換氣體經(jīng)過梯級(jí)降溫后送入壓縮三進(jìn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述梯級(jí)降溫方法為A、變換氣體進(jìn)入水調(diào)溫器回收余熱；B、回收余熱的變換氣體進(jìn)入熱水塔底部回收蒸汽和顯熱；C、回收了蒸汽和顯熱的變換氣體進(jìn)入熱水預(yù)熱器進(jìn)一步降溫；D、從熱水預(yù)熱器出來的變換氣體進(jìn)入循環(huán)水冷卻器降溫后送入壓縮三進(jìn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成氨一氧化碳變換方法，其特征在于，所述一段調(diào)溫器、二段調(diào)溫器和水調(diào)溫器的調(diào)溫方式是以水為換熱媒介調(diào)溫，調(diào)溫步驟為A、熱水塔的水進(jìn)入水調(diào)溫器與低變爐二段反應(yīng)生成的變換氣體換熱；B、A步驟出來的水進(jìn)入二段調(diào)溫器吸收低變爐一段出口的變換氣體的熱量；C、二段調(diào)溫器出來的水進(jìn)入一段調(diào)溫器與熱交換器出口氣體換熱；D、一段調(diào)溫器出來的熱水進(jìn)入飽和塔頂部噴淋而下，與半水煤氣逆流接觸；E、飽和塔出來的熱水回到熱水塔進(jìn)行循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成氨一氧化碳變換方法，步驟為1)半水煤氣與水蒸汽混合后預(yù)熱到290～310℃；2)預(yù)熱后的混合氣在中變爐一段中經(jīng)觸媒催化作用下反應(yīng)獲得含12～15％一氧化碳的變換氣體；3)含12～15％一氧化碳的變換氣體調(diào)節(jié)溫度到280-320℃后在中變爐二段中經(jīng)觸媒催化作用下反應(yīng)獲得含8～10％一氧化碳的變換氣體；4)含8～10％一氧化碳的變換氣體進(jìn)入低變爐反應(yīng)獲得含5～7％一氧化碳的變換氣體。溫度對(duì)變換反應(yīng)的速度影響較大，而且對(duì)正逆反應(yīng)速度的影響是不一樣的。因此本發(fā)明通過在不同反應(yīng)階段進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)，可以提高變換率。
文檔編號(hào)C01B3/12GK102530862SQ20121006364
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者周立威, 楊曉勤, 王景平, 蔣遠(yuǎn)華, 陳漢平 申請(qǐng)人:浠水縣福瑞德化工有限責(zé)任公司