專利名稱：耐硫低溫變換過(guò)程及反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于從含一氧化碳、硫化氫的氣體制取氫氣的催化反應(yīng)過(guò)程。
在化肥工業(yè)、合成甲醇、以及其它許多有機(jī)合成和加氫生產(chǎn)過(guò)程中，需要大量氫氣或含氫氣體。這類(lèi)含氫氣體通常稱為合成氣?？梢詮拿骸⒔固?、重質(zhì)石油產(chǎn)品等為原料得到粗煤氣，再由粗煤氣加工成氫氣或合成氣。粗煤氣中通常含有大量一氧化碳(CO)和少量硫化氫(H2S)等含硫化合物。將粗煤氣和水蒸汽混合，然后通過(guò)催化反應(yīng)器，CO就與水蒸汽反應(yīng)生成氫氣(H2)
這就是CO變換反應(yīng)。它是一個(gè)可逆反應(yīng)。反應(yīng)溫度越低，反應(yīng)向右進(jìn)行得就越徹底，氫氣的產(chǎn)率就越高。但是這個(gè)反應(yīng)實(shí)際上必須在有催化劑的條件下才能進(jìn)行。催化劑的活性溫度越低，催化劑的性能就越好。另外，這個(gè)反應(yīng)在向右進(jìn)行的過(guò)程中會(huì)大量放熱，使氣體和催化劑層的溫度顯著升高，這對(duì)反應(yīng)向右進(jìn)行是不利的。為此必須將反應(yīng)氣體一再地引出反應(yīng)器進(jìn)行冷卻，反應(yīng)器中的溫度因而是顯著波動(dòng)的。
CO變換反應(yīng)最常用的是鐵系催化劑，其使用溫度大致為613～773K(340～500℃)，被稱為中溫變換催化劑。硫化物是這類(lèi)催化劑的毒物，又能腐蝕設(shè)備，因此在CO變換前通常將粗煤氣中的H2S脫除到0.2克/標(biāo)米3以下。由于鐵系催化劑活性溫度較高，CO變換反應(yīng)進(jìn)行得很不徹底。在合成氨工業(yè)中，通常粗煤氣(水煤氣或半水煤氣)經(jīng)CO變換后(稱變換氣)尚含有CO約3.5%，并且需要在反應(yīng)器前的粗煤氣中添加大量過(guò)剩的水蒸汽。蒸汽比(CO變換反應(yīng)器入口水蒸汽體積與粗煤氣體積之比)通常在1以上，水蒸汽的消耗量很大。近年來(lái)開(kāi)發(fā)了一類(lèi)能抗硫化物毒害的CO變換催化劑，如中國(guó)的EB-1(專利號(hào)CN87107892，現(xiàn)已改名為B302Q)、EB-3、B301等型號(hào)，它們既可以作為中溫變換催化劑使用，也可以在大約423～623K(150～350℃)的溫度范圍內(nèi)作低溫變換催化劑使用。這類(lèi)催化劑主要成份為CoS和MoS2，稱為鈷、鉬系變換催化劑。H2S不僅不對(duì)這類(lèi)催化劑產(chǎn)生毒害，而且粗煤氣中必須含有一定的H2S濃度才能使用這類(lèi)催化劑。當(dāng)這類(lèi)催化劑作為低溫變換催化劑使用時(shí)也可以稱它們?yōu)槟土虻蜏刈儞Q催化劑。這類(lèi)催化劑因具有良好的低溫活性，CO變換反應(yīng)可以進(jìn)行得比較徹底，變換氣中的CO可以降到1%以下，并且可以使用比較低的蒸汽比，水蒸汽的消耗量比較小。但是，這類(lèi)催化劑在粗煤氣中H2S不足時(shí)會(huì)因活性組份MoS2按下面的水解反應(yīng)水解為MoO2而顯著降低對(duì)CO變換反應(yīng)的活性
這也是一個(gè)可逆反應(yīng)。溫度愈高，粗煤氣中硫化物含量愈低，蒸汽比愈大，這個(gè)反應(yīng)就愈容易向右進(jìn)行。為了防止這類(lèi)催化劑因MoS2水解而失活，應(yīng)當(dāng)保持粗煤氣中含有較高濃度的H2S及有機(jī)硫化合物(有機(jī)硫在變換反應(yīng)器中大部份能反應(yīng)成為H2S)。如果能夠保持CO變換反應(yīng)器(以下簡(jiǎn)稱反應(yīng)器)中較低的操作溫度，就可以降低對(duì)粗煤氣中H2S含量的要求，因?yàn)闇囟壬呤谴偈筂oS2水解平衡反應(yīng)(2)向右移動(dòng)的最重要因素。
由于(1)現(xiàn)有的CO變換過(guò)程往往在粗煤氣經(jīng)脫除大部分H2S以后進(jìn)行，或者因原料煤、焦炭、重質(zhì)油品的含硫量低，粗煤氣的含硫量原來(lái)就不足;(2)粗煤氣中的CO含量比較高，通常在20%以上，甚至接近50%，反應(yīng)器中溫升大，使催化劑層的溫度超過(guò)了防止MoS2水解許可的限度，因此限制了鈷鉬系催化劑的使用。通常只能在反應(yīng)器的最末一段使用這種催化劑，這時(shí)粗煤氣已經(jīng)過(guò)前面兩段鐵系中溫變換催化劑的催化反應(yīng)和經(jīng)過(guò)冷卻，CO含量已剩下不很多，溫度也較低，繼續(xù)進(jìn)行CO度換反應(yīng)時(shí)溫升也不大，水蒸汽由于已經(jīng)大量消耗于和CO反應(yīng)而顯著減少，已經(jīng)具備了防止MoS2水解的條件。這就是現(xiàn)在化肥工業(yè)中比較流行的中變串低變流程，它未能避免采用操作溫度較高，活性較低的鐵系中溫變換催化劑。

圖1表示合成氨廠的這種流程。來(lái)自飽和塔的半水煤氣①，從蒸汽管網(wǎng)添加了足夠數(shù)量的蒸汽②，經(jīng)換熱器(2)和(3)預(yù)熱到613K(340℃)以上，進(jìn)入中溫變換反應(yīng)器(4)的第一段催化劑層，溫度升高到約753K(480℃)，進(jìn)入換熱器(3)與半水煤氣換熱，降低溫度后進(jìn)入中溫變換反應(yīng)器(4)的第二段催化劑層繼續(xù)進(jìn)行CO變換反應(yīng)，然后經(jīng)換熱器(2)、水加熱器(5)降低溫度到453～473K(180～200℃)進(jìn)入內(nèi)裝耐硫低溫變換催化劑的低溫變換反應(yīng)器(1)，含CO約1%的變換氣③去熱水塔。這種流程的缺點(diǎn)是1、流程比較復(fù)雜，需要一再地把反應(yīng)氣體引出反應(yīng)器換熱、降溫;2、中溫變換反應(yīng)器(4)的入口溫度較高，必須把反應(yīng)氣預(yù)熱到613K(340℃)以上，并且必須采用較高的蒸汽比，蒸汽消耗量較大，熱損失也較大，3、投資大，催化劑的用量大。
也可以提高粗煤氣中的硫化物含量以避免MoS2的水解和避免使用鐵系催化劑。具體辦法是1、粗煤氣變換前不脫硫;2、如果粗煤氣中原來(lái)的含硫量太低，就在反應(yīng)器前往粗煤氣中添加硫化物如CS2、H2S等。這些辦法的缺點(diǎn)是1、氣體壓縮機(jī)等機(jī)器設(shè)備因氣體含硫量高而加重了腐蝕;2、已有的常壓脫硫裝置必須廢棄，同時(shí)必須在變換裝置后增加加壓脫硫裝置;3、仍舊不能克服流程比較復(fù)雜的缺點(diǎn)，氣體必須一再地引出反應(yīng)器進(jìn)行冷卻。
本發(fā)明的目的是找出一種比較妥善的辦法，使粗煤氣已經(jīng)在常壓脫硫裝置脫除H2S到大約0.05～0.1克/標(biāo)米3以后(此外粗煤氣中還含有一定數(shù)量的有機(jī)硫化合物)，或者粗煤氣中硫化物含量本來(lái)較低的情況下，能夠直接使用耐硫低溫變換催化劑進(jìn)行低溫CO變換而不必在最初兩段采用中溫變換鐵系催化劑，使整個(gè)變換反應(yīng)器始終處在較低溫度下操作，既避免了MoS2的水解，又簡(jiǎn)化了工藝流程。
本發(fā)明的耐硫低溫變換過(guò)程及反應(yīng)器構(gòu)成如下，并用圖2至圖4表示。
圖2表示一種耐硫低溫變換過(guò)程。由煤、焦炭、重質(zhì)油品等得到含CO、H2S及有機(jī)硫化合物的粗煤氣，粗煤氣為常壓，或者在初步脫除H2S到含H2S0.05～0.1克/標(biāo)米3后加壓到不超過(guò)3MPa，或者從加壓制氣過(guò)程中直接得到不超過(guò)10MPa壓力的粗煤氣。粗煤氣①可先經(jīng)飽和塔增濕，添加水蒸汽②到含水蒸汽一定的比例，在換熱器(2)中預(yù)熱到423K(150℃)以上并高于反應(yīng)器(1)入口氣體的露點(diǎn)20～30K，進(jìn)入反應(yīng)器(1)進(jìn)行CO變換反應(yīng)使CO轉(zhuǎn)換為氫氣，同時(shí)放出反應(yīng)熱。變換氣③自反應(yīng)器(1)排出后在換熱器(2)中與粗煤氣換熱，然后可去熱水塔或者其他熱回收設(shè)備。
本過(guò)程的特征在于反應(yīng)器(1)內(nèi)裝的催化劑全部為鈷鉬系耐硫低溫變換催化劑并為解決粗煤氣中H2S濃度低于0.5～1克/標(biāo)米3時(shí)催化劑活性組分的水解失活問(wèn)題而采用水為催化劑層的冷卻介質(zhì)。在反應(yīng)器(1)的催化劑層中設(shè)置水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)，在反應(yīng)器上面設(shè)汽包(4)。依靠水的自然循環(huán)和蒸發(fā)使催化劑層保持在顯著低于普通中溫變換反應(yīng)溫度并且比較穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，即稍高于水的蒸發(fā)溫度而無(wú)顯著波動(dòng)。水的蒸發(fā)壓力根據(jù)粗煤氣中硫化物含量的水平和要求的變換率在0.9～11MPa之間選擇，并高于進(jìn)入反應(yīng)器(1)的粗煤氣的壓力。催化劑層按操作溫度僅為一段，即不將反應(yīng)氣體從催化劑層中間引出反應(yīng)器外進(jìn)行冷卻或不在反應(yīng)器內(nèi)采用兩種不同溫度的冷劑進(jìn)行冷卻。催化劑層的溫度取決于所采用的水的蒸發(fā)壓力在453～593K(180～320℃)之間某一個(gè)溫度(水的蒸發(fā)溫度)附近。通過(guò)調(diào)節(jié)水的蒸發(fā)壓力可調(diào)節(jié)反應(yīng)器(1)內(nèi)總的溫度水平。圖2中④為加入汽包(4)的鍋爐給水。汽包(4)中保持一定的壓力及液面。水從汽包(4)下部經(jīng)下降管(5)進(jìn)入水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)，在這里吸收了催化劑層的反應(yīng)熱，部分水蒸發(fā)成為水蒸汽。汽、水混合物因密度小而上升到汽包(4)中，蒸汽和水在此相互分離。從汽包(4)排出的蒸汽⑤加入換熱器(2)前的粗煤氣中，或利用它與粗煤氣的壓差作功后加入粗煤氣中，也可送到適當(dāng)?shù)牡胤竭^(guò)熱。從工廠蒸汽管網(wǎng)供給的蒸汽②僅為蒸汽的不足部分。由于反應(yīng)器內(nèi)的溫度低而穩(wěn)定，使得在粗煤氣含H2S較低時(shí)，甚至經(jīng)初步脫除H2S到含H2S0.05～0.1克/標(biāo)米3，加上有機(jī)硫折合H2S總量達(dá)到0.08克/標(biāo)米3以上時(shí)，也可使用耐硫低溫變換催化劑而不致產(chǎn)生活性組分MoS2的水解。這仲CO變換過(guò)程因能保持催化劑的高活性而可采用低的蒸汽比。對(duì)于合成氨生產(chǎn)中半水煤氣CO變換的情況，可采用低至0.4～0.5的蒸汽比。
對(duì)于上述的耐硫低溫變換過(guò)程，其特征在于當(dāng)反應(yīng)器中粗煤氣壓力高于2～3MPa，或者要求水的蒸發(fā)壓力高于2～3MPa，同時(shí)又希望獲得盡可能高的CO變換率時(shí)，可將反應(yīng)器(1)分為兩段，在第一段催化劑層中設(shè)置水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)，水的蒸發(fā)壓力在粗煤氣壓力與11MPa之間。蒸汽從汽包(4)排出后加入粗煤氣中，或者利用它和粗煤氣的壓差作功后加入粗煤氣中。反應(yīng)氣體從第一段催化劑層排出，經(jīng)換熱降低溫度到453～503K(180～230℃)進(jìn)入反應(yīng)器(1)的第二段催化劑層。第二段催化劑層采用簡(jiǎn)單的絕熱催化反應(yīng)層。圖3a表示這種CO耐硫低溫變換過(guò)程。當(dāng)?shù)谝欢未呋瘎铀恼舭l(fā)壓力超過(guò)3～5MPa時(shí)因水的蒸發(fā)溫度較高，出第一段催化劑層氣體的CO含量也較高，第二段催化劑層也可構(gòu)成一獨(dú)立的反應(yīng)器(7)，內(nèi)部設(shè)水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(8)，反應(yīng)器上面設(shè)汽包(9)，但水的蒸發(fā)壓力比第一段低且可低于粗煤氣壓力，所發(fā)生的蒸汽可送入工廠蒸汽管網(wǎng)。圖3b表示這種CO耐硫低溫變換過(guò)程。圖3中(6)為水加熱器。當(dāng)換熱器(2)還不能把反應(yīng)器(1)上段出口的氣體降低溫度到要求的程度時(shí)可用此水加熱器(6)使鍋爐給水或熱水與反應(yīng)氣體換熱，反應(yīng)氣體的溫度下降。
由粗煤氣經(jīng)CO變換反應(yīng)生產(chǎn)氫氣的反應(yīng)器，由帶上、下封頭的園筒形容器構(gòu)成，內(nèi)裝一層、兩層、或三層催化劑。本發(fā)明的特征在于反應(yīng)器(1)和(7)內(nèi)部裝的催化劑全部為鈷鉬系耐硫低溫變換催化劑并在催化劑層中設(shè)有為使CO變換反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有顯著溫升的水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)和(8)。水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)和(8)由一個(gè)一個(gè)的預(yù)先組裝好的直立管束單元組成。管束單元由水的蒸發(fā)管(3-1)，上、下管板(3-2)和上、下封頭(3-3)焊接而成。每個(gè)管束單元的外形尺寸，橫截面的外接園直徑為可使管束單元通過(guò)人孔吊進(jìn)反應(yīng)器而不超過(guò)500毫米，長(zhǎng)度根據(jù)催化劑層厚度及要求的水的蒸發(fā)傳熱面積決定。圖4表示這樣的反應(yīng)器和其中的管束。管束單元的數(shù)量由反應(yīng)器內(nèi)徑和管束單元的外接園直徑?jīng)Q定。水的蒸發(fā)管可采用鰭片管，也可采用光管。全部管束單元吊進(jìn)反應(yīng)器中以后就可以用連接管把各個(gè)管束單元與下降管和上升管連接起來(lái)。這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器可以避免采用筒體全直徑的大法蘭和大管板且便于催化劑的裝、卸。水的循環(huán)蒸發(fā)裝置的體積較小，僅占反應(yīng)器催化劑層空間的8～15%。
對(duì)于上述耐硫低溫變換過(guò)程及反應(yīng)器，其特征還在于當(dāng)粗煤氣含H2S濃度高于1克/標(biāo)米3時(shí)也同樣可以采用，以達(dá)到簡(jiǎn)化流程、降低投資、節(jié)省蒸汽消耗的目的。此時(shí)水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)中水的蒸發(fā)壓力可在0.9～15MPa之間選擇。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、由于在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了水的循環(huán)蒸發(fā)裝置，操作溫度低而平穩(wěn)，可以保持耐硫低溫變換催化劑高的活性。在粗煤氣含硫量較低時(shí)，甚至已經(jīng)把H2S脫除到0.05～0.1克/標(biāo)米3，仍然可以僅采用鈷鉬系催化劑，從而避免采用鐵系中溫變換催化劑;2、不需要把反應(yīng)氣體多次從反應(yīng)器中引出冷卻，使CO變換過(guò)程的流程簡(jiǎn)化;3、由于鈷鉬系催化劑的活性顯著高于鐵系催化劑，催化劑的需用量少，催化劑費(fèi)用減少，反應(yīng)器尺寸小;4、由于反應(yīng)器操作溫度低和可以保持耐硫低溫變換催化劑的高活性，可以采用低的蒸汽比。根據(jù)粗煤氣中CO含量的不同，蒸汽比可降到0.3～0.8(使用鐵系催化劑時(shí)蒸汽比為0.5～1.4)。蒸汽比可降低可進(jìn)一步有利于保持鈷鉬系催化劑的活性和降低對(duì)粗煤氣中H2S含量的要求;5、本過(guò)程僅要求粗煤氣入反應(yīng)器時(shí)預(yù)熱到高于423K(150℃)和高于露點(diǎn)20～30K，因而換熱器(2)的換熱面積小;6、反應(yīng)熱直接在催化劑層中發(fā)生蒸汽，反應(yīng)熱的利用效率高，且設(shè)置在催化劑層中的傳熱面積傳熱效率高。由于這個(gè)原因以及前述第2、3、5項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的CO變換裝置投資低;7、反應(yīng)器及整個(gè)CO變換過(guò)程操作溫度低，因而熱損失小;8、由于流程簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量少以及蒸汽比小，系統(tǒng)阻力降小。由于這個(gè)原因以及前述第4、6、7項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的CO變換過(guò)程蒸汽和動(dòng)力消耗量少。在化肥生產(chǎn)中，每噸氨可節(jié)省蒸汽200Kg以上;9、本過(guò)程允許在CO變換裝置前初步脫除H2S，現(xiàn)有許多化肥廠中的常壓脫硫裝置可以保留，因此可不必增加變換裝置后的加壓脫硫裝置能力，既降低了投資，又減輕了粗煤氣壓縮和CO變換設(shè)備的腐蝕。但變換前的脫硫裝置采用效率過(guò)高的深度脫除H2S工藝是不適宜的;10、反應(yīng)器內(nèi)水的循環(huán)蒸發(fā)裝置由一個(gè)一個(gè)預(yù)先組裝好的管束組成，可避免采用反應(yīng)器筒體全直徑的大法蘭和大管板，水的循環(huán)蒸發(fā)裝置在反應(yīng)器內(nèi)占的體積小，裝卸催化劑方便。
實(shí)例1 年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸氨的化肥廠，以煤球?yàn)樵希胨簹庥冒彼摿蚝蠛琀2S0.07克/標(biāo)米3以及少量有機(jī)硫，然后壓縮到1.3MPa進(jìn)入CO變換裝置。半水煤氣成份如下CO211.4%，O20.4%，CO27.9%，H242.6%，N217.7%。采用圖2所示的耐硫低溫變換過(guò)程和EB-3型催化劑。半水煤氣經(jīng)飽和塔增濕，加入來(lái)自反應(yīng)器汽包(4)的副產(chǎn)蒸汽，再添加來(lái)自工廠蒸汽管網(wǎng)的蒸汽到蒸汽比為0.4，在換熱器(2)中加熱到443K(170℃)后進(jìn)入反應(yīng)器(1)。反應(yīng)器中用水冷卻的同時(shí)發(fā)生蒸汽。汽包(4)中的蒸汽壓力為1.35MPa。變換氣出反應(yīng)器的溫度為483K(210℃)，變換氣中CO為1.2%。汽包設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa。
實(shí)例2 以渣油為原料生產(chǎn)甲醇。渣油經(jīng)部分氧化得到壓力為6.0MPa的粗煤氣，成份如下CO24.28%，CO47.9%，H246.86%，N20.16%。含H2S4.7克/標(biāo)米，因要求的變換率不很高，采用圖2所示的CO變換過(guò)程。催化劑采用B301或B302Q。蒸汽比為0.65。因反應(yīng)器入口露點(diǎn)約為493K(220℃)，故將粗煤氣與蒸汽的混合氣在換熱器(2)中預(yù)熱到523K(250℃)。汽包(4)中蒸汽壓力為6.5～7MPa，相應(yīng)地水的蒸發(fā)溫度為553～558K(280～285℃)。反應(yīng)器出口變換氣的溫度為573～578K(300～305℃)，含CO4.2%。此例中因粗煤氣含H2S量很高，不必檢查MoS2的反水解條件。
實(shí)例3以煤球?yàn)樵系暮铣砂睆S，半水煤氣成份為CO211.4%，O20.4%，CO27.9%，H242.6%，含H2S0.5克/標(biāo)米3。變換過(guò)程操作壓力為0.7MPa。工廠蒸汽管網(wǎng)蒸汽壓力為1.0MPa。工廠另一生產(chǎn)過(guò)程需3.0MPa蒸汽作加熱劑，但是沒(méi)有來(lái)源。CO變換過(guò)程中如能副產(chǎn)3.0MPa蒸汽，蒸汽量可滿足要求。采用圖3(a)所示的CO變換過(guò)程，蒸汽比為0.45。汽包(4)的蒸汽壓力為3.2MPa，所產(chǎn)蒸汽供另一生產(chǎn)過(guò)程使用。反應(yīng)器(1)的第一段催化劑采用B301或B302Q，第二段催化劑層為絕熱層，采用EB-3型催化劑。半水煤氣與蒸汽的混合氣在換熱器(2)中預(yù)熱到約456K(183℃)，遠(yuǎn)高于其露點(diǎn)。第一段催化劑層排出的氣體含CO2.5%，溫度為523K(250℃)，在換熱器(2)中降低溫度到463K(190℃)，進(jìn)入反應(yīng)器第二段。變換氣含CO1.0%。在此例中可不需要鍋爐給水加熱器(6)。
權(quán)利要求
1.由煤、焦碳、重質(zhì)油品等制造含一氧化碳、硫化氫和其它硫化合物的粗煤氣。粗煤氣為常壓，或者經(jīng)初步脫除H2S后加壓到不高于3MPa壓力，或者從加壓制氣過(guò)程送出時(shí)即具有不高于10MPa壓力。粗煤氣與水蒸汽混合，在換熱器(2)中預(yù)熱到423K(150℃)以上并高于反應(yīng)器(1)入口氣體的露點(diǎn)20～30K，進(jìn)入反應(yīng)器(1)，在以CoS、MoS2為主要成分的耐硫低溫變換催化劑的作用下進(jìn)行CO變換反應(yīng)，使一氧化碳轉(zhuǎn)化為氫氣，同時(shí)放出反應(yīng)熱。本過(guò)程的特征在于反應(yīng)器(1)內(nèi)裝的催化劑全部為鉬鈷系耐硫低溫變換催化劑并為解決粗煤氣中H2S濃度低于0.5-1克/標(biāo)米3時(shí)催化劑活性組分的水解失活問(wèn)題而采用水為催化劑層的冷卻介質(zhì)。在反應(yīng)器(1)的催化劑層中設(shè)置水的循環(huán)裝置(3)，在反應(yīng)器上面設(shè)汽包(4)。水的蒸發(fā)壓力根據(jù)粗煤氣中硫化物含量的水平和要求的CO變換率在0.9～11MPa之間選擇，并高于進(jìn)入反應(yīng)器(1)的粗煤氣的壓力。催化劑層按操作溫度僅為一段，即不將反應(yīng)氣體從催化劑層中間引出反應(yīng)器外進(jìn)行冷卻或不在反應(yīng)器內(nèi)采用兩種不同溫度的冷劑進(jìn)行冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的CO變換過(guò)程，其特征在于當(dāng)反應(yīng)器中粗煤氣操作壓力高于2～3MPa，或者要求水的蒸發(fā)壓力高于2～3MPa，同時(shí)又希望獲得盡可能高的CO變換率時(shí)，可將反應(yīng)器(1)分為兩段，在第一段催化劑層中設(shè)置水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)，水的蒸發(fā)壓力在粗煤氣壓力與11MPa之間。蒸汽從汽包(4)排出后加入粗煤氣中，或者利用它和粗煤氣的壓差作功后加入粗煤氣中。反應(yīng)氣體從第一段催化劑層中排出，經(jīng)換熱降低溫度到453～503K(180～230℃)后進(jìn)入反應(yīng)器(1)的第二段催化劑層。第二段催化劑層采用簡(jiǎn)單的絕熱催化反應(yīng)層。當(dāng)?shù)谝欢未呋瘎铀恼舭l(fā)壓力超過(guò)3～5MPa時(shí)第二段催化劑層也可構(gòu)成一獨(dú)立的反應(yīng)器(7)，內(nèi)部設(shè)水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(8)，(7)的上面設(shè)汽包(9)，但水的蒸發(fā)壓力比第一段為低且可低于粗煤氣壓力，所發(fā)生的蒸汽可送入工廠蒸汽管網(wǎng)。
3.由粗煤氣經(jīng)CO變換反應(yīng)生產(chǎn)氫氣的CO變換反應(yīng)器，由帶有上、下封頭的圓筒形容器構(gòu)成，內(nèi)裝一層、兩層或三層催化劑。本發(fā)明的特征在于在反應(yīng)器(1)和(7)內(nèi)部裝的催化劑全部為鉬鈷系耐硫低溫變換催化劑并在催化劑層中設(shè)有為使CO變換反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有顯著溫升的水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)和(8)。水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)和(8)由一個(gè)一個(gè)的預(yù)先組裝好的直立管束單元組成。管束單元由水的蒸發(fā)管(3-1)，上、下管板(3-2)和上、下封頭(3-3)焊接而成。每個(gè)管束單元的外形尺寸，橫截面的外接圓的直徑為可使管束單元通過(guò)入孔吊進(jìn)反應(yīng)器而不超過(guò)500mm，長(zhǎng)度根據(jù)催化劑層厚度及要求的蒸發(fā)傳熱面積決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3的CO變換過(guò)程及反應(yīng)器，其特征還在于當(dāng)粗煤氣含H2S濃度高于1克/標(biāo)米3時(shí)也可以采用。此時(shí)水的循環(huán)蒸發(fā)裝置(3)中的蒸發(fā)壓力可在0.9-15MPa之間選擇。
全文摘要
在氫及合成氣生產(chǎn)中使用耐H
文檔編號(hào)C01B3/48GK1051896SQ8910866
公開(kāi)日1991年6月5日 申請(qǐng)日期1989年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月16日
發(fā)明者蔣全勛 申請(qǐng)人:新金縣化肥廠