高、低水气比变换工艺应用于壳牌气化的分析比较.pdfVIP

第 2期 (总第 153期) 煤 化 工 No．2(TotalNo．153) 2011年 4月 CoalChemicalIndustry Apr．2011 高、低水气比变换工艺应用于壳牌气化的分析比较 马连强 孙金英 王建国 (中国寰球工程公司，北京 100029) 摘 要 介绍 了低水气 比变换工艺的设计基础，使用流程模拟的方法从工艺流程 、蒸汽消耗 、换热负荷和外 排凝液 4个方面比较了高、低水气比变换工艺，为变换工艺的选择提供了依据。计算结果表明：低水气比工艺消 耗中压蒸汽 35．16t／h，仅为高水气比工艺的54％；换热负荷 26．45MJ／s，仅为高水气比工艺的52％；外排凝液 27．89t／h，仅为高水气 比工艺的42％，节能减排和降低投资效果明显。 关键词 低水气比 变换 壳牌气化 节能 文章编号 ：1005—9598(2011)一02—0046—04 中图分类号：TQ54 文献标识码 ：B 众所周知 ，低水气 比变换工艺可节约蒸汽 ，但到 经实验室实验验证 ，甲烷化副反应的发生受多个 目前为止 ，笔者还没有看到对高、低水气比变换工艺 条件的约束 ，并不是只要水气 比低就发生 甲烷化反 进行全面的、定量的比较的报道。现通过在壳牌气化 应，低水气比是甲烷化副反应发生的重要条件 ，而不 中的应用，比较高、低水气比变换工艺，以期为变换工 是充分条件 [2-3]。 艺的选择提供依据。 低水气比变换工艺的设计基础是 ：充分利用壳牌 气化合成气水含量低的特点，通过控制水气 比来控制 1 低水气比变换工艺的设计基础 预变 (或一变)的反应深度 ，控制住反应深度 ，也就控 1．1 变换装置的化学反应 制了反应放出的热量，进而控制了床层的热点温度 ， 变换装置主要发生的化学反应为： 这样就实现了在较低热点温度和较低的水气 比条件 变换反应(主反应)C0+~20=C02+B2+41．17kJ／mol (1) 下，在少发生甲烷化副反应的前提下，实现高浓度 c0 甲烷化反应 (副反应)c0+3H2=CH+H20+206．11 的部分变换 [4-5]。 kJ／mol (2) 低水气比变换工艺并不是全新事物 ，在常压固定 通过分析化学反应方程式 ，可知 ：(1)在主反应 床气化中，全低变流程早就应用 ，不同之处在于c0浓 中，水是反应物，在副反应 中，水是产物 ，根据化学平 度要低一些，操作压力低一些。实际运行工业装置也 衡原理 ，提高水蒸气浓度 ，即提高水气 比，有利于促进 证实：在较低的热点温度和低水气 比条件下，可减少 主反应 ，抑制副反应。(2)主 、副反应都是放热反应 ， 甲烷化反应∽]。 但副反应的热效应高出主反应 4倍，如果大量发生副 2 方案比较基准 反应 ，会导致系统超温 ，严重时还可能 “烧毁”催化剂 和设备。(3)副反应消耗 c0和H，生成惰性气体 ，浪费 方案 比较基于AspenPlus工业系统流程模拟软 原料气 ，应尽可能避免副反应的发生。 件，采用 AspenPlus中的物性数据库和单元模块进 鉴于以上原因，目前与壳牌气化配套的变换装置 行了流程模拟。 大多数采用高水气 比变换工艺_1]。 2．1 合成气参数 1．2 低水气比变换工艺的设计基础