等温变换技术-共享.pdfVIP

“水移热等温变换技术”应用于加压连续气化高水气比高一氧化碳的 大型煤化工变换装置简述 （南京敦先化工科技有限公司 王庆新高为民 赵勇 邮编210048） 0、序言 南京敦先化工科技有限公司开发的第一套“水移等温热变换技术”在湖南安乡晋煤金 牛化工有限公司顺利投入运行后，此项专利技术已被安徽昊源化工集团有限公司《合成氨 尿素18.30原料路线改造》的加压连续气化水煤气（航天炉加压气化、干基CO含量71.15%） 的高水气比高一氧化碳大型煤化工变换装置采用，该套水移热等温变换装置将于2013年 底投入运行。“水移等温热变换技术”之所以被加压气化大型所选用，主要因为该项专利 技术与传统高水气比高一氧化碳变换装置相比：主设备减少1/3，流程缩短1/3，工程投 资仅为原工艺2/3，系统阻力由现有的0.46MPa降至0.16MPa，副产2.5～3.7MPa高品位 蒸汽1030kg/tNH,副产0.8～1.3MPa低品位饱和蒸汽273kg/tNH。3 3 “水移热等温变换技术”是利用埋在催化剂床层内部移热水管束将催化剂床层反应热 及时移出的设计理念，确保催化剂床层温度可控，改变原来采用催化剂装填量来控制催化 剂床层温升的被动设计理念。“水移热等温变换技术”先进设计理对催化剂要求降低，杜 绝飞温现象，催化剂装填量不受超温限制，有效延长催化剂使用寿命，确保每炉催化剂使 用寿命均在8年以上。同时，埋在催化剂床层内部移热水管束有效回收变换系统反应热及 水煤气带进变换系统的显热和潜热，热量回收集中，品位高。在工艺流程设置上，变换系 统不仅换热设备少、流程短、阻力低，而且工程投资也低。 1、现有高水气比高一氧化碳变换工艺现状及存在问题 加压连续气化的高水气比高一氧化碳变换由于含硫高，变换催化剂采用钴钼系催化剂， 高水气比高一氧化碳的变换工艺一般采用鈷钼系催化剂全低变工艺，水气比高、CO浓度 高、系统压力高，工艺上存在很多问题，投入运行的装置已暴露诸多问题。依航天炉加压 气化水煤气的变换工艺为例，原料气中CO高达68%以上。如果增加一变炉催化剂用量， 稍不注意一变炉催化剂被烧掉；减少一变炉催化剂用量，虽然解决了超温难题，但催化剂 使用寿命短，1.0～1.5年就要更换一次，催化剂运行周期不适用大型化装置的要求。目 前，航天炉加压气化水煤气的变换为“五段绝热（一变炉采取分两段分流进入）”式，系 统静止设备为24台、其中换热设备10台，工艺路线长、系统阻力为～0.46MPa，热能回 收有0.5MPa、1.27MPa、2.5MPa的饱和蒸汽及84℃、100℃、180℃热水，冷却水消耗高 达7820.1kg/tNH3，系统低品位热能较多、运行能耗高、工程投资大。 1 壳牌（Shell）气化的变换工艺在引进时，变换存在航天炉气化的变换同样问题。近几 年，部分煤化工企业将壳牌气化炉的出口气体温度降低，降低水气比，然后又添加蒸汽。 改造后的工艺解决了催化剂超温烧结难题，但系统工艺流程更长，人为增加工程投资、增 加系统阻力、提高系统能耗。 水煤浆气化的变换工艺，虽然CO摩尔分率偏低一些，采用的变换技术仍为三段或四段 绝热反应的工艺流程，水煤气或变换气每一阶段显热和潜热的回收均需要单独一台换间接 换热设备，工艺路线存在与航天炉、壳牌等水煤气变换工艺路线长、工程投资大、系统阻 力大、低品位热能多等缺陷。 2、水移热等温变换技术研发与进展 南京敦先化工科技有限公司自成立至今始终把降低变换能耗作为主攻方向之一，并将 径向气体分布专利技术、水移热低压甲醇合成专利技术、低阻力高效换热器专利技术、阶 梯式回收余热理念与变换本征动力学、宏观动力学、热力学以及变换系统本身固有显热和 潜热的特性有机结合起来，成功开发出“有饱和热水塔低水气比水移热等温变换技术”、 “无饱和热水塔低水气比水移热等温变换技术”、“高水气比高一氧化碳水移热等温变 换技术”。以上“水移热等温变换技术”不仅适用新上装置，同时也可用来改造已投入运 行高能耗变换装置。 南京敦先化工科技有限公司开发的“水移等温热变换技术”已被湖南安乡晋煤金牛化 工有限公司有饱和热水塔的低水气比变换装置及安徽昊源化工集团有限公司高水气比高 一氧化碳（航天炉加压气化、干基CO含量71.15%）的大型煤化工变换装置所采用充分说 明“水移等温热变换技术”已经非常成熟。 3、南京敦先公司“水移等温热变换技术”与航天炉气化