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氣外，還含有大量的一氧化碳和其他氣體。一氧化碳會使氨合成催化劑暫時中毒，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行熱交換的方式進行。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入一段調(diào)溫器降溫后進入低變爐。所述含8 10% —氧化碳的變換氣體溫度達到280-300°C后進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)。所述半水煤氣在進入飽和塔前先降溫到60 70°C后進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)過梯級降溫后送入壓縮三進。所述梯級降溫方法為A、變換氣體進入水調(diào)溫器回收余熱；B、回收余熱的變換氣體進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入熱水預(yù)熱器進一步降溫；D、從熱水預(yù)熱器出來的變換氣體進入循環(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行循環(huán)使用?！趸甲儞Q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。溫度對變換反應(yīng)的速度影響較大，而且對正逆反應(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， 當變換反應(yīng)開始時，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。


圖1是本發(fā)明的一氧化碳變換方法的流程圖。
具體實施例方式如圖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 )后進入焦炭過濾器2分離油污，再從焦炭過濾器2側(cè)部出來進入飽和塔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頂部出來進入汽水分離器4在汽水分離器4與外來蒸汽混合后進入熱交換器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后進入中變爐6 二段經(jīng)觸媒(型號B112)催化作用下進行反應(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，進入一段調(diào)溫器9調(diào)溫到觀0-3001后進入低變爐10—段在觸媒(型號B303Q)的催化作用下反應(yīng)，在此CO進一步得到降低；低變爐10 —段出來的氣體進入二段調(diào)溫器11再次調(diào)溫到280-300°C后進入低變爐10 二段在觸媒(型號B303Q)的催化作用下進行最終反應(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；出來進入軟水預(yù)熱器14進一步換熱降溫至75°C左右； 接著進入循環(huán)水冷卻器15降溫至45°C以下，最后送壓縮三進。
熱水塔13的水入熱水泵16，熱水泵16出口溫度100°C左右進入水調(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，該水進入二段調(diào)溫器11 進行氣體換熱，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入一段調(diào)溫器9與熱交換器5出口氣體換熱，溫度達到140°C左右，最后熱水進入飽和塔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行熱交換的方式進行的。
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入一段調(diào)溫器降溫后進入低變爐。
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到280-300°C后進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，所述半水煤氣在進入飽和塔前先降溫到60 70°C后進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)過梯級降溫后送入壓縮三進。
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，所述梯級降溫方法為A、變換氣體進入水調(diào)溫器回收余熱；B、回收余熱的變換氣體進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入熱水預(yù)熱器進一步降溫；D、從熱水預(yù)熱器出來的變換氣體進入循環(huán)水冷卻器降溫后送入壓縮三進。
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入低變爐反應(yīng)獲得含5～7％一氧化碳的變換氣體。溫度對變換反應(yīng)的速度影響較大，而且對正逆反應(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)階段進行溫度的調(diào)節(jié)，可以提高變換率。
文檔編號C01B3/12GK102530862SQ20121006364
公開日2012年7月4日 申請日期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, 蔣遠華, 陳漢平 申請人:浠水縣福瑞德化工有限責任公司