專(zhuān)利名稱(chēng)：Co耐硫變換裝置中變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到與SHELL粉煤氣化工藝相配套的CO耐硫變換裝置中各變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝。
背景技術(shù)：
與SHELL粉煤氣化工藝相配套的一氧化碳耐硫變換流程主要有高水氣比工藝、低水氣比工藝及低水氣比串高水氣比工藝。由于SHELL粉煤氣化工藝生產(chǎn)的粗煤氣中CO含量高達(dá)60%飛5%，如果利用該粗煤氣來(lái)生產(chǎn)合成氨，由于變換裝置出口 CO含量要求控制在0. 4%左右，因此，無(wú)論變換裝置選用哪種工藝，一般至少需要4臺(tái)變換爐。新裝填的一氧化碳耐硫變換催化劑活性組份呈氧化態(tài)(CoO、MoO3),催化活性很低，需要進(jìn)行硫化，變成硫化態(tài)(CoS、MoS2)后才具備良好的活性。其活化機(jī)理如下·CoO+H2S-CoS+H20 AH° 298=-13. 4KJ/molMo03+2H2S+ H2 M0S2+3H2O A H。298=-48. lKJ/mol目前，一氧化碳耐硫變換催化劑的活化方式主要有兩種，在線硫化和循環(huán)硫化。在線硫化是利用工藝氣對(duì)催化劑進(jìn)行硫化，即工藝氣一次性流經(jīng)催化劑床層，對(duì)催化劑進(jìn)行硫化，放空去火炬燃燒。在線硫化雖然可以減少一臺(tái)壓縮機(jī)，但在線硫化的成本高，對(duì)環(huán)境污染大。循環(huán)硫化方式雖然需要增加一臺(tái)壓縮機(jī)，但不受上游單元開(kāi)工、運(yùn)行情況的影響，操作上靈活，開(kāi)車(chē)成本遠(yuǎn)低于在線硫化。與SHELL粉煤氣化工藝相配套的一氧化碳耐硫變換工藝由于變換爐數(shù)量較多，催化劑裝填量大，若采用傳統(tǒng)的循環(huán)硫化方式，將所有變換爐串聯(lián)在一起同時(shí)升溫硫化，則系統(tǒng)壓降大，床層升溫不宜控制，硫化時(shí)間長(zhǎng)，開(kāi)車(chē)費(fèi)用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種與SHELL粉煤氣化裝置配套的CO耐硫變換裝置中各變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝，其能夠?qū)⒏鼡Q新催化劑后的變換爐單獨(dú)從系統(tǒng)中切出，單獨(dú)對(duì)其催化劑進(jìn)行升溫和活化，已達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為該CO耐硫變換裝置中變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝，其特征在于該CO耐硫變換裝置包括依次相串聯(lián)的多個(gè)變換爐，其中位于上游的第一變換爐的入口連接硫化總管，位于下游的最后一個(gè)變換爐的出口連接返回總管；所述返回總管上設(shè)有氣液分離系統(tǒng)，氣液分離系統(tǒng)的下游設(shè)有三路并聯(lián)的管線；其中一路連接下游裝置，一路通過(guò)放空閥連通大氣，一路通過(guò)循環(huán)線連接壓縮機(jī)的入口 ；壓縮機(jī)的出口連接加熱器；加熱器的出口位置與硫化劑管線并接后連接硫化總線；硫化劑管線上設(shè)有閥門(mén)和流量計(jì)；所述循環(huán)線上還并接有氫氣管線和低壓氮?dú)夤芫€；所述硫化總管上還設(shè)有與各所述變換爐的入口分別直接連通的入口支路；各所述變換爐的出口還分別連接各自對(duì)應(yīng)的出口支路，各所述出口支路均連通返回總管；
各所述入口支路和各所述出口支路上均設(shè)有控制閥；打開(kāi)待活化催化劑的變換爐的入口支路上的控制閥和出口支路上的控制閥以及低壓氮?dú)夤芫€上的控制閥，將進(jìn)入循環(huán)線內(nèi)的氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)升壓至0. 6 1.0MPa后送去加熱器換熱至22(T300°C，然后經(jīng)入口支路進(jìn)入待活化催化劑的變換爐內(nèi)，對(duì)該變換爐內(nèi)的催化劑床層進(jìn)行升溫；出該變換爐的氮?dú)饨?jīng)對(duì)應(yīng)出口支路進(jìn)入循環(huán)管線，然后經(jīng)氣液分離系統(tǒng)分液后，返回所述的壓縮機(jī)循環(huán)使用；經(jīng)升壓加熱后的氮?dú)饫^續(xù)循環(huán)直至該變換爐內(nèi)催化劑床層溫度達(dá)到200 220°C ；打開(kāi)氫氣管線上的控制閥和硫化劑管線上的控制閥；向循環(huán)管線內(nèi)補(bǔ)充氫氣，經(jīng)壓縮機(jī)升壓至0. 6^1. OMPa后進(jìn)入所述加熱器加熱至220^300 V出加熱器，在加熱器出口處向硫化總線內(nèi)補(bǔ)加硫化劑；控制硫化總線內(nèi)氫氣的體積濃度為10% 20%，H2S的體積濃度為1500 3000ppm ；
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混合了氮?dú)?、氫氣和硫化劑的循環(huán)氣進(jìn)入待活化催化劑的變換爐內(nèi)，對(duì)該變換爐·內(nèi)的催化劑進(jìn)行活化，循環(huán)氣從該變換爐的出口排出，經(jīng)對(duì)應(yīng)的出口支路進(jìn)入返回總管，然后經(jīng)過(guò)氣液分離系統(tǒng)分液后進(jìn)入循環(huán)管線，控制循環(huán)管線中CH4的體積含量為109^15% ;循環(huán)氣再依次進(jìn)入所述的壓縮機(jī)進(jìn)行升壓和進(jìn)入所述的加熱器加熱后循環(huán)使用，直至進(jìn)入該變換爐內(nèi)的循環(huán)氣中H2S的濃度與出該變換氣的循環(huán)氣中H2S的濃度相當(dāng)時(shí)，該變換爐內(nèi)的催化劑活化完畢。較好的，控制活化變換爐中的催化劑床層的升溫速度為30 50°C /h。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的CO耐硫變換裝置中各變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝能夠?qū)⒋罨淖儞Q爐從系統(tǒng)中切出，對(duì)其單獨(dú)進(jìn)行催化劑的升溫和活化，有效提高了生產(chǎn)效率，降低了催化劑活化的費(fèi)用；并且將硫化劑的補(bǔ)入位置設(shè)置在加熱器出口位置處，能夠確保硫化劑能充分氣化，與氮?dú)獬浞只旌暇鶆?，從而保證活化效果。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖I所示，該CO耐硫變換裝置中各變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝所使用的裝置包括依次串聯(lián)的預(yù)變換爐I、第一變換爐2、第二變換爐3和第三變換爐4。其中，預(yù)變換爐I的入口連接硫化總管5，第三變換爐的出口連接返回總管6。返回總管6上設(shè)有氣液分離系統(tǒng)7，氣液分離系統(tǒng)7的下游設(shè)有三路并聯(lián)的管線。其中一路連接下游裝置8，一路通過(guò)放空閥9連通大氣，一路通過(guò)循環(huán)線10連接壓縮機(jī)11的入口。壓縮機(jī)11的出口連接加熱器12 ;加熱器12的出口位置與硫化劑管線13并接后連接硫化總管5 ;硫化劑管線上設(shè)有閥門(mén)和流量計(jì)14。循環(huán)線10上還并聯(lián)有氫氣管線22和低壓氮?dú)夤芫€23。上述硫化總管5上還設(shè)有與第一、第二和第三變換爐的入口直接連通的入口支路15、16、17 ;預(yù)變換爐、第一和第二變換爐的出口還分別連接出口支路18、19、20，各出口支路均連通返回總管6。各入口支路和出口支路上均設(shè)有控制閥21。以第一變換爐為例說(shuō)明該CO耐硫變換裝置中變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝
I、升溫打開(kāi)第一變換爐的入口支路15上的控制閥和出口支路19上的控制閥以及低壓氮?dú)夤芫€上的控制閥，將進(jìn)入循環(huán)線內(nèi)的氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)升壓至0. 6 1. OMPa后送去加熱器換熱至22(T300°C，然后經(jīng)入口支路15進(jìn)入第一變換爐2內(nèi)，對(duì)該變換爐內(nèi)的催化劑床層進(jìn)行升溫；催化劑床層的升溫速度為30 50°C /h。出第一變換爐的氮?dú)饨?jīng)對(duì)應(yīng)出口支路19進(jìn)入返回總管6，然后經(jīng)氣液分離系統(tǒng)7分液后，返回壓縮機(jī)11和加熱器12，升壓加熱后循環(huán)使用；直至第一變換爐內(nèi)催化劑床層溫度達(dá)到200 220°C ；打開(kāi)氫氣管線22上的控制閥和硫化劑管線上的控制閥；向循環(huán)管線內(nèi)補(bǔ)充氫氣，經(jīng)壓縮機(jī)升壓至0. 6^1. OMPa后進(jìn)入所述加熱器加熱至22(T300°C后出加熱器，在加熱器出口處向硫化總管內(nèi)補(bǔ)加硫化劑；控制硫化總管內(nèi)氫氣的 體積濃度為10% 20%，H2S的體積濃度為1500 3000ppm ；混合了氮?dú)?、氫氣和硫化劑的循環(huán)氣進(jìn)入第一變換爐2內(nèi)，對(duì)該變換爐內(nèi)的催化劑進(jìn)行活化，活化后的循環(huán)氣從該變換爐的出口排出，經(jīng)對(duì)應(yīng)的出口支路19進(jìn)入返回總管6，然后經(jīng)過(guò)氣液分離系統(tǒng)7分液后進(jìn)入循環(huán)管線，控制循環(huán)管線中CH4的體積含量為109^15% ;循環(huán)氣再依次進(jìn)入所述的壓縮機(jī)進(jìn)行升壓和進(jìn)入所述的加熱器加熱后循環(huán)使用，直至進(jìn)入該變換爐內(nèi)的循環(huán)氣中H2S的濃度與出該變換氣的循環(huán)氣中H2S的濃度相當(dāng)時(shí)，該變換爐內(nèi)的催化劑活化完畢。上述CO耐硫變換裝置中變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝可以有效縮短催化劑硫化時(shí)間，降低催化劑活化費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.一種CO耐硫變換裝置中變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝，其特征在于該CO耐硫變換裝置包括依次相串聯(lián)的多個(gè)變換爐，其中位于上游的第一變換爐的入口連接硫化總管，位于下游的最后一個(gè)變換爐的出口連接返回總管；所述返回總管上設(shè)有氣液分離系統(tǒng)，氣液分離系統(tǒng)的下游設(shè)有三路并聯(lián)的管線；其中一路連接下游裝置，一路通過(guò)放空閥連通大氣，一路通過(guò)循環(huán)線連接壓縮機(jī)的入口 ；壓縮機(jī)的出口連接加熱器；加熱器的出口位置與硫化劑管線并接后連接硫化總線；硫化劑管線上設(shè)有閥門(mén)和流量計(jì)；所述循環(huán)線上還并接有氫氣管線和低壓氮?dú)夤芫€； 所述硫化總管上還設(shè)有與各所述變換爐的入口分別直接連通的入口支路；各所述變換爐的出口還分別連接各自對(duì)應(yīng)的出口支路，各所述出口支路均連通返回總管； 各所述入口支路和各所述出口支路上均設(shè)有控制閥； 打開(kāi)待活化催化劑的變換爐的入口支路上的控制閥和出口支路上的控制閥以及低壓氮?dú)夤芫€上的控制閥，將進(jìn)入循環(huán)線內(nèi)的氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)升壓至O. 6^1. OMPa后送去加熱器換熱至22(T300°C，然后經(jīng)入口支路進(jìn)入待活化催化劑的變換爐內(nèi)，對(duì)該變換爐內(nèi)的催化劑床層進(jìn)行升溫；出該變換爐的氮?dú)饨?jīng)對(duì)應(yīng)出口支路進(jìn)入循環(huán)管線，然后經(jīng)氣液分離系統(tǒng)分液后，返回所述的壓縮機(jī)循環(huán)使用；經(jīng)升壓加熱后的氮?dú)饫^續(xù)循環(huán)直至該變換爐內(nèi)催化劑床層溫度達(dá)到200 220°C ； 打開(kāi)氫氣管線上的控制閥和硫化劑管線上的控制閥； 向循環(huán)管線內(nèi)補(bǔ)充氫氣，經(jīng)壓縮機(jī)升壓至O. 6 1. OMPa后進(jìn)入所述加熱器加熱至22(T300°C出加熱器，在加熱器出口處向硫化總線內(nèi)補(bǔ)加硫化劑；控制硫化總線內(nèi)氫氣的體積濃度為10% 20%，H2S的體積濃度為1500 3000ppm ； 混合了氮?dú)?、氫氣和硫化劑的循環(huán)氣進(jìn)入待活化催化劑的變換爐內(nèi)，對(duì)該變換爐內(nèi)的催化劑進(jìn)行活化，循環(huán)氣從該變換爐的出口排出，經(jīng)對(duì)應(yīng)的出口支路進(jìn)入返回總管，然后經(jīng)過(guò)氣液分離系統(tǒng)分液后進(jìn)入循環(huán)管線，控制循環(huán)管線中CH4的體積含量為109Γ15% ;循環(huán)氣再依次進(jìn)入所述的壓縮機(jī)進(jìn)行升壓和進(jìn)入所述的加熱器加熱后循環(huán)使用，直至進(jìn)入該變換爐內(nèi)的循環(huán)氣中H2S的濃度與出該變換氣的循環(huán)氣中H2S的濃度相當(dāng)時(shí)，該變換爐內(nèi)的催化劑活化完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CO耐硫變換裝置中變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝，其特征在于在所述對(duì)催化劑床層進(jìn)行升溫步驟中，控制變換爐中的催化劑床層升溫速度為30 50 0C /h。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種CO耐硫變換裝置中各變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝，其通過(guò)將在每臺(tái)變換爐進(jìn)口都設(shè)置升溫硫化線，每臺(tái)變換爐出口都設(shè)置有放空線，使每臺(tái)變換爐更換催化劑后，可以將該變換爐從系統(tǒng)中切出，單獨(dú)對(duì)該變換爐進(jìn)行升溫硫化。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的CO耐硫變換裝置中各變換爐內(nèi)催化劑單獨(dú)活化工藝有效提高了生產(chǎn)效率，降低了催化劑活化的費(fèi)用；并且將硫化劑的補(bǔ)入位置設(shè)置在加熱器出口位置處，能夠確保硫化劑充分氣化，與氮?dú)獬浞只旌暇鶆?，從而保證活化效果。
文檔編號(hào)B01J37/20GK102784669SQ201210294970
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者余攀, 吳艷波, 湯海波, 程雄志 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化寧波工程有限公司, 中石化寧波技術(shù)研究院有限公司