南京敦先等温变换技术介绍

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1、等温变换技术应用于各种煤气化变换装置简介（南京敦先化工科技有限公司  王庆新  高为民  赵勇  邮编210048）0、前言南京敦先化工科技有限公司开发的“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系统多余的低品位热能转化为高品位蒸汽，同时降低催化剂床层温度，提高反应推动力，延长催化剂使用寿命，降低系统阻力，降低工程投资、减少设备腐蚀。该技术已经被安徽昊源化工集团“18.30”合成氨项目（航天炉加压气化水煤气、3.78MPa）、内蒙古某能源单位40亿立方米/年煤制天然气项目（鲁奇加压气化

2、水煤气，单套通过15台鲁奇炉水煤气，干基气量6.67×105Nm3/h）、山东联盟化工股份有限公司15万吨/年合成氨项目（固定床间歇气化半水煤气、2.2MPa）、河南新乡永昌化工股份有限公司17万吨/年合成氨项目（固定床间歇气化半水煤气、0.8MPa）、湖北华强化工集团10万吨/年合成氨项目（固定床间歇气化半水煤气、0.8MPa）、河北天成化工股份有限公司卢龙分公司6万吨/年合成氨项目（固定床间歇气化半水煤气、0.8MPa）、安乡晋煤金牛化工有限公司5万吨/年合成氨项目（固定床间歇气化半水煤气、0.8MPa）等单

3、位变换装置所采用。,_;c$q2c7t1D5~'a#]与粉煤加压气化、水煤浆加压气化以及天然气转化等高水气比、高CO水煤气相配套的变换装置不仅要完成CO转化任务，同时兼顾完成前工序带进变换系统热量回收任务。变换装置热量回收率及回收热能品位高低直接关系到整个装置综合能耗。目前，与之相配套的传统变换工艺多为“多段绝热反应+间接热能回收”方式，工艺流程长、设备多、工程投资大、系统阻力大、露点腐蚀多、设备维修费用高、回收热能品位低、热量回收率低。9],9C#K3K.n与固定床间歇式气化以及尾气回收等低水气比、低CO半水

4、煤气或水煤气相配套的变换工艺流程类型繁多，从热能回收来分可以分为“有饱和热水塔”和“无饱和热水塔”两种类型；从催化剂选型上来分可以分为“中串低”、“中低低”、“全低变”三大类型。此类变换装置均需要向系统添加蒸汽，流程设置上也是“多段绝热反应+间接热能回收”方式，就现有运行的变换装置而言，普遍存在蒸汽消耗高、系统阻力大、设备腐蚀严重、低品位热能多等缺陷。*s.M5j/k"K:v;现有变换装置工艺流程及热能回收是按照催化剂使用温区、CO转化率、各段平衡温距作为主要设计依据的绝热催化剂床层设计理念。随着CO摩尔分率高

5、、CO转化率提高、催化剂使用温区窄，在确保每段具有较大反应推动力时，势必造成催化剂床层多、间接移热设备多、工艺流程长、系统阻力大、热能回收率低、低品位热能多等缺陷。随着煤价不断攀升，变换装置已经成为各类煤化工企业降低综合能耗、降低产品成本的主要工序。4L7P;`.X+}南京敦先化工科技有限公司针对现有变换装置存在问题以及不同气化路线所产的水煤气或半水煤气分别开发出适合煤制合成氨、煤制天然气、煤制氢、煤制油、煤制乙二醇、煤制甲醇、煤制烯烃等“等温变换技术”。本文就本公司各种“等温变换技术”阐述如下：6c'F$T+]

6、9l8Q&S1、适用于粉煤加压气化（以航天炉为例）所产水煤气的“等温变换技术”.粉煤加压连续气化所产水煤气具有水气比高、CO摩尔分率高、系统压力高等优点，依航天炉水煤气为例，水煤气中CO高达68%以上，目前在运行的变换装置为“五段绝热+冷激+间接换热”式，系统静止设备为24台、其中换热设备10台，工艺路线长、系统运行阻力在0.46～0.75MPa，热能回收有0.5MPa、1.27MPa、2.5MPa的饱和蒸汽及180℃、100℃、84℃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

7、、工程投资大。一变炉催化剂易超温，催化剂使用寿命短，1.0～1.5年就要更换一次催化剂。1],X  e7b#h"j#s8v6E&x南京敦先化工科技有限公司针对高水气比、高CO的粉煤加压连续气化所产水煤气变换装置采我公司开发“等温变换”专利技术设计理念，等温变换系统静止设备仅为13台、其中换热设备为6台，工艺路线缩短1/3，工程投资仅为原工艺2/3，系统阻力由现有的0.46～0.75MPa降至0.13～0.18MPa，副产2.5～3.7MPa高品位蒸汽1030kg/tNH3,副产0.8～1.3MPa低品位饱和蒸汽2

8、73kg/tNH3，变换冷却水为“零”消耗。该“等温变换技术”与传统变换工艺相比具有以下优点：（1）杜绝一变炉发生催化剂飞温事故：“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，在任何工况下，第一变换炉催化剂床层温度均可以控制在180～350℃范围，彻底杜绝飞温等安全事故发生；&V.z6I0b0!H（2）催