绝热多段式中温变换节能方案.pdf

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1、·54化工设计通讯ChemicalEngineeringDesignCommunications第38卷第2期2012年4月绝热多段式中温变换节能方案安长征，高玉国(山东鲁西化工第一化肥有限公司。山东聊城252000)摘要：分析目前中温变换存在的弊端。提出增加一个换热器的改进方案。关键词：中温变换；汽耗；改进中图分类号：TQll3．26+4．2文献标志码：B文章编号：1003—6490(2012)02—0054—03Energy··SavingProgramsforAdiabaticMulti--S

2、tageMiddleTemperatureShiftANChang—zheng．GA0Yu—guo(TheFirstFertilizerPlantofLuxiChemicalGroupCo．，Ltd．，LiaochengShandong252000，China)Abstract：Analyzedrawbacksofmiddletemperatureshiftprocessandproposeimprovementsofaddingaheatexchanger．Keywords：middletempe

3、ratureshiftprocess；steamconsumption；improvementl现有控制中变炉温度的方式根据变换反应C0+H20一C02+H2+41．19kJ／mol绝热变换炉内的温度随反应的进行而逐步升高。随着变换炉内温度的升高，当反应温度超过最佳温度线以后，就离变换反应平衡曲线越来越近，反应速率明显下降，过高的温度还会使变换催化剂的活性寿命缩短。在实际生产中我们通常采用以下三种方法来控制变换炉内温度的平衡。1．1中间间接冷却式多段绝热反应流程这是一种反应时与外界无热交换，冷却时将

4、反应气体引至热交换器中与脱盐水进行间壁式换热、降温的流程。这种方法在低温变换中应用较多，移出的热量传给进饱和热水塔的热水。此流程的缺点是大量高品位热能被转化成低品位热能，导致饱和热水塔循环热水温度高，出系统变换气温度、湿度高，损失大量热能并给后工序带来较大的冷却和分离负担。1．2脱盐水冷激式多段绝热反应流程变换反应需要水蒸气参加，故可采取向高温气体直接加入脱盐水，水吸热汽化生成水蒸气，通过调节冷激水量来调节变换炉各段进口气体温度。缺点是在向各段进口加的冷激水，会因气流速度大，水未来得及汽化就接触了变

5、换催化剂，造成因温度骤降催化剂表面粉化、结疤的情况；或者脱盐水中的残留盐分在催化剂表面结疤，从而导致气体偏流，通过催化剂层的阻力增大，催化剂活性降低等问题。1．3原料气冷激式多段绝热反应流程这是一种向反应器添加冷煤气进行直接冷却的方式。出饱和塔含水蒸气的低温(相对出热交换器的煤气温度)煤气不经热交换器直接进入变换炉各段，通过调节低温煤气的量来调节变换炉各段的进口气体温度。此方法避免了冷激水对催化剂的不利影响，大大延长了催化剂的使用寿命，但是也有导致正常运行时能耗偏高的弊病。对于二段中变流程，根据气体

6、温度的差值和热量守恒原理，可计算出起冷激作用的冷煤气量大致占总气量的40％。一方面由于这部分冷煤气不经过热交换器，造成能量交换过程中冷介质流量降低，出热交换器的中变气温度升高，流向低变系统的能量增加，从而提高了循环热水的温度，间接提高了出变换系统变换气温度和湿度，能耗增加；另一方面由于直接向中变二段添加冷收祷日期：201l—04一02作者简介：安长征(1970一)。男，山东聊城人，曾为合成氨、尿素车间操作工、技术员。第2期安长征等：绝热多段式中温变换节能方案·55·煤气调温，对此部分(占总气量的20

7、％)煤气而言，未经过变换炉前段，变换反应时间短，CO变换率变低，为了达到相同的转化率，就要多加蒸汽。这种流程理论上要比水冷激流程蒸汽消耗高。2改进方案为了节能降耗，我建议对变换流程进行如下改动。增加一个热交换器，饱和塔出来的冷煤气先经过热交1，在此吸收中变二段出来的变换气热量。调节阀TICl为热交l的近路阀，以中变一段进气温度为参数，低关高开。中变一段出来的变换气进入热交2，和出中变1的煤气换热，降温后进入中变2。调节阀TIC2为热交2的近路阀，以中变二段进气温度为调节参数，低开高关。由于进入中变一

8、段的气体中CO和水蒸气的浓度高，变换反应速度快，放出的热量多。一般说来，在中变1的热点温度高于中变2热点温度10℃的情况下，中变一段的进气温度和中变二段的进气温度大致相等。只要热交2的换热面积不太小，在冷、热流体热容、流量大致相等的情况下，被降温后的热流体(中变2进口气体)温度完全可以低于被加热后的冷流体(中变1进口气体)温度。也就是说不存在TIC2关闭而中变二段温度仍高的情况。流程示意见图1。‘图1变换系统流程改进示意由于变换反应是放热的，为了控制中变一段的进口温度