CN101157442B - 一种用于co变换的余热回收方法 - Google Patents

Abstract

一种用于CO变换的余热回收工艺，其特征在于：变换气经1#变换炉、中压废锅、2#变换炉、锅炉水预热器、3#变换炉、低压废锅回收热量、再经1#冷凝液分离器分离冷凝液后依次进入低温甲醇洗再沸器、脱盐水预热器回收反应余热，再进入2#冷凝液分离器分离后的变换气经变换气冷却器15冷却至≤40℃，进入3#冷凝液分离器，送至下一工序，产生的低压蒸汽部分用于各段分离器分离出变换冷凝液低压汽提的蒸汽用汽。本发明的优点在于：可节省大量的中压蒸汽、低压蒸汽，彻底回收CO变换的余热。

Description

一种用于CO变换的余热回收方法

技术领域

本发明涉及一种用于CO变换的余热回收方法。

背景技术

CO变换工艺广泛应用在合成氨装置和制氢装置上，属于净化工艺的一个主要部分，其工艺位置设置在气化或转化工序之后，根据选用的催化剂是否耐硫，分为耐硫变换和非耐硫变换两种工艺；按照催化剂的使用温度，分为中温变换和低温变换。不同的变换工艺主要体现在变换反应段数、反应温度、热量回收方式三方面的变化，这主要取决于变换催化剂的性能，工业生产采用的制气原料、制气工艺、后续净化工艺等因素。

传统的CO变换工艺的余热回收一般采取淬冷增湿，以潜热的形式把反应热用在其它工序的变换气再沸器上，没有设置其它热回收装置；节能型流程则取消了淬冷，增设脱碳用喷射蒸汽发生器，同时尽量多的采用多个变换气再沸器回收低变气废热，并用低压锅炉给水加热器把低变的显热和潜热充分回收起来，不设置其它热回收装置，或者把低变废热中的高位热能用高压锅炉给水加热器来回收，同时用多组变换气再沸器回收热量并用在脱碳再生上。

如现有的以煤为原料的水煤浆变换流程中，见图1，其余热回收方法根据各段余热品质的高低，通常在1#变换炉(2)出口设置了中压蒸汽过热器(3)、入口/出口气气换热器(1)、中压废锅(4)，在2#变换炉(5)出口设置了锅炉水加热器(6)、低压废锅(8)、脱盐水预热器(10)等一系列换热器，使变换气温度降低至110℃左右，各段变换气分液后(7)(9)，经最终水冷器(11)冷却至40℃，工艺气(12)送至下游工序；变换冷凝液采用低压蒸汽汽提(13)(14)(15)(16)技术进行处理。

在水煤浆流程中，由于工艺气中CO含量较高，同时含有大量水蒸气，通常在一段变换炉出口设置了中压废锅和蒸汽过热器回收高品位热量，在二段变换炉出口设置锅炉水加热器、低压废锅、脱盐水预热器等一系列换热器，回收末段变换气的低位热能。

由于Shell粉煤气化法产生的粗合成气中的CO含量很高，比CO含量较高的″水煤浆气化″法产生的粗合成气中CO含量还高出10多个百分点，如此高CO浓度、大气量的粗合成气在国内和国际上所有化肥装置的变换工艺中是从未有先例的，因此传统的余热回收方法不能应用于此，需发明一种新的余热回收方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷而提供一种用于CO变换的余热回收方法，使其能合理利用变换流程中不同位置的各种品质热源，分别以高温、低温潜热和低温显热方式回收热量，达到了彻底回收变换热量、降低变换装置的能耗的目的。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种用于CO变换的余热回收方法，变换气经1#变换炉、中压废锅、2#变换炉、锅炉水预热器、3#变换炉、低压废锅回收热量、再经1#冷凝液分离器分离冷凝液后依次进入低温甲醇洗再沸器、脱盐水预热器回收反应余热，再进入2#冷凝液分离器分离后的变换气经变换气冷却器15冷却至≤40℃，进入3#冷凝液分离器，送至下一工序，产生的低压蒸汽部分用于各段分离器分离出变换冷凝液低压汽提的蒸汽用汽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、通过中压废锅自产蒸汽可补充系统所需的中压蒸汽，可节省大量的中压蒸汽。

2、利用二段反应热预热粉煤气化锅炉水加热至160～180℃，节约能量。

3、通过低压废锅将低温变换气换热付产0.45MPa蒸汽，可向界区外提供低压蒸汽。

4、低温甲醇洗再沸器回收变换气的热量，可节省低压蒸汽。

5、设置的脱盐水预热器回收热量后，变换气体的最终温度＜90℃，保证彻底地回收了变换气的低位能热量。

6、根据各段反应的高位能和低位能余热，分别在不同的位置设置了反应余热回收设备，尽可能地回收热量，确保出变换界区的温度＜90℃。

上述发明特别适合于高浓度CO粗合成气的变换过程，例如Shell粉煤气化法产生的粗合成气变换过程。

附图说明

图1现有带余热回收的CO变换工艺流程图。

图2为本发明实施例用于CO变换的余热回收方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图2所示，用于CO变换的余热回收方法，其过程为：从粗合成气1进入气液分离器2，分离出的工艺气与蒸汽及少量工艺冷凝液混合后进入预变换炉3进行适度变换反应，控制温升限制在一定范围内；预变换气进入1#变换炉4进行CO变换反应，离开1#变换炉的高温中变气进入中压废锅5副产中压蒸汽，然后经工艺冷凝液淬冷增湿，进入2#变换炉6继续进行变换反应，出口变换气经锅炉水预热器7换热冷却后，进入3#变换炉8，三段变换反应完成后气体经低压废锅9副产低压饱和蒸汽，进入1#冷凝液分离器10分离冷凝液后，依次进入低温甲醇洗热再生塔再沸器11、脱盐水预热器13回收热量后，进入2#冷凝液分离器14，分离后的变换气经变换气冷却器15冷却至≤40℃，进入3#冷凝液分离器16，用锅炉水洗涤变换气中氨等微量组分后17送往酸性气体脱除工序。

各段冷凝液分离器10、14、16分离出的变换工艺冷凝液混合后，进入工艺冷凝液汽提塔19，采用低压蒸汽汽提；塔底汽提水分为两部分，一部分经废锅给水泵16加压后送中压废锅作为锅炉给水使用，另一部分经工艺冷凝液冷却器22冷却至40℃，其中部分送气化工序，剩余工艺冷凝液送出界区，塔顶蒸汽经过汽提塔冷凝器20冷却至40℃后，进入汽提塔分离器，不冷凝的酸性气体去硫回收工序，分离出的酸性工艺冷凝液送污水处理。采用低压汽提19、20、21、22对变换冷凝液进行回收处理，为清洁生产创造条件。

上述一段反应热由中压废锅回收高品质热量，发生蒸汽的原料采用自身的工艺冷凝液，副产4.0MPa蒸汽全部进入新鲜的变换气中循环使用，参与变换反应。

上述利用二段反应热预热粉煤气化锅炉水加热至160～180℃，将变换气冷却至90℃，充分回收变换气低位能潜热，减少变换气水冷器负荷。

上述三段变换后变换气经低压废锅、低温甲醇洗再沸器冷却，回收利用部分显热和潜热，并付产0.45MPa低压蒸汽，部分用于变换冷凝液低压汽提的蒸汽用汽。

上述冷凝液经自产低压蒸汽汽提后部分进入中压废锅付产中压蒸汽循环利用，部分送至气化装置回收利用。

上述低压废锅(2)可根据全装置的蒸汽平衡情况可副产0.3~1.00MPa(A)的低压饱和蒸汽，回收反应气体中较高品质的热量；同时该股低压蒸汽部分用于变换冷凝液低压汽提的蒸汽用汽。

上述流程中设置的低温甲醇洗再沸器回收变换气的热量，可节省低压蒸汽。

上述变换气经流程中设置的脱盐水预热器回收热量后，变换气体的最终温度＜90℃，保证彻底地回收了变换气的低位能热量。

上述流程中设置工艺冷凝液汽提塔12，利用本工段副产的低压蒸汽进行汽提，除去冷凝液中的NH3、CO2、HCN等微量杂质；汽提后的工艺冷凝液部分经过滤后作为中压锅炉给水送往中压废锅，部分冷凝液送煤气化作洗涤水补充水和作为变换气淬冷水加入到工艺气中，其余部分冷却后外排。

Claims (2)

1.一种用于CO变换的余热回收方法，其特征在于：变换气经1#变换炉、中压废锅、2#变换炉、锅炉水预热器、3#变换炉、低压废锅回收热量、再经1#冷凝液分离器分离冷凝液后依次进入低温甲醇洗再沸器、脱盐水预热器回收反应余热，再进入2#冷凝液分离器分离后的变换气经变换气冷却器冷却至≤40℃，进入3#冷凝液分离器，送至下一工序，产生的低压蒸汽部分用于各段分离器分离出变换冷凝液低压汽提的蒸汽用汽。

2.如权利要求1所述的用于CO变换的余热回收方法，其特征是：所述的各段冷凝液分离器分离出的变换冷凝液混合后进入低压工艺冷凝液汽提塔进行低压蒸汽汽提，塔底汽提水分为两部分，一部分经加压后送中压废锅作为锅炉给水使用，副产的中压蒸汽作为工艺用汽，重新补入粗合成气中循环使用；另一部分经冷却器冷却至40℃，其中部分送气化工序，剩余部分送出界区处理。

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