專利名稱：用于高濃度co的耐硫變換反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于高濃度CO的耐硫變換反應(yīng)器，屬于耐硫變換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤氣化所產(chǎn)生的工藝煤氣中，以Shell、GSP、東方爐、航天爐等為代表的粉煤氣化工藝所產(chǎn)生的工藝氣中CO的干基組成大致為60% 75%。CO高達60%以上進入變換反應(yīng)器，同樣變換反應(yīng)條件下，反應(yīng)床層下部的反應(yīng)溫度一般會接近500°C，甚至超過530°C，這樣就對反應(yīng)器的材質(zhì)提出了特殊的要求，增加了反應(yīng)器的造價，也增大了裝置操作的不安全性。目前解決高濃度CO變換超溫的方法一種是采用高水氣比降低床層溫度，如把水氣比提高到I. 8左右可以把床層下部的溫度降至460°C以下；所加入的蒸汽可以采用利用本身反應(yīng)放熱所產(chǎn)生的蒸汽，但需要使用廢熱鍋爐，投資較大；另一種是在主變換反應(yīng)器之·前增加一個預(yù)反應(yīng)器，預(yù)變換反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)噴水降溫或者換熱降溫后再進入主變換反應(yīng)器，也需要額外增加設(shè)備；還有一種方法是第一變換反應(yīng)器采用很低的水氣比(如O. 2 O. 4)，來限制CO的轉(zhuǎn)化率，但隨著反應(yīng)的進行水氣比越來越低，在高溫、低水氣比下存在發(fā)生甲烷化反應(yīng)的危險；而且目前粉煤氣化基本上采用激冷流程，水氣比為O. 8^1. 2，如果采用水氣比為O. 2^0. 4的低水氣比變換工藝，需要先把水氣比降下來，進入后續(xù)變換之前再補加水或蒸汽。由此可以看來，現(xiàn)有技術(shù)中對于高濃度一氧化碳的變換系統(tǒng)，變換反應(yīng)器負荷的增加以及所導(dǎo)致的變換催化劑過熱超溫問題，一直是困擾目前粉煤氣化裝置正常生產(chǎn)的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種不改變從氣化單元來的工藝氣水氣比的高濃度CO耐硫變換反應(yīng)器，其蒸汽消耗量低，且無須設(shè)置預(yù)反應(yīng)器及換熱器，避免發(fā)生甲烷化反應(yīng)的危險，不僅能夠有效防止變換反應(yīng)器床層溫度過高，而且使反應(yīng)器內(nèi)變換反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量得到充分利用。本實用新型所述的用于高濃度CO的耐硫變換反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器殼體上部設(shè)置進氣管線，下部設(shè)置出氣管線，反應(yīng)器殼體內(nèi)部設(shè)置上段催化劑床層和下段催化劑床層，上段催化劑床層和下段催化劑床層之間的殼體上設(shè)置進水管線。所述的上段催化劑床層和下段催化劑床層之間可以設(shè)置填料層，填料層位于進水管線入口位置的下方。進水管線位于反應(yīng)器中間部位，位于反應(yīng)器有效高度的359Γ65%范圍內(nèi)。H1/ ( + ) =20°/Γ80%，其中H1為上段催化劑床層的高度，H2為下段催化劑床層的高度。即上段催化劑床層的高度為上段催化劑床層與下段催化劑床層總高度的209Γ80%。進水管線的作用是當床層溫度超出反應(yīng)器或催化劑的使用溫度時，向反應(yīng)器內(nèi)噴入液態(tài)水、水蒸氣或者水與水蒸汽的汽-液混合物，水的加入方式采用噴淋方式加入，優(yōu)選采用噴頭等噴淋設(shè)備以霧化等均勻形態(tài)加入。填料層的作用是使得通過進水管線加入的水，尤其是液態(tài)水或者水與水蒸汽的汽-液混合物，與來自上段催化劑床層的工藝氣充分混合，液態(tài)水基本完全氣化再進入下段催化劑床層。填料層中的填料為拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、規(guī)整填料、氧化鋁瓷球以及其他大比表面、可以滿足氣液兩相介質(zhì)充分接觸的物質(zhì)。填料層高度一般為O. 3 2米，以使液態(tài)水完全氣化為宜。當進水管線加入的水主要是水蒸氣時，可以不用填料層，直接加入即可。優(yōu)選采用變換壓力下的飽和水蒸氣。加入的水主要為液態(tài)水時，由于水的汽化潛熱很大，少量的水就可以達到降溫的目的；加入的水主要為水蒸氣時，雖然降溫效果不如液態(tài)水，但可以省去填料層，設(shè)備簡單，投資低，當只需要把溫度降低幾十度或者作為應(yīng)急措施時，優(yōu)選加入水蒸
氣。本實用新型在上、下段催化劑床層之間加入水，用簡便的方式降低床層溫度，同時提聞了水氣比，也有利于提聞CO的變換率。本實用新型采用水蒸氣與高濃度一氧化碳反應(yīng)，應(yīng)用于羰基合成氣、含氫混合氣的生產(chǎn)。所述反應(yīng)器的耐硫變換工藝有如下兩種方式(I)工藝氣由進氣管線進入到反應(yīng)器中，經(jīng)過上段催化劑床層變換反應(yīng)，再與由水管線進入的水進行混合后，最后進入下段催化劑床層進行變換反應(yīng)；(2)工藝氣由進氣管線進入到反應(yīng)器中，經(jīng)過上段催化劑床層變換反應(yīng)后，再與由水管線進入的水進行混合并在填料層充分接觸后，最后進入下段催化劑床層進行變換反應(yīng)。上段催化劑床層入口的工藝條件水/氣體積比O. 6^1. 6、干氣空速2000 1200011'入口溫度 22(T300°C ；下段催化劑床層入口的工藝條件水/氣體積比O. 2^0. 8、干氣空速2000 1200011'入口溫度 26(T400°C。本實用新型具有如下有益效果(I)本實用新型提供了一種不調(diào)整來自氣化單元工藝氣本身水氣比的高濃度CO耐硫變換反應(yīng)器，蒸汽消耗量低；無須設(shè)置預(yù)反應(yīng)器及換熱器；能避免發(fā)生甲烷化反應(yīng)的危險；有效防止變換反應(yīng)器床層溫度過高，而且使變換反應(yīng)器內(nèi)變換反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量得到充分利用；(2)本實用新型采用上下段催化劑床層之間加水降溫的方法，過程簡單，設(shè)備少，既降溫又提高了水氣比，減少了系統(tǒng)的熱負荷，節(jié)省了蒸汽消耗；CO轉(zhuǎn)化率高。(3)本實用新型變換工藝無須采用換熱設(shè)備，充分利用了反應(yīng)器內(nèi)變換反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。(4)本實用新型對不同煤種以及氣化工藝的適應(yīng)性強；操作靈活方便，提高了設(shè)備的生產(chǎn)能力。

[0024]圖I是本實用新型實施例Γ2反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例3反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、進氣管線；2、反應(yīng)器殼體；3、上段催化劑床層；4、填料層；5、下段催化劑
床層；6、出氣管線；7、進水管線。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做進一步描述。實施例I某裝置采用GSP氣化工藝，產(chǎn)生工藝氣流量為131197Nm3/h，壓力3. 75MPa，水氣比為 O. 78，原料氣組分C0 40. 59%, CO2 :2. 52%, H2:12. 72，H2O :43. 71%, H2S+C0S :0. 13%。要求經(jīng)過第一變換反應(yīng)器反應(yīng)后CO的干基組成< 22%。所述的變換反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體2，反應(yīng)器殼體2上部設(shè)置進氣管線I，下部設(shè)置出氣管線6，反應(yīng)器殼體2內(nèi)部設(shè)置上段催化劑床層3和下段催化劑床層5，上段催化劑床層3和下段催化劑床層5之間的殼體2上設(shè)置進水管線7。上段催化劑床層3和下段催化劑床層5之間設(shè)置填料層4，填料層4位于進水管線7入口位置的下方。上段催化劑床層3裝填6m3，下段催化劑床層5裝填12m3，上段催化劑床層3高度H1與上段催化劑床層3和下段催化劑床層5總高度( + )的比為1/3 ;所述原料氣直接進入上段催化劑床層3，入口溫度為250°C。填料層4中裝填氧化鋁瓷球，裝填高度為O. 4米。上段催化劑床層3出口、下段催化劑床層5入口、下段催化劑床層5出口的流量、濕基含量組成、加入液態(tài)水(溫度為150°C)量以及與常規(guī)軸向反應(yīng)器的比較見表I。表I實施例I操作參數(shù)
權(quán)利要求1.一種用于高濃度CO的耐硫變換反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體(2)，其特征在于反應(yīng)器殼體(2 )上部設(shè)置進氣管線(I)，下部設(shè)置出氣管線(6 )，反應(yīng)器殼體(2 )內(nèi)部設(shè)置上段催化劑床層(3)和下段催化劑床層(5)，上段催化劑床層(3)和下段催化劑床層(5)之間的殼體(2)上設(shè)置進水管線(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高濃度CO的耐硫變換反應(yīng)器，其特征在于所述的上段催化劑床層(3)和下段催化劑床層(5)之間設(shè)置填料層(4)，填料層(4)位于進水管線(7)入口位置的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于高濃度CO的耐硫變換反應(yīng)器，其特征在于所述的上段催化劑床層(3)的高度為上段催化劑床層(3)與下段催化劑床層(5)總高度的209^80%。
專利摘要本實用新型涉及一種用于高濃度CO的耐硫變換反應(yīng)器，屬于耐硫變換技術(shù)領(lǐng)域。所述的反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器殼體上部設(shè)置進氣管線，下部設(shè)置出氣管線，反應(yīng)器殼體內(nèi)部設(shè)置上段催化劑床層和下段催化劑床層，兩段催化劑床層之間的殼體上設(shè)置進水管線。本實用新型不改變從氣化單元來的工藝氣水氣比，其蒸汽消耗量低，且無須設(shè)置預(yù)反應(yīng)器及換熱器，避免發(fā)生甲烷化反應(yīng)的危險，不僅能夠有效防止變換反應(yīng)器床層溫度過高，而且使反應(yīng)器內(nèi)變換反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量得到充分利用。
文檔編號C01B3/16GK202717578SQ201220405020
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者高步良, 王龍江, 程玉春, 鄧建利, 李海洋 申請人:山東齊魯科力化工研究院有限公司