甲醇生產(chǎn)裝置變換問(wèn)答

德士古煤氣化變換工藝培訓(xùn)教材(工藝氣量100000Nm3/h)

第一節(jié)

一氧化碳變換反應(yīng)基本原理

一氧化碳與水蒸氣的變換反應(yīng)可用下式表示：

CO+H2O?CO2+H2+Q

(1)

變換反應(yīng)特點(diǎn)是放熱、可逆，反應(yīng)前后氣體體積不變，且反應(yīng)速度比較慢，只有在催化劑的作用下才有較快的反應(yīng)速度。

一.變換反應(yīng)的熱效應(yīng)

變化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱隨溫度升高有所減少，其關(guān)系式為：

Q=10861-1.44T-0.4×10-4T2+0.08×10-6T3

式中：

Q—反應(yīng)熱，卡/摩爾（或kcal/kgmol）

T—溫度，K

不同溫度下的反應(yīng)熱如下表：

表1

變換反應(yīng)的反應(yīng)熱

溫度：K

298.16

400

600

800

1000

1200

1400

反應(yīng)熱kcal/kgmol

10250

10104

9820

9544

9281

9034

8806

在工業(yè)生產(chǎn)中，一旦變換爐升溫完畢轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)后．即可利用其反應(yīng)熱以維持生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)進(jìn)行。

二.變換反應(yīng)的化學(xué)平衡

1平衡常數(shù)：

在一定條件下，當(dāng)變換反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速度相等時(shí)，反應(yīng)即達(dá)到平衡狀態(tài)，其平衡常數(shù)為：

Kp＝(PC02?H2)／Pco?H2O)=(YC02?YH2)／(Yco?YH2O)

式中：

PC02，PH2，Pco，PH2O--各組分的平衡分壓，atm

YC02?YH2?Yco?YH2O——各組分的平衡組成，摩爾分?jǐn)?shù)

平衡常數(shù)Kp表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物與反應(yīng)物之間的數(shù)量關(guān)系，因

此，它是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行完全程度的衡量標(biāo)志。從式(3)可以看出，Kp值愈大，

即YC02與YH2的乘積愈大，說(shuō)明原料氣中一氧化碳轉(zhuǎn)化愈完全．達(dá)到平衡進(jìn)變換氣中殘余一氧化碳量愈少。

由于變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于平衡向右移動(dòng)，因此平衡常數(shù)隨溫度的降低而增大。平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系式很多．通常采用下列簡(jiǎn)化式：

lgKp＝1914／T-1.782

(4)

式中：T-溫度，K

不同溫度下一氧化碳變換反應(yīng)的平衡常數(shù)值如下：

溫度，℃

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

Kp=（PCO2?H2）

/PCO?H2O

86.51

39.22

20.34

11.70

7.311

4.878

3.434

2.527

1.923

1.519

1.228

1.015

若已知溫度，就能求出Kp值，從而就可以計(jì)算出不同溫度、壓力和氣體成分下的平衡組成。

2變換率：

一氧化碳的變換程度，通常用變換率表示，定義為已變換的一氧化碳量與變換前的一氧化碳量的百分比率，若反應(yīng)前氣體中有a摩爾一氧化碳，變換后氣體中剩下b摩爾一氧化碳，則變換率為：

X=(a-b)／a×l00％

(5)

實(shí)際生產(chǎn)中，變換氣中除含一氧化碳外，尚有氫、二氧化碳、氮等組分，其變換率可根據(jù)反應(yīng)前后的氣體成分進(jìn)行計(jì)算。由變換反應(yīng)式(1)可知，每變換掉一體積的一氧化碳，就生成一體積的二氧化碳和一體積的氫，因此，變換氣的體積(干基)等于變換前氣體的體積加上被變換掉的一氧比碳的體積，設(shè)變換前原料氣的體積(干基)為1．并分別以Vco，V′co表示變換前后氣體中一氧化碳的體積百分?jǐn)?shù)（干基）則變換氣的體積為(1+Vco?X)，變換氣中一氧化碳的含量為：

V′co=(Vco-Vco?X)／(1+Vco?X)×100%

(6)

經(jīng)整理．可得

X=(Vco—V′co)／[Vco(1+V′co)]×100%

(7)

在一定條件下，變換反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的變換率稱為平衡變換率，它是在該條件下變換率的最大值，以l摩爾干原料氣為基準(zhǔn)時(shí)，平衡常數(shù)與平衡變換率的關(guān)系式為：

Kp=(c+ax*)(d+ax*)/（a-ax*）(b-ax*)

(8)

式中：a，b，c，d-反應(yīng)前原料氣中一氧化碳、水蒸汽、二氧化碳、氫的含量，摩爾分?jǐn)?shù)：x*-平衡變換率，％

由式(4)，(8)可計(jì)算出不同溫度和組成條件下的平衡變換率，然后再根

據(jù)式(6)可求出變換氣中殘留一氧化碳的平衡濃度。平衡變換率越高，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)變換氣中一氧化碳?xì)堄嗔吭缴?。大工業(yè)生產(chǎn)條件下，由于反應(yīng)不可能達(dá)到平衡，因此變換率實(shí)際不可能達(dá)到平衡變換率，必要時(shí)，可以用實(shí)際變換率與平衡變換率接近程度來(lái)衡量生產(chǎn)工藝條件的好壞。

三.影響變換反應(yīng)化學(xué)平衡的因素

1.溫度的影響：

由式（4）及表2可知，溫度降低，平衡常數(shù)增大，有利于變換反應(yīng)向右進(jìn)行，因而平衡變換率增大，變換氣中殘余的一氧化碳含量減少。當(dāng)原始?xì)怏w中的H2:CO=1:1時(shí)，溫度與平衡變換率的關(guān)系如圖所示：

工業(yè)生產(chǎn)中，降低反應(yīng)溫度必須與反應(yīng)速度和催化劑性能綜合考慮。對(duì)一氧化碳含量較高的氣化氣，開始反應(yīng)時(shí)為了加快反應(yīng)速度，一般在較高溫度下進(jìn)行，而在反應(yīng)的后一階段，為使反應(yīng)較完全，就必須使反應(yīng)溫度降低一些，工業(yè)上采用兩段變換就是這個(gè)原因。反應(yīng)溫度與催化劑的活性溫度有很大關(guān)系，一般工業(yè)上用的變換催化劑在低于活性溫度時(shí)．變換反應(yīng)便不能正常進(jìn)行，而高于某一溫度時(shí)將損壞催化劑。因此，一氧化碳的變換反應(yīng)必須在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)選擇最佳的操作溫度。

2.壓力的影響：

一氧化碳變換反應(yīng)是等分子反應(yīng)．反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相同，氣體總體積不變。在目前的工業(yè)操作條件下，壓力無(wú)顯著的影響。

3.蒸汽添加量的影響：

增加蒸汽用量．可以使變換反應(yīng)向生成二氧化碳的正方向進(jìn)行。因此。生產(chǎn)中總是向原料氣中加入過(guò)量的蒸汽，以提高變換率。。

（CO:40%

H2:50％CO2:5％）

(1)變換溫度愈低愈有利于反應(yīng)的進(jìn)行，并可節(jié)省蒸汽用量。

(2)同一溫度下，蒸汽用量增大，平衡變換率隨之增大，但增加的趨勢(shì)是先快后慢.因此，要達(dá)到很高變換率，蒸汽用量將大幅度增加。這不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，同時(shí)還會(huì)使催化劑層溫度難以維持。

4.二氧化碳的影響：

在變換反應(yīng)過(guò)程中，如果能將生成的二氧化碳除去，就可以使變換反應(yīng)向右移動(dòng)，提高了一氧化碳轉(zhuǎn)換率。除去二氧化碳的方法是將一氧化碳轉(zhuǎn)換到一定程度后，送往脫碳工序除去氣體中的二氧化碳。但一般由于脫除二氧比碳的流程比較復(fù)雜，工業(yè)上一般較少采用。

5.副反應(yīng)的影響：

一氧化碳變換中，可能發(fā)生析碳和甲烷化副反應(yīng)等．其反應(yīng)式如下：

2CO=C+CO2+Q

(9)

CO+3H2=CH4十H2O十Q

(10)

2CO+2H2=CH4十CO2+Q

(11)

CO2+4H2=CH4+2H2O十Q

(12)

副反應(yīng)不僅消耗了原料氣中的有效成分氫氣和一氧化碳，增加了無(wú)用成分甲烷的含量，且析碳反應(yīng)中析出的游離碳極易附著在催化劑表面降低活性。以上這些副反應(yīng)均為體積減小的放熱反應(yīng)，因此，降低溫度，提高壓力有利于副反應(yīng)的進(jìn)行。但在實(shí)際生產(chǎn)中，現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝條件下，這些副反應(yīng)一般是不容易發(fā)生的。

四.變換反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)

1.反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)方程式：

一氧化碳與水蒸汽的反應(yīng)，如果單純?cè)跉庀嘀羞M(jìn)行，即使溫度在1000℃，水蒸汽用量很大，反應(yīng)速度仍然很慢。這是因?yàn)樵谶M(jìn)行變換反應(yīng)時(shí)，首先要使蒸汽分子的氫氧鍵斷開，然后氧原子重新排列到一氧化碳分子中去而變成二氧比碳，兩個(gè)氫原子相互結(jié)合為氫分子。水分子中氫氧鍵的結(jié)合能很大，要斷開H-O-H兩個(gè)鍵．須有相當(dāng)大的能量．因而反應(yīng)進(jìn)行很緩慢。而當(dāng)有催化劑存在時(shí)，反應(yīng)則按下式進(jìn)行：

[K]+H2O(g)→[K]O+H2

(13)

[K]O+CO→[K]+CO2

(14)

式中:[K]---表示催化劑；

[K]O——表示中間化合物，其中O——吸附態(tài)氧

即蒸汽分子先被催化劑的的活性表面所吸附，并分解為H2及吸附態(tài)的氧原子，氫氣進(jìn)入氣相，吸附態(tài)氧則在催化劑表面形成吸附層。當(dāng)一氧化碳撞擊到氧原子吸附層時(shí)，即被氧化成二氧化碳，隨后離開催化劑表面而進(jìn)入氣相。然后催化劑又吸附水分子，反應(yīng)繼續(xù)下去，按此方式，所需的能量小，速度就大大加快了。

在工藝計(jì)算中，較常用的動(dòng)力學(xué)方程式有：

(1)

.二級(jí)反應(yīng)：

rco=K（Ya?Yb-(Yc?Yd／Kp)）

(15)

式中：rco——反應(yīng)速度，Nm3CO／m3催化劑．h；

K——反應(yīng)速度常數(shù)，h-1；

Kp——平衡常數(shù)；

Ya,Yb,Yc,Yd——分別為CO,H20，C02及H2的瞬時(shí)量,摩爾分?jǐn)?shù)。

對(duì)高變催化劑（國(guó)外G—3A型），K=EXP(15.99-4900／T)，國(guó)產(chǎn)B104型(即C4—2)：K=EXP(17.94-6300/T)。

(2).冪函數(shù)型動(dòng)力學(xué)方程式：

大多數(shù)動(dòng)力學(xué)方程式都屬此類，它可完整地表達(dá)變換反應(yīng)的速度：

rco＝k?col?PH2Om?Pco2n?PH2q

?(1-β)

(16)

式中：rco—反應(yīng)速率

K——速率常數(shù)

Pco，Ph2o,Pco2，PH2O——分別為各組分分壓．a(chǎn)tm．

l．m，n,p——冪指數(shù)

B——(Pco2?Ph2)／(Kp?Pco．PH2O)

Kp——平衡常數(shù)

不同類型的高變催化劑，其冪指數(shù)值各不同．一般范圍為：

l=0.8～1.0

m=0～0.3，

n=-0.2～-0.6,q=0

2.擴(kuò)散過(guò)程的影響：

一般對(duì)于變換反應(yīng)，內(nèi)擴(kuò)散的影響不容忽視。內(nèi)表面利用率不僅與催化劑的尺寸、結(jié)構(gòu)及反應(yīng)活性有關(guān)，而且與操作溫度及壓力等因素有關(guān)。對(duì)不同尺寸的中變催化劑，根據(jù)操作溫度及操作壓力下的CO的有效擴(kuò)散系數(shù)和計(jì)算出的反應(yīng)速率，綜合計(jì)算出催化劑內(nèi)表面利用率，由圖3可知，對(duì)同一尺寸的催化劑，在相同壓力下由于溫度的升高，CO擴(kuò)散速度增大，但催化劑內(nèi)表面反應(yīng)的速度常數(shù)增加更快，結(jié)果使內(nèi)表面利用率降低。在相同溫度和壓力下，小顆粒的催化劑具有較高的內(nèi)表面利用率，這是因?yàn)榇呋瘎┏叽缭叫?，毛?xì)孔的長(zhǎng)度越短，內(nèi)擴(kuò)散阻力減少，故內(nèi)表面利用率就越高。對(duì)同一尺寸的催化劑，在相同溫度下，壓力越高反應(yīng)速度就增大，CO有效擴(kuò)散系數(shù)有顯著變小，故內(nèi)表面利用率隨壓力增加而迅速下降。

第二節(jié)

一氧化碳變換反應(yīng)催化劑

中變催化劑按組成分為鐵烙系及鈷鉬系兩大類。鐵烙系催化劑活性高、機(jī)械強(qiáng)度好，能耐少量硫化物、耐熱性能好，壽命長(zhǎng)，成本較低；鈷鉬催

化劑的突出特點(diǎn)是有良好的抗硫性能，適用于含硫化物較高的煤氣，但價(jià)格昂貴。

1.鐵鉻系催化劑

組成及主要性能：鐵鉻系催化劑的主要組分為三氧化二鐵和助催化劑三氧化二鉻。一般含三氧化二鐵70～90%，含三氧化二烙7～14%。此外，還有少量氧化鎂、氧化鉀、氧化鈣等物質(zhì)。三氧化二鐵還原成四氧化三鐵后，能加速變換反應(yīng)；三氧化二鉻能抑制四氧化三鐵再結(jié)晶，使催化劑形成的微孔結(jié)構(gòu)，提高催化劑的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命；氧化鎂能提高催化劑的耐熱和耐硫性能；氧化鉀和氧化鈣均可提高催化劑的活性。

鐵鉻系催化劑是一種褐色的圓柱體或片狀固體顆粒，活性溫度為350～550℃,在空氣中易受潮，使活性下降。經(jīng)還原后的鐵鉻系催化劑若暴露在空氣中則迅速燃燒，立即失去活性。硫、氯、磷、砷的化合物及油類物質(zhì)，均會(huì)使其中毒。

2.鈷鉬系催化劑

(1)耐很高的硫化氫，而且強(qiáng)度好。故特別適用于重油部分氧化法和以煤為原料的流程。原料氣中的硫化氫和變換氣中的二氧化碳脫出過(guò)程中可以一并考慮，以節(jié)約蒸汽和簡(jiǎn)化流程。

(2)活性高，且起始活性溫度比鐵鉻系催化劑的低得多。為獲得相同變換率，所需鉬鈷催化劑的體積只是常用鐵烙系催化劑的一半。

(3)在使用過(guò)程中，若催化劑上含碳化合物沉積時(shí)，可以用空氣與蒸汽或氧的混合物進(jìn)行燃燒再生，重新硫化后可繼續(xù)使用。（實(shí)際使用中，一般不這樣做）。

這種耐硫、活性高而又能再生的的鈷鉬系變換催化劑，盡管成本較高，在重油和煤氣化的工廠中受用廣泛。我廠選用的變換催化劑是由齊魯院研制的QCS-03鈷鉬耐硫變換催化劑。

3.鈷鉬系催化劑的組成及特性

目前發(fā)表的耐硫變換催化劑的組成由多種配方，一般含有氧化鈷和氧化鉬，關(guān)于載體以Al2O3和MgO為最好，MgO載體的優(yōu)點(diǎn)還在于H2S濃度波動(dòng)對(duì)催化劑的活性影響較小。有的催化劑還加入堿金屬氧化物來(lái)降低變換反應(yīng)溫度。

4.鈷鉬系催化劑的硫化

鈷鉬催化劑中真正的活性組分是CoS和MoS2，因此必須經(jīng)過(guò)硫化才具有變換活性。硫化的目的還在于防止鈷鉬氧化物被還原成金屬態(tài)，而金屬態(tài)的

鈷鉬又可促進(jìn)CO和H2發(fā)生甲烷化反應(yīng)，這一強(qiáng)放熱反應(yīng)有可能造成巨大溫升而將催化劑燒壞。

可以用含H2S的氣體來(lái)硫化，也可以在氫氣存在下用CS2硫化。用硫化氫硫化的溫度可以低一些，150～250℃就可開始，其反應(yīng)式為：

CoO+H2S?CoS+H20+3.2KCal

MoO3+2H2S+H2?MOS2+3H20+11.5Kcal

這是可逆放熱反應(yīng)。因此通入氣體中H2S濃度不要太高。硫化結(jié)束的標(biāo)志是出口體中硫化物濃度升高，一般硫化所需的硫化物總量要超過(guò)按化學(xué)方程式計(jì)量的50～100％。

硫化反應(yīng)是可逆反應(yīng)。因此原料氣中硫量的波動(dòng)就有可能導(dǎo)致催化劑失硫而降低活性。

鈷鉬催化劑具有加氫作用，因此原料氣中不飽和烴大時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的放熱反應(yīng)，需要特別注意。

5.鈷鉬系催化劑的氧化和再生

鈷鉬催化劑在使用一段時(shí)間后，由于重?zé)N聚合而會(huì)產(chǎn)生結(jié)碳。這不僅降低催化劑活性，而且會(huì)使催化劑床層阻力增加，此時(shí)就應(yīng)將催化劑進(jìn)行燒碳以再生；通常用含O2為0.4％(即空氣2％)的蒸汽來(lái)燒碳，溫度應(yīng)控制在350～450℃之間，若超過(guò)500℃將會(huì)損害催化劑。

壓力對(duì)燒碳無(wú)大影響，但從氣體分布均勻考慮，氣體壓力以1到3個(gè)大氣壓為宜。

燒碳時(shí)的氣流方向與正常變換過(guò)程的流向相反，氣體由反應(yīng)器底部通入，自頂部排出，這可減少高溫對(duì)催化劑的損害和將粉塵吹出。

在燒碳過(guò)程中也會(huì)將催化劑中的硫燒去，而使催化劑變成氧化態(tài)。

燒碳過(guò)程中應(yīng)當(dāng)密切觀測(cè)床層溫度，調(diào)節(jié)空氣或氧的濃度來(lái)控制床層溫度。當(dāng)床層中不出現(xiàn)明顯溫升、燃燒前緣已經(jīng)通過(guò)反應(yīng)器。出口溫度下降，氣體中O2上升，就意味著燒碳結(jié)束。適當(dāng)提高氧濃度進(jìn)一步燒碳。若溫度不出現(xiàn)明顯上升，可連續(xù)提高氧濃度，最后用空氣冷卻至50℃以下。

燒碳之后的催化劑需重新硫化方能使用。若需將催化劑卸出，由于使用過(guò)的催化劑在70℃以上有自燃性，因此應(yīng)先在反應(yīng)器內(nèi)冷卻至大氣溫度。卸時(shí)準(zhǔn)備水龍頭噴水降溫熄火。除了一個(gè)卸出孔外，不要再特意開孔，以免因“煙囪效應(yīng)”導(dǎo)致催化劑床層溫度飛升。

第三節(jié)一氧化碳變換工藝條件的選擇

欲使變換過(guò)程在最佳工藝條件下進(jìn)行，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和低耗的目的，就必須分析各工藝條件對(duì)反應(yīng)的影響，綜合選擇最佳條件。

一.變換壓力

如前所述，壓力對(duì)變換反應(yīng)的平衡幾乎無(wú)影響．但加壓變換有以下優(yōu)點(diǎn)：

l、可加快反應(yīng)速度和提高催化劑的生產(chǎn)能力．從而可采用較大空速提高生產(chǎn)強(qiáng)度。

2、設(shè)備體積小，布置緊湊，投資較少。

3、濕變換氣中水蒸汽冷凝溫度高，有利于熱能的回收利用。

但提高壓力會(huì)使系統(tǒng)冷凝液酸度增大，設(shè)備腐蝕加重，如果變換過(guò)程所需蒸汽全部由外界加入新鮮蒸汽，加壓變換會(huì)增大高壓蒸汽負(fù)荷，減少蒸汽作功能力。

二.變換溫度

變換反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，提高溫度對(duì)反應(yīng)速度和化學(xué)平衡有著矛盾的兩方面的影響，在反應(yīng)物組成和催化劑一定時(shí)，所對(duì)應(yīng)的最大反應(yīng)速度時(shí)的溫度為最適宜溫度。

反應(yīng)不同瞬間有不同的組成．對(duì)應(yīng)著不同的變換率，把對(duì)應(yīng)于不同變換率時(shí)的最適宜溫度的各點(diǎn)連成的曲線，稱最適宜溫度曲線。如圖4中，CD線為最適宜溫度曲線，AB線為平衡曲線。盡管按最適宜溫度曲線進(jìn)行最為理想，實(shí)際上完全按最適宜溫度曲線操作是不可能的，因?yàn)楹茈y按最適宜溫度的需要準(zhǔn)確地、不斷地移出反應(yīng)熱，且在反應(yīng)開始時(shí)(X=0)時(shí)最適宜溫度大大超過(guò)一般高變催化劑的耐熱溫度。實(shí)際生產(chǎn)中選定操作溫度的原則是：

1操作溫度必須控制在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)。反應(yīng)開始溫度應(yīng)高于催化劑活性溫度20℃左右，且反應(yīng)中嚴(yán)防超溫。

2使整個(gè)變換過(guò)程盡可能在接近最適宜溫度的條件下進(jìn)行。由于最適宜溫度隨變換率升高而下降，因此，需要隨著反應(yīng)的進(jìn)行及時(shí)移出反應(yīng)熱從而降低反應(yīng)溫度。工業(yè)上采用多段床層間接冷卻式，用原料氣和飽和蒸汽進(jìn)行段間換熱，移走反應(yīng)熱。段數(shù)愈多，變換反應(yīng)過(guò)程愈接近最適宜溫度曲線，但流程亦更為復(fù)雜。

三.蒸汽比例

水蒸汽比例一般指蒸汽與原料氣(或其中一氧化碳)的摩爾比。

增加蒸汽用量，可提高CO變換率，加快反應(yīng)速度，防止副反應(yīng)發(fā)生：但過(guò)量蒸汽不但經(jīng)濟(jì)上不合理，且催化劑床層阻力增加，一氧化碳停留時(shí)間加長(zhǎng)，余熱回收負(fù)荷加大。因此，要根據(jù)原料氣成分、變換率、反應(yīng)溫度及催化劑活性等合理控制蒸汽比例。變換的蒸汽比例一般為：H2O／CO＝3～5。

第四節(jié)一氧化碳變換的工藝流程

由氣化送來(lái)的水煤氣（242.7℃；6.15Mpa（A）；水汽比1.50），經(jīng)水煤氣分離器和水煤氣廢熱鍋爐,溫度降至230℃，再經(jīng)1號(hào)冷凝液分離器。在1號(hào)冷凝液分離器中分離冷凝液后的水煤氣分成兩股，一股作為配氣不經(jīng)過(guò)變換爐，另一股入中溫?fù)Q熱器預(yù)熱至260℃，進(jìn)入變換爐。爐內(nèi)裝耐硫變換觸媒。出變換爐反應(yīng)氣CO含量約為14%（干），溫度為394℃，經(jīng)中溫?fù)Q熱器降溫后，溫度為364℃。此氣與配氣的水煤氣混合，形成CO含量19%（干），溫度338℃的變換氣。變換氣經(jīng)鍋爐給水加熱器,溫度降至191℃，再經(jīng)2號(hào)冷凝液分離器分離。分離后的變換氣進(jìn)入脫鹽水加熱器,降溫至70℃此氣再進(jìn)入變換氣水冷器,溫度降至40℃。經(jīng)3號(hào)冷凝液分離器。分離冷凝液后的變換氣送低溫甲醇洗工號(hào)。

由管網(wǎng)來(lái)的140℃的鍋爐給水經(jīng)給水加熱器加熱至235℃后送界外。1號(hào)冷凝液分離器分離的冷凝液進(jìn)入2號(hào)冷凝液分離器V2503冷凝液，2號(hào)冷凝液分離器V2503冷凝液經(jīng)高溫冷凝液泵送氣化工號(hào)洗滌塔。脫鹽水站來(lái)的脫鹽水經(jīng)脫鹽水加熱器加熱至116.5℃，送至鍋爐給水系統(tǒng)的除氧器。3號(hào)冷凝液分離器的冷凝液去老裝置變換冷凝液氣提塔。

觸媒升溫硫化在0.65Mpa(A)進(jìn)行。將低壓氮?dú)庖磷儞Q工號(hào)，經(jīng)氮?dú)饧訜崞魃郎刂?20℃進(jìn)入變換爐，出變換廢氮?dú)庖牖鹁妗?/p>

第五節(jié)

主要控制回路及裝置特點(diǎn)

一、主要控制回路

1、進(jìn)變換裝置水煤氣流量調(diào)節(jié)

停車時(shí)切斷水煤氣流量調(diào)節(jié)閥，正常運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量。

2、水煤氣廢鍋液位調(diào)節(jié)：

根據(jù)廢鍋進(jìn)水量、產(chǎn)生蒸汽量及本身液位進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3、蒸汽壓力調(diào)節(jié)：

根據(jù)副產(chǎn)蒸汽壓力調(diào)節(jié)水煤氣被廢鍋冷卻后的溫度（。

4、變換爐入口溫度調(diào)節(jié)：

用調(diào)節(jié)入變化爐氣體走中溫?fù)Q熱器旁路的方式調(diào)節(jié)。

5、CO配比的調(diào)整

本裝置是部分變換，為滿足甲醇合成對(duì)CO濃度度要求，將已變換的水煤氣與未變換的氣體混合，使CO濃度達(dá)到19%左右。

二.裝置特點(diǎn)

1、氨合成需要盡量徹底的將CO轉(zhuǎn)換成氫氣，而甲醇合成裝置需要變換裝置提供19%（VOL）的CO，與此相對(duì)應(yīng)，水煤氣中飽和的大量水分在新變換裝置中必須冷凝下來(lái)。

2、為分離掉造氣至變換遠(yuǎn)距離輸送過(guò)程中冷凝的冷凝水，特別設(shè)置了經(jīng)水煤氣分離器。

3、變換爐升溫采用4.0Mpa過(guò)熱蒸汽，加熱載體用低壓氮0.5Mpa。

第六節(jié)

主要設(shè)備介紹

一.變換爐

變換爐屬于變換工段重要設(shè)備。在變換爐內(nèi)，將氣化來(lái)的水煤氣在觸媒作用下進(jìn)行變換反應(yīng)，以得到合成甲醇所需的原料氣。本變換爐為軸向固定床反應(yīng)器，操作壓力：6.21MPa，操作溫度：260～410℃，設(shè)計(jì)壓力：6.72MPa，設(shè)計(jì)溫度：430℃，直徑φ3000mm，介質(zhì)為水煤氣和變換氣，殼體材料為15CrMoR+0Cr18Ni10Ti