变换新工艺.ppt

粉煤气化— 低水/气 变换新工艺开发研究报告 1.前言：新工艺开发目的意义 首先对人们最关心的“甲烷化”副反应影响的问题进行研究，找出了在钴钼基催化剂上影响甲烷化副反应发生程度的规律，并得到了在水/气较低的条件下，发生甲烷化副反应的起活温度和抑制甲烷化副反应发生的最小水/气等重要数据。 1.前言： 新工艺开发目的意义 然后针对变换反应如何分段和一段炉反应的深度如何控制等问题进行了深入的研究，找出了控制反应深度的两种办法。在此基础上，开发了“Shell粉煤气化工艺”低水/气耐硫变换新工艺。 1.前言： 新工艺的特点 充分利用壳牌废锅流程原料气水含量低的特点，通过控制工艺气中的水/气比来控制第一反应器变换反应的深度，进而控制床层的热点温度，达到在热点温度较低的条件下，即在不会发生甲烷化副反应的条件下，将高浓度CO部分变换，使高CO浓度的“Shell粉煤气化新工艺”能在低水/气平稳和温和的工艺 条件下进行。 开发报告---1.前言 本报告从对甲烷化副反应的影响因素的研究、变换反应的分段研究、反应深度的控制、动力学模拟计算和在广西柳州 “Shell”粉煤气化制氨装置上的工业应用等5个方面，对低水/气耐硫变换工艺流程开发研究进行总结。 2.甲烷化副反应的问题 甲烷化是在催化剂的作用下，使CO和CO2加氢生产甲烷的一种方法，是有些厂脱除少量CO的方法之一。 甲烷化反应是CO变换工序的副反应之一，也该反应是强放热反应，每生成1%的CH4就会使床层产生60-70℃的温升！ 2 甲烷化副反应的问题 在CO变换工段，水/气是抑制甲烷化副反应的一个重要控制手段，当水/气较高时，主要发生CO的变换反应，不会有甲烷化副反应发生。但当水/气较低，而CO含量较高、反应压力和床层温度也比较高时，则容易发生甲烷化副反应，造成床层“飞温”。 2、 甲烷化副反应的问题研究 由于“Shell”粉煤气化原料气中CO高达60%以上，而变换压力也相对较高，因此，选用Shell粉煤气化工艺生产甲醇或合成氨时，人们最担心的就是发生甲烷化副反应的问题。 在钼基催化剂上，特别是在钴钼基变换催化剂上，发生甲烷化副反应的研究却没有报道。 2、 甲烷化副反应的问题研究 在钼基催化剂上，特别是在钴钼基变换催化剂上，发生甲烷化副反应的研究却少见报道。 从水/气、床层热点温度、空速和催化剂性能等几个方面对甲烷化副反应影响的考察研究。 2. 发生甲烷化副反应的影响因素的研究 样品的选取 选取QDB-04催化剂作为实验样品。 催化剂加压活性测试 在原粒度加压评价装置上,测定催化剂的原粒度宏观活性，在测定出口气体中CO含量的同时，进行CH4含量的测定，以甲烷含量的大小表示甲烷化副反应发生的程度，加压评价装置流程略。 评价条件： 原料气中CO： 60-68%；H2S 800～4000ppm；床层温度：200℃-450℃；系统压 力：3.8MPa；干气空速：2000～6000h-1 2. 甲烷化副反应研究：小结 降低床层热点温度、增加水/气、采用大空速和选用性能良好的催化剂均可以抑制甲烷化副反应的发生。 当控制水/气大于0.8或温度低于400℃,甲烷化副反应的影响可以忽略。 3.6结论 （1）通过控制反应的水/气和控制催化剂的装填量均能达到控制反应深度的目的。 （2）当采用控制催化剂装量来控制反应深度时，如果采用高水/气流程，由于CO和水的双重影响，反应会更加剧烈，单位体积催化剂温升会更大， 因此一段催化剂的用量必须计算准确，并且其富余量一定要在工艺条件的可调范围内。 （3）模拟试验的结果表明，通过控制水/气和催化剂的装量，都可以达到控制反应深度并能得到希望的气体组成的目的。 4． 设计思路、动力学模拟计算、工艺指标的确定和技术优势 4．1低水/气流程的设计思路 通过控制工艺气中的水/气比，来控制反应的平衡，进而控制第一反应器变换反应的深度和床层的热点温度，达到在热点温度较低的条件下，即在不发生甲烷化副反应的前提下，将高浓度CO部分变换，使高CO浓度“Shell粉煤气化工艺”能在低水/气的条件下实施的目的。 4.2 广西柳州化工股份有限公司合成氨装置 动力学模拟计算 采用4.0MPa“Shell”粉煤气化制气、3.7MPa耐硫变换、甲烷化净化工艺、年产30万吨合成氨的生产装置。由于后续少量CO气体的脱除采用的是甲烷化方法，要求最终变换气体出口的C O含量不高于0.63%，因此必须采用多段变换才能达到工况指标的要求。 4、3低水/气工艺流程及指标 由表20可见，确定的低水/气流程中