2023學(xué)年完整公開課版工藝流程

一氧化碳變換工藝流程主講教師：劉孟奇CarbonMonoxideChangesProcessFlowCONTENTS中（高）變-低變串聯(lián)流程01.多段變換流程02.全低變流程03.中（高）變-低變串聯(lián)流程01首先應(yīng)依據(jù)原料氣中CO含量高低加以確定。

CO含量高則應(yīng)采用中（高）溫變換，因?yàn)橹校ǜ撸┳兇呋瘎┎僮鳒囟确秶^寬，而且價(jià)廉易得，壽命長，大多數(shù)合成氨原料氣中CO均高于10％，故都先通過中（高〕變除去大部分CO。根據(jù)系統(tǒng)反應(yīng)溫度的升高，為使催化劑在允許活性溫度范圍操作，對CO含量高于15％者，一般應(yīng)考慮將反應(yīng)器分為二段或三段。變換工藝流程的設(shè)計(jì)依據(jù)中（高）變-低變串聯(lián)流程01其次，是根據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)的原料氣溫度及濕含量當(dāng)溫度及水蒸氣含量低，則應(yīng)考慮氣體的預(yù)熱和增濕，合理利用余熱。第三，是將CO變換與脫除殘余CO的方法結(jié)合考慮。

如脫除方法允許殘余CO含量較高，則僅采用中（高）變即可，否則，可將中變與低變串聯(lián)，以降低變換氣中CO含量。中（高）變-低變串聯(lián)流程01

采用此流程時(shí)，一般與甲烷化方法配合。以天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制氨流程為例，由于原料氣中CO含量較低，中（高）變催化劑只需配置一段。中（高）變-低變串聯(lián)流程01

CO中（高）變-低變串聯(lián)流程CO:13%-15%CO2吸收塔降溫3MPa，370℃CO<3%,425-440℃降溫，330℃220℃240℃，CO<0.3-0.5%中（高）變-低變串聯(lián)流程01

如上圖，含13～15%CO的原料氣經(jīng)廢熱鍋爐降溫，在壓力3MPa、溫度370℃下進(jìn)入高變爐，因原料氣中水蒸氣含量較高，一般不需添加蒸汽。經(jīng)反應(yīng)后氣體中CO降到3％左右，溫度為425-440℃。氣體通過高變廢熱鍋爐，冷卻到330℃。鍋爐產(chǎn)生10MPa的飽和蒸汽，由于氣體溫度尚高，一般用來加熱其它工藝氣體而變換氣被冷卻到220℃后進(jìn)入低變爐，低變氣殘余CO降到0.3％～0.5％。02多段變換流程

以煤氣化制得的合成氨原料氣，CO含量較高，需采用多段中溫變換，而且由于進(jìn)入系統(tǒng)的原料氣溫度與濕含量較低，流程中設(shè)有原料氣預(yù)熱及增濕裝置。下圖為小型氨廠多段變換流程，因采用銅氨液最終清除CO，該法允許變換氣CO含量較高，故不設(shè)低溫變換。02多段變換流程02多段變換流程

變換爐分為三段，一、二段間冷卻采用原料氣直接冷激降溫，二、三段間冷卻用蒸汽間接換熱，將飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽，這對缺乏過熱蒸汽的小型氨廠尤為合適，使用過熱蒸汽可顯著的減輕熱交換器的腐蝕。含30％CO左右的半水煤氣，加壓到0.7－1MPa，首先進(jìn)入飽和塔（填料塔或板式塔，上段為飽和塔下段為熱水塔），與130-140℃的熱水逆流接觸，氣體被加熱而又同時(shí)增濕。然后在混合器中與一定比例的300-350℃過熱蒸汽混合，25％-30％的氣體不經(jīng)熱交換器，作為冷激氣體。其它則經(jīng)熱交換器進(jìn)一步預(yù)熱到380℃進(jìn)入變換爐。02多段變換流程

經(jīng)第一段催化反應(yīng)后溫度升到480-500℃，冷激后依次通過二、三段，氣體離開變換爐的溫度為400-410℃，CO變換率達(dá)90％，殘余CO含量為3％左右。變換氣經(jīng)熱交換器加熱原料氣，再經(jīng)第一水加熱器加熱熱水，然后進(jìn)入熱水塔進(jìn)一步冷卻、減濕，溫度降到100-110℃。為了進(jìn)一步回收余熱，氣體進(jìn)入第二水加熱器（即鍋爐給水預(yù)熱器），溫度降到70-80℃，最后經(jīng)冷凝塔冷卻到常溫返回壓縮機(jī)加壓。02多段變換流程

系統(tǒng)中的熱水在飽和塔、熱水塔及第一水加熱器中循環(huán)。定期排污及加水，以保持循環(huán)熱水的質(zhì)量及水的平衡。流程中還設(shè)置燃燒爐，用于開工時(shí)催化劑的升溫還原。03全低變流程

全低變工藝是指全部使用寬溫區(qū)的鈷鉬系耐硫變換催化劑，不再用高（中）變催化劑，這是變換工藝80多年發(fā)展過程的一次飛躍。因?yàn)殍F鉻變換催化劑受到活性溫度的限制，變換氣中CO含量不能太低，雖然銅鋅催化劑活性溫度低，但抗硫性能也低。03全低變流程03全低變流程現(xiàn)將全低變流程的優(yōu)點(diǎn)分述如下：

①催化劑的起始活性溫度低，變換爐入口溫度及床層內(nèi)熱點(diǎn)溫度大大低于中變爐入口及熱點(diǎn)溫度100-200℃。這樣，就降低了床層阻力，縮小了氣體體積約20%，從而提高了變換爐的生產(chǎn)能力。

②變換系統(tǒng)處于較低的溫度范圍內(nèi)操作，在滿足出口變換氣中CO含量的前提下，可降低入爐蒸汽量，使全低變流程蒸汽消耗降低。03全低變流程目前全低變工藝流程有兩種：

一種是新設(shè)計(jì)的；

另一種是將原有中小型裝置加以改造的。后者如上圖所示。半水煤氣首先進(jìn)入系統(tǒng)的飽和熱水塔，在飽和塔內(nèi)氣體與塔頂流下的熱水逆流接觸進(jìn)行熱量與質(zhì)量的傳遞，使半水煤氣提溫增