净化工艺介绍-变换.ppt

1、新能凤凰(滕州)能源有限公司转化工程的介绍、制作和解说：邓占国，2011年3月15日，1，1.1转化车间的任务是将气化工程送来的水气中的一氧化碳转化为用于甲醇生产的氢气， 利用气体中的一氧化碳和水蒸气在转换催化剂的作用下反应而转换成氢和二氧化碳的配气路径，将转换工序出口气体中的CO含量控制在约20% (体积%，干基)，在H2/CO2.15(V/V )的同时，将有机硫的一部分转换成H2S，将转换气体转换成低温梅2、1.2装置能力本装置年操作时间为330天，装置的设计能力为1期处理能力117988Nm3/h (气、干式)。 第二期的处理能力为117988Nm3/h。 1.3工艺源装置目前采用国内先

2、进成熟的部分转换加配气途径，转换炉的操作温度约为260465左右，气体中的硫含量高，因此转换催化剂采用耐硫化转换催化剂。 3、1.4高压耐硫转换催化剂特性转换炉中填充的催化剂型号为QDB-03。 QDB-03催化剂是青岛联信化学公司生产的钴钼系耐硫转换催化剂，出厂催化剂的主要成分是氧化钴(CoO )、三氧化钼(MoO3)，其载体是镁铝尖晶石，QDB-03催化剂在180500之间具有良好的活性。 4，1.5催化剂的硫化转化催化剂的主要活性成分是氧化钴、三氧化钼，使用前转化成硫化物后具有活性的过程称为硫化。 催化硫化是在一定温度下，利用气体中的氢和气体补充的硫化氢和催化作用生成硫化物。 其主要反应

3、式为moo 32h 2s2=mos2H2O q (48.11 kj/mol ) cooh 2s=cos H2O q (13.4 kj/mol )，5、1.6转换的生产原理一氧化碳的转换反应为发热反应，其反应方程式为CO H2O=CO2 H2 Q一氧化碳转换从化学平衡来看，降低反应温度，增加蒸汽量，去除二氧化碳，使化学平衡向右移动，提高一氧化碳转换率，从反应速度来看，提高反应温度有利于化学反应速度的增加。 6、CO在某种条件下，会发生co2=ch2oco3h2=ch4h2o co 24h2=ch4h2o的副反应，副反应的发生不利于转换操作的正常进行。 由于这些副反应都是发热反应和体积减少反应，所

4、以低温高压有利于副反应的进行。 在转换的正常操作中，如果提高反应温度或选择对转换反应具有良好选择性的催化剂，就可以防止或减少副反应的发生。 简单说明7、8、1.7工艺气体的流动，气化的气体，100%负荷时的压力约为6.46MPa左右，温度约为239左右，气体(干)约为1.40，气体总量约为281806Nm3/h，其中，水/冷凝液： 160629Nm3/h 干气成分： 9，进入第一中压废热锅炉(E2001 )，与锅炉给水进行热交换，降温，用第一水分离器(V2001 )分离冷凝液后的工艺气体压力约6.44MPa左右，温度约235左右，蒸汽(干)约1.12，气体总量约257604Nm3/h。 冷凝液

5、：干燥气体成分如下： 10、第一水分离器(V2001 )排出的气体分为三种，一种通过中温热交换器升温到265，进入甲醇转换炉(R2001 )的一段，转换炉的催化剂进入两种，第二种作为激发冷气进入两种中间。 输出转换炉的CO含量为5.4% (干燥)，温度450左右，总空气量约为153136Nm3/h，其中水蒸气： 50534 Nm3/h，干燥气体： 102602 Nm3/h。的转换气体成分为： 11、12、来自转换炉出口的转换气体与蒸汽过热器(E2003 )和第一中压废热锅炉的生产和甲醇合成工序的2.5MPa蒸汽的混合蒸汽进行热交换后进入中温热交换器(E2002 )，与水蒸气进行热交换而降温后，

6、调节气体成分的第三水蒸气其中，水蒸气： 105617 Nm3/h、干燥气体： 151987 Nm3/h。 干气成分进入第一低压废热锅炉(E2004 )，与锅炉供水进一步进行热交换，转换气体温度降低到201，从第一低压废热锅炉输出的转换气体分别进入E2005A和E2005B，与锅炉供水进行热交换后，转换气体温度进一步降低到190 进入锅炉供水进行热交换后，温度降低到150左右，用第二水分离器(V2002 )分离冷凝液后的变化气体成分如下： 15、废热锅炉图像、16、用第二水分离器(V2002 )分离冷凝液后的转换气体为脱盐水加热器(E2007 )、循环分别与来自管网的脱盐水、循环水进行热交换，温

7、度下降到40后进入水洗塔(T2001 )，用密封水清洗转换气体中的氨，送到低温甲醇清洗工序。 输出转换工序的转换气体压力： 6.32Mpa、温度： 40、气体总量： 148473Nm3/h、成分： 17、1.8转换蒸汽流、1.8.1将第一中压废热锅炉产的2.5MPa的饱和蒸汽与合成鼓产的2.5MPa的饱和蒸汽混合，混合后蒸汽过热器(e 1.8.2第一低压废热锅炉产的1.27MPa的低压饱和蒸汽被纳入同级低压蒸汽管网，第二低压废热锅炉产的0.3MPa(G )的低压饱和蒸汽也被纳入同级低压蒸汽管网。 18、1.9.1脱盐水站的脱盐水与脱盐水加热器(E2007 )的转换气体热交换温度上升到95，一部

8、分被送到锅炉室，另一部分进入除氧器(V2005 )中除去氧，除氧器在本工序中产生的0.3MPa(G 19、1.9脱盐水、锅炉水流、1.9.1脱氧器(V2005 )的锅炉供水用高压锅炉给水泵(P2003A/B/C )升压至5.2MPa(G )后，用锅炉供水加热器(E2005B )升温至160，分别为米1.9.2用中压锅炉供水泵(P2002A/B/C )将除氧器(V2005 )的锅炉供水升压至3.0MPa(G )后，用锅炉供水加热器(E2005A )升温后，用第一中压废热锅炉(E2001 )升温至2.5MPa 产生1.27MPa(G )的饱和蒸汽，来自1.27MPa、20 V2005除氧器、21、

9、19.3蒸汽管网的蒸汽冷凝液进入冷凝液槽(V2007 )，产生的低压蒸汽和冷凝液都进入除氧器(V2005 )。 在除氧药液贮槽(V2006 )内调制的除氧药液经由除氧药液泵(P2007A/B )输送到除氧器(V2005 )。 除氧器(V2005 )分别供给低压锅炉供水泵(P2001A/B )、中压锅炉供水泵(P2002A/B/C )、高压锅炉供水泵(P2003A/B/C )、密封泵(P2004A/B )合格的除氧水。 在22、V2004、第一水分离器(V2001 )和第二水分离器(V2002 )分离的高温冷凝液被送到冷凝液贮槽(V2004 )，其闪烁的气体进入汽提塔(T2003 )下部，从冷凝

10、液贮槽(V2004 )排出的液体是中压冷凝液泵(p 2005 来自23、V2004冷凝液槽、24、T2003、水洗塔(T2001A/T2001B )的低温冷凝液与汽提塔(T2003 )塔顶冷凝器(E2017 )和上升的汽提气体进行热交换，进入冷凝液汽提塔(T2003 )上部. 来自气化炉渣水处理工序的闪蒸进入冷凝液汽提塔(T2003 )的中部，0.3MPa(G )的低压水蒸气通过冷凝液汽提塔(T2003 )的下部气体提取闪蒸和冷凝液中的NH3和H2S，蒸汽汽提气体被送到硫回收工序。 汽提塔(T2003 )底部的液体用低压冷凝液泵(P2006A/B )升压到1.58MPa(G )，送至气化炉渣氢

11、氧除去器。25、一氧化碳变换反应为发热反应，其反应方程式为CO H2O=CO2 H2 Q一氧化碳变换为发热，等体积的可逆反应。 从化学平衡来看，降低反应温度，增加蒸汽量，去除二氧化碳，使化学平衡向右移动，提高一氧化碳转换率，从反应速度来看，提高反应温度有利于化学反应速度的增加。 1.10对转化反应的影响因素，26，1.10温度：温度对转化反应的化学反应速度的影响很大，且正反反应速度的影响不同。 温度变高时，发热反应即变换反应速度变慢，逆反应(吸热反应)速度变快。 同时，一氧化碳的转换率随着温度的上升而下降。 因此，转换反应开始时，反应物的浓度变高，温度上升时，转换速度变快。 在反应末期，需要降

12、低反应温度，减慢逆反应速度，能得到高转换率。 同时，反应温度的确定与蒸汽比、气体成分、催化剂活性、温度范围等因素有关。 27、1.10.2压力：由于反应前后的气体体积不变化，所以如果提高压力，则无法改变反应过程的平衡状态，但是如果提高压力，则反应物浓度增加，促进分子间的接触，催化剂内面的利用率和气体与催化剂的接触时间增加，因此随着压力的上升加压后，CO可以发生副反应，同时受到设备材质、催化剂强度的限制，不能过度抑制压力。 将28、1.10.3蒸汽比：生产中常用水蒸气和干水气体的体积比作为蒸汽比。 蒸汽对一氧化碳的转换率有很大的影响，平衡转换率随蒸汽比的上升而增加，但其倾向快则慢，蒸汽比上升到某

13、个值时，平衡转换率曲线逐渐变平。 关于气体比对反应速度的影响，一般来说，在气体比低时，反应速度随着气体比的增加而上升，之后，随着气体比的上升而逐渐缓慢，适当地提高气体比比提高一氧化碳的转换率和反应速度更有利，但过高的气体比在经济上是合理的、29、1.11转换催化剂的反硫化和失活、作为转换催化剂的活性成分的金属硫化物在一定条件下转化成金属氧化物释放硫化氢，使转换催化剂失活的现象称为耐硫转换催化剂的反硫化反应。 其中主要是MoS2的氧化和硫释放现象。 其反应式中，MoS2 2H2O=MoO2 2H2S发生反应硫化反应的主要原因是由于进口温度过高、气体中的硫化氢含量过低、蒸汽比过高等异常的工艺操作条

14、件引起的。 30、1.12转换催化剂失活，在正常条件下，进入转换炉的气体成分、流量不变，但转换炉出口气体中的CO含量高，为了维持指标正常，需要提高床温或增加蒸汽使用量。 这些现象表明催化活性降低，被称为失活。 失活的主要原因是转换催化剂长期在高温下操作，发生烧结，比表面减少，活性降低。 水一进入转换炉，催化剂的可溶成分钾就流失，活性降低。 31、空气进入转换炉，将催化剂的有效成分CoS、MoS2硫酸氯化，永久失去活性，反应方程式为CoS 2O2=CoSO4； MoS2 4O2=Mo(SO4)2发生反硫化反应。 催化剂的硫化不完全或硫化时温度急剧上升，超过500的话，活性成分烧结，钼升华，载体活

15、性成分发生物理化学变化。 水通过水气被输入转换炉，催化剂的伤痕、凝固，气体偏流。 油污会被带入转换催化剂床层，堵塞催化剂的细孔，使催化剂活性降低。 催化剂的质量差。 32，1.13主要工艺指标，改变催化剂热点温度： 260460。 外送转换气体中的CO含量： 1921%。 转换炉入口温度： 26510。 转换炉差压： 0.05 Mpa。 汽提塔顶温度： 120138。 进入转换工序的水气的氧含量为0.5%。 锅炉供水的分析： O2含量0.05 mg/l。、33、1.14.1正常生产操作和控制，1.14.1炉入口温度的控制：控制点： TICA2003控制指标： 2655。 影响因素：系统压力、气

16、体量、转换炉出口温度、E2002的热负荷、气体带水等。 控制方法：可以在正常工作中调节TV2003，调节入口温度。 入口温度的控制是改变炉的操作的关键。 34、1.14.2炉床温度的控制：控制点： TISA2005、TICA2006控制指标： 470影响因素：水量、蒸汽比、入口温度、气体中的CO含量和催化活性等。 控制方法：催化剂在使用初期充分发挥低温活性，将转换炉入口温度控制在2655，随着催化活性逐渐降低，采用逐渐提高转换炉入口温度的方法。 在常规生产中，一般通过控制改变炉入口温度和冷气量的方法，达到控制热点温度的目的。 入口的CO含量高，反应热过大，热点长期超过标准，可以通过气化来调整。

17、 35、1.14.3工序CO含量的控制：控制点： AICA2008控制指标： CO20影响因素：水量、床温度、催化活性、蒸汽比、换热器设备状况。 控制方法：在正常操作中调节AV2008，可以控制工序CO的含量。 在操作中，转换炉的入口温度、热点温度应在指标范围内，气化应确保气比在指标范围内。 在催化剂使用后期，可以达到适当提高入口温度、降低出口CO含量的目的，催化剂失活的话就需要再硫化和停车交换。 热交换器内泄漏时，转换炉出口气体中的CO含量上升，内泄漏量小时能够维持生产，内泄漏量大时停止处理。 36、1.14.4转换炉差压：监视点： PDIA2003控制指标： 30kPa引起的地板层叠差上升

18、的主要原因：负荷过大； 气体中粉尘含量大，催化剂结皮和粉化； 水气带水，引起催化剂凝固，引起气体偏流的仪器不能测定。 37、控制和处理方法：一般生产中稳定空气量，减少停车次数，负荷增加会使差压上升，但一般在正常范围内的气体中粉尘量多，催化剂的结皮和粉化一般长时间内逐渐上升。 抵抗大会影响生产的情况下，应利用停车的机会去除结皮和筛子的生产中严格控制第一水分离器的液位，防止水气带的水进入催化剂层的仪表测定不正确的情况下，与仪表工学校表联系。 以上生产负荷的长期稳定是对催化剂的最佳保护。38、1.14.5.1废热废锅的操作、1.14.5.1液位控制：控制点： LICA2001、LICA2003、LICA2004。 控制范围： 50-80。 影响因素：生产负荷、液位、