变换工艺技术方案

变换工艺技术方案主要内容一、流程二、催化剂三、主要设备四、公用工程五、投资一、工艺流程简介1、宽温耐硫变换该工艺采用CO—Mo系催化剂，抗硫能力极强，对总硫没有上限要求，同时对水汽比也无要求，操作温度240-480℃，耐硫低温变换催化剂操作温度一般在180-240℃。粗煤气经洗涤后直接进入变换炉进行变换反应，不需预先脱硫，根据变换出口组分含量要求，调整粗煤气中的水汽比。如粗煤气中CO含量较高，而要求变换出口CO较低时，可分两段至三段进行变换，段间换热，便于温度控制，提高变换深度。产生的余热用于生产中压蒸汽和预热锅炉给水。小结：中温变换是最早的流程。由于当时没有低变触媒，因此全用中变触媒。此时的进口半水煤气温度约在300度左右，而热点温度在480~500度。这个流程几个流程中最耗能的。该流程出口的CO大约在3%左右。当低变触媒研发成功后，首次出现的是中串低工艺，该工艺前面是很大的中变炉，当作主要的变换场所，而后面连接的低变炉的最主要的作用就是将中变炉出口CO由3~5%降到1%左右。中低低流程中变炉减小，而增大了低变炉的容积，因此就会更节能。全低变就是全部采用低变触媒，因此进口温度就可降到180~210度，而热点将达到240~280度。耐硫变采用耐硫触媒，使催化剂有较强的抗硫性能，变换出口CO＜0.60%，满足后工序的生产要求。目前，对于水煤浆气化工艺，一般配套使用宽温耐硫变换工艺，粗煤气经洗涤后直接进入变换炉进行变换反应，粗煤气被蒸汽饱和，变换系统生产氨合成所需的原料气，流程简图如下：但因反应都在高温、高压下进行，变换反应在催化剂表面也适于合成氨反应的进行，只是生成的NH3浓度较小，随着装置运行时间的增长，NH3在冷凝液中产生积累，使水显弱碱性，二氧化碳的溶解度增大，并产生铵盐，造成设备、阀门堵塞，影响装置的正常运行。所以增设气体塔分离工艺冷凝液中的NH3。二、催化剂目前使用比较多的耐硫催化剂有科力公司生产的QCS-1，青岛联信生产的QDB-04，和青岛庄信生产的K8-11G，由于上述三公司主要技术来源于齐鲁研究院，根据天脊使用情况，催化剂性能和价格相差不大。对于水煤浆制气工艺，科力公司业绩最多，其次是庄信，联信在壳牌和航天炉制气工艺上业绩比较多，但主要是煤制甲醇项目，尿素装置业绩很少。根据三家公司所做方案对比如下：联信科力庄信预变换无32m3QBS-04无一段进口温度240℃280℃285℃出口温度411℃427℃425℃床层阻力≤0.06MPa0.08MPa催化剂型号QDB-03QCS-01K8-11G催化剂量60m372m365m3出口CO含量4.5%6.5%6%二段进口温度200℃255℃265℃出口温度220℃281℃287℃床层阻力≤0.06MPa0.07MPa催化剂型号QDB-03QCS-01K8-11G催化剂量75m349m348m3出口CO含量0.5%1.49%1.5%1、科力催化剂QCS―01是齐鲁石化分公司研究院开发的钴钼系耐硫变换催化剂，适用于以重油、渣油部分氧化法或煤气化法造气的变换工艺，促进含硫气体中的CO的变换反应，是一种适应宽温（200℃～500℃）、宽硫（工艺气硫含量≥0.1%(v/v)）和高水气比（0.3~1.6）的耐硫催化剂。该催化剂的使用寿命预计为3～8年。可以用含硫工艺气体硫化，也可用硫化剂单独硫化。物性参数如下：外观：氧化态为浅绿色，条形外形尺寸（mm）：直径3.5～4.0堆密度（kg/l）：0.75～0.82抗压碎力（N/cm）：≥100（平均值）比表面积（m2/g）：≥45（硫化前）孔容（ml/g）：≥0.25(硫化前)催化剂的使用寿命与使用条件有关，一变正常情况下2年，期望值为3-4年，二变为5年，期望值为6-8年。QCS-01主要化学组成组份含量%(m/m)CoO3.5±0.5MoO38.0±1.0助剂0.45±0.15载体TiO2-MgO-Al2O3使用压力及空速：使用压力一般在2.0～9.0MPa之间使用，最高使用压力可达10.0MPa。使用空速视工艺流程不同而不同，一般为1000～3500h-1（干气），最高可达4000h-1（干气）。2、联信催化剂QDB-04联信公司生产的一种以镁铝尖晶石为载体，含有多元复合助剂的新型CO耐硫变换催化剂，适宜于在压力较高、水蒸汽分压较大而运行温度又较低，即在距离露点温度较近或是在“高温—低硫”的苛刻条件下使用时。QDB-04催化剂的使用温度范围为180℃～500℃，最佳活性温区为220-450℃。催化剂在距离露点温度较近的条件下容易发生水合反应而失活。因此床层入口温度的控制的原则是：高于露点温度25℃。该催化剂添加特殊的复合碱性助剂，增强了催化剂的表面碱性，提高了催化剂对有机硫的水解功能和HCN转化能力，特别是在温度较低的条件下，催化剂对有机硫氢解率和水解率。在通常的工艺条件下，保证有机硫（如COS）的转化率大于95%，HCN转化率大于95%。项目QDB-04CoO(%)MoO（%）：载体+助剂（%）外型尺寸mm颜色堆密度,Kg/L破碎强度,N/cm比表面,m2/g孔容,cm3/g磨耗率，%钾流失率，%（正常条件下1年内）1.8±0.28.0±1.0余量φ3.5-4.5条形绿色或粉红色0.8-0.98≥130≥100≥0.25≤2.0≤1.0主要使用条件压力，MPa温度，C最佳使用温度，C起活温度，C初期最佳入口温度，C耐热温度C耐热时间，h干气空速，h-1水/气，mol/mol最佳装填高度（高/径）6.0190-500220-450180高于露点20C5502-4100060001.40.81.5项目K8-11G外型尺寸mm颜色堆密度,Kg/L破碎强度,N/cmφ3.5-4.0条形氧化态为浅绿色0.76-0.86＞140主要使用条件压力，MPa温度，C干气空速，h-1水/气，mol/mol最佳装填高度（高/径）1.010210-580100060000.32.00.81.53、庄信催化剂K8-11G是青岛庄信生产的采用镁铝尖晶石为载体，是K8-11催化剂基础上改进的钴钼系催化剂，适用于煤气化工艺条件下高压、高水汽比变换工艺。科力催化剂主要业绩用户单位原料气化工艺产品规模万吨/年应用时间宁夏化工总厂低硫渣油德士古氨3095.5渭河化肥厂煤德士古氨3096.10大化公司低硫渣油德士古氨3097.4天脊集团碎煤鲁奇氨3097.6吉化低硫渣油德士古氨/甲醇302003.4华鲁恒升煤四喷嘴氨302004.10金陵石化煤德士古甲醇452005.6兖矿国宏煤德士古甲醇502007.10兖矿榆林煤德士古甲醇602008.12上海焦化煤德士古甲醇/CO452008.5久泰能源煤四喷嘴甲醇902010陕化煤四喷嘴甲醇602009.12神华宁煤煤四喷嘴二甲醚832010联信催化剂主要业绩用户单位催化剂型号气化工艺产品规模万吨应用时间天脊集团QDB-04鲁奇氨452005.5兖矿鲁南第二化肥厂QDB-03/QDB-04德士古水煤浆氨152003.5兖矿国泰QDB-04四喷嘴甲醇24-302005.10兖矿鲁南QDB-03/QDB-04四喷嘴氨302008.1柳化QDB-04Shell粉煤氨302007.1云南大为QDB-04Shell氨502007.11河南中原大化QDB-04Shell粉煤甲醇502008.5南京金陵石化QDB-04水煤浆氨302008.3陕西神木QDB-04水煤浆甲醇402008.7大连大化QDB-04Shell粉煤甲醇302009.3新奥QDB-03水煤浆甲醇602009.6新能凤凰QDB-03四喷嘴甲醇452009.5江苏灵谷QDB-03QDB-04四喷嘴氨302009.4鹤壁煤电QDB-04Shell甲醇602009.6中标3、主要设备变换工段主要非标设备：1#变换炉：φ3600×6200T=480℃，P=6.6MPa2#变换炉：φ4200×7400T=330℃，P=6.6MPa中压蒸汽发生器：F=310m2，T=400/280℃，P=4.7/6.2MPa中压蒸汽过热器：F=196m2，T=480/730℃，P=4.7/6.2MPa变换预加热器：F=121m2动设备：1#冷凝液泵：耐腐蚀多级离心泵2#冷凝液泵：耐腐蚀多级离心泵存在问题：目前，国内变换炉制造厂家有南化机、锦西化机、大连金重等，其中南化机制造的海南高温变换炉φ4600×100×10270T=477℃，P=4.2MPa为最大，但压力比较低。四、公用工程副产蒸汽：蒸汽品质产量来源4.0MPa400℃29.6t/h中压蒸汽发生器、蒸汽过热器1.0MPa饱和9.8t/h1#、3#蒸汽发生器0.5MPa饱和103t/h2#、4#蒸汽发生器水消耗：锅炉给水：146.3t/h五、投资根据设计院和催化剂厂家报价，催化剂1300万，设备投资3900万，土建和安装1200万，全部投资6400万ThankYou!