变换工艺技术方案.docx
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变换工艺技术方案
变换工艺技术方案
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°C,耐硫低温变换催化剂操作温度一般在180-240°C。
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岀口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：
换热降温，去冷凝液分离器"
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
并产生钱盐，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。
1、催化剂
丄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
预变换
进口温度出口温度
催化剂型号
催化剂量
出口co含量
进口温度
出口温度
催化剂型号
催化剂量
出口co含量
32m3QBS-04
280°C
427°C
无
285°C
425°C
<0.06MPa
QDB-03
无
240°C
411°C
QCS-01
0.08MPa
K8-11G
60m3
72m3
65m3
床层阻力
<0.06MPa
4.5%
200°C
220°C
QDB-03
75m3
6.5%
255°C
281°C
6%
265°C
287°C
0.07MPa
0.5%
QCS-01
49m3
K8-11G
48m3
1.49%
1.5%
QCS-01是齐鲁石化分公司研究院开发的钻钮系耐硫变换催化剂，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°C-500°C）、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）：
20.25（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）
CoO
3.5±0.5
MoO3
8.0+1.0
助剂
0.45+0.15
载体
TiO2-MgO-AI2O3
使用压力及空速:
使用压力一般在20〜9.0MPa之间使用，最高使用压力可达10.0MPao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4000h1（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“高温一低硫”的苛刻条件下使用时。
QDB-04催化剂的使用温度范围为180°C〜500°C,最佳活性温区为220-450°Co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丈。
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转化能九特别是在温
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%o
CoO（%）
MoO（%）:
载体+助剂（％）夕卜型尺寸mm颜色堆密度，Kg/L破碎强度，N/cm比妾面，m2/g孔容，cm3/g磨耗率，%钾流失率，%（正常条件下1年内）
主要使用条件
压力，MPa温度，£最佳使用温度，OC起活温度,°C初期最佳入口温度，OC耐热温度。
C耐热时间，h二二气空速，h-1水/气，mol/mol最佳装填高度（高/径）
1.8±0.2
8.0±1.0
余量
（P3.5-4.5条形
绿色或粉红色
0.8-0.98
>130
>100
>0.25
<2.0
<1.0
〜6.0
190-500
220-450
180
高于露点2（rc
550
2-4
1000〜6000
~1・4
0.8〜1.5
3、庄宿催化剂
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
上改进的钻铝系催化剂，适用于煤气化工艺条件下高压、高水汽比变换工艺。
K8-11G
外型尺寸mm颜色
堆密度，Kg/L破碎强度，N/cm
（P3.5-4.0条形
氧化态为丧纟亲色
0.76-0.86
>140
主要使用条件
压力，MPa
温度，。
C
二二气空速，h-1
水/气，mol/mol
最佳装填高度（高/径）
1.0〜10
210-580
1000〜6000
0.3〜20
0.8〜1.5
科力催化剂主要业绩
用户单位
原料
1气化工艺1
产品
规模
［力11妆年
应用时间
宁夏化工总厂
低硫渣油
德士古
氨
30
95.5
渭河化肥厂
煤
德士古
氨30
96.10
大化公司
低硫渣油
德士古
氨
30
97.4
天脊集团
碎煤
鲁奇
氨30
97.6
1吉化
低硫渣油
德士古
氨/甲醇
30
2003.4
华鲁恒升
四喷嘴
氨30
2004.10
金陵石化
德士古
甲醇
I45
2005.6
兖矿国宏
德士古
甲醇50
2007.10
兖矿榆林
德士古
甲醇
60
2008.12
上海焦化
德士古
甲醇/CO45
2008.5
久泰能源
四喷嘴
甲醇
90
2010
陕化
四喷嘴
甲醇60
2009.12
神华宁煤
四喷嘴
二甲醛
83
2010
联信催化剂主要业绩
用户单位
催化剂型号
气化T芜
产品
规模
|万吨
应用时间
天脊集团
QDB-04鲁奇氨
45
2005.5
芫矿鲁南第—化肥厂
QDB-03/QDB-04德士古水煤浆氨
15
2003.5
尧矿国泰
QDB-04四喷嘴甲醇
24-30
2005.10
兖矿鲁南
QDB-03/QDB-04四喷嘴氨
30
2008」
柳化
QDB-04
Shell粉煤
氨］
30
2007.1
2南大为
QDB-04
Shell
氨［
50
2007.11
河南中原大化
QDB-04
Shell粉煤
甲醇
50
2008.5
南乐金陵石化
QDB-04
水煤浆
氨
30
2008.3
1陕西神木］
QDB-04
水煤浆
甲醇
402008.7
大连大化
QDB-04
Shell粉煤
甲醇
30
2009.3
■新奥
QDB-03
水煤浆
甲醇
60
2009.6
新能凤凰
QDB-03
四喷嘴
甲醇
45
2009.5
1江苏灵谷1
QDB-03QDB-04
四喷嘴
氨|
302009.4
鹤壁煤电
QDB-04
Shell
甲醇
60
2009.6中标
3、主要设备
■变换工段主要非标设备：
1#变换炉：
（p3600X6200T=480°C,P=6.6MPa2#变换炉：
q）4200X7400T=330°C,P=6.6MPa中压蒸汽发生器：
F=310m2,T=400/280°C,P=4.7/6.2MPa
中压蒸汽过热器：
F=196m2,T=480/730°C,P=4.7/6.2MPa
变换预加热器：
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q）4600X100X10270T=477°C,P=4.2MPa为最矢，但压力比较低。
蒸汽品质
产量
来源
4.0MPa400°C「
29.6t/h[
中压蒸汽发生器、蒸汽过热器
1-OMPa饱和
9.8t/h
1#、3#蒸汽发生器
0.5MPa饱和
103t/h
2#、4#蒸汽发生器
水消耗：
锅炉给水：
146.3t/h
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