CN115784150A - 一种绝热变换炉的炉温控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种绝热变换炉的炉温控制方法,涉及煤化工变换炉技术领域,该方法涉及绝热变换炉开车接气阶段,炉温控制过程包括如下步骤:粉煤气化炉排出粗煤气,粗煤气经过煤气预热器后进入绝热变换炉;绝热变换炉的进气口连通有进气管线,在绝热变换炉的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力不低于3.6MPa的氮气/二氧化碳通过进气管线与提温后的粗煤气混合,进入绝热变换炉,使绝热变换炉的炉温降至475℃以下。本发明可以有效控制变换炉温度,避免绝热变换炉在接气过程中受空速流量影响而引发超温以及“飞温”过程,避免设备因超温带来的损坏问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工变换炉技术领域,具体的说是一种绝热变换炉的炉温控制方法。
背景技术
变换工段主要是将气化工段送来的粗煤气中的CO气体转化为生产甲醇所需的H2,即CO在高温、高压条件下,借助于变换催化剂的作用,与水蒸汽发生变换反应生成CO2和H2,同时副产各种等级的饱和蒸汽。
反应原理是粗煤气中的CO和水蒸气在一定温度和压力条件下,在变换催化剂的作用下发生变换反应生成H2和CO2,反应方程式如下:
变换反应具有以下几个特点:
(a)反应是可逆的,既CO可与水蒸气在一定条件下生成CO2和H2,同时,生成的CO2和H2又可以相互作用生成CO和水蒸气。
(b)变换反应为等容反应,即反应前后体积没变化。
(3)反应是放热的,变换反应随温度升高而减少,温度低利于向变换反应方向进行。
(4)在变换炉内,由于含有CO、CO2、H2、N2和水蒸气,在不同的温度、压力和触媒存在的条件下,可以发生各种副反应,变换炉内的催化剂是根据粗煤气中CO 浓度高、含有硫化物和下游装置对原料气中CO浓度的要求来选取的。催化剂的运行温度控制尤为重要,当高浓度的CO在耐硫变换催化剂(钴钼系催化剂活性组份是COS 和MOS2)处于起活状态(触媒热点温度高于220℃),且粗煤气低水汽比(<0.4) 的情况下会发生变换反应及甲烷化反应,反应过程中强放热会造成触媒层巨大的温升,而将催化剂组成结构破坏甚至烧坏。当炉温上涨过快和触媒处于高温时,必须使用低温或较大空速来压制变换炉温或带出热量。
发明内容
本发明针对目前技术发展的需求和不足之处,提供一种绝热变换炉的炉温控制方法。
本发明的一种绝热变换炉的炉温控制方法,解决上述技术问题采用的技术方案如下:
一种绝热变换炉的炉温控制方法,该方法涉及变换***开车接气阶段或低负荷运行阶段,炉温控制过程包括如下步骤:
粉煤气化炉排出粗煤气,粗煤气经过煤气预热器后进入绝热变换炉,在绝热变换炉内发生放热反应;
绝热变换炉的进气口连通有进气管线,在绝热变换炉的炉温上升速度超过20℃ /min或者炉温超过440℃时,压力不低于3.6MPa的氮气/二氧化碳通入进气管线,与提温后的粗煤气混合进入绝热变换炉,以抑制变换反应和提高空速带出反应热,进而控制变换触媒的温升速率,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
可选的,至少两个绝热变换炉之间连接有煤气预热器,前一个绝热变换炉排出的粗煤气经过煤气预热器后直接进入1.0MPa废热锅炉,1.0MPa废热锅炉调节水汽比到0.4-0.5后送入后一个绝热变换炉。
优选的,在变换***开车接气阶段,压力不低于3.6MPa的氮气通入进气管线,且氮气温度为70℃-90℃,浓度为99.99%。
可选的,通入进气管线的氮气来自空分装置排出的氮气,该氮气的压力为3.8MPa,3.8MPa的氮气通入进气管线,与提温后的粗煤气混合进入绝热变换炉,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
可选的,通入进气管线的氮气由空分装置排出,该氮气的压力为0.4MPa,0.4MPa的氮气经二氧化碳机组提压后通入进气管线,与提温后的粗煤气混合,进入绝热变换炉,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
优选的,在变换***低负荷运行阶段,压力不低于3.6MPa的二氧化碳通入进气管线,且二氧化碳温度为70℃-90℃,浓度为98%。
可选的,通入进气管线的二氧化碳由低温甲醇洗工段排出,该二氧化碳的压力为0.2MPa,0.2MPa的二氧化碳经氧化碳机组提压后通入进气管线,与提温后的粗煤气混合进入绝热变换炉,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
优选的,通入进气管线的二氧化碳压力不超过4.0MPa。
本发明的一种绝热变换炉的炉温控制方法,与现有技术相比具有的有益效果是:
(1)本发明通过适时的向绝热变换炉内通入氮气来降低炉内温度,稀释一氧化碳浓度,抑制放热反应的发生,从而有效控制变换炉温度,避免绝热变换炉在接气过程中受空速流量影响而引发超温以及“飞温”过程,避免设备因超温带来的损坏问题,延长设备、管道的安全使用周期;
(2)本发明向绝热变换炉内通入的氮气可以保护催化剂的运行,延长炉催化剂的使用周期,避免催化剂损坏。
附图说明
附图1是本发明中实施例二的流程简图。
图中各符号表示:
①表示粉煤气化炉排出的粗煤气,②、③表示进气管线,
④表示第一个绝热变换炉,⑤表示煤气预热器,⑥表示1.0MPa废热锅炉,
⑦表示第二个绝热变换炉,⑧表示2.5MPa废热锅炉,
⑨表示进入低温甲醇洗工段的气体。
具体实施方式
为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例一:
参考附图1中①、②、⑤、④之间的连接关系,以一个绝热变换炉④为例,本实施例的一种绝热变换炉的炉温控制方法涉及变换***开车接气阶段或低负荷运行阶段,炉温控制过程包括如下步骤:
粉煤气化炉排出粗煤气①,粗煤气①经过煤气预热器⑤提温到200℃-220℃后进入绝热变换炉④,在绝热变换炉④内发生放热反应;
绝热变换炉④的进气口连通有进气管线②,
(a)在变换***开车接气阶段,绝热变换炉④的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力不低于3.6MPa、温度为80℃、浓度为99.99%的氮气通过进气管线②与提温后的粗煤气①混合,进入绝热变换炉④,并将绝热变换炉④的炉温控制在475℃以下;
(b)在变换***低负荷运行阶段,绝热变换炉④的炉温上升速度超过20℃/min 或者炉温超过440℃时,压力不低于3.6MPa、温度为80℃、浓度为98%的二氧化碳通过进气管线②与提温后的粗煤气①混合,进入绝热变换炉④,并将绝热变换炉④的炉温控制在475℃以下。
本实施例中,粉煤气化炉排出的粗煤气①通常包括一氧化碳、氢气、二氧化碳、氮气、甲烷。
本实施例中,在变换***开车接气阶段,通入进气管线②的氮气来自空分装置排出的氮气,此时,氮气的压力为3.8MPa,空分装置排出的氮气直接通入进气管线②。当然,空分装置还会排出压力为0.4MPa的氮气,此时,氮气经二氧化碳机组提压至不低于3.6MPa、且温度为80℃后再通入进气管线②。氮气由进气管线②进入绝热变换炉④后,一方面利用自身温度来降低绝热变换炉④的炉温,另一方面,氮气的补入稀释了绝热变换炉内一氧化碳的浓度,抑制放热反应的发生,抑制各副反应的发生,第三方面,由于氮气本身就是惰性气,不参与反应过程,可以保护催化剂运行,避免对催化剂因温度高发生结构变化,出现烧结。
(I)变换***开车接气阶段,本实施例的具体炉温控制流程如下:
(1)粉煤气化炉排出粗煤气①,粗煤气①经过煤气预热器⑤提温到200℃-220℃后进入绝热变换炉④,在绝热变换炉④内发生放热反应;
(2)观察绝热变换炉④的炉温变化,
(3)绝热变换炉④的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力为3.8MPa、流速为15m/s、温度为80℃、浓度为99.99%的氮气通过进气管线②与提温后的粗煤气①混合,进入绝热变换炉④,并将绝热变换炉④的炉温控制在475℃以下。
(II)变换***低负荷运行阶段,本实施例的具体炉温控制流程如下:
(1)粉煤气化炉排出粗煤气①,粗煤气①经过煤气预热器⑤提温到200℃-220℃后进入绝热变换炉④,在绝热变换炉④内发生放热反应;
(2)观察绝热变换炉④的炉温变化,
(3)绝热变换炉④的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力未3.8MPa、流速为15m/s、温度为80℃、浓度为98%的二氧化碳通过进气管线②与提温后的粗煤气①混合,进入绝热变换炉④,并将绝热变换炉④的炉温控制在475℃以下。
需要补充的是,上述流程中绝热变换炉④的出气口处于开启状态,在有氮气通入绝热变换炉④时,绝热变换炉④会通过出气口向低温甲醇洗工段排放气体,气体不限于一氧化碳、氢气、二氧化碳、氮气、甲烷。
需要补充的是,控制绝热变换炉④炉温的过程中,炉温有可能超过475℃,此时,只要在15分钟内将炉温降至475℃以下即可。
需要补充的是,针对绝热变换炉④排出的粗煤气,可以使用废热锅炉对粗煤气中的热量进行回收再利用。
实施例二:
基于实施例一,结合附图1,本实施例提出一种绝热变换炉的炉温控制方法,该方法实现过程中涉及两个绝热变换炉④、⑦,绝热变换炉④的进气口连通有进气管线②,绝热变换炉⑦的进气口连通有进气管线③。
本实施例中,两个绝热变换炉④、⑦之间连接有煤气预热器⑤,第一个绝热变换炉④排出的粗煤气经过煤气预热器⑤后进入1.0MPa废热锅炉⑥,1.0MPa废热锅炉⑥调节水汽比到0.4-0.5后送入第二个绝热变换炉⑦。
(I)变换***开车接气阶段,本实施例的具体炉温控制流程如下:
(1)粉煤气化炉排出粗煤气①,粗煤气①经过煤气预热器⑤提温到200℃-220℃后进入第一个绝热变换炉④,并在第一个绝热变换炉④内发生放热反应;
(2)观察第一个绝热变换炉④和第二个绝热变换炉⑦的炉温变化,
(3)当第一个绝热变换炉④的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力为3.6MPa、流速为15m/s、温度为70℃、浓度为99.99%的氮气通过进气管线②进入第一个绝热变换炉④,并将第一个绝热变换炉④的炉温控制在475℃以下;
(4)氮气通过进气管线②通入第一个绝热变换炉④后,第一个绝热变换炉④内排出粗煤气,排出的粗煤气经煤气预热器⑤后进入1.0MPa废热锅炉⑥,1.0MPa废热锅炉⑥将粗煤气的水汽比炉调节到0.4-0.5后送入第二个绝热变换炉⑦;
(5)当第二个绝热变换炉⑦的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力为3.6MPa、流速为15m/s、温度为70℃、浓度为99.99%的氮气通过进气管线③进入第二个绝热变换炉⑦,使第二个绝热变换炉⑦中一氧化碳含量在18%-22%之间,并将第二个绝热变换炉⑦的炉温控制在475℃以下。
2.5MPa废热锅炉⑧以对第二个绝热变换炉⑦排出粗煤气中的热量进行回收。
(II)变换***低负荷运行阶段,本实施例的具体炉温控制流程如下:
(1)粉煤气化炉排出粗煤气①,粗煤气①经过煤气预热器⑤提温到200℃-220℃后进入第一个绝热变换炉④,并在第一个绝热变换炉④内发生放热反应;
(2)观察第一个绝热变换炉④和第二个绝热变换炉⑦的炉温变化,
(3)当第一个绝热变换炉④的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力为3.8MPa、流速为15m/s、温度为70℃、浓度为98%的二氧化碳通过进气管线②进入第一个绝热变换炉④,并将第一个绝热变换炉④的炉温控制在475℃以下;
(4)氮气通过进气管线②通入第一个绝热变换炉④后,第一个绝热变换炉④内排出粗煤气,排出的粗煤气经煤气预热器⑤后进入1.0MPa废热锅炉⑥,1.0MPa废热锅炉⑥将粗煤气的水汽比炉调节到0.4-0.5后送入第二个绝热变换炉⑦;
(5)当第二个绝热变换炉⑦的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力为3.8MPa、流速为15m/s、温度为70℃、浓度为98%的二氧化碳通过进气管线③进入第二个绝热变换炉⑦,使第二个绝热变换炉⑦中一氧化碳含量在18%-22%之间,并将第二个绝热变换炉⑦的炉温控制在475℃以下。
2.5MPa废热锅炉⑧可以对第二个绝热变换炉⑦排出粗煤气中的热量进行回收。
需要补充的是,上述流程中两个绝热变换炉④、⑦的出气口处于开启状态,在有氮气/二氧化碳通过进气管线②、③通入绝热变换炉④、⑦时,绝热变换炉④、⑦会通过出气口向外排出气体,且第二个绝热变换炉⑦通过出气口排出的气体进入低温甲醇洗工段⑨,气体不限于一氧化碳、氢气、二氧化碳、氮气、甲烷。
基于实施例一和实施例二,需要补充的是:
(i)通过进气管线进入绝热变换炉的氮气/二氧化碳温度范围在70℃-90℃。
(ii)空分装置排出的3.8MPa氮气可以单独通入绝热变换炉,空分装置排出的0.4MPa氮气经提压达到不低于3.6MPa氮气、且温度不超过90℃后也可以单独通入绝热变换炉;当然为了更好的节约能耗,通常在空分装置排出的3.8MPa氮气通入绝热变换炉不足时,再将提压后不低于3.6MPa氮气、且温度不超过90℃的氮气通入绝热变换炉。
(iii)从能耗方面来说,通入绝热变换炉的氮气压力不超过8.0MPa最佳,绝热变换炉的数量为两个最佳。
综上可知,采用本发明的一种绝热变换炉的炉温控制方法,可以有效控制变换炉温度,稀释一氧化碳的浓度,避免绝热变换炉在接气过程中受空速流量影响而引发超温以及“飞温”过程,避免设备因超温带来的损坏问题,还可以保护催化剂的运行,延长炉催化剂的使用周期。
以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述,这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容。基于本发明的上述具体实施例,本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下,对本发明所作出的任何改进和修饰,皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (9)
1.一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,该方法涉及变换***开车接气阶段或低负荷运行阶段,炉温控制过程包括如下步骤:
粉煤气化炉排出粗煤气,粗煤气经过煤气预热器后进入绝热变换炉,在绝热变换炉内发生放热反应;
绝热变换炉的进气口连通有进气管线,在绝热变换炉的炉温上升速度超过20℃/min或者炉温超过440℃时,压力不低于3.6MPa的氮气/二氧化碳通入进气管线,与提温后的粗煤气混合进入绝热变换炉,以抑制变换反应和提高空速带出反应热,进而控制变换触媒的温升速率,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
2.根据权利要求1所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,所述绝热变换炉有至少两个,每个绝热变换炉的进气口均连通有进气管线;
至少两个绝热变换炉之间连接有煤气预热器,前一个绝热变换炉排出的粗煤气经过煤气预热器后直接进入1.0MPa废热锅炉,1.0MPa废热锅炉调节水汽比到0.4-0.5后送入后一个绝热变换炉。
3.根据权利要求2所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,压力不低于3.6MPa的氮气/二氧化碳通入进气管线,与粗煤气混合后进入最后一个绝热变换炉,至最后一个绝热变换炉中一氧化碳含量在18%-22%之间时,最后一个绝热变换炉再次排出粗煤气,2.5MPa废热锅炉对粗煤气中的热量进行回收。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,在变换***开车接气阶段,压力不低于3.6MPa的氮气通入进气管线,且氮气温度为70℃-90℃,浓度为99.99%。
5.根据权利要求4所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,通入进气管线的氮气来自空分装置排出的氮气,该氮气的压力为3.8MPa,3.8MPa的氮气通入进气管线,与提温后的粗煤气混合进入绝热变换炉,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
6.根据权利要求4所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,通入进气管线的氮气由空分装置排出,该氮气的压力为0.4MPa,0.4MPa的氮气经二氧化碳机组提压后通入进气管线,与提温后的粗煤气混合,进入绝热变换炉,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,在变换***低负荷运行阶段,压力不低于3.6MPa的二氧化碳通入进气管线,且二氧化碳温度为70℃-90℃,浓度为98%。
8.根据权利要求7所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,通入进气管线的二氧化碳由低温甲醇洗工段排出,该二氧化碳的压力为0.2MPa,0.2MPa的二氧化碳经氧化碳机组提压后通入进气管线,与提温后的粗煤气混合进入绝热变换炉,并将绝热变换炉的炉温控制在475℃以下。
9.根据权利要求7所述的一种绝热变换炉的炉温控制方法,其特征在于,通入进气管线的二氧化碳压力不超过4.0MPa。
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- 2022-11-01 CN CN202211366952.6A patent/CN115784150A/zh active Pending
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