煤制乙二醇装置中CO耐硫变换工艺

第2 6卷第 6期21 O O年 1 2月

化学反应工程与工艺Ch m ia a to En ne rng a c olgy e c lRe c in gi e i nd Te hn o

VOl26.N O 6 De . 2 0 c O1

文章编号：1 0 - 7 3 ( 0 0 6 0 8—0 0 1 6 1 2 1 )0 - 4 1 5

煤制乙二醇装置中 C耐硫变换工艺 O李勇王红(国石化集团公司上海工程有限公司，上海中 20 2 ) 0 1 0

摘要：设计适合 2 0k/ 0 ta乙二醇合成装置的 C变换工序，提出了低汽气比全气量变换和高汽气比部分 O变换两种工艺流程，并采用 Ase ls件对两种流程进行了模拟。结果表明：对于全气量变换，当人 pnPu软炉气体温度为 2 0℃,汽气比为 0 3 O变换率为 4 . 1;对于部分变换流程，当 C变换率为 8, 6 .,C 2 5% O 5 进入变换炉的煤气占总煤气量的5 .时，出变换工段气体中的 C含量可以控制在 2 . 7。采用这两 01 O 1 7种变换流程，其出变换工段气体中的 H2和 C O物质的量之比为2 0 .,均可满足后续乙二醇合成工艺的要求。关键词：煤制乙二醇：汽气比：一氧化碳变换；A p n模拟 se中图分类号： T 2 3 1 2 Q5 6 4 Q 2 . 6;T 4 . 文献标识码： A

乙二醇 ( G)是一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯、不饱和聚酯 E

树脂和防冻剂等。近年来，世界聚酯产业迅猛发展，E的需求与日俱增_。以往生产 E的方法是 G 1] G以石油为原料，由乙烯催化氧化得到环氧乙烷，再由环氧乙烷水合生成乙二醇。我国能源结构是“贫

油富煤”,随着 E的需求快速增长，石油的短缺造成国内 E G G供应严重不足。因此，以煤基合成气为原料，氧化偶联制草酸二甲酯，进而加氢合成乙二醇的非石油工艺路线引起了人们的极大关注L。 2]以皖南煤为原料，经水煤浆加压气化得到的粗煤气中 H和 C的组成不能满足 E合成的需要，因 O G 此必须通过 C O变换工段对粗煤气组成进行调整。本工作借助 As e ls p nPu工程软件对 C O变换工段进行模

拟，讨论了不同工艺方案的变换条件、限制因素和相应的能耗和物耗，以寻找适合的生产方案，为生产提供理论指导。

1模拟设计要求及工艺方案1 1煤气组成和变换反应及工艺要求 .

乙二醇装置 (程见图 1的原料气由水煤浆气化车间供应，煤气经除尘过滤后的压力为流 )4 6MP,温度为 2 5。 . a 2 C,汽气比为1 4 .,总摩尔流量 (湿基 )为 12 2k lh 4 mo/,组成见表 l。

图 1 0 ta制乙二醇装置流程 20k/煤F g 1 lw ig a o 0 t ac a Oeh ln lc l i. Fo da rm f2 0k/ o l t ye eg yo t

收稿日期：2 1— 11;修订日期：2 1— 2 1 0 01-7 0 01—4

作者简介：李勇 ( 9 3 ) 1 6一，男，高级工程师。E ma:y n .sc s o e.O — i l o g se@ i pc Cr li n n

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化学反应工程与工艺

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在一定温度下，煤气中的 C O与水蒸气在催化剂作用下发生变换反应生成 H和 C,其反应方 0。程式如下： C O+ H2 O— H2 O+C () 1

平衡常数计算式如下：K p— Pc P H 0。,

/ Pc PHo (。。)

() 2

式中：K为以分压表示的反应平衡常数；P,Pn,P o P 分别表示 C z , c和 no O,H O和，C H O的平衡分压，MP。 a通过联立反应热计算公式 (以温度为函数 )和范特霍夫方程得到：IK。一一 0 3 8+ 4 7 9 8 6 T一 0 8 5nT+ 1 5 6× 1 _丁一 3 7 2× 1 n .1 8. 0/ .11 .6 0” .0 0 () 3

式中，T为反应温度，K。1 2变换流程方案设计 .

为了满足后续 E G合成工艺的要求，必须控制 C O变换工段出口气体中的 H。和 C O物质的量之比为2 o .,即此处 C O干基体积含量为2 . 2左右，因此，变换流程可采用低汽气比全气量变换和高 1 7汽气比部分变换两种方案。 1 2 1低汽气比全气量变换 ..

C O变换反应为可逆放热反应，由气化装置来的煤气温度为 2 5℃,汽气比为 I 4 2 .。如果气化装

置来的粗煤气直接进入变换炉进行反应，因反

应推动力太大，会造成 C发生深度变换和催化剂床层 O超温。为了控制 C变换率和反应温度在催化剂承受范围内，必须减小变换反应的推动力，因此，需 O要通过调节变换炉进料气体的汽气比和人口温度来实现。要调节水煤浆煤气中的水气含量，最可行的

流程配置是在变换炉前设置废热回收换热装置，既可以降低煤气汽气比，满足变换要求，又能充分利用出气化装置煤气的低位热能 (可用于副产下游工段需要的0 3 a G) . 5MP (的低压蒸汽，通过调节废热

锅炉副产蒸汽的压力控制变换炉进料煤气的汽气比),操作简单可行。目前这种工艺流程已率先在国内某化肥厂的 1 0k/ 0 ta甲醇装置上应用 _。 3]

低汽气比全气量 C变换工艺流程如图 2所示，粗煤气先经废热锅炉 P 0调节汽气比，再经换 O一1热器 C O—1升高温度后进入变换炉 D 0。变换后的气体经过四级间接换热降低温度至 4 -1 O℃左右，同

时回收热量用于加热变换炉进料气体、脱盐水和副产1 8MP ( ) . 5MP ( )中低压蒸汽。C 0 . a G和0 3 a G的 -5出口气液混合物进入分离器 F0,气相送脱硫脱碳工段，液相进人汽提塔 EO -2 -1回收其中溶解的气体。

图 2低汽气比全气量 C变换工艺流程 OFg 2 i . Th r c s l w ig a o h f wih t t lg s c n e so tl w t a g s r t ep o e sf o d a r m fCO s it t o a a o v r i n a o s e m- a a i o(.

20。 C 0, C一 3 C 0 n ( 0 e t x h n e; D- 1 C s i o v re; P O—wa t e t olr E O一ti p r -1 -2 0,一 4 a d 2 5 h a c a g r e 0一 O hf c n e tr t—l se h a i;— 1s r e￣F O n - 2g sl ud s p r t r b e p - 1 a d F 0一 a - q i e a ao i

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李勇等.煤制乙二醇装置中 C耐硫变换工艺 O

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1 2 2高汽气比部分变换 ..根据水煤浆煤气高汽气比和国产宽温域耐硫变换催化剂具有良好的低温活性的特点，可将由气化装置来的粗煤气分成两股，一股入变换

炉进行深度变换，另一股走旁路与变换后的煤气掺混，通过调

节变换气量与旁路气量的比例，使变换工段煤气出口中的 C含量符合 E生产工艺的要求。这种工 O G艺流程的特点是操作方便、易于控制，也不需要大幅降低煤气的汽气比，但旁路气中的有机硫未经变换即直接进入脱硫系统，会增加后续脱硫及精脱的负荷。 高汽气比部分 C变换工艺流程如图 3 O所示。由气化装置来的粗煤气分成两股，一股直接进人变

换炉 D 0一1进行变换，然后经换热使温度降到 2 5℃左右，同时副产 1 8MP (的中压蒸汽。降温后 2 . a G)的变换气与另一股粗煤气混合，混合后的气体再经过三级间接换热降低温度至 4 C左右。出 F0和 o。一1 F0一2的冷凝液，由于其中溶解的 H S和 C O等气体很少，可直接送到水煤浆气化装置进行利用。出C 0的气液混合物进入分离器 F0,气相送脱硫脱碳工段，液相进入汽提塔 DO -4 -3 1回收其中溶解的气体。

图 3高汽气比部分 C变换工艺流程 OFi 3 g. The p o e sfo d a r m r c s l w i g a ofCO hitw ih r ilg s c ve son a gh se m— a a i s f t pa ta a on r i thi t a g s r toC 0, C 0, ( 0 n - 4 h a e c a g r D- 1CO s i o v re; E 0— tip r F 0, F 0 n - 3 g sl ud s p r t r -1一2 2 3a dG0一e t x hn e; 0一 hh c n e tr一 I sr e; - 1 p - 2 a d F 0一 a—i i e aao q

2结果与讨论2 1模拟物性方法和变换炉类型 .

水煤浆煤气中主要含有碳氢化合物 ( CH )和各种轻气体 ( H,C。和 H如 如 O s等 ),且变换工段的气体 …… 此处隐藏：10648字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……