用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的變換方法及設備的製作方法
2023-08-11 14:19:36
專利名稱：用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的變換方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明是關於合成氨廠變換工段用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的變換方法。
在合成氨廠變換工段中，其變換後的變換氣含有一定的蒸汽量，為節約能耗，需要回收該蒸汽的潛熱，通常有兩種方法，一種是採用廢熱鍋爐，利用變換氣體蒸汽的潛熱副產蒸汽，由於副產蒸汽壓力較低，無法用於變換工段，變換仍需加入大量的高壓蒸汽(壓力高低是對變換壓力而言)。另一種方法是採用飽和熱水塔流程，先用水加熱器吸收變換氣的顯熱，然後再通入熱水塔與大量水接觸冷凝吸收變換氣中的蒸汽，提高熱水塔中的水溫，再用熱水泵將熱水通過一個或幾個水加熱器進一步提高水溫後，進入飽和塔，通過大量填料與幹半水煤氣接觸，來蒸發或汽化進入的熱水，使幹半水煤氣吸收儘量多的水汽，從而達到回收變換氣中的蒸汽潛熱、降低能耗的目的。後一種方法廣泛採用在壓力小於2.0MPa變換工藝中，我國變換壓力為0.75MPa、1.35MPa、2.0MPa的800多家中、小合成氨廠都採用這種工藝。該工藝存在下述缺點1、由於變換氣的潛熱回收經過冷凝和蒸發，有效能損失嚴重、能量回收率低，一般僅為50％左右。
2、設備龐大，投資大，需要一個較大容積的飽和熱水塔，並需填充大量的填料，和相應的輸水泵及管線。
3、操作麻煩複雜。
因此，本發明的目的在於克服上述兩種方法的缺點，提供一種用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的變換方法，該方法流程短，能更有效地回收變換反應的能量。
本發明的目的還在於提供一種用於上述方法的噴水霧化換熱設備。
本發明的目的是通過下述方案實現的。
用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的變換方法，變換爐用中變串低變、或者全低變通用工藝條件，中變催化劑是Fe2O3為主體，以Cr2O3為主要添加物的多成分鐵—鉻系中溫變換催化劑，低變催化劑用鈷—鉬系耐硫低溫變換催化劑，特點是半水煤氣首先進入噴水霧化換熱器下部管內，向上行，與管間下行的變換氣換熱，經噴水霧化後，進入該換熱器上部與變換氣換熱，使霧變成蒸汽，氣體中蒸汽與半水煤氣的摩爾比為0.1-0.5，帶水汽的半水煤氣進入變換爐的中間換熱器，與變換爐中間出來的變換氣換熱，加熱到入變換爐一段的溫度後入爐，反應多餘的熱量都用水冷激產生蒸汽，用以補充反應蒸汽。
上述變換方法，噴水霧化後氣體中蒸汽與半水煤氣的摩爾比一般為0.2-0.25。
為防止半水煤氣中的雜質進入變換爐，在變換爐前設置一淨化爐或予變換爐，以過濾氣體中的雜質。
本變換方法中噴水霧化換熱設備為列管式換熱器，列管分為上、下兩部分，上部與下部換熱面積比例為2∶1、在上部與下部之間設有高效噴水霧化噴頭，噴水霧化區與換熱器上、下部的管內相通。
本變換方法中變換氣進入噴水霧化換熱器後，與霧化氣換熱，使煤氣增溼、帶走較多的熱量，即回收了低位能、節約了能耗。
本方法的優點是1、用原有的水加熱器改造成噴水霧化換熱器、去掉飽和熱水塔、去掉一個以上的水加熱器、簡化了流程、節省了設備的投資。
2、杜絕了飽和熱水塔的熱水排放，其換熱後的出口變換氣溫度在60℃左右，低於飽和熱水塔出口的變換氣溫度(一般為90℃)，大大節省了能耗。
圖1是根據本發明提出的用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的全低變流程圖。
圖中標號1是噴水霧化換熱器，2予變換爐、3熱交換器、4變換爐，5、6為冷激噴水管。以變換壓力0.75MPa的全低變工藝為例，含CO30％左右的半水煤氣，加壓至工藝壓力後，首先進入噴水霧化換熱器1的下部管內，向上行，與管間下行的變換氣換熱，經噴水霧化後進入換熱器上部，帶霧的半水煤氣迅速通過管壁與變換氣換熱，使霧變成蒸汽，氣體中蒸汽與半水煤氣的摩爾比為0.1-0.5，一般在0.2-0.25，帶水汽的半水煤氣進入熱交換器3，與變換爐4二段出來的～280℃的變換氣換熱，加熱到～200℃，進入予變換爐2去除氣體中的雜質，於240℃進入裝有鈷—鉬耐硫低溫變換催化劑的變換爐4，經第一段催化反應後，溫度升到～370℃，CO含量降到8％，經噴水器5噴水冷激到240℃，補充蒸汽後，進入變換爐第二段、二段變換出口氣體溫度升到280℃，CO降至3％，通過換熱器3換熱，溫度降到240℃、經噴水器6噴水冷激到180℃，進入變換爐第三段進行催化變換反應，出口變換氣中CO≤1％，溫度200-220℃，含水蒸～15％，該變換氣入噴水霧化換熱器1的上部，從上向下行走管間與管內的半水煤氣換熱，氣體出噴水霧化換熱器1的溫度～60℃，在噴水霧化換熱器中變換氣的流量為半水煤氣的1.倍左右。
所用的噴水霧化換熱器是一個不鏽鋼列管式換熱器，列管分為上、下兩部分，上部換熱面積與下部換熱面積之比為2∶1，上部與下部中間裝有CN2161236Y快速加熱節能噴頭，該噴水霧化區與上、下部列管內相通。
權利要求
1.用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的變換方法，變換爐用中變串低變、或者全低變通用工藝條件、其特徵是半水煤氣首先進入噴水霧化換熱器下部管內，向上行與管間下行的變換氣換熱，經噴水霧化後，進入該換熱器上部，與變換氣換熱，使霧變成蒸汽、氣體中蒸汽與半水煤氣的摩爾比為0.1-0.5，帶水汽的半水煤氣進入變換爐的中間換熱器，與變換爐中間出來的變換氣換熱，加熱到入變換爐的溫度後入爐，反應多餘的熱量都用水冷激產生蒸汽、用以補充反應蒸汽。
2.如權利要求1所述的變換方法，其特徵是噴水霧化後，氣體中蒸汽與半水煤氣的摩爾比為0.2-0.25。
3.如權利要求1所述的變換方法，其特徵是變換塔前設置予變換爐、過濾淨化氣體中的雜質。
4.用於權利要求1所述變換方法的噴水霧化換熱設備，其特徵是列管式換熱器、列管分為上、下兩部分，上部與下部換熱面積比例為2∶1，在上下部之間設有高效噴水霧化噴頭，噴水霧化區與換熱器上、下部的管內相通。
全文摘要
一種用噴水霧化換熱取代飽和熱水塔的變換方法。該方法是半水煤氣先進入噴水霧化換熱器的下部管內，向上行，與管間向下行的變換氣換熱，經噴水霧化後入換熱器上部，使霧變為蒸汽，氣體中蒸汽與半水煤氣的摩爾比為0.1-0.5，變換氣流量為半水煤氣流量的1.5倍，帶水汽的半水煤氣與變換二段出口的變換氣換熱後進入變換爐、變換採用中變串低變，或者全低變工藝，噴水霧化換熱器為列管式換熱器，列管分為上下兩部分、上下部換熱面積比為2∶1，上下部之間設有高效噴霧噴頭，噴水霧化區與換熱器上、下部的管內相通。
文檔編號F28D21/00GK1160842SQ9611971
公開日1997年10月1日 申請日期1996年12月31日 優先權日1996年12月31日
發明者陳勁松, 王夢飛, 陳四發, 吳大天 申請人:湖北省化學研究所