煤气化配套一氧化碳变换工艺技术探析

张文飞

（神华宁夏煤业集团煤制油分公司，宁夏银川 750411）

煤气化配套一氧化碳变换工艺技术探析

张文飞

（神华宁夏煤业集团煤制油分公司，宁夏银川 750411）

随着现代化产业的不断发展，煤炭资源凭借其丰富的储量，成为研究重点。为了适应现代社会能源需求的多样性，煤气化工艺研究也就成为重点。通过煤气化工业的概述，通过具体的煤气化配套一氧化碳变换工艺技术的选择，希望可以满足具体的要求。

煤气化；一氧化碳；变换工艺

在煤气化配套装置之中，通过变换反应调节气化装置，一氧化碳变换装置就可以产出煤气的氢/碳，在下游产品需求满足的条件下，在选择工艺技术的时候，不但要与不同气化工艺产出煤气特点相互结合，同时也需要考虑到后续下游产品和装置的需求。

1 煤气化工业概述

1.1 水煤浆气化粗煤气分析

水煤浆气化工艺属于激冷型流程，在具体操作之中对于压力的要求很高，一般需要控制在2.7～8.5MPa之间。在粗煤气当中，一氧化碳产出的含量为42%～47%，与生成氢气的比例基本一样。但是一氧化碳本身的负荷变化不大，所以，也不会明显的影响变换炉温度。

水煤浆气化粗煤气时，会出现严重的水汽化，所以，一般需要添加水蒸气，这样才能符合变化的需求。正是因为这个原因，所以，在进行粗煤气的变换反应之后，冷凝液的需求更多[1]。

1.2 粉煤气化粗煤气分析

相比水煤浆气化，粉煤气化需要的压力较小，3.8MPa即可。因为水蒸气的比例大幅度减少，因此，一氧化碳的干基可以达到60%～70%。那么反应变动所需要的推动力较大，反应过程也很剧烈。

所以，在废锅型工艺粉煤气化的过程中，就很容易出现变化炉温度过高的情况，在生产之中的热处理是不会间断的，需要相对应的配套生产设备。另外，考虑到粉煤气化的生产率较低，所以，就需要有一定的水蒸气添加到其中。

2 一氧化碳变换工艺技术的选择——粉煤气化

低水/气变换工艺就是将各个变换炉入口都维持在0.15～0.5的低水/气，通过低水/气的维持，就可以对变换反应平衡加以控制，从而对床层温度以及反应深度进行控制，达不到满足甲烷化副反应要求，这样就只能逐级的进行高浓度CO的转换，最终得到希望的气体。该艺术包含的主要优势在于：第一，利用低水/气控制反应的平衡，就可以对变换出口CO含量进行控制，并且控制手段灵活，也容易实现，就可以满足缓和条件下高浓度CO的变换反应，进而实现稳定的，长周期的运行。第二，通过低廉价的水来替代蒸汽，这样就将蒸汽的用量减少，可以达到节能的效果。第三，水/气低则工艺气的露点温度很低，这样就可以将反应器入口的温度降低，在确保转化率相同的前提下尽量降低床层热点温度，这样不但可以避免出现甲烷化的副反应，同时设备的投资也可以加以控制。第四，对于变换气之中的硫化氢要求也很低，这样就可以避免出现反硫化的弊端。

2.1 用于制氢的变换工艺

在使用低水/气的变换工艺之时，主要是利用四段的耐硫变换。一般来说，在第一变换炉之中不需要蒸汽的添加，但是其余的阶段就需要少量的水或者是蒸汽。通过逐级的变换之中，就能够满足最终的要求，其工艺流程见图1。

图1 低水/气一氧化碳变换制氢的工艺流程

2.2 用于制甲醇的变换工艺

在使用低水/气变换工艺之时，因为甲醇制作本身所需要的变换率较低，所以，就可以减少变换的段数。流程可以设置为：一段变换+二段变换+一段变换旁路。也就是将气化粗合成气，然后分成为两股。一部分进入到第一变换炉之中，一般来说都不需要蒸汽的添加。在第一变换炉之中反应之后产生的气体通过降温换热处理后，再进行淬水和少量蒸汽添加后，就可以同另外的一股原料气混合起来，然后进入到第二变换炉之中进行变换。在第二变换驴中的出口CO含量基本都可以满足甲醇合成气的要求，这样也可以添加粗煤气旁路，进而对出口变换的CO含量进行调节，其工艺流程见图2。

图2 低水/气一氧化碳变换制甲醇的工艺流程

2.3 工艺选择建议

进行地水/气变换工艺，就是为了利用好原料气水的低含量，这样就可以在低水/气工艺下确保CO高浓度转换的平稳进行；相比高水/气变换工艺，就可以实现高位能蒸汽消耗的控制欲降低。所以，使用这一类装置的过程中，就可以考虑到节能，无论是对于制氢还是制甲醇，都需要合理的选择工艺。

3 结束语

总而言之，随着社会经济的不断发展，煤化工产业需要满足社会生产生活的基本需求，必须拥有强大的生命力。因为煤气化技术本身多样化，为化工产业的持续发展提供了原材料，所以利用水气调节，就可以合成氢碳产物，但是配套装置的选择就非常关键，还需要进一步研究。

Discussion on Carbon Monoxide Conversion Technology for Coal Gasification

Zhang Wen-fei

With the continuous development of modern industry，the coal resources have become the research focus with its rich reserves.In order to adapt to the diversity of modern society’s energy needs，coal gasification process research has become the focus. In this paper，through the overview of the coal gasification industry，through the choice of specific gasification supporting carbon monoxide conversion technology，hoping to meet the specific requirements.

coal gasification；carbon monoxide；conversion process

TQ546

A

1003–6490（2016）10–0006–02

2016–09–30

张文飞（1986—），男，河北邯郸人，助理工程师，主要研究方向为煤气化。