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氮肥技术
2011年第32卷第1期
HT-L粉煤气化配套变换工艺设计
汪旭红
（北京航天煤化工工程公司兰州分公司730030）
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摘要简述了对HT-L粉煤加压气化气（高水/气比、高CO含量进行变换的工艺设计。设计中采取一段变换炉催化制分层装填、二段配气等措施来控制反应的平衡，使高浓度的CO在较温和的工艺条件下进行变换，从而避免了变换反应固反应过度而超温。
关键调变换工艺高水/气比高CO浓度操作温度控制
中国合成氨工业经过70多年的发展，产量已跃居世界第一，并掌握了以无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、焦炉气、天然气、油田伴生气和液态烃等气固液多种原料生产合成氨的技术。中国航天科技集团北京航天煤化工工程公司经过长期研制，并发出具有世界先进水平和自主知识产权的新型煤气化技术—HT-L粉煤加压气化专利技术，已应用于安徽临泉甲醇项目与河南濮阳龙字甲醇项目中，于2008年顺利开车运行，达到设计要求。
随着HT-L粉煤加压气化技术(航天炉)在国内的运用，后序装置设计也在不断的探索与改进当中。因“航天炉"气化原料气具有高水/气比、高 CO等特点，造成CO变换反应推动力太大，一变热点温度难以控制。为了控制变换炉温度，降低设备造价，通过对一段变换炉催化剂合理分层装填、配气及设立调节副线，来控制在不同负荷下的反应深度和床层热点温度。
变换工艺路线的选择
根据目前大中型合成氨的变换工艺在整个净化工艺中的配置情况来看，变换使用的催化剂和热回收方式是关键，它决定了变换工艺的流程配置及工艺先进性。
在20世纪60年代前，主要使用Fe-Cr系变换催化剂的变换工艺，气体经变换后仍含有体积分数为3%~4%的CO，该系列变换催化剂抗硫毒能力差，蒸汽消耗较高，有最低水气比要求。60 年代后，采用了活性高的Cu-Zn系变换催化剂残余CO的体积分数可降至~0.4%，适用于总硫的体积分数<0.1×10-的气体，因此，要求原料气必须先脱硫再变换。
随着Co-Mo耐硫变换催化剂的研发成功，其
万方数据
操作温度范围广，抗硫毒能力强，对总硫含量无上限要求的特点，在工业装置上得到广泛应用。
由于航天炉气化原料气中CO的体积分数高达65%~70%，水/气比高达1.1~1.4，因此，变换工艺如何分段、一段炉反应的深度如何控制和怎样抑制甲烷化副反应等问题，就成为“航天粉煤加压气化”变换工艺设计的难点。
通过对应用Shell粉煤气化和Texaco水煤浆气化的合成氨厂的多次考察并与催化剂厂家的技术人员对催化剂装填、硫化等进行了深入细致的交流和讨论，同时又在不断地对过去所作变换装置投产后总结的基础上，最终确定在变换工艺中,采用Co-Mo系宽温耐硫催化剂。该系列催化剂适用于原料气中硫含量较高的变换，对原料气中硫只有最低要求，无上限要求，因此使后序净化流程更为简单。
根据目前国内外合成氨装置中净化工艺一般为低温甲醇洗+液氮洗或是低温甲醇洗+甲烷化精制，这就要求变换后的CO含量尽量低，所以确定采用四段变换，使CO在变换气中的体积
分数(干基）≤0.4%。变换工艺特点 2
（1)根据HT-L气化炉生产的煤气组份特点，一、二段变换反应温升较大。为了控制反应温度，降低变换炉的造价，必须采用分段变换移走热量，将变换出口气体温度控制在≤450℃。
（2)一段变换炉操作温度通过催化剂分层装填及煤气副线调节，通过控制催化剂床层的气量和人口温度来确保一段反应在催化剂允许的温升范围内运行。
(3)二段变换炉操作温度通过配气降低二段