煤制甲醇原料气工艺及耐硫变换催化剂的选择

煤制甲醇原料气工艺及耐硫变换催化剂的选择内容摘要：

CO 变换负荷，而且还可能有甲烷化副反应的发生，因此，变换反应的分段、反应深度和甲烷化副反应的控制等问题，就成为 Shell 煤气化工艺能否成功的用于甲醇或合成氨生产的关键。 变换反应的分段 Shell 煤气化和德士古水煤桨加压气化的主要气体组成如表 1 所示。 从表 1 的数据不难看出， Shell煤气化制得的气体中 CO 含量高，而 CO2 含量低。 如果将 Shell 煤气化的气体进行适当的变换，就可以得到与德士古水煤桨加压气化基本相同的气体组成。 由于德士古水煤桨加压气化技术已在我国的山东鲁南、陕西渭河和安徽淮南等化肥厂都有成功运行的先例，因此，从原料气组成方面分析，只要变换部分比德士古水煤桨加压气化工艺多增加一个变换炉，或者增加一个预变炉， Shell 煤气化工艺就可用于合成氨生产。 Shell 煤气化与常压固定床气化以及经过预变后 Shell 煤气化主要气体组成列于表 2。 从表 2 可以看出，经过适当的变换后， Shell 煤气化的组成也基本上与常压固定床气化组成相近。 常压固定床气化是我国较成熟和传统的气化工艺，目前，在我国已有数十套成功运行的工业装置，因此，将 Shell 煤气化组成经过变换，达到与常压固定床气化基本相同的组成后，再按照该工艺的后续流程进行合成氨生产也是可行的。 第一段反应炉反应深度的控制 经过对 Shell 煤气化变换工艺的深入研究，总结出控制一段反应深度的方法有两种。 （ 1）通过控制反应的水 /气，可控制反应的平衡，从而达到控制反应深度的目的。 但当水 /气较小、床层的热点温度较高（一般大于 400℃ ）时，就可能引发甲烷化副反应，因此，水气比的选取要保证床层的热点温度不高于 400℃。 （ 2）通过控制催化剂的装填量，也能达到控制反应深度的目的。 但是，当水 /气较高时，由于 Shell煤气化制取的原料气中的 CO 含量高达 60%以上，反应的推动力大，如果通过催化剂的装量来控制反应的深度，催化剂的用量就必须计算准确。 用动力学方程式计算了当干气量为 ，干基组成 CO %、 %、 H2 %、 %、压力 时，出口 CO 指标与催化剂量的变化关系，结果如表 3 所示。 由表 3 可以看出，催化剂的装量只要有少量的变化，就会对出口 CO 含量和床层热点温度有很大的影响。 因此采用该法来控制反应的深度，催化剂的用量就必须计算准确。 甲烷化副反应的影响因素 （ 1）水 /气对 Shell 粉煤气化流程中甲烷化副反应的影响 水 /气是调节变换反应指标的一个重要控制手段，当水 /气较高时，主要发生 CO 的变换反应，不会有甲烷化副反应发生。 当水 /气较低时，特别 是当床层温度又大于 400℃ 时，则容易发生甲烷化副反应，造成床层飞温。 不同的催化剂由于其制备方法和组分结构的不同，对发生甲烷化副反应所要求的最低水 /气也不同。 在原粒度加压评价装置上，模拟 Shell 气化预变反应器的工艺条件，考察了当压力和床层热点温度不变时，水 /气的变化对甲烷化副反应的影响，结果列于表 4。 表 4 的数据说明：在 压力和 428℃ 的热点温度的条件下，当水 /气超过 时，催化剂床层出口的甲烷含量。