干煤粉加壓氣化防止水煤氣變換系統(tǒng)超溫的探討
作者/來源：董金國（貴州開陽化工有限公司，貴州 開陽 550300） 日期： 2009-03-23 點(diǎn)擊率：1495
干煤粉氣化中的GSP和SHELL工藝，代表了當(dāng)今世界第三代煤氣化技術(shù)的先進(jìn)水平。由于這兩種工藝具有煤種適應(yīng)性廣，能處理高灰低熱值煤和高灰熔點(diǎn)煤的特點(diǎn)，正受到越來越多的關(guān)注。兩種工藝氣化爐進(jìn)料均為干煤粉且氣化介質(zhì)為蒸汽和氧氣，因此氣化爐反應(yīng)溫度高，所生成的合成氣中CO含量較高，而水氣比相對較低（相對于德士古水煤漿加壓氣化工藝），這就給變換系統(tǒng)的設(shè)計，尤其是第一中溫變換爐的設(shè)計增加了一定的難度，如何保證在這種氣體成分下變換爐不超溫是大家關(guān)心的問題。
1 超溫原因分析
變換爐每變換1%的CO（濕基），則產(chǎn)生10～11 ℃的溫升。變換反應(yīng)一般在較低的溫度，如240℃下開始，開始時由于CO和水蒸氣濃度較高，而CO2和H2含量相對較低，正反應(yīng)速度快。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，不斷放出反應(yīng)熱，氣流溫度快速升高，正逆向反應(yīng)速度常數(shù)均增加，但由于反應(yīng)物CO和水蒸氣濃度減少而生成物CO2和H2濃度增加，使逆反應(yīng)速度逐漸升高，正反應(yīng)速度逐漸降低，也就是總的反應(yīng)速度逐漸降低，直至趨近于零，正逆反應(yīng)速度相等，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，這時氣體成分、氣流溫度和床層溫度達(dá)到相對穩(wěn)定。
對于德士古合成氣，CO為45%（干基，體積分率），水氣比R＝1.4，CO折算為濕基含量為18.75%，即使CO＋H2O＝CO2＋H2這一反應(yīng)不受化學(xué)平衡的限制，即CO完全變換，床層溫升也只有188～206 ℃。若入口溫度為240 ℃，則床層熱點(diǎn)溫度為428～446 ℃，仍不會超溫。而對于干煤粉氣化生產(chǎn)的合成氣來說，CO為65%（干基，體積分率），水氣比R＝1.1，若CO不受化學(xué)平衡限制地進(jìn)行變換反應(yīng)，則床層溫升將達(dá)到310～340 ℃，熱點(diǎn)溫度將達(dá)到550～580 ℃，會造成嚴(yán)重超溫。此時再發(fā)生其他反應(yīng)，如甲烷化，則變換爐將出現(xiàn)“飛溫”現(xiàn)象，造成嚴(yán)重事故。即使考慮化學(xué)平衡對變換反應(yīng)的影響，床層溫升沒有那么大，但仍不能避免超溫事故的發(fā)生。
2 變換爐床層溫升計算
2.1 計算依據(jù)
計算是基于干煤粉加壓氣化工藝通常操作工況下的氣體成分及不考慮化學(xué)反應(yīng)速度這兩點(diǎn)來計算的。
（1）氣體成分
CO 65%
CO2 4.3%
H2 23.7%
N2＋Ar+CH4 7%
水氣比R 1.15
（2）....
