的饱和热水塔由于气体与水直接接触， 水蒸发平衡线是 曲线， 操作线是直线， 热回收效率提高受到了限制， 欲 达高热回收率， 需采用多级饱和热水塔， 不仅投资增大，
而且流程复杂， 操作管理较为困难。 饱和热水塔使用多年来， 除了投资大、 操作复杂、
热回收率低问题外、 主要是总固体污染催化剂、 腐蚀设 备严重，其原因是： 一、 由于水煤气中的氧和硫化物在饱和热水塔循环 水中生成酸性的硫酸盐，水煤气的脱硫大多数使用氨
寸 １ ６ ｉ ｔ
ｗ ｗｃ ｉ －ａｅ ． ｍ ｗ ． ｎ ｇ ｓｓ ｏ ｈａ ｃ
新技术篇＂ ｒ ） 水煤气变换新工艺
陈劲松
（ 湖北省化学研究所国家Ｃ Ｏ变换催化剂工业基地）
Ｔ ｅ ｅ Ｐ ｏ ｅ ｓ Ｗ ａ ｅ Ｃｏ ｌ ｓ ａ ｓｏ ｍ ｈ Ｎ ｗ ｒ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ Ｇａ Ｔｒ ｎ ｆｒ
数量， 一旦污染极易就造成一段催化剂偏流、 阻力增大、
失活缮，这就是一段催化剂使用寿命短的主要原因之
二、 同样由于循环水的酸性盐含量多， 造成饱和热 水塔筒体、 填料及水加热器的腐蚀； 特别在全低变流程 中的水加热器的气相和水相温度高于中串低（ 包括中低 低） 的温度， 操作上稍不注意就会使水加热器造成酸性 腐蚀而泄漏， 使煤气中的氧和毒物进人低变床层， 导致 催化剂失活；循环水的总固体进入床层引起阻力增大，
水， 又为了降低饱和热水塔的腐蚀也往循环水中加人氨 水， 这样使饱和塔的总固体 （ 硫酸盐） 居高不下， 通过
带水或水雾进人变换炉一段， 总固体大都为按盐， 在中
串低或中低低流程中由于进口 温度为一 ００， ３０ 按盐挥
发后都沉淀在后面的低变催化剂上， 这就是中串低的低 变和中低低的第一低变使用寿命短的原因。 对于全低变 流程， 由于按盐不能挥发全部堆积在一段表面， 而其催 化剂数量远远低于中串低 （ 包括中低低） 的中变催化剂
吨）气体净化 ２０Ｎ ．， １ ． ０５ ｏ４ Ｐ ７ １
以水煤气２０Ｎ ３ｈ ００ Ｍ ／ 计， ． ａ ０８ Ｐ Ｍ
流程为： 冷却、 油分后的煤气４ ℃一过滤器， ０ 除油 一主热交 １０ 添加蒸汽４０ ｇ ｈ ９＇ Ｃ， ０Ｋ ／ 一变换一段至３６ ８
２０ 年年会专刊 ０６
Ｎ Ｉ９ Ｏ
（１ １） 河南新乡化总肥厂 ２ 万吨合成氨 ３
待用。
参考文献
［ 武玉蝉． １ ］ 全低变工艺在中型合成氨厂的应
用．中氮肥．２０Ｎ ．， ８ ０３ ｏ１ Ｐ ２
取消热水塔流程： 无饱和塔三段式变换流程衡算举例，
［ 全低变工艺在我厂的生产运行总结（ ２ ］ 贵州化肥厂１万 ２
Ｃ ｅ Ｊ ｓｎ ｈ ｎ ｎ ｏ ｇ ｉ
（ｕｅ Ｃ ｅ ｉ ｌ Ｈ ｂｉ ｍ ｃ ｈ ａ
与传统的制氢方法相比 用间歇式气化炉（Ｇ） ＵＩ 产水
煤气制氢的成本要低得多， 本文介绍近年来水煤气变换
的新工艺。
理类似。
与中串低相比中低低流程由于中变催化剂减少， 一 旦中变漏氧或热交或水加泄漏， 第一低变极易中毒， 因
需要专门配置精脱硫） ， 究其原因是传统的变换系统都采 用了饱和热水塔工艺， 煤气中的各种有机硫通过循环热 水溶解， 再通过变换气释放出来， 循环热水成为有机硫的
‘ 走私通道’ ， 有些工厂精脱硫出口 存在较高的 ‘ Ｏ 非Ｃ ｓ
有机硫’可能就是此原因。 ，
如果采用无饱和塔流程就不存在这个问 精脱硫 题，
串二个低变也称为中低低， 该法就上述中串低的流
程上再串一个低变炉 （ ， 段） 二个低变炉 （ 段）之间要
有降温， 用水冷激或水加热器均可，由于反应终态温度
２１ ．饱和塔的作用及缺点。
传统的饱和热水塔是一种气液直接接触的增、 减湿 设备， 它由热水塔和饱和塔两部分所组成。 在热水塔中， 变换气与热水相接触， 过量蒸汽冷凝和气体降温使热水
１ 月应用。 ２
（） ３ 山西原平化肥厂， 万吨合成氨， ０２ １ ０ ２０
扣 月
卜术 卑」 、、 ℃Ｊ ／
脱水 年 １ 盐 月应用。 点 琳 附川 淤
汁 林 ｝针 、
（ 湖南湘潭， 万吨合成氨， ０４ 月 ２０年６ ４ ） １ ６
ｋｉ 应用。 ４ ＊
淀在饱和热水塔的填料上， 造成堵塔， 降低了饱和热水 塔的使用效率。 四、 水煤气的氧和有机硫通过循环热水进人变换气 给后工段带来麻烦。 士主 五 现象的根本原因是水煤气中的氧和硫化物及循 环热水， 这对于使用饱和热水塔的变换工艺而言， 是难 以解决的问题。
多年来为变换节能降耗作出过历史性贡献。 此外， 传统
ａ 寸 １ ６ ｆ
ｗ ｗｃｉ －ａｅ ． ｍ ｗ ． ｎ ｇ ｓｓ ｏ ｈａ ｃ
降低催化剂利用率。 而且循环热水腐蚀介质随着变换气 带出热水塔， 是造成二水加热器、 软水加热器腐蚀的重
要原因。
三、 循环热水中 的氧和硫化物在金属填料的 催化作 用下还有部分生成元素硫， 而元素硫熔点是１ ．０， １５ 沉 ４ Ｃ
变换三段至２２ Ｏ ２５ ４Ｃ， 一 ． Ｃ ％＊主热交。
２４ ．工业应用 （ 半水煤气）
２３ ．流程示意图
』
一 山 呼 七
（ 南京化工厂， １９年应用。 １ ） ２ 万吨合成氨， ８ ９
一 拍 勺
－ 一
一
乡
（） ２ 河北冀州化肥厂，万吨合成氨，０１ ４ ２０ 年
比中串低降低一 ０ ， ３１ 所以其节能效果要好一些。 Ｃ 当然
也有串三个低变炉 （ ，称为中低低低工艺，方法原 段）
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新 技 采丽毛
温度升高； 在饱和塔中， 把升高了温度的水与水煤气直 接接触， 水蒸汽蒸发使气体增湿， 将热量转变为变换反 应所需要的水蒸汽。 传统的饱和热水塔的设计主要是针对回收变换反应 过量蒸汽而言的。 在原先中温变换的情况下， 反应过量 蒸汽通过热水塔中的冷凝和饱和塔中的蒸发得以回收，
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ＩＩ Ｑ ｔ
部份可以简化。同时煤气中的非 Ｃ ｓ Ｏ 有机硫 （ 常用的 水解方法难脱除）也不会串到后工段， 对甲醇或合成催 化剂是极有利的。
新技 术
℃，Ｏ ７５ 喷水增Ｍ ２ｇ ｈ 至２０ Ｃ 一１． ％， ２ ｋ ／ ， ０℃一变换二 ５ 段至２８ Ｃ ７０ 一喷水增湿１２ｇ ｈ 至２０ ９１ Ｏ一 ． Ｃ， ％ ５ｋ ／ ， ０ ℃一
２２ ．取消饱和塔的依据及优点
一 使水煤气的氧与硫化物处于无水情况， 就不会 造成硫酸盐化。 而热水塔的循环水不与煤气接触， 不含 有氧， 也就是使变换系统水、 气相分别处于 “ 有氧则无 水， 有水则无氧”的 “ 非腐蚀” 状态， 这样使硫酸盐的 总固体大大减少， 又不产生设备的酸性腐蚀， 从而杜绝 由于饱和塔带水、 水加热器泄漏引起的阻力增大、 偏流、 失活等等的问题。
变换炉为中变炉串一个低变炉（ 也称中串低， 段） 在 原中变炉的后面串上一个低变炉， 中变炉有冷激可直接 串在主热交换器后， 中变炉为中间换热则在主热交后配 置一个调温水加热器，再串上低变炉，该法处理简单， 可随时进行， 将低变炉、 调温水加配置好， 并人系统即 可。 热量回收采用饱和热水塔， 该流程也称为炉外串低
变。
部使用耐硫变换催化剂的 全低变工艺 ，各段进口 温
度均为２０ 左右。 ０℃ 在相同 操作条件和工况下其设备能
另一种中串低是将中变炉的第三段作低变段用， 将 力和节能效果都比原各种形式的中串低、中低低要好，
主热交位置从三段移至二段出口， 二段为水冷激则 一、 热交出口 直接进三段 （ 低变段） 否则要增设一个调温 ， 水加。 该法省去一个低变炉， 投资省， 但改造费时， 需要 在大修时进行。 由于中变催化剂的空速较大， 要注意对 中变催化剂的维护， 该流程也称为炉内串低变。
１２中低低工艺 ．
其改善程度与工艺流程有关。
１％ 年以前的全低变工艺仅仅是将中变催化剂直 ９
接更换为耐硫低变催化剂， 一段催化剂的寿命较短， 经过
多年的努力现已 得到解决。 前 全低变 工艺在全国一 目 百多家中、小氮肥厂运行， 最长达 １ 年之久， １ 被列人化 工国家科技成果重点推广计划项目。 ２ 取消饱和塔变换工艺
， 传统采用饱和热水塔的变换传统工艺
１１ ． 中串低工艺
此要求催化剂有较强的抗毒性能， 否则严重影响使用效
果。 同时由于反应的汽气比降低， 第二低变反应温度也 较低， 因此对催化剂特别对第二低变催化剂的活性要求 更高。 １３ ．全低变工艺 为了从根本上解决中串低或中低低流程中 铁铬系中 变催化剂在低汽气比下的程 ：
（） ８山西晋丰煤化工有限责任公司闻喜１万吨合成 ４ 氨， ０５ 月应用。 ２０ 年４
（） ９ 贵州化肥厂 １万吨合成氨， ０５ １ ３ ２０ 年
月应用。
保剂 护
（） １ 山西晋丰煤化工有限责任公司高平１ ０ ７
万吨合成氨 ，２０ 年 ９ ０５ 月应用。
称 寸 杯
爪 平琳 以，－． ．
厂 圳 份
（） ２０年１月。 ５ 安徽太和， 万吨合成氨， ４ ２ ５ ０ （） ６山东章丘二化 ５ 万吨合成氨， ０ 年 １ ２５ ０
Ｔ煤 Ａ气
变炉 换
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月。
（） ７越南社会主义共和国河北化工氮肥厂，
二． 整个变换温度控制都用喷水增湿量来调节， 彻
底解决了用水加热器换热工艺中的设备材质要求高、 进
出口 管线杂、阀门多的问 题。
三． 由于喷水增湿的热损小于水加热器， 加上没有了 饱和塔的热水排放， 其热量（ 蒸汽） 回收率高． 特别要指出的是： 变换工段的低变炉出口 的有机硫 一般为一 ． ｍ， ０５ｐ 但变换系统出口 ｐ 都为２ ｐ ｍ（ － 这就 ３ｐ