水煤气变换工段的模拟与仿真

摘要

水煤气变换反应广泛应用于合成氨、制氢、合成气制醇和制烃等催化过程以及调控城市煤气中CO含量。由于CO变换是强放热反应，能调节原料气中的氢碳比，是全厂节能降耗的关键工段，因此有必要对变换工段进行模拟与分析。
　　本文首先论述了三类变换催化剂（Fe-Cr系高温变换催化剂、Cu-Zn系低温变换催化剂、Co-Mo系耐硫宽温变换催化剂）的研究现状和特点；其次总结出了四种变换工艺（中变工艺、中串低工艺、中低低工艺及全低变工艺）的优缺点，最后结合水煤气高汽气比，高CO含量，高硫含量的特点，由此选择了由山东齐鲁石化分公司研究院开发成功的QCS-01型宽温耐硫变换催化剂，采用高汽气比、部分变换、全低变的工艺流程，对变换工段进行了全流程模拟。根据模拟结果，对变换比、变换炉温度、变换炉压力等参数进行了灵敏度分析，得到了比较合理的操作范围，并通过优化分析得出了最佳操作参数的建议。
　　采用了RPlug平推流模型对关键设备变换炉进行模拟。变换炉采用两段式绝热反应器，中间用冷物料进行激冷冷凝，以降低变换炉热点温度。模拟结果与实际数据比较吻合。最后结合生产实际对变换炉进行了初步的机械设备设计。

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1 绪 论

1.1 课题背景

1.2 CO 变换催化剂研究及应用进展

1.3 目前国内外 CO 变换工艺

1.4 研究内容

2 一氧化碳变换工艺模拟

2.1 工艺方案的选取

2.2 物性方法的选取

2.3 主要单元模块模拟

2.4 全流程模拟总图

2.5 分段模拟

2.6 全流程模拟结果对比分析

3 灵敏度分析

3.1 变换比

3.2 变换炉温度

3.3 进变换炉水蒸气含量

3.4 变换炉压力

4 变换炉设备设计

4.1 总体设计方案

4.2 简体

4.3 封头的设计

4.4 裙座设计

4.5 质量载荷计算

4.6 塔的自振周期

4.7 地震载荷及地震弯矩计算

4.8 风载荷和风弯矩计算

4.9 最大弯矩的计算

4.10 地脚螺栓座

5 结论

致谢

参考文献

附录