一、引言

随着能源需求的不断增加和环境保护意识的不断增强，煤化工行业正面临着巨大的挑战。为了满足市场对煤化工产品的需求，同时降低环境污染，必须采用先进的工艺技术和设备。其中，变换技术是煤化工领域中的重要环节，其目的是将合成气中的一氧化碳（CO）转化为氢气（H2），以满足后续工艺的需求。然而，传统的绝热变换技术已经无法满足现代煤化工的发展需求，因此需要研发新型的变换技术。

二、可控移热变换技术的原理和特点

可控移热变换技术是一种新型的变换技术，其原理是利用催化剂的作用，通过控制反应温度和反应热量的移出，实现一氧化碳的高效转化。该技术具有以下特点：

（1）无需自卸催化剂就可以实现检查、堵漏；

（2）热应力通过逐根换热管自身消除、热应力消除彻底；

（3）结构合理、承压能力强、安全系数高；

（4）承压筒体与内件分开设计制造、便于安装及检修；

（5）热应力消除效果好、安全系数高；

（6）非均布布管方式、易于床层形成合理温度曲线，有效延长催化剂使用寿命；

（7）内件材质全部采用耐腐蚀材料，使用安全可靠；

（8）催化剂装填自卸方便简捷、完全杜绝催化剂结块后整台反应器报废事故；

（9）气体分布均匀；

（10）采用全径向结构、床层阻力低；

（11）易于大型化

三、可控移热变换反应器结构简介

可控移热变换炉由壳体和内件组成。壳体由筒体、上封头、下封头组成，上封头与筒体之间采用法兰连接，法兰之间采用“Ω”密封，上下封头分别设有气体进出口。

内件由进水球腔、水移热管束、集水球腔、气体分布筒、密封板、气体集气筒、集气球壳、出气管等部件组成，水移热管束与进出水管之间采用球形联箱结构。

内件与外筒可以拆卸，管内走水、管外装填催化剂，下部设催化剂自卸口。

气体走向：原料气从可控移热变换炉上部进入可控移热变换炉后由侧面径向分布器由外向内沿径向通过催化剂床层，反应的同时与埋设在催化剂床层内的水管换热，再经内部集气筒收集后,沿进水球腔与集气球壳间的间隙再经出气管由反应器下部出可控移热变换炉。

水走向：来自汽包的不饱和水自可控移热变换炉下部进水管进入可控移热变换炉，再经进下部进水球腔分配至各换热管内与反应气体换热，然后通过上部集水球腔汇集后经出水管去汽包，在汽包中分离出蒸汽外送其它工序使用，分离下来的水从汽包下部再次进入可控移热变换炉参与下一循环。

四、可控移热变换技术的应用情况

可控移热变换技术已经成功应用于多个煤化工项目中，如粉煤加压气化、水煤浆加压气化、间歇式固定床常压气化的水煤气或半水煤气的变换装置等。这些项目的成功运行证明了该技术的可行性和经济性。

五、可控移热变换技术与传统绝热变换技术的比较

某公司同规模变换装置有两套，一期装置于2013年3月份投入运行，变换工艺为传统多段绝热工艺，静止设备共计28台，其中主换热设备10台，变换炉4台，1#变换炉分为两个催化剂床层（段间可用冷煤气冷激），催化剂装填量为7+9.3m3，1-2#全部采用防水合镁铝尖晶石为载体的中温钴钼系催化剂，3-4#变换炉均装填含有钾盐为活性促进剂的低温钴钼催化剂。气体通过的静止设备高达20台，工艺流程长，露点腐蚀多，低品位热能多；其中因航天炉加压气化工艺所产的水煤气CO含量高、水气比大，一期工程的变换装置存在易超温、操作难度大、工艺路线长、露点腐蚀多、工程投资大等诸多问题。

二期变换装置采用某公司开发的“可控移热变换”专利技术，静止设备共计17台，其中主换热设备6台，变换炉2台，有气体通过的静止设备11台。2014年4月装置投入运行。  

一期、二期工程建设分类对比表

从表中对比结果可以看出二期比一期变换装置具有以下优点：

工程投资降低1/4:主要因为静止设备减少11台、换热设备减少4台、变换炉减少2台、氢腐蚀设备减少5台、露点腐蚀设备减少3台、通过主流气体设备减少9台，系统中高温管道、氢腐蚀管道、露点腐蚀管道以及近路大幅度减少，特别近路减少可以减少好多组控制阀门，二期工程通过以上措施把工程投资大幅度降低；

工艺流程缩短1/2：“可控移热变换”技术是把传统移热设备管束直接埋设到可控移热变换炉催化剂床层中，CO变换仅为两级反应，主流程设备减少9台，使工艺流程缩短1/2；

装置安全性能大幅度提高：“可控移热变换”技术通过改变工艺措施降低系统设备、管道、管件材料等级。从表1可以看出：降低氢腐蚀设备5台、降低露点腐蚀设备3台，降低氢腐蚀管道9根、降低露点腐蚀管道4根、降低250℃以上温度使用管道13根，有效降低了工程投资和提高装置安全性。

六、结论

本文介绍了新型的“可控移热变换”技术在煤化工领域的应用。该技术具有节能、低投资、易于大型化的特点，可广泛应用于各种煤化工项目中。通过实际应用案例的分析，证明了该技术的先进性、可行性和经济性。可控移热变换技术的成功应用为煤化工领域的节能减排和装置大型化提供了新的解决方案。在未来的发展中，可控移热变换技术将继续发挥重要作用，推动煤化工行业的可持续发展。