随着我国煤化工产业的快速发展，煤气化技术成为生产合成气的重要途径。煤气化过程中产生的粗煤气含有高浓度的一氧化碳（CO），通常需要经过变换反应将CO转化为易于脱除的二氧化碳（CO2），同时生成氢气（H2）。高CO变换工艺是这一过程中的核心技术之一。
传统的绝热变换工艺虽然应用广泛，但由于其流程复杂、设备投资大、能耗高、催化剂寿命短等问题，逐渐被新型的等温变换工艺所取代。等温变换工艺通过在变换炉内设置换热设备，利用水作为传热介质，能够快速吸收反应热，维持催化剂床层温度的稳定，从而实现装置的长期稳定运行。
与传统的绝热变换工艺相比，高CO等温变换工艺具有以下显著优势：
1. 操作灵活性高：通过设置两组换热管，可以根据催化剂活性阶段的变化调整换热面积，避免蒸汽管网压力波动，确保系统稳定运行。
2. 流程简化：由于采用非变换气分股流，减少了变换炉的尺寸和催化剂装填量，大幅降低了设备投资和操作费用。
3. 催化剂寿命延长：等温变换炉操作温度低，避免了高浓度CO变换时的超温问题，使得催化剂运行环境更加温和，使用寿命更长。
4. 节能降耗显著：等温变换工艺流程短、压降小，节省了后系统压缩功，降低了整体能耗。
该工艺的核心设备是等温变换炉，其内部设有多根换热管，分为第一组和第二组。原料气经过预热和脱毒处理后进入等温变换炉，进行变换反应。汽包内的锅炉水通过换热管与催化剂床层的反应热进行换热，生成中压饱和蒸汽。蒸汽返回汽包进行气液分离后，送入蒸汽管网。
在装置运行后期，催化剂的活性逐渐降低，此时可以通过关闭第一组换热管，仅使用第二组换热管来维持反应温度，从而确保变换反应的稳定进行。这种设计不仅降低了设备投资，还避免了蒸汽管网压力波动对系统稳定性的影响。
等温变换炉的主要部件包括炉体、催化剂框、合成气收集管和换热管。炉体由上封头、下封头和筒体组成，催化剂框用于装填催化剂，合成气收集管用于收集合成气并送出炉体。换热管分为第一组和第二组，沿催化剂框的径向方向呈放射状布置，并在周向方向上均匀分布。
为了确保催化剂床层撤热的均匀性，换热管在催化剂框的径向方向上分为多个区域布置。第一区域靠近合成气收集管，仅布置第二组换热管；第二区域同时布置第一组和第二组换热管；第三区域仅布置第二组换热管；第四区域靠近催化剂框的外周缘，同时布置第一组和第二组换热管。
出等温变换炉的变换气首先与第二股粗煤气换热，然后进入低压蒸汽发生器与低压锅炉水换热，生成低压饱和蒸汽。变换气与第一股粗煤气并流后，混合气的H2与CO的摩尔比控制在2.1～2.3，送入甲醇合成装置进行后续处理。
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