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焦炉煤气制天然气的核心反应是焦炉煤气中的CO、CO2与H2反应合成甲烷,这需要焦炉煤气中组成H/C>3以上。因地域、煤种、工艺等差异,一些低氢焦炉煤气原料气的组成H/C<3。因此,需要利用CO变换工艺调整煤气中H2含量,以满足原料气的H/C>3。本文通过对CO变换工艺流程模拟,进行工艺比选和优化,确定适合低氢焦炉煤气气源的CO变换工艺。鉴于低氢焦炉煤气含硫较高的特点,选用Co-Mo系耐硫变换催化剂（拟选用QCS-04）;根据甲烷合成工艺对H/C的要求,计算得到总变换率为0.1659,变换率较小,采用部分变换流程。以国内某装置变换工序工艺包数据为基础,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对CO变换工艺进行模拟计算。变换反应器的模型选用平衡反应器,热力学方法选用Peng-Robinson（PR）立方形状态方程。经对比,模拟结果与工艺包数据吻合较好。以模拟结果为基础,结合低氢焦炉煤气组成情况,对饱和热水塔变换和补蒸汽变换两种工艺方案进行深入研究,通过运行参数及设备投资对比,确定饱和热水塔变换工艺更经济;在此基础上,对变换反应的温度、压力、汽气比等操作条件进行分析与讨论,确定入口温度为200℃,对于本工况最经济汽气比为0.20,最优循环热水量为5t/3300Nm3原料气。根据优化的工艺参数,对饱和热水塔变换工艺进行了工程设计,包括主要设备、控制方案和物流平衡数据表,并设计了工艺流程图和物流平衡数据表。根据变换催化剂的特性,选择合适空速(2000h-1),计算得到变换催化剂的装填量为5.19m3;根据催化剂厂家建议的高径比,初步确定塔径和计算催化剂床层高度,再经阻力降核算,验证塔径选择的合理性,从而得到变换反应器设备塔径为1.6m（内径）,催化剂床层高度为2.58m,简述其他设备工艺计算过程,最终设计出变换反应器等工艺设备条件表和变换工段设备布置图。