全低變工藝系統運行總結

齊漢強

(陜西洋縣玉虎化工有限責任公司 陜西漢中723309)

0 前言

陜西洋縣玉虎化工有限責任公司(以下簡稱洋縣玉虎公司)原有生產能力為30 kt/a合成氨， 現在已擴能至80 kt/a合成氨和30 kt/a甲醇。擴能前變換系統采用0.8 MPa 中串低變換工藝，不能滿足擴產后需求，且設備陳舊、腐蝕嚴重，系統壓差較大(≥0.12 MPa)，蒸汽消耗定額高。經過多方考察調研，新變換系統選用湖北華爍科技股份有限公司的全低變工藝，并于2010年3月下旬順利投運，經過不到2個月的優化調整，各項指標均達到了設計指標，取得了較為滿意的效果。

1 工藝技術方案

1.1 工藝流程

來自壓縮機二段出口的0.8 MPa的半水煤氣經煤氣冷卻器降溫后(≤40 ℃)送至絲網除油過濾器濾除氣體中夾帶的油，然后進入飽和熱水塔飽和段與熱水逆流接觸，經增濕升溫飽和后的半水煤氣(95 ℃)由飽和熱水塔塔頂出來，再進煤氣水分離器，經添加適量蒸汽達到工藝要求的汽氣比后進入熱交換器管內，與變換氣換熱提溫至180～200 ℃，再經過電爐進入低變爐一段頂部，進一步過濾脫除氣體中的雜質后進入一段催化劑床層，經一段變換反應后溫度升至380 ℃左右，再進入增濕器增濕降溫至200～210 ℃后進入低變爐二段床層繼續進行變換反應，溫度升至270～280 ℃進入熱交換器換熱管外與半水煤氣換熱降溫至190 ℃左右，然后進入低變爐三段催化劑床層進行反應，反應后的變換氣(溫度210 ℃，CO體積分數<1.5%)經一水加熱器管間和熱水塔回收熱量后溫度降至約70 ℃，再去軟水加熱器管內加熱來自軟水崗位的軟水，進一步降溫后的變換氣去變換器冷卻器用循環水冷卻降溫至40 ℃，最后經變換器水分離器分離夾帶的液滴后送碳化或變脫系統。

1.2 主要設備

主要設備參數見表1。

表1 主要設備參數

項 目規格、型號數量/臺低變爐Φ 3 600 mm×18 962 mm1電爐Φ 1 000 mm×7 163 mm,680 kW1絲網除油過濾器Φ 2 000 mm×4 700 mm1飽和熱水塔Φ 1 800 mm×25 000 mm1增濕器Φ 2 800 mm×13 500 mm1熱交換器Φ 1 400 mm×9 255 mm,F=480 m21煤氣水分離器Φ 2 200 mm×5 200 mm1一水加熱器F=280 m21軟水加熱器F=250 m2,Φ 1 400 mm×5 330 mm 1變換器冷卻器F=400 m2,Φ 1 400 mm×6 730 mm1熱水泵100R-372熱水泵150R-35 1噴水泵3DP40-1.52

2 開車情況

2.1 催化劑裝填

低變爐一段上層裝填保護劑4 m3、抗毒劑6 m3，低變爐一段下層裝填B303Q型催化劑11 m3；低變爐二段裝填B303Q型催化劑12 m3；低變爐三段裝填抗毒劑1.5 m3、B303Q型催化劑20 m3。每層催化劑底部交錯鋪設2層不銹鋼網(8目)，裝填高200 mm的Φ50 mm耐火球。

2.2 低變催化劑升溫硫化

2010年3月21日01:30，低變催化劑開始升溫硫化；3月22日23:00，開始降溫置換；3月23日 06:00，降溫置換結束，拆、加盲板；3月23日13:08，制得合格變換氣[CO體積分數1.30%，H2S質量濃度2.15 g/m3(標態)]送至后工序，輕負荷運行后一直較為平穩。催化劑升溫硫化總共用時約54 h，升溫硫化期間因出現CS2著火和氣體中O2含量偏高等意外情況而停止硫化，實際升溫硫化時間約42 h。低變催化劑升溫硫化嚴格按照華爍科技股份有限公司制訂的“B303Q型催化劑升溫硫化方案”進行，且該公司技術人員在現場指導硫化，催化劑硫化較為徹底。

3 運行狀況

3.1 系統壓差

原中串低變換系統時常出現超壓現象，運行正常時壓差為0.08～0.10 MPa，運行狀況較差時壓差達0.15 MPa，系統被迫停車處理。自2010年3月 底新變換裝置投運以來，變換系統壓力≤0.80 MPa，系統壓差一直較為穩定(<0.05 MPa)。2012年9月，系統壓差增大至0.07 MPa，原因是飽和熱水塔中規整填料腐蝕、雜質油污堵塞嚴重，致使壓差增大。停車檢修、清洗并更新部分填料后，系統壓差恢復至0.05 MPa。2012年11月大修期間，將飽和熱水塔由填料型更換為泡罩塔板型(Φ2 200 mm×24 950 mm )，系統壓差僅有～0.04 MPa。

3.2 床層溫度及熱量回收

原中溫變換熱點溫度在450～480 ℃。全低變催化劑低溫活性較好，低變爐各段進口氣體溫度均在200 ℃左右，床層溫度比中串低變換工藝下降了100～250 ℃。熱量回收效率高，有效熱能損失少，出熱水塔變換氣溫度降至100 ℃以下，換熱設備面積可縮小一半左右。

3.3 蒸汽消耗定額

中串低變換系統蒸汽消耗4.0～4.5 t/h；全低變裝置運行近3年以來，蒸汽消耗為0.85～1.05 t/h。噸氨煙煤消耗由原175 kg降至55 kg。

3.4 全低變工藝要求

半水煤氣總硫指標150 mg/m3(標態)，因此原料煤的含硫量可放寬。洋縣玉虎公司半水煤氣脫硫采用傳統氨法脫硫工藝，目前負荷很輕(造氣原料煤是寧夏煤，含硫低，半脫裝置幾乎可以停運)；全低變工藝有機硫轉化率高達98%，有利于銅洗系統操作、降低銅耗。

3.5 操作中應注意的事項

①半水煤氣中氧體積分數應嚴格控制在<0.5%；氧體積分數達到0.5～0.8%時，系統應減量生產；氧體積分數>1.0%時，系統應停車；發現氧含量超標時，首先應減少蒸汽添加量，以防止催化劑反硫化，嚴禁用加大蒸汽量壓溫。②生產中如遇突然減量，應立即減少或切斷蒸汽供給，否則短期內會由于汽氣比過大而引起催化劑反硫化。③如需臨時停車或突然跳閘停車時，必須先關閉蒸汽總閥并進行汽包泄壓，才能切斷煤氣，否則會因汽氣比劇增而引起催化劑反硫化，導致催化劑失活。④嚴防飽和塔氣體帶水或蒸汽帶水入變換爐。⑤正常生產中，應對一段蒸汽添加量、二段噴水量、調溫副線、熱水循環量進行整體合理調節，達到優化調控催化劑床層熱點溫度的目的。⑥調整控制好熱水循環量，確保良好的熱回收效率。⑦強化增濕器噴水水質管理，嚴防催化劑層結垢產生阻力；穩定噴水量，確保二段入口氣體溫度指標。⑧加強變換系統各設備排污操作，防止油污、雜質等對催化劑的危害。

4 結語

全低變裝置運行近3年來，工藝穩定、操作簡便、節約蒸汽明顯。與中串低變換工藝相比，以80 kt/a合成氨、煙煤價格600元/t計，年可節約煙煤9.6 kt，年節能增效價值約576萬元。