200kt／a氨醇裝置全低變系統技術改造總結

楊 磊，陳 山

（安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽 臨泉 236400）

某化工公司航天氣化爐200kt／a氨醇裝置自2011年底開車投產以來，粗煤氣帶塵現象相比于同期150kt／a氨醇裝置嚴重得多，問題一直未能得到很好的解決；配套的全低變工藝裝置也由于粗煤氣進入系統后，大量粉塵沉積于設備管道及變換爐中，變換崗位的系統阻力逐日逐月增加。在系統技術改造前，變換阻力最大達到了540kPa，嚴重制約裝置穩定生產，限制系統產能達到設計能力。

根據200kt／a氨醇裝置全低變系統存在的問題及薄弱環節，經科學分析，并結合生產實踐經驗和積累的數據，決定對系統作技術改造，使裝置長周期、安全、穩定、高效運行！

1 工藝流程簡介

從氣化來的3.7MPa、200℃粗煤氣，首先進入低壓蒸汽發生器（E－2001），降溫后進入變換爐進料分離器（S－2001）分離液體，隨后進入變換爐進料換熱器（E－2002），在此被來自中壓蒸汽發生器（E－2003）的變換氣加熱至240℃左右，進入變換爐（R－2001）上段，從變換爐上段引出變換氣送入中壓蒸汽發生器（E－2003），此變換氣經中壓蒸汽發生器換熱后冷卻至283℃，進入變換爐進料換熱器（E－2002），與變換爐進料分離器（S－2001）來的粗煤氣換熱，冷卻至240℃，進入變換爐下段，進一步進行變換反應，生成H2和CO2。

從變換爐下段出來的變換氣進入中壓蒸汽發生器（E－2004），E－2004出來的變換氣進入鍋爐給水預熱器（E－2005），通過加熱脫氧水回收變換氣的余熱，并使變換氣的溫度降至約180℃，然后進入有機硫水解槽（R－2002），反應后的氣體經脫鹽水預熱器（E－2006）進一步冷卻至70℃，再經變換氣水冷器（E－2007）用循環水冷卻至40℃，進入變換氣分離器（S－2002），進行氣液分離，分離液相后約40℃、3.30MPa的變換氣送入脫硫、脫碳單元。

2 存在的問題

全低變系統隨著運行時間增加，阻力上升很快，使系統負荷受到很大影響，各項消耗大幅上升。2013年1～11月變換系統阻力統計如表1。

表1 2013.1～2013.11變換系統阻力統計表 kPa

經過外出考察學習，本裝置與國內同樣200 kt／a氨醇裝置全低變系統對比，各設備的阻力均明顯比別的裝置大。具體對比見表2、圖1。

表2 與國內同類裝置全低變系統設備阻力對比表 kPa

圖1 與國內同類裝置全低變系統阻力降比較

3 原因分析及目標設定

全低變系統阻力越來越大，主要表現在E2001管程、S2005、R2005、R2003、S2001等設備上。針對上述所列的問題，經過研究討論，分析阻力大的原因并制定相應改造目標（表3）。

4 技術改造措施

（1）更換脫毒槽R2005內吸附劑，并更改內件，擴大集氣盒孔眼。

R2005的阻力在10月份停車前達到了71kPa。本次技術改造，在打開人孔蓋，拿出壓箅后，就見絲網上一層厚厚的煤灰，約有2cm，完全堵住了絲網眼，專業檢查人員將表面積灰清理后才看見絲網。由于粗煤氣氣質差，吸附劑吸附達到了飽和，煤氣中的雜質覆蓋在吸附劑表面，沉積在脫毒槽中，脫毒槽的阻力就是這樣日積月累形成的。

由于吸附劑達到了飽和，決定更換吸附劑；考慮到粗煤氣帶塵量大，氣質差，將集氣盒孔眼由φ10mm擴大到φ12mm，大大降低粗煤氣通過時的阻力。

表3 阻力大原因分析

（2）卸出三變爐R2003內催化劑，過篩后重新裝填，并更改內件，擴大集氣盒孔眼。

R2003的阻力8月份停車前最高達到151kPa，停車期間用氣體反吹了一次，阻力降到了143kPa，但是在之后一個月內又快速增長，10月18停車前漲到了150kPa。

由于催化劑結塊嚴重，上面還裹了厚厚一層瓷球粉，催化劑無法從卸料孔卸出，我們只能采取螞蟻搬家的方法，人進入到爐內，用釘鈀風鎬把催化劑扒松后先裝進桶里，再由站在爐外的人一桶桶拎出來，過篩后裝進袋子，再通氮氣保護，直到催化劑重新裝進變換爐。

針對催化劑下部瓷球粉化嚴重，阻力大的問題，采用的技改措施是，底部瓷球全部棄用，在催化劑下部，原瓷球堆填高度處，用∠14角鐵加工一層支撐箅子，取代瓷球，徹底解決因瓷球粉化造成阻力大的問題。

重新裝填催化劑后，為降低R2003設備阻力，同樣將集氣盒孔眼由φ10mm擴大到φ12mm。

（3）扒出噴水凈化器S2005，S2006內瓷球，棄用，裝填不銹鋼鮑爾環。

S2006內的瓷球在以往短期停車中也曾檢查過，瓷球破碎粉化較嚴重，瓷球粉甚至帶到三變爐，造成三變爐阻力增大。瓷球在以前停車時扒出過一小部分。S2005的阻力也有30kPa左右。這次利用技術改造機會，把S2005、S2006內瓷球完全扒除棄用，改裝不銹鋼鮑爾環，徹底解決設備阻力大的問題。

（4）冷凝液加熱器E2003的副線調節閥拆除，用直管段過渡代替。

由于要控制二變爐進口溫度，造成E2003的氣相出口閥不能完全打開，副線閥長期處于手動全開狀態，不能調節，形同擺設。技術改造前E2003的阻力有30kPa左右。由于設計不合理，副線閥閥芯采用套筒式結構，阻力大，因此將E2003的副線調節閥拆除，用直管段過渡代替，降低冷凝液加熱器E2003設備阻力。

（5）E2010透平液預熱器加裝副線。

E2010透平液預熱器在正常生產中，阻力達到25kPa，考慮到工藝上對透平液預熱溫度要求不是很苛刻，在滿足工藝控制要求的條件下，決定增加副線來降低E2010透平液預熱器設備阻力。

E2010透平液預熱器加裝副線的技術改造如圖2所示。

（6）更換E2001換熱器內漏列管。

以往正常生產過程中，發現E2001有泄漏跡象。因為E2001換熱效果越來越差，副線開啟度越來越小，阻力偏高，一旦列管內漏，粗煤氣就會竄入變換氣中，煤灰塵帶入后工序也是造成后工序阻力大的主要原因。對E2001換熱器拆檢，發現泄漏量較大。利用本次技術改造機會，更換換熱器φ19×2mm規格列管，避免粗煤氣竄入變換氣中，消除E2001熱交換器設備隱患，降低后工序阻力。

圖2 E2010加裝副線示意

（7）針對S2001中煤灰沉積在絲網除沫器中，分離效果差的問題，反復加水浸泡，4～6h后，再通入氮氣連續鼓吹，加快煤灰脫離分離器，直至排出干凈的水為止。

5 技術改造效果

通過以上技術改造，系統開車后，效果明顯，具體如下。

變換系統阻力明顯下降，由540kPa降到了240kPa以下，達到技術改造目標。其中，S2001、E2001等設備阻力大幅下降。見表4。

表4 變換系統各設備阻力改造前后對比表 kPa

另外，由于變換阻力的降低，進合成崗位氣體進口壓力提高，節約了合成汽輪機的蒸汽用量。

6 經濟效益

（1）由于變換系統阻力的降低，進入甲醇洗崗位的進口壓力由原來的2.6MPa提高到2.8MPa以上，提高了甲醇的吸收效果，甲醇循環量由230m3／h降到210m3／h。由于甲醇循環量的降低，減少了甲醇洗冷量的損失，降低了甲醇醇耗，同時降低了甲醇洗各泵的動力消耗。

（2）由于變換阻力的降低，液氮洗出口合成氣壓力由原來的2.4MPa提高到2.55MPa，降低了合成汽輪機的蒸汽消耗，蒸汽耗由31 000kg／h現在降到29 000kg／h，全年按320d有效生產時間，每噸4.9MPa蒸汽成本按150元計算，全年可為公司節約資金230.4萬元。

該裝置從2013年11月份投運至今，運行情況良好，系統阻力大幅下降，有效地降低了機泵類的動力消耗，完全達到了預期的工藝技術改造要求。