凈化全低變系統技改總結

徐學武，周 昕，佟建平

（寧夏豐友化工股份有限公司，寧夏銀川 750021）

寧夏豐友化工股份有限公司合成氨原凈化系統采用半水煤氣常壓脫硫、2.2 MPa 加壓中串低變換、加壓ADA 變換氣脫硫、雙活化劑熱鉀堿脫碳及干法精脫硫凈化工藝。系統中飽和熱水塔存在重大危險隱患，2013年公司決定將中串低變換系統改為無飽和熱水塔全低變系統。

1 新、老系統連接

原凈化變換系統為2.2 MPa 加壓中串低變換系統，由于系統中飽和熱水塔出現裂紋，鍋檢所檢驗后屬于三類容器，存在重大安全隱患，已不能正常使用，經過多次考察論證后，公司決定利用大檢修時間將凈化變換系統改為無飽和熱塔全低變系統，對老系統的部分設備及管道進行拆除改造，同時新增設備，更換觸媒。全低變系統投用后要求除油器入口半水煤氣溫度最高40 ℃（夏季56 ℃），系統入口總硫（半水煤氣）＞0.08 g/m3，入口總硫上限為在系統脫硫出口H2S 不超標的前提下盡量高。主要更換觸媒、填料設備包括（見表1）。

三爐共裝SB303Q 抗毒劑14 m3，SB303Q 催化劑44 m3，SB304Q 催化劑34 m3。

1.1 全低變流程走向

1.1.1 氣相流程 自壓縮三段油分的煤氣→煤氣水冷器→油分離器→除油劑爐→主熱交換器→加蒸汽→中間熱交換器→1#變換爐一、二段→第一噴水淬冷器→1#變換爐三段→中間熱交換器→第二噴水淬冷器→2#變換爐→第三噴水淬冷器→一水加→55 %變換氣去主熱交→→45 %變換氣去二水加→氣體匯合去變脫系統。

表1 設備

脫鹽水泵在系統中脫鹽水不夠用的情況下開啟使用，從脫鹽水貯槽中打水至系統中補充使用。

2 系統出現問題

加負荷逐步達到設計負荷運行一個月后，對系統存在的問題進行了處理和調整：

（1）3#變換爐入口設計溫度為165 ℃～170 ℃，熱點195 ℃～200 ℃，入口CO：3.8 %，出口CO：0.9 %。而實際運行中在入口CO：2 %，入口溫度165℃時，熱點溫度只有180 ℃，出口CO 達到1.0 %，并且凈化氣出口CO 不穩定，經常出現凈化氣超標現象。

改進方法：3#變換爐入口管增設Φ50 蒸汽管，入口溫度提到180 ℃，熱點溫度可達到200 ℃，出口CO降到0.8 %，凈化氣出口CO 可以達到穩定狀態，以上數據說明3#變換爐催化劑在165 ℃～180 ℃低溫區間反應活性較差。

（2）1#變換爐入口和熱點設計溫度分別為290 ℃、346 ℃，而實際運行溫度分別為290 ℃、320 ℃，溫升較設計指標少了26 ℃，對一淬噴水量造成了較大影響。

改進方法：主熱交變換氣入口添加4 t 過熱蒸汽提高1#變換爐入口溫度。

3 凈化無飽和塔全低變主要工藝參數整理

在合成壓縮機開兩大四小，滿量1.4 MPa 的情況下。

3.1 壓力參數

表2 壓力參數

在相同條件下，2012 年同期變換系統的壓差在0.16 MPa～0.17 MPa，降低了系統阻力，但對氣量影響不大。全低變系統增加除油器壓差，是為了便于觀察高強度機制焦炭的吸附情況，若除油器壓差增大，則需更換設備內焦炭。高壓蒸汽壓力指標≥2.5 MPa，運行中高壓蒸汽壓力在2.3 MPa～2.5 MPa，能滿足系統要求。

3.2 溫度參數

表3 1#變換爐主要溫度

表4 2#、3#變換爐主要溫度

運行情況與指標略有差異，現能滿足系統生產需要，還需觀察進行調整。

出二水加噴水水溫指標暫定～185 ℃，與運行情況略有差異，還需觀察進行調整。在相同條件下，2012 年同期，出熱水塔變換氣的溫度即為現在入變煮器的溫度，在133 ℃～135 ℃。新舊系統銜接溫度相差不大，另配一根蒸汽管接至變煮器入口，當系統波動溫度下降時，可適當開蒸汽管閥門，補充熱量。全低變投用后生產正常，蒸汽管閥門關死。

表5 液相及其他溫度

3.3 變換系統分析

表6 CO 記錄

表7 CO2 記錄

在相同條件下，2012 年同期變換系統分析CO 在0.75 %～0.9 %，CO2在0.5 %～0.9 %，經過全低變系統轉化后凈化氣中的CO 含量明顯偏高，從轉化率上分析，1#、2#爐的轉化率情況較好，且出口CO 均在指標以內，但3#爐轉化率偏低，出口CO 含量與指標持平。系統出口CO 含量的增高對后系統合成醇塔觸媒影響較大。在相同條件下，2013 年粗甲醇產量每天增加3 t左右。要求全低變系統嚴格按照CO、CO2工藝指標進行操作，防止超標，保持穩定生產；醇塔操作工需精心操作，以保證醇觸媒使用年限。

表8

3.4 蒸汽用量

表9 蒸汽用量

原凈化變換系統為2.2 MPa 加壓中串低變換系統，改造后為無飽和熱水塔全低變系統，可以節省大量蒸汽。在相同情況下，2013 年蒸汽用量比2012 年同期蒸汽用量少41 kg/t·NH3。（備注：全低變系統蒸汽加入量有5 t 左右由二水加管程出口加入，有4 t 左右由系統提溫副線從二水加殼程入口加入。系統提溫副線加入蒸汽以提高入脫碳系統氣體溫度，滿足全低變與脫碳系統銜接需要）。

高壓蒸汽壓力指標為≥2.5 MPa，系統正常運行時，高壓蒸汽的壓力在2.4 MPa～2.5 MPa，滿足正常生產需要。

3.5 除鹽水

全低變系統投入使用后，除鹽水的用量為8.6 t/h～9 t/h。在相同條件下，2012 年同期除鹽水的用量在2 t/h～2.4 t/h，隨淬冷器的增加，用量增加6.6 t/h左右。

4 結語

全低變系統投入使用后，減少了安全隱患，減少了因飽和熱水塔維護造成的停車次數，為職工安全及生產提供了保障。同時，以節約蒸汽用量41 kg/t·NH3計算，本公司年產合成氨14 萬t，年節約蒸汽量5 740 t，以每噸蒸汽65 元計算，全年可節約生產成本37.31 萬元。

［1］ 茹紅娟，崔風洲，薛新峰.全低變工藝的改造［J］.小氮肥，2011，39（4）：18-20.

［2］ 劉傳穩.全低變工藝改造小結［G］.全國氣體凈化信息站2008年技術交流會論文集，2008.