耐硫變換裝置工藝優化的研究及應用

馬 偉（陜西咸陽化學工業有限公司甲醇中心，陜西咸陽 712000）

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耐硫變換裝置工藝優化的研究及應用

馬 偉
（陜西咸陽化學工業有限公司甲醇中心，陜西咸陽 712000）

摘 要：介紹耐硫變換工藝在陜西咸陽化學工業有限公司年產600kt甲醇工藝中運用出現的問題，通過技術改造，縮短了變換裝置節氣時間，延長了催化劑的使用壽命，同時避免了變換爐垮溫、超溫的現象，攻克了蒸汽過熱器封頭頻繁泄漏的問題。

關鍵詞：耐硫變換；技術改造；催化劑；總結

陜西咸陽化學工業有限公司年產600kt甲醇合成工藝以煤為原料，采用多元料漿氣化制取粗原料氣，經過耐硫變換、低溫甲醇洗氣體凈化制備合格的合成氣，再經過甲醇合成、精餾生產甲醇產品。其中耐硫變換工段選用了齊魯石化研究院生產的QCS-01型寬溫耐硫變換催化劑，將高濃度CO進行部分變換，從而滿足合成工段生成甲醇所需的H/C。因此，變換工段在整個甲醇生產系統中起著至關重要的作用，其穩定運行，是提高甲醇產量和降低原料氣消耗的重要保證。本文介紹裝置運行五年來遇到的問題以及處理方法。

1 變換裝置工藝流程簡述

來自氣化工段的粗煤氣（230℃左右，汽氣比約1.2）經1#氣液分離器分離掉氣體中夾帶的水分后，約52%的粗煤氣進入粗煤氣預熱器，與被蒸汽過熱器預冷的變換氣進行熱量交換。變換爐熱點溫度控制在450℃，出變換爐的溫度為450℃的變換氣，經蒸汽過熱器將S25飽和蒸汽由230℃過熱至380℃后并入到S25過熱蒸汽管網內。變換氣溫度降至360℃，再經原料氣預熱器將氣化來的粗煤氣由240℃預熱至300℃，變換氣溫度降至325℃，與未參加變換反應的粗煤氣混合后一起進入1#低壓蒸汽發生器，副產1.3MPa低壓蒸汽，變換氣溫度降為220℃，經2#氣液分離器分離出冷凝液后，進入2#低壓蒸汽發生器副產0.7MPa低壓蒸汽，變換氣溫度降為190℃，經3#氣液分離器分離掉工藝冷凝液后，進入3#低壓蒸汽發生器，副產0.35MPa低壓蒸汽，溫度進一步降低至170℃，經5#氣液分離器分離掉工藝冷凝液，進入蒸汽凝液預熱器，將從熱回收工段來的95℃透平凝液預熱至140℃，變換氣溫度降至136℃；再經6#氣液分離器分離掉工藝冷凝液，進入2#脫鹽水預熱器預熱來自1#脫鹽水預熱器的脫鹽水，溫度降至65℃，最后在水冷器用循環冷卻水冷卻至35℃左右，在4＃氣液分離器頂部用冷密封水洗去NH3，分離掉工藝冷凝液后變換氣送入低溫甲醇洗工段。

2 變換裝置運行中遇到的問題

我公司耐硫變換裝置在運行中遇到很多設計缺陷，經過多次技改，才使得裝置可以穩定運行。

1）S25飽和蒸汽過量，導致E1502工藝側出口溫度偏低，影響變換爐入口溫度的調節。

合成裝置送來的S25飽和蒸汽全部進入E1502之后，E1502工藝側溫度過低，導致變換爐入口溫度偏低，我們只能投用E1511開工加熱器，來提高入口溫度。這不僅操作復雜，還浪費蒸汽。

2）變換爐入口溫度調節單一，不易調節入口溫度以及工況波動時易造成飛溫。

如圖1所示，變換爐入口溫度的調節單一，主要靠調節閥TV15002調節，但TV15002管線為DN450，相對DN600的主管線來說較細，而主線上的調節閥XV15002為兩位閥，不能起到調節溫度的作用，尤其是催化劑初期要求入口溫度較低時，很難實現調節，多次造成變換爐飛溫。

3）變換爐接氣時容易造催化劑帶水

如圖1所示，變換爐入口無放空管線，在開車接氣過程中，暖管只能暖到E1501管程前，E1501及其至變換爐入口管線無法暖管，導致部分水分帶入變換爐，尤其是在短停情況下，不投用開工加熱器，對催化劑的損傷較大。

4）E1502并S25飽和蒸汽時稍有不當就會造成封頭泄漏

甲醇合成工段均壓接氣的過程，也就是變換工段蒸汽過熱器并S25飽和蒸汽的操作過程。在實際操作中合成汽包壓力調節閥和變換并汽操作閥操作同步進行，由于存在汽包放空壓力調節閥過量不穩定和并汽操作較難同步等因素的同時影響，增加并氣操作的難度，稍有不當就會造成蒸汽過熱器封頭泄漏。泄漏之后變換只能降壓或者切氣處理，2012至2013年兩年時間就泄漏8次，這不僅造成了經濟損失，也成為裝置穩定運行的一個瓶頸。

圖1 耐硫變換裝置簡圖

①1#氣液分離器V1501；②粗煤氣預熱器E1501；③蒸汽過熱器E1502；④變換爐R1501；⑤開工加熱器E1511；⑥1#低壓蒸汽發生器；⑦2#氣液分離器V1502；⑧2#低壓蒸汽發生器；⑨3#氣液分離器V1503；⑩3#低壓蒸汽發生器；□5#氣液分離器V1505；□蒸汽凝液預熱器；□6#氣液分離器V1506；□2#脫鹽水預熱器；□水冷器E1509；□4#氣液分離器V1504

3 改造措施

1）在入E1502 S25飽和蒸汽手閥前引一條DN250的管線至S13管網，減少進E1502的蒸汽量，確保工藝側出口溫度。

為了避免E1502工藝側出口溫度過低，如圖2所示，我們在入E1502 S25飽和蒸汽手閥前引一條DN250的管線至S13管網，并設有減壓閥PV15010，閥前測壓點及前后手閥。這樣我們可以將一部分S25飽和蒸汽減至S13管網，可以確保變換爐入口溫度的有效調節。另外，在冬季采暖期，我們將PV15010投自調穩定S25管網的壓力，將PV15008設定值略高于管網壓力，這樣一來，既可以保證S25過熱蒸汽不放空節約蒸汽，又可以穩定S25蒸汽壓力，達到了降本增效的目的。

2）將變換爐入口兩位調節閥閥XV15002改為HV15002手動調節閥，可以靈活地調節變換爐入口溫度。

為了避免更好的調節變換爐入口溫度，如圖2所示，我們將E1501管程兩位調節閥改為手動調節閥，這樣我們可以通過主副線的配合調整到變換爐入口所需的溫度。這對穩定生產，降低消耗起了積極的作用；同時極大地提高了變換裝置的安全性及抗風險能力，特別在生產不穩定或者工況波動幅度較大的情況下，能及時大幅度調整，避免飛溫現象的發生。

3）在變換爐入口前增加DN150的放空管線，避免接氣時變換爐帶水。

為了避免變換催化劑在接氣過程中帶水，接氣前就必須對系統管線設備進行充分預熱暖管。如圖2所示，我們在變換爐入口手閥前增加了DN150的放空管線，這樣在開車過程中可以一直暖管至爐前，可以有效避免了因暖管不充分而造成催化劑帶水，延長了催化劑的使用壽命。

4）在PV15010后切前引一條DN250的管線至PV15008后放空管線，這樣可以有效避免E1502并S25飽和蒸汽時封頭泄漏。

為了避免E1502并S25飽和蒸汽時封頭頻繁泄漏，如圖2所示，我們在PV15010后切前引一條DN250的管線至PV15008后放空管線，并設有手閥。合成工段送蒸汽氣前先關閉進E1502的S25飽和蒸汽手閥，同時關閉PV15010后切閥，打開放空手閥，這樣將合成工段送過來的飽和蒸汽先通過PV15010放空，等待甲醇合成工段飽和蒸汽量穩定時再將飽和蒸汽緩慢并入E1502。這樣就可以將汽包放空和廢鍋并汽操作分開，從而降低操作難度。通過近十幾次開車實踐，此項技改確保了E1502平穩并汽，徹底消除了E1502封頭頻繁泄漏工藝氣的隱患，為今后裝置的長滿優運行奠定了良好的基礎。①1#氣液分離器V1501；②粗煤氣預熱器E1501；③蒸汽過熱器E1502；④變換爐R1501 ⑤開工加熱器E1511；⑥1#低壓蒸汽發生器；⑦2#氣液分離器V1502；⑧2#低壓蒸汽發生器；⑨3#氣液分離器V1503；⑩3#低壓蒸汽發生器；□5#氣液分離器V1505；□蒸汽凝液預熱器；□6#氣液分離器V1506；□2#脫鹽水預熱器；□水冷器E1509；□4#氣液分離器V1504

圖2 改造后耐硫變換裝置簡圖

4 結束語

通過以上措施的改造，在運行中取得了良好的效果。變換爐入口溫度可以靈活地調節，催化劑帶水、蒸汽過熱器頻繁泄漏問題得到了有效地解決。同時，為變換裝置的安穩長滿優運行提供了有力地保障。

Research and Application of Process Optimization for Sulfur Tolerant Shift Device

Ma Wei

Abstract：This paper introduces the use of sulfur tolerant shift process problems in 600kt methanol Shaanxi Xianyang Chemical Industry Co.Ltd.production process，through technical transformation，shorten the converter solar term time，prolong the service life of the catalyst，while avoiding the collapse temperature transform furnace and over temperature phenomenon，overcome the frequent leakage problem of steam superheater header.

Key words：sulfur tolerant shift；technical transformation；catalyst；summary

中圖分類號：TQ546.5

文獻標志碼：A

文章編號：1003–6490（2016）02–0012–02

收稿日期：2016–02–10

作者簡介：馬偉（1986—），男，陜西咸陽人，助理工程師，主要從事化工工藝研究工作。