轉化工段增加循環氮氣管線，縮短甲醇系統升溫開車時間

王立云（寧夏慶華煤化集團有限公司，寧夏吳忠 751900）

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轉化工段增加循環氮氣管線，縮短甲醇系統升溫開車時間

王立云
（寧夏慶華煤化集團有限公司，寧夏吳忠 751900）

【摘要】焦爐氣制甲醇的工藝系統中，因工藝設計的缺陷在系統開車中，精脫硫系統和轉化系統不能同時進行升溫，造成開車時間的延長。根據原工藝的管線設計，將系統進行管線改造。在加熱爐A的氮氣進口管上配置一根管線鏈接在加熱爐B的焦爐氣盤管進口上，這樣就可以保證轉化和精脫硫系統在升溫過程中互不干涉，縮短系統開車的時間。

【關鍵詞】焦爐氣制甲醇 換熱式轉化 升溫時間

1 工藝系統介紹

我公司甲醇生產裝置是由四川通用設計院設計的15萬噸/年焦爐氣制甲醇，現已連續安全運行多年。這套裝置的轉化工段采用了換熱式轉化工藝，這不同于其他單位的單純二段爐的轉化工藝，原理是：在脫硫合格，按照水汽比配入一定量的水蒸氣、并且進行了一定程度的預熱后的焦爐氣，首先進入換熱式轉化爐的管程，管程里面裝有轉化觸媒，先進行一定程度的甲烷轉化反應，然后氣體進入了二段爐，在二段爐里面通入一定量的氧氣，進行燃燒，提高氣體的溫度，再在二段爐的觸媒層進行深度的甲烷轉化反應。利用二段爐出口的高溫氣體進入換轉爐的殼程，給管內的焦爐氣傳熱，提供轉化所需要的熱量。這套工藝的特點就是安全性能比較高，耗氧少，缺點是流程長，升溫過程中散熱比較大。特別是開車過程轉化爐升溫慢，耽誤開車時間。如圖1所示的工藝系統流程圖。

轉化二段爐是靠氧氣的燃燒來提供熱量的，要想投氧成功，必須二段爐爐頭溫度達到焦爐氣的燃點640℃，由于氮氣的比熱比較低，所以當換轉爐和二段爐里面觸媒溫度達到該壓力下蒸汽露點溫度（130℃）以上時候，（防止水泡觸媒）轉化工段要改為蒸汽升溫。

2 系統升溫說明

在原設計中，精脫硫系統與轉化系統是串到一起進行氮氣升溫的，就是用焦爐氣壓縮機抽空分來的常壓氮氣，進入精脫硫的加熱爐A加熱，然后經過精脫硫的鐵鉬預加氫槽、鐵鉬加氫槽、鐵錳槽（2個）、二級加氫槽、氧化鋅槽（2個），然后進入轉化工段，在轉化的加熱爐b升溫后，氮氣進入換轉爐和二段爐，給觸媒升溫，然后再冷卻，從轉化末端回到焦爐氣壓縮機入口進行加壓循環。原始開車的時候可以，但裝置運行一段時間后，當純度達到99.99%的氮氣經過精脫硫各個槽子時候，吸附了硫的脫硫劑很可能把硫又解析到氮氣中，從而帶到轉化工段，導致轉化觸媒中毒。所以檢維修后開車的時候，精脫硫工序只能是用焦爐氣壓縮機打氮氣，經過加熱爐A升溫給精脫硫工序升溫，氮氣在末端放空。待精脫硫工段達到工作溫度，把精脫硫工序切除，循環氮氣通過加熱爐A加熱，通過精脫硫工序的大副線，去轉化工序循環，把轉化爐的整體溫度升到蒸汽露點溫度以上，停止氮氣循環，改為蒸汽升溫，這時再把精脫硫工序引入焦爐氣，經過加熱爐A升溫到活性溫度，然后再通入精脫硫工序，在末端放空。等待精脫硫后的焦爐氣含硫＜0.1ppm、轉化爐達到規定的溫度，才能引入轉化工序，進行投氧操作。由于轉化觸媒在蒸汽流里面時間過長會導致尖晶石的生產，影響活性，所以不能先用氮氣給轉化爐升溫，只能等到精脫硫升溫差不多，才能把氮氣倒到轉化升溫。通過幾次開車實踐，我們發現有兩個弊病：①當精脫硫升溫的時候，由于氮氣的載熱能力低，并且空分的氮氣量只有8000m3/h，氮氣不能循環，空速很低，傳熱慢，精脫硫工序的7個槽子升溫很慢。②操作工操作很不方便，難度大。這樣每次精脫硫系統與轉化系統的開車過程的時間很長，達到了40多小時。

經過分析，我精脫硫系統各催化劑都是已經硫化、還原結束的，在開車時，可以直接用焦爐氣升溫，一個很重要的原因就是焦爐氣進入精脫硫系統會有反應熱產生，同時我們是焦爐氣制甲醇工藝，檢修期間焦爐氣是放空的，這不存在原料氣浪費問題，并且焦爐氣量遠大于氮氣的量，精脫硫升溫速度對比氮氣快很多。那么在開車時，我們就可以把氮氣直接給轉化升溫，這樣既節約了開車時間，又減少焦爐氣的浪費，只是把進入加熱爐A的氮氣管線在閥前配一根管線到氣氣換熱器前就能解決這個問題。給精脫硫系統和轉化系統同時升溫就可以實現。焦爐氣經加熱爐A加熱后，去精脫硫系統給各槽升溫，在氧化鋅后放空。同時氮氣在進加熱爐A前經新改造的管線直接到氣氣換熱器，再進入加熱爐B加熱后去換轉爐給轉化系統升溫。以達到縮短開車時間，為企業增加經濟效益。

3 項目改造優點

（1）將精脫硫與轉化系統升溫獨立進行，互不影響，可根據工藝要求合理安排時間；（2）有效的利用了多余的焦爐氣，節約了氮氣，提高了精脫硫的升溫速率；（3）將開車時間縮短了16小時；（4）增加了經濟效益。

以生產每噸甲醇消耗2000Nm3焦爐煤氣計算，在正常生產負荷焦爐氣18000Nm3/h條件下，每噸精甲醇銷售價2000元，則經技術改造后單次計劃開車產生的經濟效益：

18000Nm3/h÷2000Nm3/t×2000元/t×16h =28.8萬元。

作者簡介：王立云（1986—），男，寧夏吳忠人，專科，助理工程師，寧夏慶華煤化集團有限公司。主要從事焦爐氣制甲醇工藝生產。