化工裝置生產(chǎn)中的純氧二段爐使用探討

王利軍 王廣偉

摘 要 大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司，由中國(guó)成達(dá)化學(xué)工程公司承擔(dān)工程設(shè)計(jì)。工藝采用的是上海國(guó)際化建工藝生產(chǎn)技術(shù)，即以天然氣為原料、一段蒸汽轉(zhuǎn)化、壓縮、25MPa高壓合成、雙塔精餾制甲醇的生產(chǎn)路線。為提高工藝技術(shù)水平、降低能耗，裝置經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)完善，現(xiàn)采用純氧二段爐、蒸汽透平驅(qū)動(dòng)、低壓合成、三塔精餾制取甲醇的生產(chǎn)路線。擴(kuò)能改造后的裝置生產(chǎn)能力可以達(dá)到年產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇。

關(guān)鍵詞 甲醇；工程設(shè)計(jì)；天然氣

1 純氧二段轉(zhuǎn)化爐的工藝原理

純氧二段轉(zhuǎn)化爐在一段轉(zhuǎn)化爐之后新增加的一套設(shè)備，利用高壓（2.1MPa）、氧氣純度（O2≥99%）與一段轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化氣中的過(guò)剩氫氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量和水蒸氣，在二段轉(zhuǎn)化爐中的催化劑作用下，進(jìn)一步對(duì)一段轉(zhuǎn)化爐出口氣體中的殘余甲烷及另一股40%原料氣天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化。二段轉(zhuǎn)化爐注入高純度氧氣的主要作用是：①是消耗掉一段轉(zhuǎn)化氣中多余的氫氣，減少進(jìn)入合成系統(tǒng)的惰性氣體組分量，有利于甲醇合成的正反應(yīng)，從而提高合成率；②燃燒放出的熱量滿足部分新鮮原料氣天然氣轉(zhuǎn)化所需要的熱量，同時(shí)產(chǎn)生蒸汽供動(dòng)力裝置使用，降低裝置的能耗、物耗；③能減少弛放氣的排放量。

純氧二段轉(zhuǎn)化爐其主要的化學(xué)反應(yīng)如下：

2 純氧二段爐轉(zhuǎn)化爐的應(yīng)用效果

2.1 純氧二段爐與一段爐的差異

一段爐在使用過(guò)程中存在以下問(wèn)題：

（1）長(zhǎng)期使用爐管易老化蠕變，易損壞爐管；

（2）操作上時(shí)刻對(duì)火嘴燃燒情況進(jìn)行監(jiān)控，火嘴燃燒不好，造成爐管局部過(guò)熱，易損壞爐管。

（3）在開(kāi)停工過(guò)程中或裝置負(fù)荷發(fā)生劇烈變化時(shí)，一段爐上、下尾管易發(fā)生泄漏；

（4）燒嘴長(zhǎng)期使用易導(dǎo)致燒嘴積碳，清洗工作非常繁重，燒嘴積碳還會(huì)引起燃燒紊流和舔管現(xiàn)象發(fā)生，造成管壁局部超溫；

（5）爐管在更換催化劑時(shí)，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。

一段轉(zhuǎn)化爐爐管多、管徑細(xì)，在更換催化劑時(shí)，需將每根管內(nèi)催化劑抽出，在經(jīng)過(guò)空

管測(cè)量壓差，檢查是否有堵塞現(xiàn)象才能裝填新催化劑。在裝填催化劑時(shí)也比較復(fù)雜，由于爐管長(zhǎng)，防止催化劑摔碎，故需將催化劑裝在帆布袋中，用尼龍繩緩慢送人爐管底部觸媒托盤上，向下抖動(dòng)使催化劑全部裝入爐管內(nèi)，拉回帆布袋，為防止催化劑架橋，在裝填過(guò)程中輕輕震蕩爐管。每裝填一次后要用測(cè)深米尺測(cè)定剩下高度，如此反復(fù)進(jìn)行將爐管全部裝填完，再次對(duì)爐管進(jìn)行壓差檢測(cè)。二段爐在更換催化劑時(shí)比較簡(jiǎn)單，二段爐成筒型，內(nèi)徑粗，故在更換上比較方便、省時(shí)。

二段爐投入系統(tǒng)后的異常處理

2.2 原料氣天然氣中斷

短時(shí)間中斷，關(guān)閉氧氣入二段爐調(diào)節(jié)閥組，確認(rèn)跨線閥已關(guān)閉，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)入氧氣加熱

器的保護(hù)蒸汽調(diào)節(jié)閥（HIC1301），確認(rèn)氧氣放空調(diào)節(jié)閥全開(kāi)；打開(kāi)入二段爐原料氣線保護(hù)蒸汽閥（FI1308A），同時(shí)關(guān)閉入二段爐原料氣天然氣調(diào)節(jié)閥組及副線閥（FIC1304），打開(kāi)氧氣燒嘴事故蒸汽，防止設(shè)備超溫。若是長(zhǎng)時(shí)間中斷，執(zhí)行轉(zhuǎn)化工序緊急停車操作規(guī)程。

2.3 氧氣中斷

短時(shí)間中斷，首先打開(kāi)氧氣燒嘴事故蒸汽，同時(shí)打開(kāi)氧氣加熱器保護(hù)蒸汽調(diào)（HIC1301），關(guān)閉氧氣入二段爐調(diào)節(jié)閥組，確認(rèn)跨線閥已關(guān)閉，降低原料氣壓縮機(jī)送氣量，然后關(guān)閉原料氣天然氣入二段爐調(diào)節(jié)閥組及副線閥（FIC1304），同時(shí)打開(kāi)入二段爐原料氣保護(hù)蒸汽閥（FI1308A）；長(zhǎng)時(shí)間中斷，降低入界區(qū)天然氣總量，執(zhí)行二段爐停車操作規(guī)程。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）工業(yè)總結(jié)表明，純氧二段爐的轉(zhuǎn)化率高，副產(chǎn)中壓蒸汽更多，使車間整套裝置工藝蒸汽量的需求達(dá)到了自給自足，大大降低了成本單耗。

（2）由于燃燒純氧，操作溫度比較高，故對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求比較高。