變換系統(tǒng)工藝優(yōu)化的研究及應(yīng)用

韓偉偉，韓麗英

（河南煤化集團(tuán)濮陽(yáng)龍宇化工有限責(zé)任公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

變換系統(tǒng)工藝優(yōu)化的研究及應(yīng)用

韓偉偉，韓麗英

（河南煤化集團(tuán)濮陽(yáng)龍宇化工有限責(zé)任公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

介紹耐硫變換工藝在HT－L粉煤氣化裝置中運(yùn)用出現(xiàn)的設(shè)計(jì)缺陷，通過(guò)技術(shù)改造，大大縮短了變換裝置的接氣時(shí)間，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命，并可避免變換爐垮溫、超溫。

耐硫變換；設(shè)計(jì)缺陷；改造

0 引 言

我公司年產(chǎn)200kt甲醇原料路線改造項(xiàng)目，其煤氣凈化系統(tǒng)分為兩部分：第一部分為低水氣比耐硫變換裝置，氣化裝置來(lái)的粗煤氣中的一部分一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w和氫氣；第二部分采用大連理工設(shè)計(jì)的低溫甲醇洗裝置，對(duì)變換氣進(jìn)行脫硫、脫碳，再經(jīng)壓縮機(jī)增壓后送往合成裝置。

由于航天爐氣化工藝制得的原料氣中CO的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)65%～70%，水氣比高達(dá)1.1～1.4。CO濃度和水含量都高，變換反應(yīng)推動(dòng)力大，第一變換反應(yīng)器床層熱點(diǎn)溫度難以控制。為此，選用低水氣比兩段耐硫變換工藝，通過(guò)調(diào)整工藝氣的水氣比，來(lái)控制反應(yīng)的程度，進(jìn)而控制第一反應(yīng)器變換反應(yīng)的深度和床層熱點(diǎn)溫度，在熱點(diǎn)溫度較低的條件下，將高濃度CO進(jìn)行部分變換，從而滿足合成工段生成甲醇所需的H／C。因此，變換裝置在整個(gè)甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，其穩(wěn)定運(yùn)行，是提高甲醇產(chǎn)量和降低原料氣消耗的重要保證。

1 設(shè)計(jì)缺陷

由于我公司為首套HT－L粉煤氣化裝置，其耐硫變換工藝也是首次在HT－L粉煤氣化中運(yùn)用，因而存在很多設(shè)計(jì)缺陷，雖然經(jīng)過(guò)之前的技改，但變換裝置仍存在如下設(shè)計(jì)缺陷。

（1）放空系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷，易造成催化劑帶水

因變換爐入口無(wú)閥門(mén)，在開(kāi)車(chē)接氣的過(guò)程中，暖管只能暖到E2002進(jìn)口閥門(mén)處，E2002及其至變換爐入口管段無(wú)法暖管，致使部分水分帶入變換爐，特別是在短時(shí)間停車(chē)，變換爐系統(tǒng)沒(méi)法用氮?dú)庵脫Q的情況下，對(duì)催化劑的損傷較大。

（2）配氣管線位置存在設(shè)計(jì)缺陷，使部分熱量損失

如圖1所示，當(dāng)需要開(kāi)啟AV2001A向后工段導(dǎo)氣時(shí)，由于該股氣體為經(jīng)E2002預(yù)熱后的熱氣，一方面，隨著AV2001A的開(kāi)啟，進(jìn)入一段變換爐的氣量減小，變換爐出口的高溫氣體總熱量也隨之減少，但進(jìn)E2002的冷氣氣量卻并沒(méi)有變化，因而容易造成變換爐入口溫度降低，影響床層溫度的穩(wěn)定性；另一方面，隨著AV2001A的開(kāi)啟，經(jīng)過(guò)換熱的高溫氣體直接進(jìn)入后工序，加大了后工序的熱負(fù)荷，也容易影響后工序的穩(wěn)定性。

圖1 變換系統(tǒng)流程示意

（3）入口溫度調(diào)節(jié)為半自動(dòng)狀態(tài)，工況波動(dòng)時(shí)易造成垮溫

如圖1所示，變換爐入口溫度的調(diào)節(jié)，主要靠調(diào)節(jié)閥TV2011和E2002殼程入口手閥進(jìn)行配合調(diào)整，但TV2011管線為DN250，相對(duì)DN350的主管線來(lái)說(shuō)較細(xì)，因此，在實(shí)際調(diào)整中，需要經(jīng)常調(diào)整E2002殼程入口手閥，且調(diào)節(jié)較頻繁，每班至少需調(diào)整7～8次，多次因該閥門(mén)調(diào)整不及時(shí)而造成變換爐垮溫。

2 改造措施

（1）對(duì)放空系統(tǒng)進(jìn)行改造，避免接氣過(guò)程中帶液

為避免變換催化劑在接氣過(guò)程中帶液，接氣前就需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行充分的預(yù)熱暖管。為此，我們?cè)谧儞Q爐入口增加了入口閥門(mén)，同時(shí)在手閥前增加了放空管線（如圖2），在開(kāi)車(chē)暖管的過(guò)程中，一直暖管至爐前，這樣就避免了因暖管不充分而造成的催化劑帶液，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命。

（2）將AV2001A的入口管線位置進(jìn)行改造，避免熱量損失

如圖2，我們將AV2001A入口管線通過(guò)新增管線對(duì)接至E2002前，這樣就避免了在開(kāi)啟AV2001A時(shí)所帶來(lái)的熱量損失，以及對(duì)后工序穩(wěn)定性的影響。

（3）將入口溫度調(diào)節(jié)改為全調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，提高了操作的及時(shí)性

為避免變換爐入口溫度調(diào)節(jié)不及時(shí)，我們將E2002殼程入口手閥更換為調(diào)節(jié)閥（如圖2），這樣就可通過(guò)主線和副線的配合調(diào)整，及時(shí)將變換爐入口溫度控制在所需的范圍內(nèi)，這對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)，降低消耗起到了積極的作用；同時(shí)，該措施的實(shí)施，大大提高了變換裝置的安全性及抗風(fēng)險(xiǎn)能力，特別是在工況波動(dòng)較大的情況下，能及時(shí)大幅度調(diào)整，避免垮溫、飛溫現(xiàn)象的發(fā)生。

圖2 改造后變換系統(tǒng)流程示意

3 系統(tǒng)改造后的經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）延長(zhǎng)催化劑使用壽命

改造后，可有效延長(zhǎng)催化劑的使用壽命半年以上。催化劑的使用壽命按三年計(jì)，整體價(jià)格為330萬(wàn)元，平均每年至少節(jié)約催化劑費(fèi)用16萬(wàn)元。

（2）避免變換裝置垮溫

改造后，可避免變換裝置的垮溫、超溫對(duì)催化劑的損傷，以及因垮溫造成的煤氣放空、氣體成分失調(diào)合成系統(tǒng)放空。按垮溫一次總體放空氣量30 000m3計(jì)算，每年至少節(jié)省成本3萬(wàn)元。

（3）縮短變換裝置接氣時(shí)間

改造前，變換裝置接氣至少需要2h以上；改造后，變換裝置接氣時(shí)間至少縮短了1h。放空氣量按40 000m3／次，接氣6次／a進(jìn)行計(jì)算，每年可為公司節(jié)省資金24萬(wàn)元。

綜上，每年至少可為公司節(jié)省資金43萬(wàn)元。

4 結(jié) 語(yǔ)

該改造項(xiàng)目實(shí)施后，取得了明顯的效果。變換裝置接氣速度明顯加快，催化劑帶水問(wèn)題得到了有效地解決，同時(shí)，為變換裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力地保障。其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是非常顯著的。

Study and Application of CO Shift Process Optimization

HAN Wei－wei，HAN Li－ying
（Puyang Longyu Chemical Co.，Ltd.of Henan Coal ＆Chemical Group，Puyang Henan 457000，China）

Point out sulfur－tolerant shift process design flaw in HT－L gasification unit operation.After technology modification，greatly shorten the time of syngas into the CO shift unit，the catalyst life is extended，and avoid the temperature of CO shift tower lower or higher than the normal temperature.

sulfur－tolerant shift process；design flaw；modification

TQ223.12＋1

B

1003－6490（2012）05－0070－03

2012－09－01

韓偉偉 （1983－），男，河南濮陽(yáng)人，助理工程師，從事甲醇生產(chǎn)與技術(shù)管理工作，現(xiàn)任濮陽(yáng)龍宇化工有限責(zé)任公司甲醇廠專(zhuān)業(yè)工程師。