2.1 MPa帶飽和熱水塔全低變工藝改造

楊云霞

(河北正元化工工程設(shè)計(jì)有限公司，河北石家莊 050061)

陽(yáng)煤和順化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱和順化工)年生產(chǎn)能力為240 kt合成氨，聯(lián)產(chǎn)30 kt甲醇及400 kt尿素。和順化工于2012年8月投產(chǎn)，到2016年1月已運(yùn)行了3年多，變換裝置表現(xiàn)出了諸多弊病并存在隱患，如設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、泄漏、檢修頻繁、系統(tǒng)阻力大及不能滿負(fù)荷生產(chǎn)等。為此，和順化工委托河北正元化工工程設(shè)計(jì)有限公司進(jìn)行變換裝置改造。

1 變換裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

(1)進(jìn)出裝置的阻力太大，從壓縮工段來(lái)的半水煤氣進(jìn)入變換裝置壓力為2.11 MPa，出變換裝置壓力為1.97 MPa。

(2)飽和熱水塔的塔板和填料經(jīng)常堵塞，需要頻繁檢修[1-2]。

(3)主熱交換器腐蝕嚴(yán)重，需要頻繁檢修和更換設(shè)備，嚴(yán)重影響生產(chǎn)計(jì)劃的進(jìn)行和完成。

改造前變換工藝流程見(jiàn)圖1。

雖然有飽和熱水塔全低變工藝在裝置運(yùn)行過(guò)程中噸氨可節(jié)約200 kg蒸汽，但這種工藝存在較大的安全隱患，基于這一改造思路，該變換裝置進(jìn)行了工藝流程改造。

2 改造內(nèi)容及流程

(1)由于全低變工藝操作溫度低，可回收的潛熱少；另外，飽和熱水塔堵塞、腐蝕嚴(yán)重，操作難度大，因此，本次改造去除了飽和熱水塔及熱水管網(wǎng)。

(2)為了將裝置進(jìn)口的半水煤氣夾帶的油污及其他雜質(zhì)有效地凈化和清洗，將原裝置內(nèi)的預(yù)變換爐改造成焦炭過(guò)濾器[3]。

(3)為了提高進(jìn)入一段變換爐的汽氣比，提高半水煤氣中CO反應(yīng)率，將原有前熱交換器(F=660 m2)用作主熱交換器，新增的換熱器(F=980 m2)作為前熱交換器；

(4)為了保護(hù)變換催化劑，因此新增預(yù)變換爐裝置。預(yù)變換爐一段裝填保護(hù)劑和抗毒劑，進(jìn)一步吸附氣體和蒸汽中的雜質(zhì)；預(yù)變換爐二段裝填除氧劑，以轉(zhuǎn)化半水煤氣中的氧及其他有害物質(zhì)。

(5)為了進(jìn)一步保護(hù)變換催化劑，改變裝置的蒸汽補(bǔ)給位置，將原有蒸汽補(bǔ)給位置從噴水增濕器進(jìn)入改到半水煤氣進(jìn)入預(yù)變換爐之前的管線上[4-5]。

(6)為了回收部分余熱，利舊原來(lái)裝置中的二水加熱器和調(diào)溫水加熱器作為加熱除鹽水的設(shè)備，分別為一水加熱器和二水加熱器。

(7)為了保證系統(tǒng)內(nèi)噴水增濕器的噴水壓力穩(wěn)定，本次改造新增1臺(tái)除氧水槽和2臺(tái)除氧水泵(開1備1)。

(8)為了回收熱量同時(shí)降低變換裝置氣體出口溫度，在變換氣冷卻器設(shè)備之前新增1臺(tái)軟水加熱器。

改造后變換工藝流程見(jiàn)圖2。

圖1 改造前變換工藝流程

圖2 改造后變換工藝流程

3 改造后裝置運(yùn)行情況

2017年4月5日，和順化工變換系統(tǒng)改造完成后一次開車成功，開車后變換裝置氣量穩(wěn)步增加至102 034 m3/h(標(biāo)態(tài))，實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到考核要求。

(1)改造后系統(tǒng)預(yù)變換爐和變換爐具體運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 改造后系統(tǒng)預(yù)變換爐和變換爐運(yùn)行溫度 ℃

(2)氨醇總產(chǎn)量達(dá)855 t/d，改造后系統(tǒng)實(shí)際蒸汽消耗9.4 t/h，折合噸氨蒸汽消耗263.9 kg；系統(tǒng)添加來(lái)自鍋爐房的除氧水量為23.95 t/h，折合噸氨單耗672.3 kg；系統(tǒng)出口CO體積分?jǐn)?shù)為1.6%。達(dá)到了要求的控制水平：出口氣體中CO體積分?jǐn)?shù)≤2.0%，噸氨蒸汽消耗≤300 kg。

(3)改造后，系統(tǒng)阻力基本上可維持在0.10 MPa，較改造之前的0.14 MPa有所降低。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)該項(xiàng)目取消飽和熱水塔后，換熱器進(jìn)口為干半水煤氣，在操作壓力為2.1 MPa時(shí)，不會(huì)低于該壓力下的露點(diǎn)溫度，從而在熱交換器的列管上不會(huì)形成微量的水珠，徹底消除了熱交換器列管露點(diǎn)腐蝕這一安全隱患，可保證熱交換器長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)本次改造雖然系統(tǒng)壓力有所降低，但是降低程度不是太理想。一方面，和順化工為了能盡快開車，新上的設(shè)備都是利舊其他公司備用的設(shè)備，這些新上的設(shè)備與原有設(shè)備的匹配程度還需要進(jìn)一步長(zhǎng)周期驗(yàn)證。另一方面，從運(yùn)行的DCS監(jiān)控畫面上看，原有變換爐及軟水加冷卻器的壓力降較其他設(shè)備大，應(yīng)該盡快更換變換爐催化劑及清洗軟水加冷卻器。

(3)本次改造飽和熱水塔全低變工藝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，醇氨比調(diào)節(jié)容易，操作彈性大。自改造后系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行了4個(gè)月，各項(xiàng)指標(biāo)完全滿足后工序滿負(fù)荷生產(chǎn)的需要，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。