变换系统工艺优化的研究及应用

韩伟伟，韩丽英

（河南煤化集团濮阳龙宇化工有限责任公司，河南 濮阳 457000）

变换系统工艺优化的研究及应用

韩伟伟，韩丽英

（河南煤化集团濮阳龙宇化工有限责任公司，河南 濮阳 457000）

介绍耐硫变换工艺在HT－L粉煤气化装置中运用出现的设计缺陷，通过技术改造，大大缩短了变换装置的接气时间，延长了催化剂的使用寿命，并可避免变换炉垮温、超温。

耐硫变换；设计缺陷；改造

0 引 言

我公司年产200kt甲醇原料路线改造项目，其煤气净化系统分为两部分：第一部分为低水气比耐硫变换装置，气化装置来的粗煤气中的一部分一氧化碳与水蒸气反应，转化为二氧化碳气体和氢气；第二部分采用大连理工设计的低温甲醇洗装置，对变换气进行脱硫、脱碳，再经压缩机增压后送往合成装置。

由于航天炉气化工艺制得的原料气中CO的体积分数高达65%～70%，水气比高达1.1～1.4。CO浓度和水含量都高，变换反应推动力大，第一变换反应器床层热点温度难以控制。为此，选用低水气比两段耐硫变换工艺，通过调整工艺气的水气比，来控制反应的程度，进而控制第一反应器变换反应的深度和床层热点温度，在热点温度较低的条件下，将高浓度CO进行部分变换，从而满足合成工段生成甲醇所需的H／C。因此，变换装置在整个甲醇生产系统中起着至关重要的作用，其稳定运行，是提高甲醇产量和降低原料气消耗的重要保证。

1 设计缺陷

由于我公司为首套HT－L粉煤气化装置，其耐硫变换工艺也是首次在HT－L粉煤气化中运用，因而存在很多设计缺陷，虽然经过之前的技改，但变换装置仍存在如下设计缺陷。

（1）放空系统设计存在缺陷，易造成催化剂带水

因变换炉入口无阀门，在开车接气的过程中，暖管只能暖到E2002进口阀门处，E2002及其至变换炉入口管段无法暖管，致使部分水分带入变换炉，特别是在短时间停车，变换炉系统没法用氮气置换的情况下，对催化剂的损伤较大。

（2）配气管线位置存在设计缺陷，使部分热量损失

如图1所示，当需要开启AV2001A向后工段导气时，由于该股气体为经E2002预热后的热气，一方面，随着AV2001A的开启，进入一段变换炉的气量减小，变换炉出口的高温气体总热量也随之减少，但进E2002的冷气气量却并没有变化，因而容易造成变换炉入口温度降低，影响床层温度的稳定性；另一方面，随着AV2001A的开启，经过换热的高温气体直接进入后工序，加大了后工序的热负荷，也容易影响后工序的稳定性。

图1 变换系统流程示意

（3）入口温度调节为半自动状态，工况波动时易造成垮温

如图1所示，变换炉入口温度的调节，主要靠调节阀TV2011和E2002壳程入口手阀进行配合调整，但TV2011管线为DN250，相对DN350的主管线来说较细，因此，在实际调整中，需要经常调整E2002壳程入口手阀，且调节较频繁，每班至少需调整7～8次，多次因该阀门调整不及时而造成变换炉垮温。

2 改造措施

（1）对放空系统进行改造，避免接气过程中带液

为避免变换催化剂在接气过程中带液，接气前就需对系统进行充分的预热暖管。为此，我们在变换炉入口增加了入口阀门，同时在手阀前增加了放空管线（如图2），在开车暖管的过程中，一直暖管至炉前，这样就避免了因暖管不充分而造成的催化剂带液，延长了催化剂的使用寿命。

（2）将AV2001A的入口管线位置进行改造，避免热量损失

如图2，我们将AV2001A入口管线通过新增管线对接至E2002前，这样就避免了在开启AV2001A时所带来的热量损失，以及对后工序稳定性的影响。

（3）将入口温度调节改为全调节阀调节，提高了操作的及时性

为避免变换炉入口温度调节不及时，我们将E2002壳程入口手阀更换为调节阀（如图2），这样就可通过主线和副线的配合调整，及时将变换炉入口温度控制在所需的范围内，这对稳定生产，降低消耗起到了积极的作用；同时，该措施的实施，大大提高了变换装置的安全性及抗风险能力，特别是在工况波动较大的情况下，能及时大幅度调整，避免垮温、飞温现象的发生。

图2 改造后变换系统流程示意

3 系统改造后的经济效益分析

（1）延长催化剂使用寿命

改造后，可有效延长催化剂的使用寿命半年以上。催化剂的使用寿命按三年计，整体价格为330万元，平均每年至少节约催化剂费用16万元。

（2）避免变换装置垮温

改造后，可避免变换装置的垮温、超温对催化剂的损伤，以及因垮温造成的煤气放空、气体成分失调合成系统放空。按垮温一次总体放空气量30 000m3计算，每年至少节省成本3万元。

（3）缩短变换装置接气时间

改造前，变换装置接气至少需要2h以上；改造后，变换装置接气时间至少缩短了1h。放空气量按40 000m3／次，接气6次／a进行计算，每年可为公司节省资金24万元。

综上，每年至少可为公司节省资金43万元。

4 结 语

该改造项目实施后，取得了明显的效果。变换装置接气速度明显加快，催化剂带水问题得到了有效地解决，同时，为变换装置的稳定运行提供了有力地保障。其带来的经济效益和社会效益都是非常显著的。

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

韩伟伟 （1983－），男，河南濮阳人，助理工程师，从事甲醇生产与技术管理工作，现任濮阳龙宇化工有限责任公司甲醇厂专业工程师。