全低变工艺系统运行总结

齐汉强

(陕西洋县玉虎化工有限责任公司 陕西汉中723309)

0 前言

陕西洋县玉虎化工有限责任公司(以下简称洋县玉虎公司)原有生产能力为30 kt/a合成氨， 现在已扩能至80 kt/a合成氨和30 kt/a甲醇。扩能前变换系统采用0.8 MPa 中串低变换工艺，不能满足扩产后需求，且设备陈旧、腐蚀严重，系统压差较大(≥0.12 MPa)，蒸汽消耗定额高。经过多方考察调研，新变换系统选用湖北华烁科技股份有限公司的全低变工艺，并于2010年3月下旬顺利投运，经过不到2个月的优化调整，各项指标均达到了设计指标，取得了较为满意的效果。

1 工艺技术方案

1.1 工艺流程

来自压缩机二段出口的0.8 MPa的半水煤气经煤气冷却器降温后(≤40 ℃)送至丝网除油过滤器滤除气体中夹带的油，然后进入饱和热水塔饱和段与热水逆流接触，经增湿升温饱和后的半水煤气(95 ℃)由饱和热水塔塔顶出来，再进煤气水分离器，经添加适量蒸汽达到工艺要求的汽气比后进入热交换器管内，与变换气换热提温至180～200 ℃，再经过电炉进入低变炉一段顶部，进一步过滤脱除气体中的杂质后进入一段催化剂床层，经一段变换反应后温度升至380 ℃左右，再进入增湿器增湿降温至200～210 ℃后进入低变炉二段床层继续进行变换反应，温度升至270～280 ℃进入热交换器换热管外与半水煤气换热降温至190 ℃左右，然后进入低变炉三段催化剂床层进行反应，反应后的变换气(温度210 ℃，CO体积分数<1.5%)经一水加热器管间和热水塔回收热量后温度降至约70 ℃，再去软水加热器管内加热来自软水岗位的软水，进一步降温后的变换气去变换器冷却器用循环水冷却降温至40 ℃，最后经变换器水分离器分离夹带的液滴后送碳化或变脱系统。

1.2 主要设备

主要设备参数见表1。

表1 主要设备参数

项 目规格、型号数量/台低变炉Φ 3 600 mm×18 962 mm1电炉Φ 1 000 mm×7 163 mm,680 kW1丝网除油过滤器Φ 2 000 mm×4 700 mm1饱和热水塔Φ 1 800 mm×25 000 mm1增湿器Φ 2 800 mm×13 500 mm1热交换器Φ 1 400 mm×9 255 mm,F=480 m21煤气水分离器Φ 2 200 mm×5 200 mm1一水加热器F=280 m21软水加热器F=250 m2,Φ 1 400 mm×5 330 mm 1变换器冷却器F=400 m2,Φ 1 400 mm×6 730 mm1热水泵100R-372热水泵150R-35 1喷水泵3DP40-1.52

2 开车情况

2.1 催化剂装填

低变炉一段上层装填保护剂4 m3、抗毒剂6 m3，低变炉一段下层装填B303Q型催化剂11 m3；低变炉二段装填B303Q型催化剂12 m3；低变炉三段装填抗毒剂1.5 m3、B303Q型催化剂20 m3。每层催化剂底部交错铺设2层不锈钢网(8目)，装填高200 mm的Φ50 mm耐火球。

2.2 低变催化剂升温硫化

2010年3月21日01:30，低变催化剂开始升温硫化；3月22日23:00，开始降温置换；3月23日 06:00，降温置换结束，拆、加盲板；3月23日13:08，制得合格变换气[CO体积分数1.30%，H2S质量浓度2.15 g/m3(标态)]送至后工序，轻负荷运行后一直较为平稳。催化剂升温硫化总共用时约54 h，升温硫化期间因出现CS2着火和气体中O2含量偏高等意外情况而停止硫化，实际升温硫化时间约42 h。低变催化剂升温硫化严格按照华烁科技股份有限公司制订的“B303Q型催化剂升温硫化方案”进行，且该公司技术人员在现场指导硫化，催化剂硫化较为彻底。

3 运行状况

3.1 系统压差

原中串低变换系统时常出现超压现象，运行正常时压差为0.08～0.10 MPa，运行状况较差时压差达0.15 MPa，系统被迫停车处理。自2010年3月 底新变换装置投运以来，变换系统压力≤0.80 MPa，系统压差一直较为稳定(<0.05 MPa)。2012年9月，系统压差增大至0.07 MPa，原因是饱和热水塔中规整填料腐蚀、杂质油污堵塞严重，致使压差增大。停车检修、清洗并更新部分填料后，系统压差恢复至0.05 MPa。2012年11月大修期间，将饱和热水塔由填料型更换为泡罩塔板型(Φ2 200 mm×24 950 mm )，系统压差仅有～0.04 MPa。

3.2 床层温度及热量回收

原中温变换热点温度在450～480 ℃。全低变催化剂低温活性较好，低变炉各段进口气体温度均在200 ℃左右，床层温度比中串低变换工艺下降了100～250 ℃。热量回收效率高，有效热能损失少，出热水塔变换气温度降至100 ℃以下，换热设备面积可缩小一半左右。

3.3 蒸汽消耗定额

中串低变换系统蒸汽消耗4.0～4.5 t/h；全低变装置运行近3年以来，蒸汽消耗为0.85～1.05 t/h。吨氨烟煤消耗由原175 kg降至55 kg。

3.4 全低变工艺要求

半水煤气总硫指标150 mg/m3(标态)，因此原料煤的含硫量可放宽。洋县玉虎公司半水煤气脱硫采用传统氨法脱硫工艺，目前负荷很轻(造气原料煤是宁夏煤，含硫低，半脱装置几乎可以停运)；全低变工艺有机硫转化率高达98%，有利于铜洗系统操作、降低铜耗。

3.5 操作中应注意的事项

①半水煤气中氧体积分数应严格控制在<0.5%；氧体积分数达到0.5～0.8%时，系统应减量生产；氧体积分数>1.0%时，系统应停车；发现氧含量超标时，首先应减少蒸汽添加量，以防止催化剂反硫化，严禁用加大蒸汽量压温。②生产中如遇突然减量，应立即减少或切断蒸汽供给，否则短期内会由于汽气比过大而引起催化剂反硫化。③如需临时停车或突然跳闸停车时，必须先关闭蒸汽总阀并进行汽包泄压，才能切断煤气，否则会因汽气比剧增而引起催化剂反硫化，导致催化剂失活。④严防饱和塔气体带水或蒸汽带水入变换炉。⑤正常生产中，应对一段蒸汽添加量、二段喷水量、调温副线、热水循环量进行整体合理调节，达到优化调控催化剂床层热点温度的目的。⑥调整控制好热水循环量，确保良好的热回收效率。⑦强化增湿器喷水水质管理，严防催化剂层结垢产生阻力；稳定喷水量，确保二段入口气体温度指标。⑧加强变换系统各设备排污操作，防止油污、杂质等对催化剂的危害。

4 结语

全低变装置运行近3年来，工艺稳定、操作简便、节约蒸汽明显。与中串低变换工艺相比，以80 kt/a合成氨、烟煤价格600元/t计，年可节约烟煤9.6 kt，年节能增效价值约576万元。