耐硫变换装置工艺优化的研究及应用

马 伟（陕西咸阳化学工业有限公司甲醇中心，陕西咸阳 712000）



耐硫变换装置工艺优化的研究及应用

马 伟
（陕西咸阳化学工业有限公司甲醇中心，陕西咸阳 712000）

摘 要：介绍耐硫变换工艺在陕西咸阳化学工业有限公司年产600kt甲醇工艺中运用出现的问题，通过技术改造，缩短了变换装置节气时间，延长了催化剂的使用寿命，同时避免了变换炉垮温、超温的现象，攻克了蒸汽过热器封头频繁泄漏的问题。

关键词：耐硫变换；技术改造；催化剂；总结

陕西咸阳化学工业有限公司年产600kt甲醇合成工艺以煤为原料，采用多元料浆气化制取粗原料气，经过耐硫变换、低温甲醇洗气体净化制备合格的合成气，再经过甲醇合成、精馏生产甲醇产品。其中耐硫变换工段选用了齐鲁石化研究院生产的QCS-01型宽温耐硫变换催化剂，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，变换工段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。本文介绍装置运行五年来遇到的问题以及处理方法。

1 变换装置工艺流程简述

来自气化工段的粗煤气（230℃左右，汽气比约1.2）经1#气液分离器分离掉气体中夹带的水分后，约52%的粗煤气进入粗煤气预热器，与被蒸汽过热器预冷的变换气进行热量交换。变换炉热点温度控制在450℃，出变换炉的温度为450℃的变换气，经蒸汽过热器将S25饱和蒸汽由230℃过热至380℃后并入到S25过热蒸汽管网内。变换气温度降至360℃，再经原料气预热器将气化来的粗煤气由240℃预热至300℃，变换气温度降至325℃，与未参加变换反应的粗煤气混合后一起进入1#低压蒸汽发生器，副产1.3MPa低压蒸汽，变换气温度降为220℃，经2#气液分离器分离出冷凝液后，进入2#低压蒸汽发生器副产0.7MPa低压蒸汽，变换气温度降为190℃，经3#气液分离器分离掉工艺冷凝液后，进入3#低压蒸汽发生器，副产0.35MPa低压蒸汽，温度进一步降低至170℃，经5#气液分离器分离掉工艺冷凝液，进入蒸汽凝液预热器，将从热回收工段来的95℃透平凝液预热至140℃，变换气温度降至136℃；再经6#气液分离器分离掉工艺冷凝液，进入2#脱盐水预热器预热来自1#脱盐水预热器的脱盐水，温度降至65℃，最后在水冷器用循环冷却水冷却至35℃左右，在4＃气液分离器顶部用冷密封水洗去NH3，分离掉工艺冷凝液后变换气送入低温甲醇洗工段。

2 变换装置运行中遇到的问题

我公司耐硫变换装置在运行中遇到很多设计缺陷，经过多次技改，才使得装置可以稳定运行。

1）S25饱和蒸汽过量，导致E1502工艺侧出口温度偏低，影响变换炉入口温度的调节。

合成装置送来的S25饱和蒸汽全部进入E1502之后，E1502工艺侧温度过低，导致变换炉入口温度偏低，我们只能投用E1511开工加热器，来提高入口温度。这不仅操作复杂，还浪费蒸汽。

2）变换炉入口温度调节单一，不易调节入口温度以及工况波动时易造成飞温。

如图1所示，变换炉入口温度的调节单一，主要靠调节阀TV15002调节，但TV15002管线为DN450，相对DN600的主管线来说较细，而主线上的调节阀XV15002为两位阀，不能起到调节温度的作用，尤其是催化剂初期要求入口温度较低时，很难实现调节，多次造成变换炉飞温。

3）变换炉接气时容易造催化剂带水

如图1所示，变换炉入口无放空管线，在开车接气过程中，暖管只能暖到E1501管程前，E1501及其至变换炉入口管线无法暖管，导致部分水分带入变换炉，尤其是在短停情况下，不投用开工加热器，对催化剂的损伤较大。

4）E1502并S25饱和蒸汽时稍有不当就会造成封头泄漏

甲醇合成工段均压接气的过程，也就是变换工段蒸汽过热器并S25饱和蒸汽的操作过程。在实际操作中合成汽包压力调节阀和变换并汽操作阀操作同步进行，由于存在汽包放空压力调节阀过量不稳定和并汽操作较难同步等因素的同时影响，增加并气操作的难度，稍有不当就会造成蒸汽过热器封头泄漏。泄漏之后变换只能降压或者切气处理，2012至2013年两年时间就泄漏8次，这不仅造成了经济损失，也成为装置稳定运行的一个瓶颈。

图1 耐硫变换装置简图

①1#气液分离器V1501；②粗煤气预热器E1501；③蒸汽过热器E1502；④变换炉R1501；⑤开工加热器E1511；⑥1#低压蒸汽发生器；⑦2#气液分离器V1502；⑧2#低压蒸汽发生器；⑨3#气液分离器V1503；⑩3#低压蒸汽发生器；□5#气液分离器V1505；□蒸汽凝液预热器；□6#气液分离器V1506；□2#脱盐水预热器；□水冷器E1509；□4#气液分离器V1504

3 改造措施

1）在入E1502 S25饱和蒸汽手阀前引一条DN250的管线至S13管网，减少进E1502的蒸汽量，确保工艺侧出口温度。

为了避免E1502工艺侧出口温度过低，如图2所示，我们在入E1502 S25饱和蒸汽手阀前引一条DN250的管线至S13管网，并设有减压阀PV15010，阀前测压点及前后手阀。这样我们可以将一部分S25饱和蒸汽减至S13管网，可以确保变换炉入口温度的有效调节。另外，在冬季采暖期，我们将PV15010投自调稳定S25管网的压力，将PV15008设定值略高于管网压力，这样一来，既可以保证S25过热蒸汽不放空节约蒸汽，又可以稳定S25蒸汽压力，达到了降本增效的目的。

2）将变换炉入口两位调节阀阀XV15002改为HV15002手动调节阀，可以灵活地调节变换炉入口温度。

为了避免更好的调节变换炉入口温度，如图2所示，我们将E1501管程两位调节阀改为手动调节阀，这样我们可以通过主副线的配合调整到变换炉入口所需的温度。这对稳定生产，降低消耗起了积极的作用；同时极大地提高了变换装置的安全性及抗风险能力，特别在生产不稳定或者工况波动幅度较大的情况下，能及时大幅度调整，避免飞温现象的发生。

3）在变换炉入口前增加DN150的放空管线，避免接气时变换炉带水。

为了避免变换催化剂在接气过程中带水，接气前就必须对系统管线设备进行充分预热暖管。如图2所示，我们在变换炉入口手阀前增加了DN150的放空管线，这样在开车过程中可以一直暖管至炉前，可以有效避免了因暖管不充分而造成催化剂带水，延长了催化剂的使用寿命。

4）在PV15010后切前引一条DN250的管线至PV15008后放空管线，这样可以有效避免E1502并S25饱和蒸汽时封头泄漏。

为了避免E1502并S25饱和蒸汽时封头频繁泄漏，如图2所示，我们在PV15010后切前引一条DN250的管线至PV15008后放空管线，并设有手阀。合成工段送蒸汽气前先关闭进E1502的S25饱和蒸汽手阀，同时关闭PV15010后切阀，打开放空手阀，这样将合成工段送过来的饱和蒸汽先通过PV15010放空，等待甲醇合成工段饱和蒸汽量稳定时再将饱和蒸汽缓慢并入E1502。这样就可以将汽包放空和废锅并汽操作分开，从而降低操作难度。通过近十几次开车实践，此项技改确保了E1502平稳并汽，彻底消除了E1502封头频繁泄漏工艺气的隐患，为今后装置的长满优运行奠定了良好的基础。①1#气液分离器V1501；②粗煤气预热器E1501；③蒸汽过热器E1502；④变换炉R1501 ⑤开工加热器E1511；⑥1#低压蒸汽发生器；⑦2#气液分离器V1502；⑧2#低压蒸汽发生器；⑨3#气液分离器V1503；⑩3#低压蒸汽发生器；□5#气液分离器V1505；□蒸汽凝液预热器；□6#气液分离器V1506；□2#脱盐水预热器；□水冷器E1509；□4#气液分离器V1504

图2 改造后耐硫变换装置简图

4 结束语

通过以上措施的改造，在运行中取得了良好的效果。变换炉入口温度可以灵活地调节，催化剂带水、蒸汽过热器频繁泄漏问题得到了有效地解决。同时，为变换装置的安稳长满优运行提供了有力地保障。

Research and Application of Process Optimization for Sulfur Tolerant Shift Device

Ma Wei

Abstract：This paper introduces the use of sulfur tolerant shift process problems in 600kt methanol Shaanxi Xianyang Chemical Industry Co.Ltd.production process，through technical transformation，shorten the converter solar term time，prolong the service life of the catalyst，while avoiding the collapse temperature transform furnace and over temperature phenomenon，overcome the frequent leakage problem of steam superheater header.

Key words：sulfur tolerant shift；technical transformation；catalyst；summary

中图分类号：TQ546.5

文献标志码：A

文章编号：1003–6490（2016）02–0012–02

收稿日期：2016–02–10

作者简介：马伟（1986—），男，陕西咸阳人，助理工程师，主要从事化工工艺研究工作。