变换系统增设汽提塔改造总结

郭 振

(安徽晋煤中能化工股份有限公司 安徽临泉 236400)

1 工艺流程

来自航天粉煤加压气化装置的粗煤气(各组分体积分数为CO 67.45%、H223.15%、CO28.53%、N20.63%、Ar 0.03%、H2S 0.17%、COS 0.02%、NH30.02%)先进入1#气液分离器(S- 2001)分离夹带的水分，然后经变换炉进料换热器(E- 2001)被来自1#变换炉(R- 2001)的变换气加热至250～260 ℃后进入脱毒槽(R- 2005)，再进入R- 2001，在催化剂的作用下，粗煤气中的部分CO与H2O发生变换反应并放出大量的反应热；出R- 2001的变换气进入E- 2001，换热后进入中压蒸发冷凝器(E- 2002)，利用变换气的热量副产2.50 MPa中压饱和蒸汽并送至界区外中压蒸汽管网，同时向变换气中喷入中压锅炉给水和中压蒸汽提高水汽比后进入冷凝液加热器(E- 2003)对变换气进行冷却，再经1#喷水净化器(S- 2005)分离多余的水分后进入2#变换炉(R- 2002)，在炉内催化剂的作用下进一步进行变换反应；出R- 2002的变换气先喷入中压锅炉给水和中压蒸汽提高水汽比，然后经2#喷水净化器(S- 2006)分离多余的水分后进入1#低压蒸发冷凝器(E- 2004)，利用变换气的热量副产1.27 MPa低压饱和蒸汽并送至界区外低压蒸汽管网，再进入3#变换炉(R- 2003)进行变换反应，温度控制在244 ℃；出R- 2003的变换气先进入2#低压蒸发冷凝器(E- 2005)，利用变换气的热量副产0.50 MPa蒸汽，然后进入4#变换炉(R- 2004)进行深度变换反应；出R- 2004的变换气(温度为204 ℃)首先进入锅炉给水预热器(E- 2006)，通过加热脱氧水回收变换气中的余热并使变换气温度降至约184 ℃，预热至180 ℃的脱氧水部分用作R- 2002出口变换气的补水，其余供气化装置使用；出E- 2006的变换气进入3#低压蒸发冷凝器(E- 2007)进一步回收热量，副产的0.50 MPa饱和蒸汽与E- 2005产生的低压饱和蒸汽汇合，一部分送至脱氧槽(V- 2001)，其余送至界区外低压蒸汽管网；出E- 2007的变换气进入2#气液分离器(S- 2002)，底部排出的冷凝液经1#冷凝液增压泵和液位调节阀送至E- 2003；出S- 2002的变换气经透平冷凝液预热器(E- 2010)、脱盐水预热器换热降温至75 ℃进入3#气液分离器(S- 2003)，底部排出的冷凝液经2#冷凝液增压泵和液位调节阀送至E- 2003；出S- 2003的变换气经变换气水冷器(E- 2009)冷却至40 ℃以下进入4#气液分离器(S- 2004)，分离液体后送低温甲醇洗工序；出S- 2004的冷凝液经液位调节阀减压后送汽提塔(C- 2001)，经蒸汽加热汽提出溶解的氨后送气化装置。

界区内所需的循环水、脱盐水和透平冷凝液均来自外管网，其中：循环水、脱盐水经换热后返回管网；透平冷凝液经E- 2010加热后，一部分去V- 2001，一部分送外管网。S- 2002和S- 2003中的冷凝液经E- 2003加热后送气化装置。

2 存在的问题

因气化装置水系统结垢，粗煤气中的饱和水经变换系统冷凝得到的冷凝液水质差，氨氮质量浓度达2 000～6 000 mg/L，而该冷凝液返回气化装置水系统再利用，不利于航天粉煤加压气化装置的长周期稳定运行。

为改善返回气化装置水系统的冷凝液水质，减缓结垢现象，实现航天粉煤加压气化装置和二期污水处理装置的长周期稳定运行，可增设1座汽提塔对冷凝液进行处理，以降低其碱度和pH。

3 改进措施

(1) 因受新增汽提塔液位调节控制及2台气液分离器(S- 2002和S- 2003)液位调节控制的影响，进入E- 2003的水量是个变量，故经E- 2003换热后的变换气进入R- 2003的温度不易控制，需频繁调节，增加了操作复杂性及劳动强度。为此，可利用原有管线，经汽提后的冷凝液不经E- 2003换热而直接送至气化装置。汽提塔操作压力为0.40 MPa，水温在150 ℃左右。

(2) 中压给水泵出口脱盐水先经E- 2006换热至180 ℃，再经E- 2003换热后送至气化装置，其流量可稳定在30 m3/h左右，不会影响R- 2003进口变换气温度。

(3) 汽提塔的气相设置为塔顶放空，即汽提后的气体先与进汽提塔的液相换热降温，然后通过洗涤分离回收汽提出的氨，最后对空排放。洗涤分离下来的冷凝液送往气化装置作为循环水补水，同时可以缓解气化装置循环水pH偏低的问题。

(4) S- 2002和S- 2003分离下来的3.00 MPa冷凝液减压至0.40 MPa进入汽提塔，为充分回收冷凝液的势能并将其转换为动能，需增设1台透平泵，可利用现有的增压泵进行改造。

(5) 为保证汽提效果和提高透平泵的运行效果，防止因液位低产生气蚀和振动现象，将现场和远传液位计均相应提高，使塔内液位始终保持在高限状态，操作时通过现场巡检和远传数据对比，可有效保证透平泵的稳定运行。

4 风险分析

(1) 中压给水泵出口脱盐水经E- 2006换热，但在开车时无热量供应，若操作不及时会造成R- 2002进口变换气温度无法提高，R- 2002存在催化剂床层温度垮温的可能。

(2) 由于S- 2003的冷凝液氨氮含量高且含有CO2，出汽提塔的气相降温后会出现结晶现象，须在换热器的进出口增设旁路，以便摸索出不产生结晶的适宜温度。

(3) 汽提塔投用初期，可能使气化装置水系统的氨氮被大量汽提出来，此时汽提气中的氨含量高，出口气相管易产生结晶堵塞。

(4) 如果操作不当，S- 2003至新增汽提塔存在高压窜低压的风险。

5 防范措施

(1) 严格执行各项规章制度和工艺操作规程。

(2) 定期抽查冷凝液的pH、氯离子含量、电导率等，控制好水质，避免设备腐蚀。

(3) 认真检查液位计指示是否准确，定期清理旋塞和连通管，出现堵塞及时清理，保证其连通效果。调节阀应缓慢启闭，防止因液体冲击而引起液位的波动。

(4) 加强设备巡检，发现问题及时整改，并定期计划检修以及时消除隐患。

6 结语

通过技改，实现了工艺的优化和消耗的降低，为航天粉煤加压气化装置的长周期稳定运行提供了坚实的基础。