齊漢強(qiáng)

(陜西洋縣玉虎化工有限責(zé)任公司 陜西漢中723309)

0 前言

陜西洋縣玉虎化工有限責(zé)任公司(以下簡稱洋縣玉虎公司)原有生產(chǎn)能力為30 kt/a合成氨， 現(xiàn)在已擴(kuò)能至80 kt/a合成氨和30 kt/a甲醇。擴(kuò)能前變換系統(tǒng)采用0.8 MPa 中串低變換工藝，不能滿足擴(kuò)產(chǎn)后需求，且設(shè)備陳舊、腐蝕嚴(yán)重，系統(tǒng)壓差較大(≥0.12 MPa)，蒸汽消耗定額高。經(jīng)過多方考察調(diào)研，新變換系統(tǒng)選用湖北華爍科技股份有限公司的全低變工藝，并于2010年3月下旬順利投運(yùn)，經(jīng)過不到2個(gè)月的優(yōu)化調(diào)整，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，取得了較為滿意的效果。

1 工藝技術(shù)方案

1.1 工藝流程

來自壓縮機(jī)二段出口的0.8 MPa的半水煤氣經(jīng)煤氣冷卻器降溫后(≤40 ℃)送至絲網(wǎng)除油過濾器濾除氣體中夾帶的油，然后進(jìn)入飽和熱水塔飽和段與熱水逆流接觸，經(jīng)增濕升溫飽和后的半水煤氣(95 ℃)由飽和熱水塔塔頂出來，再進(jìn)煤氣水分離器，經(jīng)添加適量蒸汽達(dá)到工藝要求的汽氣比后進(jìn)入熱交換器管內(nèi)，與變換氣換熱提溫至180～200 ℃，再經(jīng)過電爐進(jìn)入低變爐一段頂部，進(jìn)一步過濾脫除氣體中的雜質(zhì)后進(jìn)入一段催化劑床層，經(jīng)一段變換反應(yīng)后溫度升至380 ℃左右，再進(jìn)入增濕器增濕降溫至200～210 ℃后進(jìn)入低變爐二段床層繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)，溫度升至270～280 ℃進(jìn)入熱交換器換熱管外與半水煤氣換熱降溫至190 ℃左右，然后進(jìn)入低變爐三段催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的變換氣(溫度210 ℃，CO體積分?jǐn)?shù)<1.5%)經(jīng)一水加熱器管間和熱水塔回收熱量后溫度降至約70 ℃，再去軟水加熱器管內(nèi)加熱來自軟水崗位的軟水，進(jìn)一步降溫后的變換氣去變換器冷卻器用循環(huán)水冷卻降溫至40 ℃，最后經(jīng)變換器水分離器分離夾帶的液滴后送碳化或變脫系統(tǒng)。

1.2 主要設(shè)備

主要設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

項(xiàng) 目規(guī)格、型號(hào)數(shù)量/臺(tái)低變爐Φ 3 600 mm×18 962 mm1電爐Φ 1 000 mm×7 163 mm,680 kW1絲網(wǎng)除油過濾器Φ 2 000 mm×4 700 mm1飽和熱水塔Φ 1 800 mm×25 000 mm1增濕器Φ 2 800 mm×13 500 mm1熱交換器Φ 1 400 mm×9 255 mm,F=480 m21煤氣水分離器Φ 2 200 mm×5 200 mm1一水加熱器F=280 m21軟水加熱器F=250 m2,Φ 1 400 mm×5 330 mm 1變換器冷卻器F=400 m2,Φ 1 400 mm×6 730 mm1熱水泵100R-372熱水泵150R-35 1噴水泵3DP40-1.52

2 開車情況

2.1 催化劑裝填

低變爐一段上層裝填保護(hù)劑4 m3、抗毒劑6 m3，低變爐一段下層裝填B303Q型催化劑11 m3；低變爐二段裝填B303Q型催化劑12 m3；低變爐三段裝填抗毒劑1.5 m3、B303Q型催化劑20 m3。每層催化劑底部交錯(cuò)鋪設(shè)2層不銹鋼網(wǎng)(8目)，裝填高200 mm的Φ50 mm耐火球。

2.2 低變催化劑升溫硫化

2010年3月21日01:30，低變催化劑開始升溫硫化；3月22日23:00，開始降溫置換；3月23日 06:00，降溫置換結(jié)束，拆、加盲板；3月23日13:08，制得合格變換氣[CO體積分?jǐn)?shù)1.30%，H2S質(zhì)量濃度2.15 g/m3(標(biāo)態(tài))]送至后工序，輕負(fù)荷運(yùn)行后一直較為平穩(wěn)。催化劑升溫硫化總共用時(shí)約54 h，升溫硫化期間因出現(xiàn)CS2著火和氣體中O2含量偏高等意外情況而停止硫化，實(shí)際升溫硫化時(shí)間約42 h。低變催化劑升溫硫化嚴(yán)格按照華爍科技股份有限公司制訂的“B303Q型催化劑升溫硫化方案”進(jìn)行，且該公司技術(shù)人員在現(xiàn)場指導(dǎo)硫化，催化劑硫化較為徹底。

3 運(yùn)行狀況

3.1 系統(tǒng)壓差

原中串低變換系統(tǒng)時(shí)常出現(xiàn)超壓現(xiàn)象，運(yùn)行正常時(shí)壓差為0.08～0.10 MPa，運(yùn)行狀況較差時(shí)壓差達(dá)0.15 MPa，系統(tǒng)被迫停車處理。自2010年3月 底新變換裝置投運(yùn)以來，變換系統(tǒng)壓力≤0.80 MPa，系統(tǒng)壓差一直較為穩(wěn)定(<0.05 MPa)。2012年9月，系統(tǒng)壓差增大至0.07 MPa，原因是飽和熱水塔中規(guī)整填料腐蝕、雜質(zhì)油污堵塞嚴(yán)重，致使壓差增大。停車檢修、清洗并更新部分填料后，系統(tǒng)壓差恢復(fù)至0.05 MPa。2012年11月大修期間，將飽和熱水塔由填料型更換為泡罩塔板型(Φ2 200 mm×24 950 mm )，系統(tǒng)壓差僅有～0.04 MPa。

3.2 床層溫度及熱量回收

原中溫變換熱點(diǎn)溫度在450～480 ℃。全低變催化劑低溫活性較好，低變爐各段進(jìn)口氣體溫度均在200 ℃左右，床層溫度比中串低變換工藝下降了100～250 ℃。熱量回收效率高，有效熱能損失少，出熱水塔變換氣溫度降至100 ℃以下，換熱設(shè)備面積可縮小一半左右。

3.3 蒸汽消耗定額

中串低變換系統(tǒng)蒸汽消耗4.0～4.5 t/h；全低變裝置運(yùn)行近3年以來，蒸汽消耗為0.85～1.05 t/h。噸氨煙煤消耗由原175 kg降至55 kg。

3.4 全低變工藝要求

半水煤氣總硫指標(biāo)150 mg/m3(標(biāo)態(tài))，因此原料煤的含硫量可放寬。洋縣玉虎公司半水煤氣脫硫采用傳統(tǒng)氨法脫硫工藝，目前負(fù)荷很輕(造氣原料煤是寧夏煤，含硫低，半脫裝置幾乎可以停運(yùn))；全低變工藝有機(jī)硫轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%，有利于銅洗系統(tǒng)操作、降低銅耗。

3.5 操作中應(yīng)注意的事項(xiàng)

①半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)應(yīng)嚴(yán)格控制在<0.5%；氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0.5～0.8%時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)減量生產(chǎn)；氧體積分?jǐn)?shù)>1.0%時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)停車；發(fā)現(xiàn)氧含量超標(biāo)時(shí)，首先應(yīng)減少蒸汽添加量，以防止催化劑反硫化，嚴(yán)禁用加大蒸汽量壓溫。②生產(chǎn)中如遇突然減量，應(yīng)立即減少或切斷蒸汽供給，否則短期內(nèi)會(huì)由于汽氣比過大而引起催化劑反硫化。③如需臨時(shí)停車或突然跳閘停車時(shí)，必須先關(guān)閉蒸汽總閥并進(jìn)行汽包泄壓，才能切斷煤氣，否則會(huì)因汽氣比劇增而引起催化劑反硫化，導(dǎo)致催化劑失活。④嚴(yán)防飽和塔氣體帶水或蒸汽帶水入變換爐。⑤正常生產(chǎn)中，應(yīng)對(duì)一段蒸汽添加量、二段噴水量、調(diào)溫副線、熱水循環(huán)量進(jìn)行整體合理調(diào)節(jié)，達(dá)到優(yōu)化調(diào)控催化劑床層熱點(diǎn)溫度的目的。⑥調(diào)整控制好熱水循環(huán)量，確保良好的熱回收效率。⑦強(qiáng)化增濕器噴水水質(zhì)管理，嚴(yán)防催化劑層結(jié)垢產(chǎn)生阻力；穩(wěn)定噴水量，確保二段入口氣體溫度指標(biāo)。⑧加強(qiáng)變換系統(tǒng)各設(shè)備排污操作，防止油污、雜質(zhì)等對(duì)催化劑的危害。

4 結(jié)語

全低變裝置運(yùn)行近3年來，工藝穩(wěn)定、操作簡便、節(jié)約蒸汽明顯。與中串低變換工藝相比，以80 kt/a合成氨、煙煤價(jià)格600元/t計(jì)，年可節(jié)約煙煤9.6 kt，年節(jié)能增效價(jià)值約576萬元。