張攀超，王 凱，常 起

（新疆心連心能源化工有限公司，新疆瑪納斯 832200）

0 引 言

新疆心連心能源化工有限公司（簡(jiǎn)稱新疆心連心）280kt／a合成氨裝置氣化系統(tǒng)采用四噴嘴對(duì)置式水煤漿加壓氣化工藝，變換系統(tǒng)采用寬溫耐硫變換工藝。從2015年開車至今，新疆心連心合成氨裝置變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣時(shí)常出現(xiàn)催化劑床層超溫現(xiàn)象，而變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣超溫一直是業(yè)內(nèi)的一個(gè)難點(diǎn)問題。為此，從正常運(yùn)行與開車導(dǎo)氣時(shí)變換催化劑床層溫度變化等方面入手，分析變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣超溫的原因，并提出應(yīng)對(duì)措施，以期解決水煤漿加壓氣化工藝之絕熱變換爐導(dǎo)氣超溫的問題。

1 變換系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述

來(lái)自氣化系統(tǒng)水洗塔經(jīng)蒸汽飽和的粗煤氣，由1＃氣液分離器（V2001）分離水分后進(jìn)入變換爐進(jìn)料加熱器（E2001），與變換氣換熱升至反應(yīng)所需溫度275～305℃后進(jìn)入煤氣過(guò)濾器（R2001），進(jìn)一步除去粗煤氣中的雜質(zhì)，之后進(jìn)入一變爐（R2002）進(jìn)行變換反應(yīng)，使粗煤氣中的CO含量降至約3.54%；出一變爐的高溫氣體（445℃）經(jīng)蒸汽過(guò)熱器（E2002）與中壓廢熱鍋爐（E2003）副產(chǎn)的中壓飽和蒸汽換熱后，中壓飽和蒸汽升溫至400℃、變換氣降溫至426℃，變換氣再經(jīng)變換爐進(jìn)料加熱器（E2001）換熱后降溫至365℃，進(jìn)入中壓廢熱鍋爐（E2003）副產(chǎn)4.0MPa中壓飽和蒸汽，溫度降至265℃，然后進(jìn)入二變爐 （R2003）進(jìn)行深度變換反應(yīng)（289℃），使變換氣中的CO含量降至約1.5%；出二變爐的變換氣進(jìn)入高壓鍋爐給水預(yù)熱器（E2004），溫度降至約235℃后進(jìn)入2＃氣液分離器（V2002）進(jìn)行氣液分離，分離掉水分后進(jìn)入低壓廢熱鍋爐（E2005）副產(chǎn)低壓飽和蒸汽，變換氣降溫至170℃，之后進(jìn)入3＃氣液分離器（V2003）進(jìn)行氣液分離，分離掉水分后依次進(jìn)入脫鹽水預(yù)熱器 （E2006）、變換氣水冷器（E2007），降溫至40℃后進(jìn)入洗氨塔洗滌除去其中的NH3，之后變換氣送往低溫甲醇洗系統(tǒng)。

2 業(yè)內(nèi)變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣時(shí)的情況

從2011年參加河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)（簡(jiǎn)稱河南心連心）四分廠變換系統(tǒng)原始開車距今已近10a，期間參加培訓(xùn)和考察的廠家有十幾家，從收集的信息來(lái)看，目前各廠家變換系統(tǒng)采用的開車導(dǎo)氣方法主要有低壓導(dǎo)氣法、一次性通過(guò)法及等壓導(dǎo)氣法，不管采用何種導(dǎo)氣方法，變換催化劑床層超溫現(xiàn)象總是很難完全避免。

從2013年河南心連心四分廠開車到2015年新疆心連心開車直至2020年，此期間筆者參與的變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣有幾十次之多，變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣方式，從最早采用的低壓導(dǎo)氣法，到現(xiàn)在采用的一次性通過(guò)法、等壓導(dǎo)氣法，雖然變換催化劑床層超溫現(xiàn)象有所減少，但難以完全杜絕，超溫現(xiàn)象仍會(huì)出現(xiàn)。

據(jù)6.5MPa水煤漿氣化工藝后續(xù)之絕熱變換工藝要求，各廠家一變爐設(shè)計(jì)溫度為480℃、催化劑使用溫度在500℃以下，一般以兩者之低值為控制指標(biāo)；生產(chǎn)中，為保證一定裕量，通常一變爐溫度指標(biāo)為460℃、二變爐溫度指標(biāo)為310℃。所謂超溫，就是指催化劑床層溫度超過(guò)變換爐工藝指標(biāo)。目前業(yè)內(nèi)變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣時(shí)催化劑床層溫度超過(guò)470℃比較常見，溫度高至500～600℃甚至超過(guò)熱電偶量程也偶有發(fā)生，而變換催化劑床層超溫，輕則會(huì)延長(zhǎng)開車時(shí)間、降低催化劑活性、縮短催化劑使用壽命，重則會(huì)使催化劑燒結(jié)而無(wú)法使用，甚至危及設(shè)備及人身安全。

3 變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣超溫的原因分析

變換工藝如果設(shè)計(jì)合理，正常生產(chǎn)時(shí)變換催化劑床層溫度從進(jìn)口至熱點(diǎn)溫度呈線性分布，在粗煤氣量變化不大的情況下，變換反應(yīng)溫度接近平衡時(shí)的熱點(diǎn)溫度，不會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，超溫一般發(fā)生在開車導(dǎo)氣和氣量波動(dòng)較大的生產(chǎn)調(diào)節(jié)過(guò)程中。為找出變換催化劑床層超溫的原因，以下對(duì)正常生產(chǎn)、開車導(dǎo)氣、負(fù)荷調(diào)整時(shí)變換催化劑床層溫度進(jìn)行梳理與分析。

3.1 正常生產(chǎn)時(shí)

新疆心連心合成氨裝置變換系統(tǒng)一變爐共裝填催化劑56m3，催化劑床層高度4.9m，催化劑床層自上而下大致每間隔1.1m設(shè)置有1組熱電偶，將催化劑基本分為4段，即整個(gè)床層共設(shè)置有4組熱電偶，按從上至下順序分別稱之為A測(cè)點(diǎn)、B測(cè)點(diǎn)、C測(cè)點(diǎn)、D測(cè)點(diǎn)。絕熱變換一變爐結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 絕熱變換一變爐結(jié)構(gòu)示意圖

觀察絕熱變換一變爐催化劑使用3a時(shí)的床溫情況，當(dāng)粗煤氣溫度為235℃、一變爐進(jìn)口溫度為265℃時(shí)，A、B、C、D測(cè)點(diǎn)溫度分別為290℃、345℃、406℃、425℃，4段催化劑床層各段溫升分別為25℃、55℃、61℃、19℃，底層催化劑床層合計(jì)溫升160℃，各段溫升呈線性變化，溫升未集中在任何一段；此時(shí)一變爐進(jìn)口水氣比約為1.1～1.2，粗煤氣中的CO經(jīng)一變爐變換后含量約由45%降至4%，據(jù)此可以推算，每1%的CO發(fā)生變換反應(yīng)，催化劑床層熱點(diǎn)溫升8～10℃（水氣比大時(shí)取下限，水氣比小時(shí)取上限）。一段、二段、三段催化劑因在催化劑床層熱點(diǎn)上部，一、二、三段催化劑負(fù)荷已達(dá)該催化劑負(fù)荷上限，因此在其中的任何一段只有相應(yīng)數(shù)量的CO可發(fā)生變換反應(yīng)，超出該段催化劑能力的CO不能在該段反應(yīng)、而會(huì)在其他段催化劑床層進(jìn)行變換反應(yīng)（即任何一段催化劑床層只能催化該段催化劑額定負(fù)荷內(nèi)的CO），而每段變換反應(yīng)放出的熱量是用來(lái)加熱所有氣體的，因此，一、二、三段催化劑床層溫度單獨(dú)來(lái)看均不符合以上規(guī)律，但熱點(diǎn)溫度是符合上述規(guī)律的。

絕熱變換反應(yīng)，既不向外界放出熱量，也不吸收外界的熱量，變換反應(yīng)放出的熱量?jī)H用于反應(yīng)后氣體的溫升。正常生產(chǎn)情況下，粗煤氣自上而下通過(guò)變換爐各床層時(shí)，各床層將通過(guò)該區(qū)域的氣體加熱升溫，變換反應(yīng)整體平衡時(shí)的熱點(diǎn)溫度T熱=△T1＋T1（式中：△T1為氣體在該點(diǎn)變換反應(yīng)的理論溫升；T1為變換爐的進(jìn)口溫度）。實(shí)踐表明，變換反應(yīng)帶來(lái)的溫升△T1與變換爐進(jìn)口粗煤氣中的CO含量、催化劑活性、水氣比等因素有關(guān)，不過(guò)在氣化系統(tǒng)原料煤煤質(zhì)和爐況穩(wěn)定的情況下，其變化幅度不會(huì)太大。一般6.5 MPa水煤漿氣化工藝所產(chǎn)粗煤氣入變換系統(tǒng)CO含量設(shè)計(jì)值為46%、水氣比設(shè)計(jì)值為1.2～1.3，進(jìn)口粗煤氣溫度為235～240℃，設(shè)計(jì)一變爐出口CO含量最低為5%～6%，據(jù)以上分析推導(dǎo)得該工況下一變爐變換反應(yīng)帶來(lái)的催化劑床層最大溫升為186℃，如此的話，只要變換爐進(jìn)口溫度（T1）控制在274℃以下，就能保證變換催化劑床層熱點(diǎn)不超溫。而正常生產(chǎn)時(shí)，變換爐進(jìn)口溫度（T1）受氣化系統(tǒng)及人為調(diào)節(jié)的影響，較易控制，通常比較穩(wěn)定；簡(jiǎn)言之，只要變換爐進(jìn)口溫度控制適當(dāng)，理論上及實(shí)踐上正常生產(chǎn)時(shí)變換爐催化劑床層均不存在超溫的可能。

3.2 開車導(dǎo)氣和負(fù)荷調(diào)整時(shí)

變換爐開車導(dǎo)氣是一個(gè)持續(xù)不斷增加變換爐負(fù)荷的過(guò)程，新增氣會(huì)與原進(jìn)氣在變換爐內(nèi)相互融合成新的混合氣。每一次新增的氣量，因其溫度低于催化劑床層溫度，又因此時(shí)熱點(diǎn)以上床層處于滿負(fù)荷狀態(tài)，所以新增氣量對(duì)于熱點(diǎn)以上催化劑床層起到降溫作用，同時(shí)自身溫度升高，整個(gè)床層溫升或溫降取決于新增氣體放出的熱量與吸收的熱量的數(shù)量關(guān)系，放出的熱量大于吸收的熱量，則床層溫度升高，反之則降低。由變換反應(yīng)方程式CO＋H2O ＝＝＝CO2＋H2＋Q可知，變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度有利于向正反應(yīng)方向進(jìn)行，變換爐開車導(dǎo)氣時(shí)，新增氣量進(jìn)入后，因原熱點(diǎn)以上催化劑床層溫度降低，原變換反應(yīng)平衡被打破，使得原熱點(diǎn)以上床層的變換反應(yīng)得以向正反應(yīng)方向進(jìn)行而放出熱量，但在設(shè)計(jì)氣量下原熱點(diǎn)以上床層負(fù)荷是隨床層高度依次下降的，即最上面床層負(fù)荷最高，最下面床層負(fù)荷最低，當(dāng)新增氣量依次自上而下通過(guò)催化劑床層時(shí)，能變換的CO的量逐漸增加，放出熱量逐漸增多，當(dāng)放出的熱量大于新增氣體吸收的熱量時(shí)，催化劑床層溫度會(huì)由降低而變成保持不變，當(dāng)新增氣體達(dá)到最大變換率時(shí)，放出熱量最多，床層溫度達(dá)到最高（T最）。

每一次增加氣量時(shí)，受限于操作水平、調(diào)節(jié)閥性能，氣量增加過(guò)程往往在一瞬間完成，催化劑床層來(lái)不及達(dá)到平衡狀態(tài)；隨著氣量穩(wěn)定及時(shí)間推移，上部催化劑床層變換率上升，下部催化劑床層發(fā)生變換反應(yīng)的CO量持續(xù)減少，使得該點(diǎn)床層溫度達(dá)到最高后逐漸回落，直至達(dá)到新的平衡。也就是說(shuō)，每次加負(fù)荷的過(guò)程，原熱點(diǎn)以上床層會(huì)經(jīng)歷一個(gè)先降溫再升溫的過(guò)程，原熱點(diǎn)以下床層會(huì)經(jīng)歷一個(gè)先升溫后降溫的過(guò)程，直至催化劑床層重新達(dá)到該氣量下的新的平衡，即氣量的增加會(huì)使催化劑床層熱點(diǎn)下移，但熱點(diǎn)溫度絕對(duì)值理論上不會(huì)發(fā)生大的變化［因?yàn)樵诮^熱情況下變換反應(yīng)后氣體的溫升（即變換催化劑床層的溫升）與進(jìn)變換爐的氣量無(wú)關(guān)，僅與變換率及各組分濃度有關(guān)［1］，開車過(guò)程中因氣化爐爐況變化不大、系統(tǒng)壓力維持恒定，因而變換率及各組分濃度變化也不大］。

每次導(dǎo)氣過(guò)程中，所謂的變換爐催化劑床層超溫即T最≥460℃，而任一點(diǎn)的T最=T起＋△T（式中：T起為開始變換反應(yīng)的溫度；△T為新增氣量在該處引起的溫升）。為便于分析，將新增氣量（M新）作為單獨(dú)個(gè)體進(jìn)行探討：因M新需通過(guò)原熱點(diǎn)所處床層后才能進(jìn)行變換反應(yīng)，而原氣量（M原）對(duì)應(yīng)熱點(diǎn)以上催化劑床層負(fù)荷均為滿負(fù)荷狀態(tài)，則M新反應(yīng)的起始溫度T起處于T1＜T起＜T平區(qū)間（式中：T1為變換爐的進(jìn)口溫度；T平為當(dāng)時(shí)氣量下變換反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的熱點(diǎn)溫度），而T起按開車導(dǎo)氣時(shí)熱點(diǎn)溫度高限經(jīng)驗(yàn)值估計(jì)，取430℃，則任意一點(diǎn)溫升幅度均應(yīng)小于30℃，否則催化劑床層就會(huì)超溫。設(shè)加量部分氣體因變換反應(yīng)放出熱量為Q新放，則該部分新增氣量引起的溫升△T=Q新放／［（M原＋M新）·C平］ （式中：C平為平均熱容），可以看出，△T正比于Q新放而反比于M原和C平，那么，要控制△T＜30℃，就要控制每次新增氣量與原氣量的比例，比例越小越不容易引起超溫。

開車時(shí)，Q新放=C平M新△T開（式中，△T開為開車過(guò)程中變換反應(yīng)帶來(lái)的理論溫升，因開車時(shí)進(jìn)口水氣比低，按0.8～0.9計(jì)算，△T開取177～221℃）；導(dǎo)氣時(shí)，△T=Q新放／［（M原＋M新）·C平］，△T取30℃。上述兩式聯(lián)立求得M原／M新=4.90～6.37，理論上開車導(dǎo)氣時(shí)每次新增氣量大體為原氣量的1／6～1／5催化劑床層就不會(huì)超溫，留出一定的余量，取小值，即開車導(dǎo)氣時(shí)每次新增氣量為原氣量的1／6為宜。

由Q新放=C平M新△T開與△T=Q新放／［（M原＋M新）·C平］聯(lián)立推導(dǎo)得M新／（M原＋M新）=△T／△T開，實(shí)際開車過(guò)程中以適時(shí)數(shù)據(jù)為參考，可據(jù)M新／（M原＋M新）=△T／△T開=（460-T平）／（T平-T1）適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)氣調(diào)整。正常生產(chǎn)過(guò)程中負(fù)荷調(diào)整時(shí)，同樣遵循以上規(guī)律，只不過(guò)此時(shí)進(jìn)口水氣比、爐溫等是變化的，調(diào)整時(shí)宜保守一點(diǎn)，以保證變換催化劑床層不超溫。

3.3 二變爐的超溫

二變爐超溫主要是一變爐爐溫太低致二變爐進(jìn)口變換氣中CO含量太高所致。二變爐升溫結(jié)束時(shí)爐溫大致在220℃，后期受4.0MPa飽和蒸汽的影響，但基本上不會(huì)低于235℃；二變爐的溫度指標(biāo)為310℃，進(jìn)口水氣比約為0.5～0.6，每反應(yīng)1%的CO催化劑床層熱點(diǎn)溫升大致在7～8℃；按二變爐進(jìn)口變換氣溫度235℃、催化劑床層最高溫升75℃計(jì)算，二變爐進(jìn)口變換氣中的CO含量不能超過(guò)9%，倒推一變爐爐溫不能低于380～413℃。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為防止二變爐超溫，導(dǎo)氣過(guò)程中必須保證一變爐爐溫在400℃以上。

4 預(yù)防超溫的具體操作措施

目前，6.5MPa水煤漿加壓氣化工藝之絕熱變換爐導(dǎo)氣，業(yè)內(nèi)有3種方法，分別是低壓導(dǎo)氣法、一次性通過(guò)法、等壓導(dǎo)氣法，這3種方法都有應(yīng)用。其中，等壓導(dǎo)氣法包含3個(gè)過(guò)程：一是開車前的升溫；二是氮?dú)獬鋲褐谅缘陀谡Ｉa(chǎn)壓力（5.0MPa）后導(dǎo)入部分氣量；三是逐漸加負(fù)荷至正常氣量。以下闡述采用等壓導(dǎo)氣法時(shí)預(yù)防變換系統(tǒng)超溫的具體操作措施。

4.1 升溫時(shí)變換催化劑床層溫度

升溫過(guò)程中，變換催化劑床層溫度最終升至多少，取決于兩方面：一是要滿足變換催化劑最低起活溫度，此溫度據(jù)催化劑使用時(shí)間長(zhǎng)短有所不同，催化劑使用初期起活溫度在200℃，催化劑使用末期起活溫度會(huì)有所升高——據(jù)經(jīng)驗(yàn)，使用4a以上的催化劑，220℃即有活性；二是要根據(jù)變換反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的熱點(diǎn)溫度T平=△T1＋T1（式中：△T1為氣體在該點(diǎn)變換反應(yīng)的理論溫升；T1為變換爐進(jìn)口溫度，系統(tǒng)開車導(dǎo)氣初期的T1可以等同于變換升溫結(jié)束時(shí)的床層溫度）。因T平高限為460℃，開車時(shí)△T1=△T開，大致為177～221℃，則T1大致在239～283℃，結(jié)合催化劑最低起活溫度，低限操作的話，升溫結(jié)束時(shí)變換催化劑床層溫度為200～220℃，越低越不容易超溫，越高則越容易超溫。同樣道理，開車初期，變換爐進(jìn)口溫度也應(yīng)低限操作，以控制變換催化劑床層不超溫，但應(yīng)高于進(jìn)氣中飽和蒸汽溫度5～10℃。

4.2 初始?xì)饬康倪x擇

系統(tǒng)氮?dú)獬鋲褐?.0MPa后就開始導(dǎo)氣，初始?xì)饬康倪x擇，需結(jié)合變換系統(tǒng)升溫速率要求、系統(tǒng)整體開車要求、氣化調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)精度及整體操作水平等統(tǒng)籌考慮。

變換系統(tǒng)升溫速率一般要求控制在30～50℃／h，變換系統(tǒng)升溫結(jié)束時(shí)一變爐的溫度約為220℃，正常生產(chǎn)時(shí)一變爐溫度約為420℃，而變換反應(yīng)固有的特點(diǎn)決定了變換爐能在較短時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到正常生產(chǎn)時(shí)的溫度，即不易控制變換爐的升溫速率滿足工藝要求，但可以通過(guò)控制初始?xì)饬渴箿厣M量平緩。變換系統(tǒng)升溫結(jié)束時(shí)變換爐出口管線、蒸汽過(guò)熱器前溫度在220℃左右，正常生產(chǎn)時(shí)變換爐出口管線溫度為420℃、蒸汽過(guò)熱器前溫度為370℃，兩處分別溫升了200℃和150℃，按變換系統(tǒng)升溫速率要求，開車過(guò)程應(yīng)持續(xù)3～6h。實(shí)際開車過(guò)程中，開車時(shí)間太長(zhǎng)浪費(fèi)巨大，開車時(shí)間太短則一定會(huì)超過(guò)變換系統(tǒng)升溫速率要求，對(duì)系統(tǒng)造成直接或潛在的危害，因此，兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性，一般變換系統(tǒng)開車時(shí)間控制在3～4h為宜。

一般 “30·52”項(xiàng)目 （300kt／a合成氨、520kt／a尿素）設(shè)計(jì)氣化送變換主路調(diào)節(jié)閥為20＃、旁路為2＃，開車過(guò)程中，氣化送變換閥門最小調(diào)節(jié)量為0.25%，氣量波動(dòng)經(jīng)常在5000～10000m3／h，據(jù)前述M原／M新=6的原則，則初始最小氣量應(yīng)為30000～60000m3／h（濕基）。若初始?xì)饬繛?0000m3／h（濕基），則催化劑床層熱點(diǎn)在A段以上，如操作不慎或稍有疏忽，一次加量達(dá)10000m3／h，則變換催化劑床層必然超溫。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，綜合系統(tǒng)升溫速率、氣化閥門設(shè)置、操作水平、整個(gè)系統(tǒng)開車費(fèi)用等因素，“30·52”項(xiàng)目之變換系統(tǒng)開車初始?xì)饬恳话氵x擇為80000m3／h。

據(jù)設(shè)計(jì)，每段變換催化劑都有自身處理的最大氣量，催化劑活性較好時(shí)，大致前三段能處理完設(shè)計(jì)氣量，而變換催化劑床層熱點(diǎn)位置隨負(fù)荷增加而逐漸下移；絕熱情況下，變換反應(yīng)后氣體的溫升，即變換催化劑床層的溫升，與進(jìn)變換爐的氣量無(wú)關(guān)，僅與變換率及各組分濃度有關(guān)［1］，若初始?xì)饬刻?，?shì)必造成熱點(diǎn)位置在上部，增大后續(xù)加量的超溫風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 每次加量的原則

若初始?xì)饬繛?0000m3／h，據(jù)前述M新／M原=1／6的原則，每次加量不應(yīng)超過(guò)13000m3／h，不過(guò)為便于操作，同時(shí)留出更大不超溫空間及考慮操作水平的高低，每次加量一般不超過(guò)5000 m3／h。每次加量操作后，變換催化劑床層各點(diǎn)均有一個(gè)先升溫、后降溫、最后趨于平穩(wěn)的過(guò)程，這一過(guò)程據(jù)氣量大小不同，一般維持時(shí)間也不同——據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般氣量越小，時(shí)間越長(zhǎng)；氣量越大，時(shí)間越短。一般80000m3／h的初始?xì)饬?、每次加?000m3／h，大致的升溫、降溫、平衡過(guò)程歷時(shí)10～15min，若在該氣量下熱點(diǎn)溫度處于上升階段時(shí)去加量，則該點(diǎn)后續(xù)變換反應(yīng)的T起可能處于熱點(diǎn)溫度以上且不可預(yù)料，如此必然超出可調(diào)控范圍。因此，原則上熱點(diǎn)溫度上升時(shí)不加量，下降時(shí)可加量，最好是變換催化劑床層各點(diǎn)溫度均平衡時(shí)再加量；同時(shí)，每次加量幅度應(yīng)遵循M新／M原=1／6的原則，若原氣量逐漸增加，則每次加量也逐漸增加、加量間隔時(shí)間逐漸縮短。

4.4 一變爐進(jìn)口溫度的控制

理論上，隨著變換系統(tǒng)進(jìn)氣量的增加，催化劑床層負(fù)荷增大，各段空速增大，此時(shí)為維持較快的反應(yīng)速度，必須提高操作溫度，而變換反應(yīng)帶來(lái)的溫升是一定的，為加快反應(yīng)速度，只有提高進(jìn)口溫度了，當(dāng)然了，提溫幅度要結(jié)合催化劑的活性靈活掌握。簡(jiǎn)言之，一變爐進(jìn)口溫度的控制，整體原則是隨負(fù)荷的增加逐漸提高。從導(dǎo)氣時(shí)的220℃到正常生產(chǎn)時(shí)265℃，氣量從80000 m3／h最終增至220000m3／h，則氣量每增加10000m3／h一變爐進(jìn)口溫度提高約3℃。

5 變換系統(tǒng)3種導(dǎo)氣法的比較

5.1 低壓導(dǎo)氣法

低壓導(dǎo)氣法，即將導(dǎo)氣初期變換系統(tǒng)壓力控制在2.0MPa及以下，逐步提壓加氣的開車過(guò)程。此方法導(dǎo)氣過(guò)程壓力較低，如果發(fā)生超溫，因控制壓力低，相較于高壓下超溫而言安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。但因控制壓力低，入變換系統(tǒng)粗煤氣水氣比更低，人為造成變換反應(yīng)溫升提高，無(wú)形中增大了操作難度；此外，導(dǎo)氣過(guò)程中系統(tǒng)壓力的升降使得氣體組分、水氣比、變換率等均發(fā)生較大變化，導(dǎo)氣過(guò)程中變量太多，不易操作控制，而若導(dǎo)氣結(jié)束后再進(jìn)行系統(tǒng)升壓，則開車時(shí)間又會(huì)增加約1h，不經(jīng)濟(jì)。

5.2 一次性通過(guò)法

一次性通過(guò)法，即在極短時(shí)間內(nèi)（15min）將所有氣量全部加完。此種操作方法簡(jiǎn)單，但因系統(tǒng)升溫速率太大，對(duì)設(shè)備、管道沖擊很大，凡使用此種方法的廠家都有過(guò)廢鍋及其他設(shè)備泄漏的教訓(xùn)，同時(shí)因系統(tǒng)負(fù)荷變化太大，廢鍋液位、蒸汽壓力、各分離罐液位等劇烈波動(dòng)，對(duì)人員操作水平要求較高，容易引起操作失控問題。目前，多數(shù)廠家在系統(tǒng)長(zhǎng)停后重啟或原始開車時(shí)已基本不用此種方法，系統(tǒng)短停后的重啟可用此種方法，但也應(yīng)按升溫速率進(jìn)行控制。

5.3 等壓導(dǎo)氣法

等壓導(dǎo)氣法，即導(dǎo)氣時(shí)保持系統(tǒng)壓力稍低于正常生產(chǎn)時(shí)的壓力，逐步緩慢將所有氣量送入變換系統(tǒng)內(nèi)。此種方法，因系統(tǒng)壓力保持較高且恒定，入變換系統(tǒng)粗煤氣水氣比保持較高水平，且水氣比、氣體組分、變換率等均相對(duì)穩(wěn)定，導(dǎo)氣過(guò)程中變量較少，變換爐爐溫較易控制；同時(shí)，因人為控制加量速率，整個(gè)過(guò)程較為平緩，對(duì)設(shè)備沖擊小，系統(tǒng)工藝參數(shù)變化也緩慢，人員操作控制相對(duì)簡(jiǎn)單。

綜上所述，筆者認(rèn)為，等壓導(dǎo)氣法是目前6.5MPa水煤漿加壓氣化工藝之絕熱變換爐導(dǎo)氣中操作簡(jiǎn)便、容易控制、催化劑床層不易超溫的操作方法。

6 結(jié)束語(yǔ)

絕熱變換爐開車導(dǎo)氣超溫一直是業(yè)內(nèi)的一個(gè)難點(diǎn)問題。本文通過(guò)理論分析及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)絕熱變換爐開車導(dǎo)氣超溫的原因進(jìn)行了探討，同時(shí)對(duì)業(yè)內(nèi)目前主要的3種變換系統(tǒng)開車導(dǎo)氣方法進(jìn)行了比較，并給出了相應(yīng)的解決辦法和開車導(dǎo)氣方法選擇建議，希望能給變換系統(tǒng)的開車導(dǎo)氣操作與控制提供一些參考與借鑒。