HT－L煤氣化制甲醇之變換爐溫度控制方法的改進

(河南煤業化工集團濮陽龍宇化工有限責任公司，河南濮陽 457000)

濮陽龍宇化工有限責任公司(簡稱濮陽龍化)年產20萬t甲醇項目采用煤制氣(15萬t)和天然氣(5萬t)聯合制甲醇，其煤制氣采用HT－L粉煤加壓氣化技術，是國內首套擁有自主知識產權的高效潔凈的粉煤加壓氣化示范性裝置。其變換裝置采用寬溫部分耐硫變換工藝。基本流程為:來自氣化的原料氣先經廢鍋降溫調節水氣比，再經水分離器分離掉沿途管線的冷凝水之后，經換熱器換熱進入第一變換爐進行變換反應，第一變換爐出口變換氣經換熱后進入第二變換爐，繼續進行變換反應，最終達到出口變換氣中CO體積分數為17% ～19%，滿足甲醇合成需求后送入后續工段。變換裝置自開車以來 ，上段溫度嚴重超設計指標(≤420℃)，變換開車時熱點溫度達600℃，正常運行時熱點溫度在480℃左右，且熱點溫度不易控制，操作頻繁難度大，現場、總控工作量大。針對上述存在的問題，我們進行了仔細研究了變換裝置的整個工藝控制情況，進行了改進。

1 原控制方案的弊端

變換裝置原工藝為:變換爐一段出來的變換氣先進中壓蒸汽發生器后進變換爐進料換熱器進行換熱，如圖1所示，其操作彈性小、難度大、不易控制，容易造成變換爐垮溫及超溫事故的發生。變換氣先進中壓蒸汽發生器副產蒸汽帶走了部分熱量，然后進料換熱器進行換熱，在負荷及工況不穩時，很難保證進料換熱器換熱后的溫度，受此影響，一變入口溫度波動過大，很容易造成變換爐垮溫及超溫事故。

圖1 改造前流程圖

2 變換爐控制方案的改進

2.1 工藝管線的改造

圖2 改造后流程圖

在現有的工藝流程上操作已很難這種情況，只有改變其溫度控制方式，使一變入口溫度和二變入口溫度在負荷及工況不穩的情況下能夠穩定運行。經研究決定，改為變換爐一段出口出來的變換氣先進入進料換熱器進行換熱后再進入中壓蒸汽發生器副產蒸汽，然后進入變換爐二段入口，如圖2所示，將一變出口到二變進口的管線進行了改造。

2.2 操作方法的改變

通過調節入變換爐進料換熱器(見圖2設備中1)的主副線閥門開度來控制入變換爐一段溫度;通過調節中壓廢鍋(見圖2中設備3)的壓力來控制入變換爐二段溫度;必要時通過調節一變與二變連通閥來輔助控制變換爐二段入口溫度。

3 效益分析

變換裝置技改后，開車運行效果顯著好轉，變換爐熱點溫度控制在設計指標(≤420℃)內，實現了熱點溫度達標運行。工藝流程優化改造后有效處理氣量增加了17%;一段催化劑使用壽命延長1年以上，總使用時間達到2年以上(對比同行業的其他單位均未達到1年)，二段催化劑使用壽命延長2年以上，總時間達到4年以上;變換開車時間減少3 h，每次開車減少粗合成氣放空135 000 Nm3，特別是對開停車次數頻繁的新裝置HT－L粉煤加壓氣化裝置來說，更具有顯著的經濟效益;減少了停車次數(改造后沒有因為變換問題出現停車);避免了裝置大的改造，減少投資300萬元以上;保證了設備的安全運行;減少了因泄漏造成的安全及環保問題;降低了操作人員的勞動強度。改造后有效氣體量增大，產量進一步得到提高，改造前后運行數據如表1、表2所示。

表1 改造前運行數據(2009－05－21)

表2 改造后運行數據(2009－11－22)

4 結束語

變換裝置經過上述控制方法的技改，變換爐溫度得到了有效的控制，大大減少了操作人員的工作量，延長了變換催化劑的壽命，提高了系統負荷，取得了良好的經濟效益。