變換系統工藝優化的研究及應用

韓偉偉，韓麗英

（河南煤化集團濮陽龍宇化工有限責任公司，河南 濮陽 457000）

變換系統工藝優化的研究及應用

韓偉偉，韓麗英

（河南煤化集團濮陽龍宇化工有限責任公司，河南 濮陽 457000）

介紹耐硫變換工藝在HT－L粉煤氣化裝置中運用出現的設計缺陷，通過技術改造，大大縮短了變換裝置的接氣時間，延長了催化劑的使用壽命，并可避免變換爐垮溫、超溫。

耐硫變換；設計缺陷；改造

0 引 言

我公司年產200kt甲醇原料路線改造項目，其煤氣凈化系統分為兩部分：第一部分為低水氣比耐硫變換裝置，氣化裝置來的粗煤氣中的一部分一氧化碳與水蒸氣反應，轉化為二氧化碳氣體和氫氣；第二部分采用大連理工設計的低溫甲醇洗裝置，對變換氣進行脫硫、脫碳，再經壓縮機增壓后送往合成裝置。

由于航天爐氣化工藝制得的原料氣中CO的體積分數高達65%～70%，水氣比高達1.1～1.4。CO濃度和水含量都高，變換反應推動力大，第一變換反應器床層熱點溫度難以控制。為此，選用低水氣比兩段耐硫變換工藝，通過調整工藝氣的水氣比，來控制反應的程度，進而控制第一反應器變換反應的深度和床層熱點溫度，在熱點溫度較低的條件下，將高濃度CO進行部分變換，從而滿足合成工段生成甲醇所需的H／C。因此，變換裝置在整個甲醇生產系統中起著至關重要的作用，其穩定運行，是提高甲醇產量和降低原料氣消耗的重要保證。

1 設計缺陷

由于我公司為首套HT－L粉煤氣化裝置，其耐硫變換工藝也是首次在HT－L粉煤氣化中運用，因而存在很多設計缺陷，雖然經過之前的技改，但變換裝置仍存在如下設計缺陷。

（1）放空系統設計存在缺陷，易造成催化劑帶水

因變換爐入口無閥門，在開車接氣的過程中，暖管只能暖到E2002進口閥門處，E2002及其至變換爐入口管段無法暖管，致使部分水分帶入變換爐，特別是在短時間停車，變換爐系統沒法用氮氣置換的情況下，對催化劑的損傷較大。

（2）配氣管線位置存在設計缺陷，使部分熱量損失

如圖1所示，當需要開啟AV2001A向后工段導氣時，由于該股氣體為經E2002預熱后的熱氣，一方面，隨著AV2001A的開啟，進入一段變換爐的氣量減小，變換爐出口的高溫氣體總熱量也隨之減少，但進E2002的冷氣氣量卻并沒有變化，因而容易造成變換爐入口溫度降低，影響床層溫度的穩定性；另一方面，隨著AV2001A的開啟，經過換熱的高溫氣體直接進入后工序，加大了后工序的熱負荷，也容易影響后工序的穩定性。

圖1 變換系統流程示意

（3）入口溫度調節為半自動狀態，工況波動時易造成垮溫

如圖1所示，變換爐入口溫度的調節，主要靠調節閥TV2011和E2002殼程入口手閥進行配合調整，但TV2011管線為DN250，相對DN350的主管線來說較細，因此，在實際調整中，需要經常調整E2002殼程入口手閥，且調節較頻繁，每班至少需調整7～8次，多次因該閥門調整不及時而造成變換爐垮溫。

2 改造措施

（1）對放空系統進行改造，避免接氣過程中帶液

為避免變換催化劑在接氣過程中帶液，接氣前就需對系統進行充分的預熱暖管。為此，我們在變換爐入口增加了入口閥門，同時在手閥前增加了放空管線（如圖2），在開車暖管的過程中，一直暖管至爐前，這樣就避免了因暖管不充分而造成的催化劑帶液，延長了催化劑的使用壽命。

（2）將AV2001A的入口管線位置進行改造，避免熱量損失

如圖2，我們將AV2001A入口管線通過新增管線對接至E2002前，這樣就避免了在開啟AV2001A時所帶來的熱量損失，以及對后工序穩定性的影響。

（3）將入口溫度調節改為全調節閥調節，提高了操作的及時性

為避免變換爐入口溫度調節不及時，我們將E2002殼程入口手閥更換為調節閥（如圖2），這樣就可通過主線和副線的配合調整，及時將變換爐入口溫度控制在所需的范圍內，這對穩定生產，降低消耗起到了積極的作用；同時，該措施的實施，大大提高了變換裝置的安全性及抗風險能力，特別是在工況波動較大的情況下，能及時大幅度調整，避免垮溫、飛溫現象的發生。

圖2 改造后變換系統流程示意

3 系統改造后的經濟效益分析

（1）延長催化劑使用壽命

改造后，可有效延長催化劑的使用壽命半年以上。催化劑的使用壽命按三年計，整體價格為330萬元，平均每年至少節約催化劑費用16萬元。

（2）避免變換裝置垮溫

改造后，可避免變換裝置的垮溫、超溫對催化劑的損傷，以及因垮溫造成的煤氣放空、氣體成分失調合成系統放空。按垮溫一次總體放空氣量30 000m3計算，每年至少節省成本3萬元。

（3）縮短變換裝置接氣時間

改造前，變換裝置接氣至少需要2h以上；改造后，變換裝置接氣時間至少縮短了1h。放空氣量按40 000m3／次，接氣6次／a進行計算，每年可為公司節省資金24萬元。

綜上，每年至少可為公司節省資金43萬元。

4 結 語

該改造項目實施后，取得了明顯的效果。變換裝置接氣速度明顯加快，催化劑帶水問題得到了有效地解決，同時，為變換裝置的穩定運行提供了有力地保障。其帶來的經濟效益和社會效益都是非常顯著的。

Study and Application of CO Shift Process Optimization

HAN Wei－wei，HAN Li－ying
（Puyang Longyu Chemical Co.，Ltd.of Henan Coal ＆Chemical Group，Puyang Henan 457000，China）

Point out sulfur－tolerant shift process design flaw in HT－L gasification unit operation.After technology modification，greatly shorten the time of syngas into the CO shift unit，the catalyst life is extended，and avoid the temperature of CO shift tower lower or higher than the normal temperature.

sulfur－tolerant shift process；design flaw；modification

TQ223.12＋1

B

1003－6490（2012）05－0070－03

2012－09－01

韓偉偉 （1983－），男，河南濮陽人，助理工程師，從事甲醇生產與技術管理工作，現任濮陽龍宇化工有限責任公司甲醇廠專業工程師。