2.1 MPa帶飽和熱水塔全低變工藝改造

楊云霞

(河北正元化工工程設計有限公司，河北石家莊 050061)

陽煤和順化工有限公司(以下簡稱和順化工)年生產能力為240 kt合成氨，聯產30 kt甲醇及400 kt尿素。和順化工于2012年8月投產，到2016年1月已運行了3年多，變換裝置表現出了諸多弊病并存在隱患，如設備腐蝕嚴重、泄漏、檢修頻繁、系統阻力大及不能滿負荷生產等。為此，和順化工委托河北正元化工工程設計有限公司進行變換裝置改造。

1 變換裝置運行過程中出現的問題

(1)進出裝置的阻力太大，從壓縮工段來的半水煤氣進入變換裝置壓力為2.11 MPa，出變換裝置壓力為1.97 MPa。

(2)飽和熱水塔的塔板和填料經常堵塞，需要頻繁檢修[1-2]。

(3)主熱交換器腐蝕嚴重，需要頻繁檢修和更換設備，嚴重影響生產計劃的進行和完成。

改造前變換工藝流程見圖1。

雖然有飽和熱水塔全低變工藝在裝置運行過程中噸氨可節約200 kg蒸汽，但這種工藝存在較大的安全隱患，基于這一改造思路，該變換裝置進行了工藝流程改造。

2 改造內容及流程

(1)由于全低變工藝操作溫度低，可回收的潛熱少；另外，飽和熱水塔堵塞、腐蝕嚴重，操作難度大，因此，本次改造去除了飽和熱水塔及熱水管網。

(2)為了將裝置進口的半水煤氣夾帶的油污及其他雜質有效地凈化和清洗，將原裝置內的預變換爐改造成焦炭過濾器[3]。

(3)為了提高進入一段變換爐的汽氣比，提高半水煤氣中CO反應率，將原有前熱交換器(F=660 m2)用作主熱交換器，新增的換熱器(F=980 m2)作為前熱交換器；

(4)為了保護變換催化劑，因此新增預變換爐裝置。預變換爐一段裝填保護劑和抗毒劑，進一步吸附氣體和蒸汽中的雜質；預變換爐二段裝填除氧劑，以轉化半水煤氣中的氧及其他有害物質。

(5)為了進一步保護變換催化劑，改變裝置的蒸汽補給位置，將原有蒸汽補給位置從噴水增濕器進入改到半水煤氣進入預變換爐之前的管線上[4-5]。

(6)為了回收部分余熱，利舊原來裝置中的二水加熱器和調溫水加熱器作為加熱除鹽水的設備，分別為一水加熱器和二水加熱器。

(7)為了保證系統內噴水增濕器的噴水壓力穩定，本次改造新增1臺除氧水槽和2臺除氧水泵(開1備1)。

(8)為了回收熱量同時降低變換裝置氣體出口溫度，在變換氣冷卻器設備之前新增1臺軟水加熱器。

改造后變換工藝流程見圖2。

圖1 改造前變換工藝流程

圖2 改造后變換工藝流程

3 改造后裝置運行情況

2017年4月5日，和順化工變換系統改造完成后一次開車成功，開車后變換裝置氣量穩步增加至102 034 m3/h(標態)，實現了滿負荷運行，各項指標均達到考核要求。

(1)改造后系統預變換爐和變換爐具體運行數據見表1。

表1 改造后系統預變換爐和變換爐運行溫度 ℃

(2)氨醇總產量達855 t/d，改造后系統實際蒸汽消耗9.4 t/h，折合噸氨蒸汽消耗263.9 kg；系統添加來自鍋爐房的除氧水量為23.95 t/h，折合噸氨單耗672.3 kg；系統出口CO體積分數為1.6%。達到了要求的控制水平：出口氣體中CO體積分數≤2.0%，噸氨蒸汽消耗≤300 kg。

(3)改造后，系統阻力基本上可維持在0.10 MPa，較改造之前的0.14 MPa有所降低。

4 結語

(1)該項目取消飽和熱水塔后，換熱器進口為干半水煤氣，在操作壓力為2.1 MPa時，不會低于該壓力下的露點溫度，從而在熱交換器的列管上不會形成微量的水珠，徹底消除了熱交換器列管露點腐蝕這一安全隱患，可保證熱交換器長期安全穩定運行。

(2)本次改造雖然系統壓力有所降低，但是降低程度不是太理想。一方面，和順化工為了能盡快開車，新上的設備都是利舊其他公司備用的設備，這些新上的設備與原有設備的匹配程度還需要進一步長周期驗證。另一方面，從運行的DCS監控畫面上看，原有變換爐及軟水加冷卻器的壓力降較其他設備大，應該盡快更換變換爐催化劑及清洗軟水加冷卻器。

(3)本次改造飽和熱水塔全低變工藝系統運行穩定，調節方便，醇氨比調節容易，操作彈性大。自改造后系統平穩運行了4個月，各項指標完全滿足后工序滿負荷生產的需要，增加了企業的經濟效益。