變換系統增設汽提塔改造總結

郭 振

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 安徽臨泉 236400)

1 工藝流程

來自航天粉煤加壓氣化裝置的粗煤氣(各組分體積分數為CO 67.45%、H223.15%、CO28.53%、N20.63%、Ar 0.03%、H2S 0.17%、COS 0.02%、NH30.02%)先進入1#氣液分離器(S- 2001)分離夾帶的水分，然后經變換爐進料換熱器(E- 2001)被來自1#變換爐(R- 2001)的變換氣加熱至250～260 ℃后進入脫毒槽(R- 2005)，再進入R- 2001，在催化劑的作用下，粗煤氣中的部分CO與H2O發生變換反應并放出大量的反應熱；出R- 2001的變換氣進入E- 2001，換熱后進入中壓蒸發冷凝器(E- 2002)，利用變換氣的熱量副產2.50 MPa中壓飽和蒸汽并送至界區外中壓蒸汽管網，同時向變換氣中噴入中壓鍋爐給水和中壓蒸汽提高水汽比后進入冷凝液加熱器(E- 2003)對變換氣進行冷卻，再經1#噴水凈化器(S- 2005)分離多余的水分后進入2#變換爐(R- 2002)，在爐內催化劑的作用下進一步進行變換反應；出R- 2002的變換氣先噴入中壓鍋爐給水和中壓蒸汽提高水汽比，然后經2#噴水凈化器(S- 2006)分離多余的水分后進入1#低壓蒸發冷凝器(E- 2004)，利用變換氣的熱量副產1.27 MPa低壓飽和蒸汽并送至界區外低壓蒸汽管網，再進入3#變換爐(R- 2003)進行變換反應，溫度控制在244 ℃；出R- 2003的變換氣先進入2#低壓蒸發冷凝器(E- 2005)，利用變換氣的熱量副產0.50 MPa蒸汽，然后進入4#變換爐(R- 2004)進行深度變換反應；出R- 2004的變換氣(溫度為204 ℃)首先進入鍋爐給水預熱器(E- 2006)，通過加熱脫氧水回收變換氣中的余熱并使變換氣溫度降至約184 ℃，預熱至180 ℃的脫氧水部分用作R- 2002出口變換氣的補水，其余供氣化裝置使用；出E- 2006的變換氣進入3#低壓蒸發冷凝器(E- 2007)進一步回收熱量，副產的0.50 MPa飽和蒸汽與E- 2005產生的低壓飽和蒸汽匯合，一部分送至脫氧槽(V- 2001)，其余送至界區外低壓蒸汽管網；出E- 2007的變換氣進入2#氣液分離器(S- 2002)，底部排出的冷凝液經1#冷凝液增壓泵和液位調節閥送至E- 2003；出S- 2002的變換氣經透平冷凝液預熱器(E- 2010)、脫鹽水預熱器換熱降溫至75 ℃進入3#氣液分離器(S- 2003)，底部排出的冷凝液經2#冷凝液增壓泵和液位調節閥送至E- 2003；出S- 2003的變換氣經變換氣水冷器(E- 2009)冷卻至40 ℃以下進入4#氣液分離器(S- 2004)，分離液體后送低溫甲醇洗工序；出S- 2004的冷凝液經液位調節閥減壓后送汽提塔(C- 2001)，經蒸汽加熱汽提出溶解的氨后送氣化裝置。

界區內所需的循環水、脫鹽水和透平冷凝液均來自外管網，其中：循環水、脫鹽水經換熱后返回管網；透平冷凝液經E- 2010加熱后，一部分去V- 2001，一部分送外管網。S- 2002和S- 2003中的冷凝液經E- 2003加熱后送氣化裝置。

2 存在的問題

因氣化裝置水系統結垢，粗煤氣中的飽和水經變換系統冷凝得到的冷凝液水質差，氨氮質量濃度達2 000～6 000 mg/L，而該冷凝液返回氣化裝置水系統再利用，不利于航天粉煤加壓氣化裝置的長周期穩定運行。

為改善返回氣化裝置水系統的冷凝液水質，減緩結垢現象，實現航天粉煤加壓氣化裝置和二期污水處理裝置的長周期穩定運行，可增設1座汽提塔對冷凝液進行處理，以降低其堿度和pH。

3 改進措施

(1) 因受新增汽提塔液位調節控制及2臺氣液分離器(S- 2002和S- 2003)液位調節控制的影響，進入E- 2003的水量是個變量，故經E- 2003換熱后的變換氣進入R- 2003的溫度不易控制，需頻繁調節，增加了操作復雜性及勞動強度。為此，可利用原有管線，經汽提后的冷凝液不經E- 2003換熱而直接送至氣化裝置。汽提塔操作壓力為0.40 MPa，水溫在150 ℃左右。

(2) 中壓給水泵出口脫鹽水先經E- 2006換熱至180 ℃，再經E- 2003換熱后送至氣化裝置，其流量可穩定在30 m3/h左右，不會影響R- 2003進口變換氣溫度。

(3) 汽提塔的氣相設置為塔頂放空，即汽提后的氣體先與進汽提塔的液相換熱降溫，然后通過洗滌分離回收汽提出的氨，最后對空排放。洗滌分離下來的冷凝液送往氣化裝置作為循環水補水，同時可以緩解氣化裝置循環水pH偏低的問題。

(4) S- 2002和S- 2003分離下來的3.00 MPa冷凝液減壓至0.40 MPa進入汽提塔，為充分回收冷凝液的勢能并將其轉換為動能，需增設1臺透平泵，可利用現有的增壓泵進行改造。

(5) 為保證汽提效果和提高透平泵的運行效果，防止因液位低產生氣蝕和振動現象，將現場和遠傳液位計均相應提高，使塔內液位始終保持在高限狀態，操作時通過現場巡檢和遠傳數據對比，可有效保證透平泵的穩定運行。

4 風險分析

(1) 中壓給水泵出口脫鹽水經E- 2006換熱，但在開車時無熱量供應，若操作不及時會造成R- 2002進口變換氣溫度無法提高，R- 2002存在催化劑床層溫度垮溫的可能。

(2) 由于S- 2003的冷凝液氨氮含量高且含有CO2，出汽提塔的氣相降溫后會出現結晶現象，須在換熱器的進出口增設旁路，以便摸索出不產生結晶的適宜溫度。

(3) 汽提塔投用初期，可能使氣化裝置水系統的氨氮被大量汽提出來，此時汽提氣中的氨含量高，出口氣相管易產生結晶堵塞。

(4) 如果操作不當，S- 2003至新增汽提塔存在高壓竄低壓的風險。

5 防范措施

(1) 嚴格執行各項規章制度和工藝操作規程。

(2) 定期抽查冷凝液的pH、氯離子含量、電導率等，控制好水質，避免設備腐蝕。

(3) 認真檢查液位計指示是否準確，定期清理旋塞和連通管，出現堵塞及時清理，保證其連通效果。調節閥應緩慢啟閉，防止因液體沖擊而引起液位的波動。

(4) 加強設備巡檢，發現問題及時整改，并定期計劃檢修以及時消除隱患。

6 結語

通過技改，實現了工藝的優化和消耗的降低，為航天粉煤加壓氣化裝置的長周期穩定運行提供了堅實的基礎。