變換導氣操作方案

1、變換導氣操作方案崔靜思（神華集團包頭煤化工有限公司，內蒙古包頭014000）摘要： 水煤氣因其一氧化碳含量高的特性，導致變換制氫導氣過程中易出現(xiàn)超溫、超升溫速率。變換導氣過程無非就這四種情況：低溫低壓導氣、低溫高壓導氣、高溫低壓導氣、高溫高壓導氣，這里就本人的操作經驗與大家分享。關鍵詞：變換導氣超溫 升溫速率操作經驗前言我國近些年經濟的穩(wěn)定高速發(fā)展，能源的開采利用日益凸顯出她的重要位置，利用煤化工替代性降低石油消耗和進口的依賴度，是穩(wěn)定我國經濟發(fā)展的必然選擇。當前煤化工在中國大力發(fā)展，無論生產什么產品、選擇什么工藝，大都有水煤氣變換制氫環(huán)節(jié)。 水煤氣含一氧化碳高的特性為變換環(huán)節(jié)投產之際出了不小

2、的難題導氣過程中要么超溫、 要么超升溫速率或者二者兼?zhèn)洌@里就本人的一些變換導氣的操作經驗與大家分享。1. 目的：1.1. 為減小溫變引起觸媒強度下降、減少觸媒的粉化，延長變換爐觸媒的使用壽命，要求導氣過程中變換爐觸媒的升溫速率20c/h。1.2. 為減小設備、管道的熱應力損傷，延長設備使用壽命，導氣過程中升溫速率620C/h。1.3. 為減小設備的形變損傷，減小設備的應變疲勞損傷，導氣過程中升降壓速率0.1MPa/min 。2. 操作過程（ 以某企業(yè)典型變換為例） ：變換爐正常生產參數(shù)如下：流量：392998NM3/h（ 濕基）壓力：6.33MPa水氣比：1.152入口溫度：265出口溫度：

3、427CO： 20.32%（濕基 ） 、 43.73%（干基 ）典型流程（見附圖1）：3.操作:變換導氣根據(jù)情況，基本分為四種操作步驟：低溫低壓導氣、低溫高壓導氣、高溫低壓導氣、高溫高壓導氣。3.1. 低溫導氣3.1.1. 基本條件3.1.1.1. 變換爐觸媒溫度在觸媒起始活性溫度以上，鉆鋁系耐硫變換觸媒的起始活性溫度一般在220 c以上，觸媒生產廠家不同會有所差別。3.1.1.2. 水煤氣暖管，溫度指示T1在225c以上，以保證有足夠的水氣比。也可以根據(jù)壓力PG的值、所要求水/氣下的蒸汽壓力，利用水蒸汽飽和壓力算得T1的溫度。3.1.1.3. 開工加熱器具備投用條件，因為氣水分離器出口的水煤

4、氣含有一定量的液態(tài)水，需要過熱汽化。3.1.1.4. 確認閥門 A B、C、D處于完全關閉狀態(tài)。3.1.2. 低溫低壓導氣操作3.1.2.1. 通過閥門D控制變換爐壓力 P2在0.5MPa。一般該壓力有自動控制，在操作中沒有必要嚴格控制在 0.5MPa,可以根據(jù)情況靈活選才I,但不建議超過0.5MPa。3.1.2.2. 緩慢開啟閥門C,直至全開。開啟過程中為防止閥門 B有泄漏情況引起變換爐升溫， 一經發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升的情況， 立即關閉閥門C,確認閥門B全關后再做該步操作。3.1.2.3. 緩慢微微開啟閥門 B,并通過開工加熱器調整入變換爐水煤氣溫度在要求值。同時 觀察變換爐觸媒溫度 T

5、2、T3、T4、T5、T6變換情況。由氣量大小對應放出熱量多少控制變 換爐觸媒升溫速率。3.1.2.4. 隨著導氣的進行、變換爐觸媒床層的升溫速率會越來越小，只需要增加閥門 B的開度，增大變換氣量狀況就會好轉。同時因為氣量的加大，閥門D雖然也相應的在不斷開大、甚至全開，變換的壓力是會不斷上升的。3.1.2.5. 隨著閥門B的不斷開大、變換變換爐觸媒床層的升溫速率逐步下降，直至變換爐的 出口溫度開始下降，可以確認變換導氣結束。3.1.2.6. 調整工藝參數(shù)、投入正常生產。 注意：小氣量導氣操作的后期或低負荷生產時，變換爐出口溫度比正常生產時間要高，并不是“熱量帶不走”，而是低負荷時間，變換空速過

6、低、變換反應更接近于平衡狀態(tài)，單位氣量的變換反應更多、對應的變換熱量更多的緣故；隨著導氣時間的推移、變換爐觸媒溫度升高，變換反應平衡常數(shù)下降、變換爐觸媒升溫速率會有所下降，只需要通過增大閥門B 的開度、 增加變換爐通過的氣量就可以提高其升溫速率；一端發(fā)現(xiàn)變換爐升溫速率過快、變換爐觸媒床層溫度過高，只需要關小閥門B,同時開大閥門D,由流動的氣體帶走熱量、降低溫度；而不是“封爐”，停止導氣，這樣高溫點需要很長時間才可能降低；不可以選擇加大氣量、一次通過，這樣變換爐觸媒床層的升溫速率將完全不可控制的急速上升。 3.1.3. 低溫高壓導氣操作 3.1.3.1.均壓 確認閥門B、閥門D全關。 3.1.3

7、.2.緩慢開啟閥門C,直至全開。開啟過程中為防止閥門B有泄漏情況引起變換爐升溫， 只要溫度的上升速率在目標范圍內，可以不予考慮；一經發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升速率超過目標范圍內的情況，立即關閉閥門C,確認閥門B全關后再做該步操作。1.1.1.3. 緩慢開啟閥門B,通過閥門B的開度控制變換升壓速率在目標范圍，更要通過閥門 B 的開度控制變換爐觸媒床層升溫速率，直至閥門B 全開。有水煤氣進入變換爐，就有溫度的上升，均壓過程一定要緩慢。 3.1.3.4.變換爐壓力與系統(tǒng)平衡后，緩慢開啟閥門D,由氣量大小對應放出熱量多少控制變換爐觸媒升溫速率。 3.1.3.5.隨著閥門D的不斷開大、變換變換爐觸媒床層的

8、升溫速率逐步下降，直到變換爐的出口溫度開始下降，可以確認變換導氣結束。 3.1.3.6. 調整工藝參數(shù)、投入正常生產。 注意：變換爐均壓操作中變換爐溫度會逐步上升，只要控制好均壓速率，變換爐觸媒床層升溫速率是可以控制在目標范圍內的；小氣量導氣操作的后期或低負荷生產時，變換爐出口溫度比正常生產時間要高，并不是“熱量帶不走”，而是低負荷時間，變換空速過低、變換反應更接近于平衡狀態(tài)，單位氣量的變換反應更多，對應的變換熱量更多的緣故；隨著導氣時間的推移、變換爐觸媒溫度升高，變換反應平衡常數(shù)下降、變換爐觸媒升溫速率會有所下降，只需要通過增大閥門D 的開度、 增加變換爐通過的氣量就可以提高其升溫速率；一端

9、發(fā)現(xiàn)變換爐升溫速率過快、變換爐觸媒床層溫度過高，只需要關小閥門D,由變換爐通過的氣量控制變換爐觸媒升溫速率，不可以加大氣量、一次通過，這樣變換爐觸媒床層的升溫速率將是不可控制的急速上升。 3.2. 高溫導氣 3.2.1. 基本條件 3.2.1.1. 生產中斷后，變換爐觸媒沒有冷卻下來，溫度在觸媒起始活性溫度以上，且遠高于觸媒起始活性溫度。 3.2.1.2.水煤氣暖管，溫度指示TG0在225c以上，以保證有足夠的水氣比。也可以根據(jù)壓力PG的值、所要求水/氣下的蒸汽壓力，利用水蒸汽飽和壓力算得TG0的溫度。1.1.1.4. 開工加熱器具備投用條件，因為氣水分離器出口的水煤氣含有一定量的液態(tài)水，需要

10、過熱汽化。1.1.1.5. 確認閥門 A B、C、D處于完全關閉狀態(tài)。3.2.2. 高溫低壓導氣3.2.2.1. 通過閥門D控制變換爐壓力在 0.5MPa。一般該壓力有自動控制，在操作中沒有必要嚴格控制在0.5MPa,可以根據(jù)情況靈活選擇，但不建議超過0.5MPa。3222 緩慢開啟閥門C,直至全開。開啟過程中為防止閥門 B有泄漏情況引起變換爐升溫，一經發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升的情況，立即關閉閥門C， 確認閥門B 全關后再做該步操作。3223 緩慢微微開啟閥門 B,并通過開工加熱器調整入變換爐水煤氣溫度在要求值。同時 觀察變換爐觸媒溫度TG1、TG2 TG3 TG4 TG5變換情況。由氣量大小

11、對應放出熱量多少控制變換爐觸媒升溫速率。3.2.2.2. 導氣的進行、變換爐觸媒床層的升溫速率會越來越小，只需要增加閥門 B的開度，增大變換氣量狀況就會好轉。同時因為氣量的加大，閥門D雖然也相應的在不斷開大、甚至全開，變換的壓力是會不斷上升的。3.2.2.5. 隨著閥門B的不斷開大、變換變換爐觸媒床層的升溫速率逐步下降，直到變換爐的出口溫度開始下降，可以確認變換導氣結束。3.2.2.6. 調整工藝參數(shù)、投入正常生產。3.2.3. 高溫高壓導氣3.2.3.1. 均壓確認閥門B、閥門D全關。3232緩慢開啟閥門C,直至全開。開啟過程中為防止閥門B有泄漏情況引起變換爐升溫， 只要溫度的上升速率在目標

12、范圍內，可以不予考慮；一經發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升速率超過目標范圍內的情況，立即關閉閥門C,確認閥門B全關后再做該步操作。323.3. 緩慢開啟閥門B,通過閥門B的開度控制變換升壓速率在目標范圍，更要通過閥門 B 的開度控制變換爐觸媒床層升溫速率，直至閥門B 全開。 有水煤氣進入變換爐，就有溫度的上升，均壓過程一定要緩慢。323.4. 變換爐壓力與系統(tǒng)平衡后，緩慢開啟閥門D,由氣量大小對應放出熱量多少控制變換爐觸媒升溫速率。323.5. 隨著閥門D的不斷開大、變換變換爐觸媒床層的升溫速率逐步下降，直到變換爐的出口溫度開始下降，可以確認變換導氣結束。3.2.3.6. 調整工藝參數(shù)、投入正常生產。4. 導氣溫升趨勢4.1. 低溫導氣溫升趨勢（見附圖 2）溫度時間h附圖24.2. 高溫導氣溫升趨勢（見附圖3）%溫度595570545520495 470卜420X395