變換導(dǎo)氣操作方案

1、變換導(dǎo)氣操作方案崔靜思（神華集團(tuán)包頭煤化工有限公司，內(nèi)蒙古包頭014000）摘要： 水煤氣因其一氧化碳含量高的特性， 導(dǎo)致變換制氫導(dǎo)氣過程中易出現(xiàn)超溫、 超升 溫速率。變換導(dǎo)氣過程無非就這四種情況：低溫低壓導(dǎo)氣、低溫高壓導(dǎo)氣、高溫低壓導(dǎo)氣、 高溫高壓導(dǎo)氣，這里就本人的操作經(jīng)驗(yàn)與大家分享。關(guān)鍵詞：變換導(dǎo)氣 超溫 升溫速率 操作經(jīng)驗(yàn) 前言我國近些年經(jīng)濟(jì)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(jìn)口的依賴度，是穩(wěn)定我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。當(dāng)前煤化工在中國大力發(fā)展， 無論生產(chǎn)什么產(chǎn)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

2、為變換環(huán)節(jié)投產(chǎn)之際出了不小的難題導(dǎo)氣過程中要 么超溫、要么超升溫速率或者二者兼?zhèn)洌?這里就本人的一些變換導(dǎo)氣的操作經(jīng)驗(yàn)與大家分享。1. 目的：1.1. 為減小溫變引起觸媒強(qiáng)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(dǎo) 氣過程中變換爐觸媒的升溫速率20C/h。1.2. 為減小設(shè)備、管道的熱應(yīng)力損傷，延長設(shè)備使用壽命，導(dǎo)氣過程中升溫速率20C /h。1.3. 為減小設(shè)備的形變損傷，減小設(shè)備的應(yīng)變疲勞損傷，導(dǎo)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(chǎn)參數(shù)如下： 流量： 392998NM3/h（ 濕基 ）壓力： 6.33MPa

3、 水氣比： 1.152 入口溫度：265 C出口溫度：427 CCO： 20.32%（濕基） 、 43.73%（干基 ） 典型流程 （見附圖 1）：附圖13. 操作：變換導(dǎo)氣根據(jù)情況，基本分為四種操作步驟：低溫低壓導(dǎo)氣、低溫高壓導(dǎo)氣、高溫低壓 導(dǎo)氣、高溫高壓導(dǎo)氣。3.1. 低溫導(dǎo)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，鈷鉬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(chǎn)廠家不同會(huì)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

4、的溫度。3.1.1.3. 開工加熱器具備投用條件，因?yàn)闅馑蛛x器出口的水煤氣含有一定量的液態(tài)水，需要過熱汽化。確認(rèn)閥門 A B、C、D處于完全關(guān)閉狀態(tài)。3.1.2. 低溫低壓導(dǎo)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(dòng)控制，在操作中沒有必要嚴(yán)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。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(jīng)發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升的情況， 立即關(guān)閉閥門C,確認(rèn)閥門B全關(guān)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(diào)整入

5、變換爐水煤氣溫度在要求值。同時(shí) 觀察變換爐觸媒溫度 T2、T3、T4、T5、T6變換情況。由氣量大小對應(yīng)放出熱量多少控制變 換爐觸媒升溫速率。3.1.2.4. 隨著導(dǎo)氣的進(jìn)行、變換爐觸媒床層的升溫速率會(huì)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(huì)好轉(zhuǎn)。同時(shí)因?yàn)闅饬康募哟?，閥門D雖然也相應(yīng)的在不斷開大、甚至全開，變換的壓力是會(huì)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(rèn)變換導(dǎo)氣結(jié)束。3.1.2.6.注意：調(diào)整工藝參數(shù)、投入正常生產(chǎn)。小氣量導(dǎo)氣操作的后期或低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)， 變換爐出口溫度比正常生產(chǎn)時(shí)間要高

6、， 并不是 “熱量帶不走” ，而是低負(fù)荷時(shí)間，變換空速過低、變換反應(yīng)更接近于平衡狀態(tài)，單位氣量 的變換反應(yīng)更多、對應(yīng)的變換熱量更多的緣故；隨著導(dǎo)氣時(shí)間的推移、 變換爐觸媒溫度升高， 變換反應(yīng)平衡常數(shù)下降、 變換爐觸媒升溫 速率會(huì)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(guān)小閥門B,同時(shí)開大閥門D,由流動(dòng)的氣體帶走熱量、降低溫度；而不是“封爐”，停止導(dǎo)氣，這樣高溫點(diǎn)需要很長時(shí)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

7、高壓導(dǎo)氣操作3.1.3.1. 均壓 確認(rèn)閥門B、閥門D全關(guān)。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(biāo)范圍內(nèi)， 可以不予考慮； 一經(jīng)發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升速 率超過目標(biāo)范圍內(nèi)的情況，立即關(guān)閉閥門C,確認(rèn)閥門B全關(guān)后再做該步操作。3.1.3.3. 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(biāo)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(jìn)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(yīng)放出熱量多少控制變換爐觸媒升溫速率。3.1.

8、3.5. 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(rèn)變換導(dǎo)氣結(jié)束。3.1.3.6. 調(diào)整工藝參數(shù)、投入正常生產(chǎn)。變換爐均壓操作中變換爐溫度會(huì)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(biāo)范圍內(nèi)的；小氣量導(dǎo)氣操作的后期或低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)， 變換爐出口溫度比正常生產(chǎn)時(shí)間要高， 并不是 “熱量帶不走” ，而是低負(fù)荷時(shí)間，變換空速過低、變換反應(yīng)更接近于平衡狀態(tài)，單位氣量 的變換反應(yīng)更多，對應(yīng)的變換熱量更多的緣故；隨著導(dǎo)氣時(shí)間的推移、 變換爐觸媒溫度升高， 變換反應(yīng)平衡常數(shù)下降、 變換爐觸媒升溫 速率會(huì)有所下降，只需要通過增

9、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(guān)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(dǎo)氣3.2.1. 基本條件3.2.1.1. 生產(chǎn)中斷后， 變換爐觸媒?jīng)]有冷卻下來， 溫度在觸媒起始活性溫度以上， 且遠(yuǎn)高于 觸媒起始活性溫度。3212 水煤氣暖管，溫度指示 TGO在225 C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TGO的溫度。3.2.1.3.

10、開工加熱器具備投用條件， 因?yàn)闅馑蛛x器出口的水煤氣含有一定量的液態(tài)水， 需 要過熱汽化。3.2.1.4. 確認(rèn)閥門 A、B、 C、D 處于完全關(guān)閉狀態(tài)。3.2.2. 高溫低壓導(dǎo)氣3.221.通過閥門D控制變換爐壓力在 0.5MPa。一般該壓力有自動(dòng)控制，在操作中沒有必 要嚴(yán)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(jīng)發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升的情況， 立即關(guān)閉閥門C,確認(rèn)閥門B全關(guān)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(diào)整入變換爐水煤氣溫度在要求值。同

11、時(shí) 觀察變換爐觸媒溫度 TG1、TG2 TG3 TG4 TG5變換情況。由氣量大小對應(yīng)放出熱量多少控 制變換爐觸媒升溫速率。3224 隨著導(dǎo)氣的進(jìn)行、變換爐觸媒床層的升溫速率會(huì)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(huì)好轉(zhuǎn)。同時(shí)因?yàn)闅饬康募哟螅y門D雖然也相應(yīng)的在不斷開大、甚至全開，變換的壓力是會(huì)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，直到變換爐的出口溫度開始下降，可以確認(rèn)變換導(dǎo)氣結(jié)束。3.1.2.6. 調(diào)整工藝參數(shù)、投入正常生產(chǎn)。3.2.3. 高溫高壓導(dǎo)氣3.2.3.1. 均壓確認(rèn)閥門B、閥門D全關(guān)。3232 緩慢開啟閥門C,直

12、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(biāo)范圍內(nèi)， 可以不予考慮； 一經(jīng)發(fā)現(xiàn)變換爐觸媒溫度有上升速 率超過目標(biāo)范圍內(nèi)的情況，立即關(guān)閉閥門C,確認(rèn)閥門B全關(guān)后再做該步操作。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(biāo)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(jìn)入變換爐，就有溫度的上升，均壓過程一定要緩慢。3234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(yīng)放出熱量多少控制變換爐觸媒升溫速率。3.2.3.5. 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(rèn)變換導(dǎo)氣結(jié)束。3.2.3.6. 調(diào)整工藝參數(shù)、投入正常生產(chǎn)。4. 導(dǎo)氣溫升趨勢4.1. 低溫導(dǎo)氣溫升趨勢 （