變換爐李俊超

1、 變換爐 匯報人：李俊超 2014年11月18日目錄： 一、變換裝置概況 二、變換爐 三、變換爐相關(guān)參數(shù) 四、變換爐正常操作 五、變換操作中的幾點控制 六、生產(chǎn)中相關(guān)問題的處理一、變換裝置概況 本裝置采用了目前國內(nèi)較為先進而又成熟的部分變換加配氣路線，采用耐硫變換催化劑,發(fā)生CO變換反應生成甲醇生產(chǎn)所需的原料氣。裝置年操作時間為連續(xù)操作7920小時。裝置的設計能力為：一系列處理能力為： 117988Nm3/h（水煤氣，干基）。二系列處理能力為：117988Nm3/h（水煤氣，干基）。1.1工藝反應原理: 本裝置變換爐操作溫度約為260465左右，鑒于水煤氣中硫含量較高，催化劑采用耐硫變換催化劑

2、。 其反應方程式為： CO+H2O=CO2+H2+Q 一氧化碳變換是一個放熱、等體積的可逆反應。從化學平衡來看，降低反應溫度、增加蒸汽量和除去二氧化碳，可使化學平衡向右移動，從而提高一氧化碳變換率；從反應速度看，提高反應溫度有利于化學反應速度的增加。1.2工藝流程簡述： 流程二、變換爐： 變換爐是變換工段的核心設備，其作用是將氣化工段來的水煤氣，在催化劑的作用下，進行變換反應，以得到合成工段所需要的原料氣。2.1變換爐主要部件： 裙座、封頭、筒體、卸料口、人孔、觸媒、進口管、測溫點、支撐板、出口管、排污口等。2.2結(jié)構(gòu)示意圖：2.3設備結(jié)構(gòu)： 變換爐有裙座支持，氣體介質(zhì)從上部進入，下部出去。氣

3、體入口處設置氣體分布器，使氣體分布均勻，更好的進行物質(zhì)和能量的交換；出口處設置集氣裝置；設備中間裝填催化劑，催化劑上面和下面分別緊貼兩層金屬絲網(wǎng)，并裝填耐火瓷球；設備內(nèi)部安裝6個熱電偶來檢測床層溫度。 設備圖片2.4變換爐檢測要求:（無損檢測相關(guān)） 由于變換爐在高溫高壓下工作，設備焊接過程易產(chǎn)生裂紋等缺陷，因此，應該定期對其進行檢測。 1、射線檢測（）:對所有受壓接頭及裙座與封頭的對接接頭進行100%射線檢測。 2、超聲檢測（）：對鉻鉬鋼材料（包括所有板材和鍛件）進行100%超聲檢測。 3、磁粉檢測（MT）:對有關(guān)焊縫坡口以及兩側(cè)，焊縫處、缺陷返修處、臨時鏈接件去除處進行100%磁粉檢測。 對

4、所有的焊接接頭、裙座與封頭對接接頭以及非受壓件與受壓件焊接接頭進行100%磁粉檢測。 4、滲透檢測（）：要求進行磁粉檢測的部位，因結(jié)構(gòu)等原因無法進行的，可以采用滲透檢測代替。磁粉（）檢測原理： 磁粉檢測是利用鐵磁材料的磁導率與被檢工件中缺欠的磁導率，當被檢工件被適宜的磁化后，被檢工件表面或近表面缺欠處，產(chǎn)生磁場畸變，從而形成局部漏磁場。當細磁粉施加被檢工件表面上后，而被漏磁場吸引而聚集在缺欠周圍，產(chǎn)生磁痕。滲透（PT）檢測原理： 滲透檢測的基本原理就是：在被檢材料或工件表面上浸涂滲透力比較強的液體，利用液體對微細孔隙的滲透作用，將液體滲入孔隙中，然后用水和清洗液清洗材料或工件表面的剩余滲透液，

5、最后再用顯示材料噴涂在被檢工件表面借助毛細管的作用原理將孔隙中的滲透液吸出來并加以顯示。 2.5變換爐開停車注意事項： 開車前，首先將變換爐床層以50/h的速率升溫到260-280，并且向變換爐導氣時要緩慢。防止觸媒破損。停車時，要密切注視床層溫度變化。防止床溫突然升高。如果長期停車，變換爐泄壓后，床層降溫會降至常溫，爐內(nèi)會產(chǎn)生煤氣冷凝液，這時需要打開底部導淋，用N2進行置換，防止外界空氣進入，將底部冷凝液排盡；在降溫時，點開工加熱爐將熱N2通入變換爐逐漸降溫；防止爐內(nèi)煤氣自然降溫時，煤氣冷凝液浸泡觸媒。三、變換爐相關(guān)參數(shù) 材質(zhì)：SA387Gr.11CL.2+堆焊不銹鋼 直徑：3600mm,壁

6、厚：140mm,高14800mm,凈重：123835kg. 操作/設計溫度：260445/480 操作/設計壓力：6.32/6.85MPa 設備保溫厚度：180mm3.1變換爐進出參量控制 1、原料氣的技術(shù)規(guī)格:（設計） 由氣化來的水煤氣，100%負荷時，壓力約為6.4兆帕左右，溫度為239攝氏度左右，汽氣（干）比約為1.40，煤氣總量約為281806標方每小時，其中水/冷凝液約為160629標方，干氣約為121176標方。干氣成分： 2、產(chǎn)品氣技術(shù)規(guī)格:去合成的成分 DCS 3、分析指標 入變換工段水煤氣的氧含量 V/V 0.5% 出變換工序變換氣中CO的含量 V/V 19-21% 、變換系

7、統(tǒng)CO的調(diào)節(jié)方式 通過配氣閥AV2008調(diào)節(jié)，當變換系統(tǒng)中CO含量低時，則通過關(guān)小閥門AV2008減少配氣中粗煤氣的量。反之，則通過開大閥門AV2008來增加配氣中粗煤氣的量。3.2變換爐的催化劑： 變換爐裝填的催化劑的型號是QDB-03。 QDB-03催化劑是青島聯(lián)信化學公司生產(chǎn)的鈷鉬系耐硫變換催化劑，出廠時催化劑的主要成分是氧化鈷（CoO）、三氧化鉬（MoO3），其載體是鎂鋁尖晶石，QDB-03催化劑在180500之間有良好的活性。 催化劑的技術(shù)規(guī)格： 催化劑裝填步驟：催化劑四、變換爐正常操作 變換爐的正常操作主要是將變換爐催化劑層的溫度控制在適宜的范圍內(nèi)，以充分發(fā)揮催化劑的活性，提高設備

8、的生產(chǎn)能力和CO的變換率。 催化劑層溫度的變化可根據(jù)“靈敏點”溫度的情況來判斷。所謂“靈敏點”，就是催化劑層中反應溫度最靈敏的溫度點。催化劑層溫度指標應以“熱點”為準。所謂“熱點”就是催化劑層最高的溫度點。 在正常操作中，控制催化劑層溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)是十分重要的。因為超出這個范圍變換率就會降低，溫度波動太大，使催化劑的活性和機械強度顯著下降，同一水平面的催化劑層產(chǎn)生溫度差，既影響催化劑效用的發(fā)揮，也降低設備的生產(chǎn)能力，因此一般要求催化劑層平均溫度的波動不應超過10。 由變換反應的化學平衡可知，在較高的溫度下，變換反應具有較快的反應速率，在較低的溫度下，則可獲得較高的變換率。所以，根據(jù)這一原則

9、，在操作上既要兼顧反應速度，又要兼顧變換率。 水煤氣進入變換爐，對催化劑層溫度的影響很大。催化劑層溫度主要以變換爐入口氣體溫度來控制的，控制好入口氣體溫度，是穩(wěn)定催化劑層溫度的有效方法。進氣溫度的確定，根據(jù)催化劑的活性溫度和使用時間，使用情況而定。對新裝填的催化劑為了充分發(fā)揮其低溫活性的潛力，進口溫度應控制得低些，通?？刂聘哂诼饵c溫度10-20為宜。 隨著使用時間的增長，催化劑活性逐漸降低，進口溫度也逐步提高，催化劑層溫度隨著進口溫度逐步提高，經(jīng)歷了一個由低到高的過程，以適應催化劑活性由高到低的變化，這樣不僅可以使CO反應始終保持在一定的變換率，并且最大限度合理地使用了催化劑。 另外控制適宜的

10、汽氣比，汽氣比控制太低，出口CO難以維持，但汽氣比太高，除增加動力消耗外，而且汽氣比過高，水蒸汽對催化劑有一種浸蝕，使催化劑反硫化而喪失活性。4.1變換爐DCS上主要控制： （詳參DCS圖片）五、變換操作中的幾點控制 1、變換爐壓差的控制 監(jiān)測點：PDIA2003A、PDIA2003B 控制指標：30kPa 生產(chǎn)過程中造成床層壓差上升的因素：負荷過大；氣體中粉塵含量大，催化劑結(jié)皮或粉化；水煤氣帶水造成催化劑的結(jié)塊，引起氣體的偏流；儀表測量不準等。 控制及處理方法：一般生產(chǎn)中應穩(wěn)定氣量，減少開停車次數(shù)，負荷的增加雖然使壓差上升，但一般在正常范圍內(nèi)；煤氣中粉塵量大，催化劑結(jié)皮或粉化，一般是在一個較

11、長時間內(nèi)逐漸上升。若阻力過大會影響生產(chǎn)，則應利用停車機會降溫鏟除結(jié)皮或過篩；生產(chǎn)中嚴格控制第一水分離器的液位，防止水煤氣帶水進入催化劑層；若儀表測量不準，則聯(lián)系儀表工校表。綜上所述生產(chǎn)負荷的長期穩(wěn)定是對催化劑的最好保護。 2、變換爐床層溫度的控制 控制點：TISA2005A/B、TICA2006A/B 控制指標：470 影響因素：水煤氣量、汽氣比、入口溫度、氣體中的CO含量及催化劑的活性等。 控制方法：催化劑在使用初期要充分發(fā)揮其低溫活性，變換爐的入口溫度控制在2655，隨著催化劑活性的逐漸降低，再采用逐步提高變換爐入口溫度的方法。正常生產(chǎn)中，一般是通過控制變換爐入口溫度和冷激氣量的方法，達到

12、控制熱點溫度的目的。若入口CO含量高，反應熱過大，造成熱點長期超標，可通過氣化調(diào)整。 3、變換爐入口溫度的控制 控制點：TICA2003A、TICA2003B 控制指標：2655 影響因素：系統(tǒng)壓力、氣量、變換爐出口溫度、E2002A/B的熱負荷、氣體帶水等。 控制方法：正常操作中可調(diào)節(jié)TV2003A、TV2003B，對入口溫度進行調(diào)節(jié)。入口溫度的控制是變換爐操作的關(guān)鍵。 控制方法：正常操作中可調(diào)節(jié)AV2008A、AV2008B,來控制出工序CO的含量。操作中還要穩(wěn)定變換爐的入口溫度、熱點溫度在指標范圍內(nèi)，要求氣化應確保汽氣比在指標內(nèi)。若催化劑使用后期，可適當提高入口溫度，以達到降低出口CO含

13、量的目的，若催化劑失活則需要再硫化或停車更換。若換熱器內(nèi)漏，則造成變換爐出口氣體中CO含量上升，內(nèi)漏量較小時可維持生產(chǎn)，內(nèi)漏量較大時，則要停車處理。 4、出工序CO含量的控制 控制點：AICA2008A、AICA2008B 控制指標：CO20 影響因素：水煤氣量、床層溫度、催化劑活性、汽氣比、換熱器的設備狀況。 5、連鎖、報警值六、生產(chǎn)中相關(guān)問題的處理1、生產(chǎn)過程中變換爐床層溫度快速上升。原因：a.水煤氣中氧或CO含量突然增高。b.水煤氣負荷降低，空速降低。c.汽氣比突然降低。d.變換爐入口溫度上漲。 處理方法： 1、開大TV2003A、TV2003B適當降低變換爐的入口溫度，開大甚至全開TV

14、2006A、TV2006B加大冷激氣的量，若還是調(diào)節(jié)不過來，可以采取通過調(diào)節(jié)E2001A、E2001B蒸汽壓力的方法來控制E2002A、E2002B入口水煤氣的溫度，從而達到調(diào)整變換爐入口溫度的目的。 2、若是CO含量突然增高，聯(lián)系調(diào)度通知氣化調(diào)整水煤氣的成分。 3、聯(lián)系調(diào)度通知氣化提高汽氣比，調(diào)整到指標范圍內(nèi)。 4、調(diào)節(jié)變換爐入口溫度至正常。 5、若是因水煤氣中氧含量高而引起的，一旦發(fā)現(xiàn)變換爐床層溫度上漲并且懷疑氧含量高，通知中心化驗室取樣分析，同時可采取適當降低變換爐入口溫度、聯(lián)系調(diào)度減量的方法來處理，若催化劑床層溫度仍無法控制，通知調(diào)度緊急停車，適當打開放空，降低系統(tǒng)壓力。 2、氣化來的

15、水煤氣流量突降。 現(xiàn)象：入工序水煤氣壓力、溫度下降，變換爐熱點溫度瞬時上升，各廢鍋付產(chǎn)蒸汽量減少。 危害：變換爐床層溫度不好控制，可能短時超溫；各廢鍋液位可能會上漲。 處理方法： 1、調(diào)節(jié)TV2003A、TV2003B、TV2006A、TV2006B的開度來控制變換爐的熱點溫度在指標范圍之內(nèi)，若還是調(diào)節(jié)不過來，可以采取通過調(diào)節(jié)E2001A、E2001B蒸汽壓力的方法來控制E2002A、E2002B入口水煤氣的溫度，從而達到調(diào)整變換爐入口溫度的目的。 2、如果水煤氣量降低持續(xù)時間較長，可按短期停車方案停一套系統(tǒng) 3、如果廢鍋液位上漲，打開廢鍋排污或控制鍋爐給水調(diào)節(jié)閥。 3、水煤氣氧含量高 現(xiàn)象：變換爐床層溫度迅速上升。 危害：因水煤氣中含有O2會使整個催化劑層短時間內(nèi)溫度飛升，大量的反應熱使催化劑燒結(jié)；同時O2同MoS2、CoS及H2S反應，生成硫酸鹽物質(zhì)，從而使催化劑永久失去活性。 4、變換爐溫度提不起來的原因： 1、水煤氣汽氣比過大。 2、水煤氣帶水。 3、催化劑使用時間過長，已經(jīng)衰老。 4、變換爐入口溫度太低。 處理方法： 1、聯(lián)系調(diào)度通知氣化降低汽氣比。 2、聯(lián)系調(diào)度通知氣化檢查氣化洗滌塔是否帶水，檢查第一水分離器的液位是否正常，若第一水分離器液位高，可打開LV2002A、LV2002B的旁路閥，使第一水分離器液位盡快