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(guò)程中易出現(xiàn)超溫、超升溫速率。變換導(dǎo)氣過(guò)程無(wú)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(guó)近些年經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定高速發(fā)展，能源的開(kāi)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(lài)度，是穩(wěn)定我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。當(dāng)前煤化工在中國(guó)大力發(fā)展，無(wú)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為變換環(huán)節(jié)投產(chǎn)之際出了不小

2、的難題導(dǎo)氣過(guò)程中要么超溫、 要么超升溫速率或者二者兼?zhèn)?，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(zhǎng)變換爐觸媒的使用壽命，要求導(dǎo)氣過(guò)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(zhǎng)設(shè)備使用壽命，導(dǎo)氣過(guò)程中升溫速率620C/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(guò)程中升降壓速率0.1MPa/min 。2. 操作過(guò)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(jiàn)附圖1）：3.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，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(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的溫度。3.1.1.3. 開(kāi)工加熱器具備投用條件，因?yàn)闅馑蛛x器出口的水煤

4、氣含有一定量的液態(tài)水，需要過(guò)熱汽化。3.1.1.4. 確認(rèn)閥門(mén) 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(guò)閥門(mén)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(méi)有必要嚴(yán)格控制在 0.5MPa,可以根據(jù)情況靈活選才I,但不建議超過(guò)0.5MPa。3.1.2.2. 緩慢開(kāi)啟閥門(mén)C,直至全開(kāi)。開(kāi)啟過(guò)程中為防止閥門(mén) 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(mén)C,確認(rèn)閥門(mén)B全關(guān)后再做該步操作。3.1.2.3. 緩慢微微開(kāi)啟閥門(mén) B,并通過(guò)開(kāi)工加熱器調(diào)整入變換爐水煤氣溫度在要求值。同時(shí) 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(duì)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(lái)越小，只需要增加閥門(mén) B的開(kāi)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(mén)D雖然也相應(yīng)的在不斷開(kāi)大、甚至全開(kāi)，變換的壓力是會(huì)不斷上升的。3.1.2.5. 隨著閥門(mén)B的不斷開(kāi)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(kāi)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)。 注意：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(guò)

6、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(duì)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(guò)增大閥門(mén)B 的開(kāi)度、 增加變換爐通過(guò)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(guò)快、變換爐觸媒床層溫度過(guò)高，只需要關(guān)小閥門(mén)B,同時(shí)開(kāi)大閥門(mén)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(zhǎng)時(shí)間才可能降低；不可以選擇加大氣量、一次通過(guò)，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(dǎo)氣操作 3.1.3.1.均壓 確認(rèn)閥門(mén)B、閥門(mén)D全關(guān)。 3.1.3

7、.2.緩慢開(kāi)啟閥門(mén)C,直至全開(kāi)。開(kāi)啟過(guò)程中為防止閥門(mén)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(guò)目標(biāo)范圍內(nèi)的情況，立即關(guān)閉閥門(mén)C,確認(rèn)閥門(mén)B全關(guān)后再做該步操作。1.1.1.3. 緩慢開(kāi)啟閥門(mén)B,通過(guò)閥門(mén)B的開(kāi)度控制變換升壓速率在目標(biāo)范圍，更要通過(guò)閥門(mén) B 的開(kāi)度控制變換爐觸媒床層升溫速率，直至閥門(mén)B 全開(kāi)。有水煤氣進(jìn)入變換爐，就有溫度的上升，均壓過(guò)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(kāi)啟閥門(mén)D,由氣量大小對(duì)應(yīng)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(mén)D的不斷開(kāi)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(kāi)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)。 注意：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(guò)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(duì)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(guò)增大閥門(mén)D 的開(kāi)度、 增加變換爐通過(guò)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(guò)快、變換爐觸媒床層溫度過(guò)高，只需要關(guān)小閥門(mén)D,由變換爐通過(guò)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(guò)，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(lái)，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。 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(kāi)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

10、過(guò)熱汽化。1.1.1.5. 確認(rèn)閥門(mén) A B、C、D處于完全關(guān)閉狀態(tài)。3.2.2. 高溫低壓導(dǎo)氣3.2.2.1. 通過(guò)閥門(mén)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(méi)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(guò)0.5MPa。3222 緩慢開(kāi)啟閥門(mén)C,直至全開(kāi)。開(kāi)啟過(guò)程中為防止閥門(mén) 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(mén)C， 確認(rèn)閥門(mén)B 全關(guān)后再做該步操作。3223 緩慢微微開(kāi)啟閥門(mén) B,并通過(guò)開(kāi)工加熱器調(diào)整入變換爐水煤氣溫度在要求值。同時(shí) 觀察變換爐觸媒溫度TG1、TG2 TG3 TG4 TG5變換情況。由氣量大小

11、對(duì)應(yīng)放出熱量多少控制變換爐觸媒升溫速率。3.2.2.2. 導(dǎo)氣的進(jìn)行、變換爐觸媒床層的升溫速率會(huì)越來(lái)越小，只需要增加閥門(mén) B的開(kāi)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(mén)D雖然也相應(yīng)的在不斷開(kāi)大、甚至全開(kāi)，變換的壓力是會(huì)不斷上升的。3.2.2.5. 隨著閥門(mén)B的不斷開(kāi)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(kāi)始下降，可以確認(rèn)變換導(dǎo)氣結(jié)束。3.2.2.6. 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(mén)B、閥門(mén)D全關(guān)。3232緩慢開(kāi)啟閥門(mén)C,直至全開(kāi)。開(kāi)啟過(guò)程中為防止閥門(mén)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)

12、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(guò)目標(biāo)范圍內(nèi)的情況，立即關(guān)閉閥門(mén)C,確認(rèn)閥門(mén)B全關(guān)后再做該步操作。323.3. 緩慢開(kāi)啟閥門(mén)B,通過(guò)閥門(mén)B的開(kāi)度控制變換升壓速率在目標(biāo)范圍，更要通過(guò)閥門(mén) B 的開(kāi)度控制變換爐觸媒床層升溫速率，直至閥門(mén)B 全開(kāi)。 有水煤氣進(jìn)入變換爐，就有溫度的上升，均壓過(guò)程一定要緩慢。323.4. 變換爐壓力與系統(tǒng)平衡后，緩慢開(kāi)啟閥門(mén)D,由氣量大小對(duì)應(yīng)放出熱量多少控制變換爐觸媒升溫速率。323.5. 隨著閥門(mén)D的不斷開(kāi)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(kāi)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(shì)4.1. 低溫導(dǎo)氣溫升趨勢(shì)（見(jiàn)附圖 2）溫度時(shí)間h附圖24.2. 高溫導(dǎo)氣溫升趨勢(shì)（見(jiàn)附圖3）%溫度595570545520495 470卜420X395