安徽晋煤中能化工股份有限公司 236400
摘要：通过对工艺和设备的不断优化和改进，某化工股份有限公司航天炉粉煤气化变换系统的运行周期和稳定性不断提高，设备改造两方面对变换系统运行中出现问题进行解决。
关键词：航天炉变换；长周期稳定运行；工艺改造
前言某化工股份有限公司二期200kt/a合成氨装置于2009年开工建设，2011年初开始系统联动试车。该装置采用航天炉加压粉煤气化技术制气、一氧化碳耐硫变换、低温甲醇洗脱硫脱碳及液氮洗精制，氨合成系统.
1变换系统
根据甲醇和合成氨生产工艺中对変换深度要求的不同，安徽晋煤中能二期合成氨装置变换系统采用QDB系列催化剂高水汽比耐硫工艺，将含CO体积分数高达64%(干基)的粗煤气依次通过4台变换炉进行深度变换，通过调节催化剂装填量和合理分配变换炉气量来控制变换炉炉温，使变换气中CO体积分数≤0.8%（干基），满足700t/d合成氨装置的工艺要求。流程中设有多台废锅和换热器对热量进行回收利用。
2存在问题
（1）粗煤气中夹带的大量粉尘，进入变换系统后，粉尘沉积于设备管道及变换炉触媒中，造成变换系统阻力逐渐增加，最高时达540kPa。其中变换系统进口气液分离器阻力最高时达40kPa。在一次停车检修期间，检查丝网发现丝网已经严重堵塞，其排液阀更是在运行中经常性出现堵塞需要维修工清理，否则在遇到粗煤气发生带水现象时，无法正常排水，易发生变换炉带水事故。
（2）气化装置灰水系统易结垢，调查发现变换岗位分离器S2002、S2003分离的冷擬液中NH3-N含量高，电导率超过5000mS/cm，将分离出来的冷凝液再送到变换汽提塔。将溶解在冷凝液中的NH3和CO2解吸出来后送往气化岗位除氧槽。
由于气化岗位除氧槽设置在渣水处理框架，离地面约30m高，这条输水管线送往气化需要经过管廊几个拐角，有近200m远，输送管线长，阻力大，变换汽提塔压力需要控制在1.0MPa才能将冷凝液送往气化装置除氧槽。由于汽提塔压力控制高，溶解在冷凝液中的NH3和CO2在汽提塔中不易解吸出来，或是解吸不完全，造成冷凝液碱度偏高，送往气化除氧槽后引起了气化装置灰水结垢速率加快，影响了气化装置稳定运行。
3整改措施
（1）为了稳定生产，保证变换系统安全运行，针对出现的问题，对工艺和设备的不断优化和改进，在2013年11月检修期间对阻力大的几台设备包括脱毒槽R2005、1#喷水净化器S005、2#喷水净化器S2006、3#换炉R2003进行技改:将1#变换炉前脱毒槽R2OO5内吸附剂QXB-1进行更换，由原先的16m3减少为12m3，阻力由70kPa降为20kPa。更换喷水净化器S2005、S2006内瓷球，改装填φ25不锈钢鲍尔环填料，阻力由40kPa降到10kPa。
由于喷水净化器内瓷球粉化，粉末带进3#变换炉R2003。造成阻力上升到120kPa。为此，在停车期间扒出3#变换炉触媒过筛除尘重装，对催化剤支撑由原来的支撑梁改用格栅篦子板支撑，扩大集气盒孔眼由6mm扩大到8mm等，阻力由之前的150kPa降为20kPa；针对変换系统进口的气液分离器S2001易积灰丝网堵塞和阻力大的问题，则另外配置一股高压锅炉水对S2001进行喷淋，这路水一方面起到了清洗粗煤气灰尘的作用，另一方面对粗煤气也起到增湿升温的作用，提高了入变换炉气体的汽气比，节约了变换外加蒸汽量，运行至今，效果皂好，S2001的阻力一直稳定在20kPa左右。
进入2015年后，因为变换催化剂使用寿命进入后期，变换炉阻力有所增长，系统阻力一直稳定在320kPa左右。在原有设备基础上，在2014年6月变换系统新増1台汽提塔和1台冷凝液増压泵(在汽提塔底部)。将冷凝液中的NH3和CO2在低压(100kPa)下解吸完全，冷擬液水质合格后，通过增压泵将冷凝液送往气化装置除氧槽。増压泵稳定运行，将汽提塔内温度控制在100℃以下，管径由原来的50mm扩大至80mm，避免其产生汽蚀现象。
4改造后效益
变换系统经改造后，降低了变换阻力，低温甲醇洗系统的进口压力由原来2.6MPa提高至2.8MPa上，提高了甲醇吸收能力，吸收甲醇循环量由230m3/h降至220m3/h，由于吸收甲醇循环量的减少，降低了低温甲醇洗系统冷量的损失，同时液氮洗出口合成气压力有2.44MPa提高至2.55MPa，降低了合成气汽轮机的蒸汽消耗，同时降低了整个生产系统的各项消耗。
技改后运行至今，仅在2015年7月对脱毒槽吸附剂重新进行更换。根据变换催化剂使用寿命和变换炉阻力增长的增长情况。为了保证合成氨装置系统长周期稳定运行，于2019年10月份进行了1#和2#变换炉以及脱毒槽进行更换催化剂，同时对2#炉的支撑梁技改为格栅篦子支撑，更进一步降低了系统阻力，为整个系统的节能降耗工作提供了保障。
参考文献
[1]耐硫变换新工艺及QDB系列催化剂在甲醇及合成氨装置中的应用[J].亓为华.化肥工业,2013,（40）
[2]合成氨装置变换系统技术改造及其效果分析[J],彭敏，于最达,大氮肥2012(05)
[3]预硫化耐硫变换催化剂在煤制合成氨装置的应用[J],付国,化工管理,2017(13);
作者简介
李蒙蒙，男，19997年6月22号，大专学历，技术员，从事一线化工生产工作。