变换导气操作方案

变换导气操作方案崔静思（神华集团包头煤化工有限公司，内蒙古包头 ）摘要：水煤气因其一氧化碳含量高的特性，导致变换制氢导气过程中易出现超温、超升温速率。变换导气过程无非就这四种情况：低温低压导气、低温高压导气、高温低压导气、高温高压导气，这里就本人的操作经验与大家分享。关键词：变换导气 超温 升温速率 操作经验 前言我国近些年经济的稳定高速发展，能源的开采利用日益凸显出她的重要位置，利用煤化工替代性降低石油消耗和进口的依赖度，是稳定我国经济发展的必然选择。当前煤化工在中国大力发展，无论生产什么产品、选择什么工艺，大都有水煤气变换制氢环节。水煤气含一氧化碳高的特性为变换环节投产之际出了不小的难题导气过程中要么超温、要么超升温速率或者二者兼备，这里就本人的一些变换导气的操作经验与大家分享。1.目的：1.1.为减小温变引起触媒强度下降、减少触媒的粉化，延长变换炉触媒的使用寿命，要求导气过程中变换炉触媒的升温速率20/h。1.2.为减小设备、管道的热应力损伤，延长设备使用寿命，导气过程中升温速率20/h。1.3.为减小设备的形变损伤，减小设备的应变疲劳损伤，导气过程中升降压速率0.1MPa/min。2.操作过程(以某企业典型变换为例)：变换炉正常生产参数如下：流量：NM3/h(湿基)压力：6.33MPa水气比：1.152入口温度：265出口温度：427CO：20.32%(湿基)、43.73%(干基)典型流程(见附图1)：附图13.操作：变换导气根据情况，基本分为四种操作步骤：低温低压导气、低温高压导气、高温低压导气、高温高压导气。3.1.低温导气3.1.1.基本条件3.1.1.1.变换炉触媒温度在触媒起始活性温度以上，钴钼系耐硫变换触媒的起始活性温度一般在220以上，触媒生产厂家不同会有所差别。3.1.1.2.水煤气暖管，温度指示T1在225以上，以保证有足够的水气比。也可以根据压力PG的值、所要求水/气下的蒸汽压力，利用水蒸汽饱和压力算得T1的温度。3.1.1.3.开工加热器具备投用条件，因为气水分离器出口的水煤气含有一定量的液态水，需要过热汽化。3.1.1.4.确认阀门A、B、C、D处于完全关闭状态。3.1.2.低温低压导气操作3.1.2.1.通过阀门D控制变换炉压力P2在0.5MPa。一般该压力有自动控制，在操作中没有必要严格控制在0.5MPa，可以根据情况灵活选择，但不建议超过0.5MPa。3.1.2.2.缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，一经发现变换炉触媒温度有上升的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。3.1.2.3.缓慢微微开启阀门B，并通过开工加热器调整入变换炉水煤气温度在要求值。同时观察变换炉触媒温度T2、T3、T4、T5、T6变换情况。由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。3.1.2.4.随着导气的进行、变换炉触媒床层的升温速率会越来越小，只需要增加阀门B的开度，增大变换气量状况就会好转。同时因为气量的加大，阀门D虽然也相应的在不断开大、甚至全开，变换的压力是会不断上升的。3.1.2.5.随着阀门B的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直至变换炉的出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。3.1.2.6.调整工艺参数、投入正常生产。注意：小气量导气操作的后期或低负荷生产时，变换炉出口温度比正常生产时间要高，并不是“热量带不走”，而是低负荷时间，变换空速过低、变换反应更接近于平衡状态，单位气量的变换反应更多、对应的变换热量更多的缘故； 随着导气时间的推移、变换炉触媒温度升高，变换反应平衡常数下降、变换炉触媒升温速率会有所下降，只需要通过增大阀门B的开度、增加变换炉通过的气量就可以提高其升温速率；一端发现变换炉升温速率过快、变换炉触媒床层温度过高，只需要关小阀门B，同时开大阀门D，由流动的气体带走热量、降低温度；而不是“封炉”，停止导气，这样高温点需要很长时间才可能降低；不可以选择加大气量、一次通过，这样变换炉触媒床层的升温速率将完全不可控制的急速上升。3.1.3.低温高压导气操作3.1.3.1.均压 确认阀门B、阀门D全关。3.1.3.2. 缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，只要温度的上升速率在目标范围内，可以不予考虑；一经发现变换炉触媒温度有上升速率超过目标范围内的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。3.1.3.3. 缓慢开启阀门B，通过阀门B的开度控制变换升压速率在目标范围，更要通过阀门B的开度控制变换炉触媒床层升温速率，直至阀门B全开。有水煤气进入变换炉，就有温度的上升，均压过程一定要缓慢。3.1.3.4.变换炉压力与系统平衡后，缓慢开启阀门D，由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。3.1.3.5.随着阀门D的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直到变换炉的出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。3.1.3.6.调整工艺参数、投入正常生产。注意：变换炉均压操作中变换炉温度会逐步上升，只要控制好均压速率，变换炉触媒床层升温速率是可以控制在目标范围内的；小气量导气操作的后期或低负荷生产时，变换炉出口温度比正常生产时间要高，并不是“热量带不走”，而是低负荷时间，变换空速过低、变换反应更接近于平衡状态，单位气量的变换反应更多，对应的变换热量更多的缘故； 随着导气时间的推移、变换炉触媒温度升高，变换反应平衡常数下降、变换炉触媒升温速率会有所下降，只需要通过增大阀门D的开度、增加变换炉通过的气量就可以提高其升温速率；一端发现变换炉升温速率过快、变换炉触媒床层温度过高，只需要关小阀门D，由变换炉通过的气量控制变换炉触媒升温速率，不可以加大气量、一次通过，这样变换炉触媒床层的升温速率将是不可控制的急速上升。3.2.高温导气3.2.1.基本条件3.2.1.1.生产中断后，变换炉触媒没有冷却下来，温度在触媒起始活性温度以上，且远高于触媒起始活性温度。 3.2.1.2.水煤气暖管，温度指示TG0在225以上，以保证有足够的水气比。也可以根据压力PG的值、所要求水/气下的蒸汽压力，利用水蒸汽饱和压力算得TG0的温度。3.2.1.3.开工加热器具备投用条件，因为气水分离器出口的水煤气含有一定量的液态水，需要过热汽化。3.2.1.4.确认阀门A、B、C、D处于完全关闭状态。3.2.2.高温低压导气3.2.2.1.通过阀门D控制变换炉压力在0.5MPa。一般该压力有自动控制，在操作中没有必要严格控制在0.5MPa，可以根据情况灵活选择，但不建议超过0.5MPa。3.2.2.2.缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，一经发现变换炉触媒温度有上升的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。3.2.2.3.缓慢微微开启阀门B，并通过开工加热器调整入变换炉水煤气温度在要求值。同时观察变换炉触媒温度TG1、TG2、TG3、TG4、TG5变换情况。由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。3.2.2.4.随着导气的进行、变换炉触媒床层的升温速率会越来越小，只需要增加阀门B的开度，增大变换气量状况就会好转。同时因为气量的加大，阀门D虽然也相应的在不断开大、甚至全开，变换的压力是会不断上升的。3.1.2.5.随着阀门B的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直到变换炉的出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。3.1.2.6.调整工艺参数、投入正常生产。3.2.3.高温高压导气3.2.3.1.均压 确认阀门B、阀门D全关。3.2.3.2. 缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，只要温度的上升速率在目标范围内，可以不予考虑；一经发现变换炉触媒温度有上升速率超过目标范围内的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。3.2.3.3. 缓慢开启阀门B，通过阀门B的开度控制变换升压速率在目标范围，更要通过阀门B的开度控制变换炉触媒床层升温速率，直至阀门B全开。有水煤气进入变换炉，就有温度的上升，均压过程一定要缓慢。3.2.3.4.变换炉压力与系统平衡后，缓慢开启阀门D，由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。3.2.3.5.随着阀门D的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直到变换炉的出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。3.2.3.6.调整工艺参数、投入正常生产。4.导气温升趋势4.1.低温导气温升趋