CO全低变工艺在小氮肥的应用

1、CO全低变工艺在小氮肥的应用黄柏益(湖南株洲化工集团科人设计有限责任公司，湖南株洲，) 2007-11-301 前 言 变换新催化剂的开发与使用，使变换工艺取得了长足的进步，我国在上世纪80年代的氮肥企业成功地开发了中变串低变的工艺，取得了明显的经济效益，使变换工序蒸汽消耗由原来的1200kg蒸汽tNH3左右降至800kg蒸汽tNH3左右。 用CoMo系低温耐硫宽温变换催化剂(B303Q)取代了传统的“中串低”而采用的“全低变”新工艺。此工艺是重点推广项目，该工艺先进、可靠，投资省、节能效果好，经济效益显著。目前郴化集团等公司已应用了该技术，并取得了很好的经济效益，使生产能力上了一个新台阶。2

2、 全低变工艺流程及主要设备2.1 工艺流程简述 气体流程：从压缩机二段来的半水煤气(压力为0.76MPa)经气水分离器进入热水喷淋装置的焦炭过滤器净化油污后，从饱和塔底部进入，与调温水加I来的热水逆流接触，增温增湿后的半水煤气经预腐器(可外加蒸汽)，分离夹带的水滴及预热，再经热交换器与变换二段来的变换气间接换热，被加热至250左右后进入净化炉，经除氧气后，气体温度约300进入调温水加I与热水换热，经调温水加I气体温度降至180200，进变换炉一段，一段出变换气经热交换器、预腐器后补加适量蒸汽后进入变换炉二段，二段出变换气经调温水加返回变换炉三段，变换炉出变换气温度为180190，再经水加热器加

3、热来自热水塔的热水，变换气被冷却后从热水塔底部进入，与饱和塔来的热水逆流接触，变换气被降温降湿(温度为6585)后进入软水加热器(冷软水被加热后送锅炉)，去冷凝塔，变换气被冷却，夹带的水蒸气被冷凝，分离掉水分之后去二次脱硫。 热水流程：从热水塔底出来的热水经热水泵增压后去水加热器、调温水加、调温水加I，依次被变换炉三段、二段来及净化炉来的变换气加热升温后进入饱和塔顶部，使饱和塔内半水煤气增温增湿。从饱和塔底部热水与补充的软水混合后又进入热水塔，与水加热器来的变换气直接逆流换热，回收变换气余热，热水塔底部来的热水又去热水泵循环使用。2.2 全低变工艺流程 CO全低变工艺流程如下： 气体流程：3

4、主要设备 年产40kt合成氨CO全低变工艺如下表：4 综合评价4.1 运行情况 全低变装置自投产运行以来，已经1年，生产情况较好，运行正常，催化剂床层各点温度稳定，热点温度在34010范围内波动，变换率较高(9596)，变换气CO含量为0.81.2，生产中调节方便，易于操作控制，系统中热水循环量水小，补加蒸汽量低，经测定热水循环量为15.4m3/h，补加蒸汽量为252kgtNH3，变换炉一段可不加蒸汽，一般在第二段补加少量蒸汽。由于该催化剂耐硫，故简化了一次脱硫，变换气中硫化氢一般为0.150.25g/Nm3。催化剂未出现过返硫化现象。由于气体净化较好，水质采用的是软水，故热水总固体含量较小，

5、一般为300106，因此排放量小，热损失也小。由于流程设计紧凑，催化剂床层阻力小，全低变工艺系统阻力为0.020.03MPa左右。全低变工艺主要操作参数见表2。4.2 全低变的特点及应用效果4.2.1 流程简单，投资少 全低变流程简单，设备少，金属材料用量少，投资省。对年产40kt合成氨企业来说整个工艺过程投资约400500万元。4.2.2 蒸汽消耗低 由于B303Q催化剂对汽气比及进口温度要求较中串低工艺低得多，所以在相同的转化率(变换率)下，总汽气比可大大降低(全低变总汽气比为0.36左右)，蒸汽消耗很低(全低变蒸汽消耗为252kg蒸汽tNH3)。中变工艺过程蒸汽消耗一般为800kg蒸汽t

6、NH3，节约蒸汽为800252=548kg蒸汽tNH3，对年产40kt合成氨企业来说每年节约蒸汽为：21920t，价值每年节约264万元左右(蒸汽价格按120元t)。4.3.3 节电显著 整个全低变系统阻力为0.020.03MPa左右，压缩机电耗降低。热水循环量很小，降低了热水泵的电耗。4.3.4 操作简单，容易控制，生产稳定 系统开停车简单、起动快，卸压、保温几天后，只需23 h即可恢复生产。短期停车，不用开启电炉，因而可以延长有效的生产时间。4.3.5 系统阻力低 变换炉床层温度低，最遍的热点温度为34010，外加蒸汽量小，体积缩小约25，而且设备小，所以系统阻力低。避免了中串低变的水冷激

7、而造成堵塞喷头及催化剂粉化结皮的现象，使全低变运行后期系统阻力不会增加。4.3.6 催化剂用量小 一般中变催化剂空速为550h1，全低变催化剂空速为800h1，全低变催化剂空速大，故催化剂装填量少，只有中变催化剂用量的68.75。43.7 脱硫完全 B303Q催化剂具有较强的有机硫转化能力，转化为硫化氢便于二次脱硫除去。5 问题分析及改进意见5.1 饱和热水塔的改进 饱和热水塔一般采用的鲍尔环填料，由于生产过程中，气液量频繁波动，塔内填料易破损或变形，造成填料碎片从篦子板上泄漏至塔底，影响热水泵的正常运行，甚至会使塔的阻力上升；半水煤气出饱和塔与热水进饱和塔温差偏大，使饱和塔出口半水煤气温度总

8、在117119之间波动，使整个饱和热水塔的操作处于不良状态中。可采用垂直筛板，热水循环量适当增加，就使饱和塔出口半水煤气温度升至120以上，使得蒸汽消耗降低。5.2 加强管理，控制一段入口补加蒸汽 加强生产操作管理，尽量减少一段入口补加蒸汽，通过现场调试，这是完全可以达到全低变系统出口CO含量的工艺指标，又可使蒸汽消耗降低。5.3 加强设备的维护 蒸汽阀门有泄漏，使得整个系统对蒸汽消耗量增加。5.4 强化工艺指标的控制 由于系统温度较中变或中变串低变的系统温度低，系统中气体的温度很容易达到露点及以下的温度，同时需要加强水分的分离，防止或减轻设备的腐蚀。6 小 结 整个全低变工艺设计上比较合理，蒸汽消耗(252