等温水移热变换装置生产运行总结

赵文华，王 辉

(安徽昊源化工集团有限公司，安徽阜阳 236000)

1 概况

安徽昊源化工集团有限公司(以下简称昊源化工)的一、二期航天炉项目，采用航天粉煤加压气化技术，变换一期采用绝热变换工艺，在建设阶段通过对变换炉和工艺管线的改造，减小了整个变换的系统阻力，节能降耗明显；二期变换进一步技术创新，于2014年4月首次将等温水移热应用到中压变换技术并一次开车成功。目前运行稳定，节能降耗显著。

2 工艺流程及设备

2.1 气路流程简述

2.1.1 合成氨

粗煤气从气化工段进入系统后，经S-22001除去少量夹带水及大部分灰尘；进入E-22001与出 R-22001变换气换热后，在V-22001A/B中脱除粉尘及氧硫化碳、氧气等有害气体。出V-22001A/B气体与过热蒸汽混合后，进入 R-22001进行变换反应，出R-22001气体中CO的体积分数为4.9%～6.5%，温度控制在300 ℃左右进入E-22001与粗煤气进行换热，换热后的变换气进入E-22002加热冷凝液，使出系统冷凝液温度控制在215 ℃以上。出E-22002气体与中压过热蒸汽混合后，进入R-22002进行二次变换反应，并将CO干基体积分数控制在0.4%以下，出口气体温度控制200 ℃左右。出R-22002的变换气分两路：一路进入E-22003加热冷凝液，另一路进入E-22004加热除氧水。E-22003及E-22004出来的变换气汇集后，进入S-22002分离夹带冷凝水，再进入E-22005加热脱盐水。出E-22005变换气进入S-22003分水后，经E-22006冷却降温至40 ℃以下进入T-22001洗氨，出T-22001变换气去后工序。

2.1.2 甲醇

粗煤气从气化工段进入系统后，经废热锅炉降温进入S-22001分水除尘；除尘分水后半水煤气进入E-22001与出 R-22001气体进行换热，在V-22001A/B中脱毒除尘。出V-22001A/B气体进入R-22001进行变换反应，反应后的CO干基体积分数为18%～20%，温度在230 ℃左右，进入E-22001与半水煤气换热，换热后进入E-22002加热冷凝液，使出系统冷凝液温度控制在215 ℃以上。出R-22002的变换气分两路：一路进入E-22003加热冷凝液，另一路进入E-22004加热除氧水。管道PGa22008A、B上分别装有调节阀，并根据E-22003出口冷凝液温度控制阀门开启大小。

2.2 变换系统主要设备

变换系统主要设备情况见表1。

3 生产运行情况

3.1 变换装置运行情况

经过3年多的运行，昊源化工航天炉二期运行日趋稳定，等温水移热变换装置实现了安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行。装置自开车以来的运行及负荷情况见表2。

3.2 主要指标和运行数据

2017年5月19日—22日的主要指标和运行数据见表3。2017年9月17日—24日的等温变换系统阻力统计情况见表4。

表1 变换系统主要设备及数量

表2 生产运行情况

表3 主要设计指标和运行数据

表4 等温变换系统阻力统计数据

由表4可知：系统平均阻力为0.114 MPa，一变炉平均阻力为8 kPa。

4 等温水移热变换炉

4.1 变换炉结构

等温变换炉包括设备壳体、气体分布筒、集气中心管、换热管束等。变换炉换热管内走水，换热管间装触媒，触媒床层为轴径向结构[1]。等温变换炉与汽包配套使用，等温变换炉装置见图1。

图1 等温变换炉装置示意图

4.2 变换炉运行的特点

(1)不易超温。根据航天炉出口CO含量高、水汽比大的特点，CO和水的含量都高时变换反应推动力大，第一变换炉热点温度难以控制易超温。进行改造后，有效地减少了超温次数，增加了触媒的使用周期，提高了经济效益[2]。

(2)生产形势多元化。单一的生产工艺流程很容易受市场的影响，发展单系统、多流程的生产工艺是煤化工生产的必然趋势。工艺流程多元化为二期航天炉等温水移热变换工艺结合市场行情设计改造的一套系统，既适合生产合成氨，又可作为生产甲醇的工艺流程。

(3)增设二变炉和三变炉进出口大阀和副线。S2201液相排污出口调节阀组前配DN100的管线到P-22005泵进口管线(生产甲醇时使用该管线直接将S2201液相排污，经P-22005泵输送到气化碳洗塔塔釜段)。

(4)降阻力。 采用水移热等温变换技术，变换气径向通过催化剂，变换炉阻力减小。采用水移热等温变换技术，减少了换热设备的使用，同时减少了催化剂装量，不再以催化剂装量来控制催化剂床层温升。系统内的调温副线阀门管线放大。

5 结语

自2014年4月26日运行至今，昊源化工二期航天炉配套项目等温变换装置运行稳定，变换装置未发生故障停车，触媒床层无飞温现象，整个床层温度稳定，装置操作弹性大，副产蒸汽含量高，设备阻力小，等温变换炉的运行基本达到了预期的效果。