前言
晋煤中能二期 200 kt /a 合成氨装置于 2009 年开工建设，2011 年 12 月开始系统联动试车，2012 年 1月 4 日投料运行至今。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变换深度要求的不同，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深度变换工艺，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上、下段气量来控制变换炉炉温，使变换气中 CO 体积分数≤0． 8% ( 干基) ，满足了 700 t /d 合成氨装置的工艺要求。流程中设有多台换热器和废热锅炉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中，变换岗位的系统阻力也逐月逐年地增加，2013 年最高时达 540 kPa，其中变换系统进口处一台气液分离器 S2001 阻力最高时 达 到 40 kPa。在一次停车检修期间，检 查S2001 丝网里面，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，排液阀无法进行排水，易发生变换炉带水事故。
②气化装置灰水系统易结垢，调查原因其中之一是变换岗位分离器 S2002、S2003 分离的冷凝液中NH3 － N 含量高，电导率超过 5 000 mS /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 30 m 高，这条输水管线送往气化需要经过管廊几个拐角，有近 400 m 远，输送管线长，阻力大，变换汽提塔压力需要控制在 0． 6 MPa 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系统结垢速率加快，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，调整了对工艺和设备的不断优化和改进，在 2013 年 11 月检修期间采取了对阻力大的几台设备包括脱毒槽 Ｒ2005、1#喷水净化器 S2005、2#喷水净化器 S2006、3#变换炉 Ｒ2003 进行技改: 将 1#变换炉前脱毒槽 Ｒ2005 内吸附剂 QXB － 1 进行更换，由原先的 16 m3更换减少为 12 m3，阻力由 70kPa 降为20 kPa。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 10 kPa 以下。
由于喷水净化器内瓷球粉化，粉末带进 3#变换炉 Ｒ2003阻力上升到 120 kPa。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为此，在停车期间扒出 3#变换炉催化剂，过筛除尘重装，清理积灰，对催化剂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 6 mm 扩大到 8 mm 等，阻力由停车前的 150 kPa 降为 20 kPa; 针对变换系统进口的气液分离器 S2001 易积灰，丝网堵塞，阻力大的 问 题，则另外配置一股高压水 ( 管 道 DN 25mm，水温 240 ℃，流量 1． 0 m3 /h) 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，效果良好，S2001 的阻力一直稳定在 10 kPa 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320 kPa 左右。在原有设备基础上，2014 年 6 月变换系统新增1 台汽提塔和 1 台冷凝液增压泵( 在汽提塔底部) 。
将冷凝液中的 NH3 和 CO2 在低压( 100 kPa) 下解吸完全，冷凝液水质合格后，通过增压泵将冷凝液送往气化装置除氧槽。为了确保增压泵稳定运行，将汽提塔内温度控制在 100 ℃ 以下，管径由原来的 50mm 扩大至 80 mm，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，低温甲醇洗系统压力提高后，甲醇吸收能力提高，减少了低温甲醇洗系统冷量的损失，降低了低温甲醇洗岗位吨氨甲醇消耗，同时降低了低温甲醇洗系统各泵的动力消耗。
由于变换阻力的降低，液氮洗系统出口合成气压力由 2.6 MPa 提高至 2.8MPa，降低了合成汽轮机的蒸汽消耗，蒸汽消耗由原来 31 000 kg /h 降至29 000 kg /h，经济效益明显。按全年 320 d 有效生产时间、4.9 MPa 蒸汽成本按 150 元/t 计，全年可节约资金 230． 4 万元。2013 年技改开车满负荷生产后，变换系统阻力 ＜ 240 kPa，达到了改造预期目的。
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，变换催化剂使用寿命进入后期，变换炉阻力增长慢，系统阻力一直都稳定在 320 kPa 左右，为合成氨装置系统长周期稳定运行提供了保障。
参考文献
[1]80kt/a合成氨装置变换系统优化改造运行总结[J]. 杨星光,李玉兰. 化肥工业. 2014(01)
[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]100kt/a合成氨装置变换系统换热器的改进[J]. 贯士国,密连栋. 化工设备与管道. 2003(06)
[4]合成氨装置实施工艺调整实现稳定供应氢气[J]. 韩广明,梁江庆,马炜. 大氮肥. 2016(05)
[5]年产10万t合成氨装置变换系统换热器在我厂的改进[J]. 贯士国,密连栋. 化工设计通讯. 2004(01)
[6]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)
论文作者:杨豹, 刘天亮
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/5
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