徐學武，周 昕，佟建平

（寧夏豐友化工股份有限公司，寧夏銀川 750021）

寧夏豐友化工股份有限公司合成氨原凈化系統(tǒng)采用半水煤氣常壓脫硫、2.2 MPa 加壓中串低變換、加壓ADA 變換氣脫硫、雙活化劑熱鉀堿脫碳及干法精脫硫凈化工藝。系統(tǒng)中飽和熱水塔存在重大危險隱患，2013年公司決定將中串低變換系統(tǒng)改為無飽和熱水塔全低變系統(tǒng)。

1 新、老系統(tǒng)連接

原凈化變換系統(tǒng)為2.2 MPa 加壓中串低變換系統(tǒng)，由于系統(tǒng)中飽和熱水塔出現(xiàn)裂紋，鍋檢所檢驗后屬于三類容器，存在重大安全隱患，已不能正常使用，經過多次考察論證后，公司決定利用大檢修時間將凈化變換系統(tǒng)改為無飽和熱塔全低變系統(tǒng)，對老系統(tǒng)的部分設備及管道進行拆除改造，同時新增設備，更換觸媒。全低變系統(tǒng)投用后要求除油器入口半水煤氣溫度最高40 ℃（夏季56 ℃），系統(tǒng)入口總硫（半水煤氣）＞0.08 g/m3，入口總硫上限為在系統(tǒng)脫硫出口H2S 不超標的前提下盡量高。主要更換觸媒、填料設備包括（見表1）。

三爐共裝SB303Q 抗毒劑14 m3，SB303Q 催化劑44 m3，SB304Q 催化劑34 m3。

1.1 全低變流程走向

1.1.1 氣相流程 自壓縮三段油分的煤氣→煤氣水冷器→油分離器→除油劑爐→主熱交換器→加蒸汽→中間熱交換器→1#變換爐一、二段→第一噴水淬冷器→1#變換爐三段→中間熱交換器→第二噴水淬冷器→2#變換爐→第三噴水淬冷器→一水加→55 %變換氣去主熱交→→45 %變換氣去二水加→氣體匯合去變脫系統(tǒng)。

表1 設備

脫鹽水泵在系統(tǒng)中脫鹽水不夠用的情況下開啟使用，從脫鹽水貯槽中打水至系統(tǒng)中補充使用。

2 系統(tǒng)出現(xiàn)問題

加負荷逐步達到設計負荷運行一個月后，對系統(tǒng)存在的問題進行了處理和調整：

（1）3#變換爐入口設計溫度為165 ℃～170 ℃，熱點195 ℃～200 ℃，入口CO：3.8 %，出口CO：0.9 %。而實際運行中在入口CO：2 %，入口溫度165℃時，熱點溫度只有180 ℃，出口CO 達到1.0 %，并且凈化氣出口CO 不穩(wěn)定，經常出現(xiàn)凈化氣超標現(xiàn)象。

改進方法：3#變換爐入口管增設Φ50 蒸汽管，入口溫度提到180 ℃，熱點溫度可達到200 ℃，出口CO降到0.8 %，凈化氣出口CO 可以達到穩(wěn)定狀態(tài)，以上數(shù)據(jù)說明3#變換爐催化劑在165 ℃～180 ℃低溫區(qū)間反應活性較差。

（2）1#變換爐入口和熱點設計溫度分別為290 ℃、346 ℃，而實際運行溫度分別為290 ℃、320 ℃，溫升較設計指標少了26 ℃，對一淬噴水量造成了較大影響。

改進方法：主熱交變換氣入口添加4 t 過熱蒸汽提高1#變換爐入口溫度。

3 凈化無飽和塔全低變主要工藝參數(shù)整理

在合成壓縮機開兩大四小，滿量1.4 MPa 的情況下。

3.1 壓力參數(shù)

表2 壓力參數(shù)

在相同條件下，2012 年同期變換系統(tǒng)的壓差在0.16 MPa～0.17 MPa，降低了系統(tǒng)阻力，但對氣量影響不大。全低變系統(tǒng)增加除油器壓差，是為了便于觀察高強度機制焦炭的吸附情況，若除油器壓差增大，則需更換設備內焦炭。高壓蒸汽壓力指標≥2.5 MPa，運行中高壓蒸汽壓力在2.3 MPa～2.5 MPa，能滿足系統(tǒng)要求。

3.2 溫度參數(shù)

表3 1#變換爐主要溫度

表4 2#、3#變換爐主要溫度

運行情況與指標略有差異，現(xiàn)能滿足系統(tǒng)生產需要，還需觀察進行調整。

出二水加噴水水溫指標暫定～185 ℃，與運行情況略有差異，還需觀察進行調整。在相同條件下，2012 年同期，出熱水塔變換氣的溫度即為現(xiàn)在入變煮器的溫度，在133 ℃～135 ℃。新舊系統(tǒng)銜接溫度相差不大，另配一根蒸汽管接至變煮器入口，當系統(tǒng)波動溫度下降時，可適當開蒸汽管閥門，補充熱量。全低變投用后生產正常，蒸汽管閥門關死。

表5 液相及其他溫度

3.3 變換系統(tǒng)分析

表6 CO 記錄

表7 CO2 記錄

在相同條件下，2012 年同期變換系統(tǒng)分析CO 在0.75 %～0.9 %，CO2在0.5 %～0.9 %，經過全低變系統(tǒng)轉化后凈化氣中的CO 含量明顯偏高，從轉化率上分析，1#、2#爐的轉化率情況較好，且出口CO 均在指標以內，但3#爐轉化率偏低，出口CO 含量與指標持平。系統(tǒng)出口CO 含量的增高對后系統(tǒng)合成醇塔觸媒影響較大。在相同條件下，2013 年粗甲醇產量每天增加3 t左右。要求全低變系統(tǒng)嚴格按照CO、CO2工藝指標進行操作，防止超標，保持穩(wěn)定生產；醇塔操作工需精心操作，以保證醇觸媒使用年限。

表8

3.4 蒸汽用量

表9 蒸汽用量

原凈化變換系統(tǒng)為2.2 MPa 加壓中串低變換系統(tǒng)，改造后為無飽和熱水塔全低變系統(tǒng)，可以節(jié)省大量蒸汽。在相同情況下，2013 年蒸汽用量比2012 年同期蒸汽用量少41 kg/t·NH3。（備注：全低變系統(tǒng)蒸汽加入量有5 t 左右由二水加管程出口加入，有4 t 左右由系統(tǒng)提溫副線從二水加殼程入口加入。系統(tǒng)提溫副線加入蒸汽以提高入脫碳系統(tǒng)氣體溫度，滿足全低變與脫碳系統(tǒng)銜接需要）。

高壓蒸汽壓力指標為≥2.5 MPa，系統(tǒng)正常運行時，高壓蒸汽的壓力在2.4 MPa～2.5 MPa，滿足正常生產需要。

3.5 除鹽水

全低變系統(tǒng)投入使用后，除鹽水的用量為8.6 t/h～9 t/h。在相同條件下，2012 年同期除鹽水的用量在2 t/h～2.4 t/h，隨淬冷器的增加，用量增加6.6 t/h左右。

4 結語

全低變系統(tǒng)投入使用后，減少了安全隱患，減少了因飽和熱水塔維護造成的停車次數(shù)，為職工安全及生產提供了保障。同時，以節(jié)約蒸汽用量41 kg/t·NH3計算，本公司年產合成氨14 萬t，年節(jié)約蒸汽量5 740 t，以每噸蒸汽65 元計算，全年可節(jié)約生產成本37.31 萬元。

［1］ 茹紅娟，崔風洲，薛新峰.全低變工藝的改造［J］.小氮肥，2011，39（4）：18-20.

［2］ 劉傳穩(wěn).全低變工藝改造小結［G］.全國氣體凈化信息站2008年技術交流會論文集，2008.