宋志芬 張慧芬

(唐山邦力晉銀化工有限公司河北玉田064100)

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無(wú)飽和熱水塔全低變變換系統(tǒng)改造運(yùn)行總結(jié)

宋志芬 張慧芬

(唐山邦力晉銀化工有限公司河北玉田064100)

唐山邦力晉銀化工有限公司原2套130 kt/a合成氨裝置(共計(jì)260 kt/a合成氨)中的帶飽和熱水塔全低變變換系統(tǒng)(1#和2#)因存在設(shè)備和管道泄漏而導(dǎo)致檢修量大、檢修頻繁等弊端，為此，采用湖北雙雄催化劑有限公司的工藝包及新型SB304Q型超低溫耐硫變換催化劑，由河北正元化工工程設(shè)計(jì)有限公司負(fù)責(zé)施工設(shè)計(jì)改造成無(wú)飽和熱水塔的全低變變換系統(tǒng)。改造后，變換系統(tǒng)從2015年10月開車一直運(yùn)行至今，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，只有煤氣升溫副線因有一泄漏點(diǎn)和第2噴水增濕器增加2組噴頭，單套變換系統(tǒng)各短停處理1次，其余設(shè)備運(yùn)行情況良好，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

1 改造后變換系統(tǒng)工藝流程及設(shè)備

1.1 改造后變換系統(tǒng)工藝流程

氣相流程：2.1 MPa(表壓)，35 ℃的半水煤氣經(jīng)凈化爐過(guò)濾后→主熱交換器(管間)→中間熱交換熱器(添加表壓2.5 MPa的飽和蒸汽)→第1變換爐(除氧反應(yīng)，252.8 ℃)→第1噴水增濕器→第2變換爐一段→第2噴水增濕器→第2變換爐二段→中間熱交換器(管間)→第2水加熱器 →第2變換爐三段[出口變換氣CO體積分?jǐn)?shù)約1.6%(干基)]→第1水加熱器(原第2水加熱器，165 ℃)→水解爐→主熱交換器(管內(nèi)，102 ℃；冬季，95 ℃左右)→軟水加熱器→變換氣冷卻器(35 ℃)→變換氣水分離器→變換氣脫硫系統(tǒng)。

水流程：軟水加熱器進(jìn)口常溫脫鹽水或其出口的脫鹽水(約90 ℃)均可進(jìn)入脫鹽水罐，經(jīng)噴水泵加壓至2.8 MPa進(jìn)第1水加熱器(原第2水加熱器)、第2水加熱器加熱至190 ℃左右→第1、第2噴水增濕器。

冷卻水流程：來(lái)自氨合成系統(tǒng)的循環(huán)水進(jìn)入變換氣冷卻器，經(jīng)逆流換熱后，帶壓返回冷卻水系統(tǒng)回水管道。

75 t/h鍋爐和合成廢熱鍋爐生產(chǎn)的約2.5 MPa的蒸汽經(jīng)汽水分離器分離水后補(bǔ)充在第1變換爐入口，作為變換補(bǔ)充蒸汽。改造后無(wú)飽和熱水塔全低變變換系統(tǒng)工藝流程見圖1。

1.2 工藝流程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)將原預(yù)變爐變更為第1變換爐，上部裝填SB303Q型抗毒劑12 m3，下部裝填SB303Q型低變催化劑20 m3。原有預(yù)變爐作為第2凈化爐，內(nèi)部裝填除油劑，與原凈化爐并聯(lián)使用，提高了除油效果，更好地保護(hù)了抗毒劑和低變催化劑。

(2)原變換爐改為第2變換爐。1#變換系統(tǒng)第2變換爐一段裝填新的20 m3SB303型低變催化劑，二段采用舊的25 m3SB303Q型低變催化劑。2#變換系統(tǒng)第2變換爐一段采用舊的20 m3SB303Q型低變催化劑，二段裝填新的25 m3SB303Q型低變催化劑。1#和2#變換系統(tǒng)的第2變換爐三段均裝填新型SB304Q型超低溫變換催化劑40 m3(原設(shè)計(jì)裝填量為SB303Q型低變催化劑30 m3)，提高了催化劑的總裝填量，其目的是降低第2變換爐一段的熱點(diǎn)溫度，更好地降低噸氨蒸汽消耗。SB304Q型催化劑具有良好的低溫活性，按HG/T 2779— 2009化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，在其他條件不變時(shí)，160 ℃下的變換活性≥90%，比SB303Q型低變催化劑起活溫度低35～40 ℃。

(3)采用DCS控制室集中顯示變換系統(tǒng)操作參數(shù)，并增加2臺(tái)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，在室內(nèi)可自動(dòng)調(diào)節(jié)第2變換爐三段進(jìn)口氣體溫度。煤氣流量、外供蒸汽量和噴水用量雖然均有流量計(jì)計(jì)量和顯示，但由于計(jì)量數(shù)值均與生產(chǎn)數(shù)據(jù)偏差較大，只能作為操作時(shí)的參考值，而變換系統(tǒng)出口變換氣中CO含量由自動(dòng)分析儀分析。

(4)設(shè)計(jì)了脫鹽水罐冷、熱水均可使用的工藝流程，脫鹽水既可不經(jīng)軟水加熱器直接進(jìn)入脫鹽水罐，又可從軟水加熱器出來(lái)后進(jìn)入脫鹽水罐，使溫度調(diào)節(jié)更加靈活。

1.機(jī)械除油器 2.第1凈化爐 3.第2凈化爐 4.主熱交換器 5.中間熱交換器 6.第2電加熱器 7.第1變換爐8.第1噴水增濕器 9.第2噴水增濕器 10.第2變換爐 11.第2水加熱器 12.第1水加熱器 13.水解爐14.軟水加熱器 15.變換氣冷卻器 16.變換氣氣水分離器 17.汽水分離器 18.噴水泵圖1 改造后無(wú)飽和熱水塔全低變變換系統(tǒng)工藝流程

1.3 主要設(shè)備

改造后全低變變換系統(tǒng)(2套)主要設(shè)備參數(shù)見表1。

采用了半水煤氣走主熱交換器殼程、變換氣走其管程的工藝流程，冷卻下來(lái)的蒸汽冷凝液可經(jīng)過(guò)一個(gè)小的分離段，使得汽水容易分離，排出導(dǎo)淋水比較容易。

把原有的預(yù)變換爐更換為第1變換爐，提高了爐體的設(shè)計(jì)溫度(從原來(lái)的270 ℃提高至420 ℃)；爐體采用15CrMoR材質(zhì)，可不設(shè)爐內(nèi)保溫，這既增加了爐內(nèi)使用容積，又提高了變換爐使用的安全性能。

第1噴水增濕器設(shè)置15只噴頭，布置在同一平面上，且伸進(jìn)設(shè)備長(zhǎng)短不等；采用撞針式一體加工的噴頭，每個(gè)噴頭均由閥門控制，可以任意調(diào)節(jié)，增加了調(diào)節(jié)手段，方便了操作。

原來(lái)的第2電加熱器流程是底部進(jìn)、上部出，開車時(shí)上部溫度高，使得電加熱器頂部接線柱容易過(guò)熱，經(jīng)常發(fā)生接線柱故障，造成部分電加熱器爐絲不能正常使用，影響了電加熱器的功率。現(xiàn)在的電加熱器流程是上進(jìn)下出，確保了電加熱器安全穩(wěn)定運(yùn)行。第2電加熱器是系統(tǒng)內(nèi)加熱器，在開車過(guò)程中能夠盡快使第2變換爐溫度達(dá)到正常，可降低開車費(fèi)用、縮短開車時(shí)間。為確保第2電加熱器的使用安全，選擇了321不銹鋼(為換熱管)，同時(shí)升級(jí)為防爆型電加熱器，并且其出口、內(nèi)部、外壁加裝了測(cè)溫點(diǎn)，確保其使用過(guò)程中能夠隨時(shí)觀測(cè)內(nèi)部和外壁的實(shí)際運(yùn)行溫度，控制溫度在其規(guī)定指標(biāo)之內(nèi)，確保不超溫，保障了其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

主熱交換器、中間熱交換器、軟水加熱器、變換氣冷卻器、變換氣水分離器均采用0Cr18Ni9不銹鋼材質(zhì)，增強(qiáng)了設(shè)備對(duì)變換氣冷卻后偏酸性冷凝水的抗腐蝕性能，提高了設(shè)備運(yùn)行中的安全穩(wěn)定性。

表1 改造后全低變變換系統(tǒng)(2套)主要設(shè)備

2 改造后變換系統(tǒng)運(yùn)行情況

改造后2#變換系統(tǒng)操作記錄見表2。

改造前，每套變換系統(tǒng)實(shí)際煤氣流量約為62 000 m3/h(標(biāo)態(tài)),噸氨蒸汽消耗在180 kg左右。本次變換系統(tǒng)技術(shù)改造后自2015年10月運(yùn)行以來(lái)，一直比較平穩(wěn)，由于蒸汽流量計(jì)不準(zhǔn)，噸氨蒸汽消耗無(wú)法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，但從軟水加熱器進(jìn)口溫度上反映，改造前軟水加熱器進(jìn)口溫度為94～98 ℃，改造后軟水加熱器進(jìn)口溫度為94～102 ℃，噸氨蒸汽消耗與改造前相差不多。

表2 改造后2#變換系統(tǒng)操作記錄