喬 飛

(湖北祥云集團(tuán)云華安化工有限公司， 湖北武穴 435400)

1 變換工藝流程

變換工藝流程見(jiàn)圖1。來(lái)自煤氣化裝置的粗煤氣(6.25 MPa、236 ℃)先后經(jīng)過(guò)煤氣水分離器(S04101)脫除水以及煤氣過(guò)濾器(S04102A/B)脫除飛灰等雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)濾后的粗煤氣通過(guò)煤氣預(yù)熱器(E04101)預(yù)熱至265 ℃左右，進(jìn)入第一變換爐(R04101)進(jìn)行變換反應(yīng)。出R04101的變換氣(436 ℃)先后經(jīng)蒸汽過(guò)熱器 (E04102)、E04101以及中壓廢熱鍋爐(E04103)，回收熱量并副產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽(4.00 MPa、400 ℃)，溫度降至260 ℃左右，進(jìn)入第二變換爐(R04102)進(jìn)行變換反應(yīng)。出R04102的變換氣進(jìn)入變換氣淬冷器(S04106)，在S04106內(nèi)通過(guò)噴淋低溫冷凝液(原始開(kāi)車(chē)無(wú)低溫冷凝液，使用鍋爐給水)增濕降溫后進(jìn)入第三變換爐(R04103)進(jìn)行最終的變換反應(yīng)。通過(guò)三段絕熱變換將CO、H2O反應(yīng)生成H2和CO2，為低溫甲醇洗提供CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.7%的變換氣。

R04101—第一變換爐；R04102—第二變換爐；R04103—第三變換爐；S04101—煤氣水分離器；S04102—煤氣過(guò)濾器；S04106—變換氣淬冷器；E04101—煤氣預(yù)熱器；E04102—蒸汽過(guò)熱器；E04103—中壓廢鍋；E04104—低壓廢鍋；E04105—鍋爐水預(yù)熱器。

2 E04101堵塞原因分析

2.1 SiO2的來(lái)源

2021年9月開(kāi)車(chē)起，E04101壓差(20 kPa)緩慢上漲；2022年1月15日，發(fā)生負(fù)荷波動(dòng)后，E04101壓差由55 kPa上升到140 kPa；3月9日，E04101壓差上升到440 kPa，其間對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行一次切換(A 切至B)。拆檢E04101后，發(fā)現(xiàn)其中含有大量SiO2垢片(見(jiàn)圖2)，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行機(jī)械沖洗。但是，E04101管束窄，硅垢極難被徹底清除。

圖2 SiO2垢片

3月15日，投用滿負(fù)荷運(yùn)行，E04101壓差為78 kPa，3月25日，E04101壓差上漲至104 kPa。進(jìn)而分析工藝氣冷凝液，確定SiO2來(lái)自S04102(見(jiàn)表1)。

表1 SiO2來(lái)源排查分析數(shù)據(jù)

S04102瓷球主要成分為Al2O3和SiO2，對(duì)其進(jìn)行檢查，出現(xiàn)少量粉化，但瓷球外觀完整干凈，無(wú)煤灰等雜物；用無(wú)硅水對(duì)瓷球進(jìn)行蒸煮，發(fā)現(xiàn)有大量的SiO2產(chǎn)生，進(jìn)而確定了SiO2的來(lái)源。

2.2 原因分析

(1) 分析工藝?yán)淠?，確定瓷球中的SiO2大量進(jìn)入E04101后遇高溫形成硅垢，造成列管堵塞。

(2) S04101分離效果差。工藝設(shè)計(jì)S04102不需要經(jīng)常排倒淋，實(shí)際每天需要排倒淋2～3次；同時(shí)S04101排液閥開(kāi)度長(zhǎng)期維持在1.5%，大量水汽經(jīng)過(guò)S04102時(shí)被冷凝，瓷球中的SiO2被冷凝液帶走。

3 解決方案

更換含硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)<1%的瓷球，裝填后對(duì)瓷球進(jìn)行蒸汽沖洗，分析冷凝液的SiO2含量,發(fā)現(xiàn)其基本穩(wěn)定。緩慢投用過(guò)濾器，同時(shí)對(duì)出口工藝?yán)淠哼M(jìn)行分析，嚴(yán)密監(jiān)控E04101的壓差變化。

增強(qiáng)S04101高效分析，提高分離效果，減少冷凝液的產(chǎn)生，抑制瓷球中的SiO2被大量帶出。

4 改造效果

改造前，原料氣未分離的工藝?yán)淠涸赟04102底部被冷凝，需要手動(dòng)排液；冷凝液一旦被排空，大量的煤氣會(huì)直接排放到現(xiàn)場(chǎng)。改造后，S04102底部不再積存冷凝液。經(jīng)過(guò)4個(gè)月滿負(fù)荷運(yùn)行，E04101壓差未出現(xiàn)上漲，為系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定、高效運(yùn)行提供了有力保障。

5 結(jié)語(yǔ)

變換系統(tǒng)阻力增加，導(dǎo)致氣化操作壓力高、壓縮機(jī)負(fù)荷大、產(chǎn)量偏低。整個(gè)合成氨系統(tǒng)出現(xiàn)低產(chǎn)高耗現(xiàn)象，對(duì)變換系統(tǒng)本身的操作和設(shè)備都有危害。此次改造不僅解決了E04101結(jié)垢導(dǎo)致系統(tǒng)阻力增加的問(wèn)題，同時(shí)也極大降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。