中变生产实践中的几点认识.doc

中变生产实践中的几点认识 一、生产背景 我公司合成氨系统是联醇流程，生产能力为总氨24万吨/年。两套变换（中低低工艺）分别装填中变触媒90T，上一使用周期分别为3年和4年。因这几年来两套中变触媒使用周期较长，同时受造气工序掺烧高硫煤的影响，触媒层（特别是上段触媒层）粉化严重，触媒存在局部团聚现象，床层阻力大，气体偏流严重，并且局部含有较高硫分。从触媒使用效果来看，尽管触媒使用时间较长，活性依然仍能保持生产需要。但因中变炉床层阻力短期内上升较快，导致系统无法满量生产，并且压缩机二出超压，系统只能降低负荷和超压操作。另外，系统大修更换触媒时，若仍按传统的氧化降温方法，则时间过长（约需6天），变换检修任务成为制约全系统检修的控制点。 二、中变炉加副线、降低床层阻力保证系统满负荷生产 1、中变炉床层阻力上升的原因分析 导致中变炉床层阻力上升的原因有多种，由于我公司床层阻力是在正常生产过程中逐步上升的，可以排除是由于开停车处理不当造成的。结合实际生产过程中半水煤气中H2S的增加及频繁大幅度波动等情况分析，造成中变炉床层阻力上升的主要原因应当是受H2S波动的影响。催化剂硫中毒反应为： Fe3O4+3H2S+H2=3FeS+4H2O 该反应为可逆反应。随着进口H2S的上升和波动，触媒反复发生中毒反应，部分中变触媒活性组分发生Fe3O4?FeS之间的转化，由于Fe3O4、FeS二者晶体结构不同，H2S的频繁大幅度波动会造成二者在不同晶体结构之间反复相互转化，导致触媒颗粒严重破碎粉化、强度下降、床层阻力急剧上升，这一影响则为不可逆过程，每次H2S波动都会造成影响。 2、降低中变炉阻力的方法 由生产数据分析，因有低变触媒作为后盾，中变本身对变换率要求不高，且后工序为联醇生产，可承受较高的变换成分。经对中变各段压差进行测试，中变阻力主要集中在上段。我们认为可以利用中变炉上段触媒层装料孔和中段喷水室人孔，给中变炉上段触媒层增加一条副线，使部分煤气不经上段直接进入中段床层，进而降低中变炉床层阻力，而且副线开度可以自由调节。副线投运后，相当于降低了中变上段触媒层的负荷，系统阻力得以部分降低。同时，因为中段触媒层的负荷增加，我们对中变炉温度控制进行了适当调整，原上段触媒层温度控制保持不变，将中段触媒层热点温度适当提高，由原先的430±8℃提至450±8℃，同时适当增加外加蒸汽量，这样在保证上段触媒活性的情况下，提高了中变中段触媒的出力率，经过调整后，中变出口CO成分的控制基本上能与加副线以前保持一致，并且在系统处理气量增加的情况下能保证CO成分的正常调节。 表一：中变炉加副线前后CO成分分析结果（1#） 时间 系统 进口 中变上 段出口 中变 出口 低变 出口 中变上段变换率 中变 变换率 低变 变换率 加副线前 02.8.12 31.8 18.8 10.67 7.14 34.4 % 60.04% 72.4% 02.8.23 32.3 19.9 10.5 7.35 32.02 % 61.8% 72.0% 平均 32.05 19.35 10.59 7.25 33.20 % 60.55% 72.15 加副线后 03.1.08 32.5 11.2 7.65 58.94% 71.03% 03.1.24 32.3 10.89 7.82 59.78% 70.03% 平均 32.4 11.05 7.74 59.34% 70.64% 加副线前后因上段触媒层通过气量发生变化，变换率未作比较。 3、中变炉加副线的可行性分析 ①变换炉常用的段间冷激方式有水冷激流程和煤气冷激流程两种。我厂变换炉段间就是使用的水冷激流程，利用水汽化吸收热量来调节进入中、下段触媒层的气体温度。而煤气冷激则和水冷激相似，只不过冷激介质由水改为半水煤气。我们利用中变炉上段触媒层装料孔和中段喷水室人孔，给中变炉上段触媒层增加一条副线，使部分煤气不经上段直接进入中段床层，实际上是相当于在上、中段触媒层之间增加了一条煤气冷激副线，这正和煤气冷激流程一致，因此这一方法是在工艺上是可行的，加副线后冷激流程相当于水冷激和煤气冷激相结合的新流程。 ②中变触媒在中低低工艺中使用时，随着时间的延长，受低汽气比和高H2S影响，发生过度还原和H2S中毒粉化的主要集中在上段。在触媒使用后期，部分气体不走活性降低的上段触媒层，对触媒层温度进行适当调整后，中变变换率影响不大，并且能保证CO成分的正常调节。 ③我公司中变催化剂装填量较大，且后工序为合成氨联产甲醇工艺，醇氨比控制较高，对变换出口CO成分要求较高（6－8％），部分气体直接进中变炉中段后，不影响成分控制，蒸汽消耗量增加不多就可很稳定的控制CO成分。中变炉加副线后，对后工序生产不会造成影响。 ④因为我们所加副线是利用两段人孔，对