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变换炉改造及催化剂应用

摘要:介绍了某公司自开工以来，变换系统二号变换炉(二变炉)运行状况、

催化剂使用情况、存在问题及原因、变换炉改造方案及改造后的使用状况。结果

表明，改造后气化至合成全工段阻力降下降，系统运行更加稳定，合成装置入口

压力更高，有利于节能减耗。

关键词:气化配煤;活性下降;变换炉改造;催化剂应用；

1引言

某公司一期年产170万吨甲醇及转化烯烃项目，于2019年投料试车成功。

气化工艺采用中石化自主研发的SE-东方炉粉煤加压气化技术。系统自2019年投

产以来，因气化粗合成气中组分问题，导致二变炉催化剂中毒，由于催化剂使用

情况不良，间接导致二变炉床层温度较难控制、催化剂使用寿命缩短、使用后期

活性下降过快等问题，且因气化粉煤产生煤灰较多，随粗合成气带入变换系统，

导致系统堵塞，运行能耗增多，变换率降低，压力降明显，变换炉难以操作，合

成车间入口压力偏高，甲醇产量下降，系统能耗增高。

2022年，某公司净化装置利用检修契机，对二变炉进行了轴径向改造，将原

本单一的顶端进气改为两侧进气，增大了单位时间内粗合成气与催化剂的接触面

积，缩短了反应时间[1]。改造后变换催化剂改用为昌邑凯特新材料有限公司（昌

邑凯特）KC-102S预硫化变换催化剂，该催化剂表现出对多种粗煤气良好的适应

性，从催化剂活性、稳定性来看，初期使用效果较好，全工段压力降减小，合成

车间入口压力提高，达到系统能耗降低的效果。

2变换工艺流程介绍

净化装置设置两个系列，除汽提系统、开工系统外，两系列配置完全一致，

单系列变换工艺流程如图1所示。粗合成气自气化装置而来。经过V07完成第一

次气液分离，分成两路：一路粗合成气占总气量40%，进入低压蒸汽发生器E01，

通过调整，水气比降至0.3左右，将多余水分进行第二次气液分离，在通过预热，

1脱毒槽除灰、净化，送入1变换炉，进行变换反应。离开1变换炉后，变换气

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经1高压蒸汽E03发生器冷却，与另一路总气量60%的粗合成气混合，通过2脱

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毒槽除灰、净化，进入2变换炉再次发生变换反应，两次变换反应结束后，送出

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CO含量为20%左右的变换气，再经E04、E05、E17等设备进行余热回收，通过第

三、第四次气液分离及洗涤，送至低温甲醇洗单元脱硫、脱碳，供合成装置生产

甲醇使用。

3变换单元运行存在问题

3.1气化带灰严重

某公司气化工艺采用中石化自主研发的SE-东方炉粉煤加压气化技术，气化

装置原料使用采用三元配煤技术，目前已使用原料煤共10种，分别为中天煤、

朱集西煤、神优1号煤、中蒙煤、红庆河煤、义马煤、马泰豪煤、柠条塔煤、红

柳林煤华亭煤，入炉煤种切换频繁、比例调整多样。

原料煤经过称重、配煤，进入磨煤机进行研磨及干燥，根据粒度大小进行分

离，储藏至粉煤储罐，通过管道吹扫器进入粉煤放料管、粉煤给料罐，分三路粉

煤输送线供给烧嘴，与氧气、蒸汽混合喷入气化炉反应室内，生成主要成分为氢

气、一氧化碳、二氧化碳的粗合成气，并产生熔融状炉渣。冷却后的粗合成气

[2]

经气液分离，送至洗涤塔洗去气体中剩余的固体颗粒并除去雾沫后送往净化装置，

理论含尘量小于1mg/Nm。

3

在实际生产中，粗合成气煤灰量远远大于其理论值，且气化装置长时间存在

洗涤塔压差高于报警值现象，由此也可以判断出气化产生煤灰含量远大于设计值。

检修期间，净化装置入口多处发现煤灰堆积现象，如图2所示。变换炉内同样

存在煤灰堆积现象，如图3所示。

图2图3

图3可以看出二变炉床层积灰严重，大量灰尘覆盖在催化剂表面，取样的催

化剂整体外观比较正常，颜色呈现黑色，观察不到裂缝，但表面粘了大量黑色粉

末，存在一定的板结现象，样品龟裂严重。煤灰覆盖二变炉上部