我公司12万吨氨醇全低变装置是由湖北化学研究院实施设计, 2008年12月投入运行, 运行过程中通过总气量为半水煤气45000Nm3/h, 日产氨醇330吨左右, 装置生产能力达到了设计要求。本文就装置的工艺流程特点及其运行状况进行简单分析。
1 全低变工艺流程
1煤气冷却器2油水分离器3饱和热水塔4湿煤气分离器5主热交6预变增湿炉7主变换炉8一水加热器9软水加热器10变换气冷却器11变换气水分离器12热水泵13电加热炉
2 生产运行参数
半水煤气量:45000Nm3/h
半水煤气组分 (%) :
3 工艺流程特点说明
3.1 全低变工艺的采用
公司采用合成氨联产甲醇生产工艺, 公司原变换工艺为中低低变换, 生产过程中通过提高变换气CO组分增加甲醇产量。过高的CO组分对催化剂使用寿命影响较大, 装置蒸汽消耗量增加。为节能降耗、增加生产能力大, 公司决定新建变换装置选用全低变工艺。
3.2 全低变工艺催化剂活性维护的主要措施
全低变工艺与中低低工艺主要区别为:全低变工艺变换炉一段入口温度较低, 半水煤气中夹带的油污及其他异物不易分离, 对催化剂寿命影响较大。
(1) 设置半水煤气冷却器, 降低入变换系统的半水煤气气体温度, 清除气体夹带的油水。
(2) 提高饱和热水塔循环热水的补充水质, 减少循环热水中的盐类物质生成。
(3) 采用段间喷水调温工艺, 喷水源引用纯水装置水源, 喷水室装有净化剂。
3.3 设预变换炉, 以维护主变炉催化剂的活性
预变换炉设上下二段, 上段为气体净化床层, 装填保护剂和抗毒剂, 以吸附和转化气体中对催化剂的有害物质;下段为增湿室, 清除喷水后可能带入的盐类物质。
3.4 采用段间喷水冷激调温工艺
喷水调温工艺能够吸收较多热量转化为蒸汽, 不仅节省补充蒸汽量, 而且能够减少系统余热, 从而减少余热回收设备及降低饱和热水塔规格, 具有投资省的特点。
3.5 全低变三段床层的工艺设计
该装置变换炉分为三段反应床层, 其设计旨意是:
一段床层CO转化率达50%, 温升至380℃达整个系统温度最高点, 然后喷水降温, 尽量满足后二段的汽/气比要求。
二段温度从喷水后225℃升至<290℃、CO转化率达到75%以上;二段出口气体“自然”提升入口的一段煤气温度, 冷热气体温差在80—90℃。
“自然”后的热气体温度降至180—200℃入末段床层。末段温升至225℃左右, CO转化率可达95%左右, CO降至1.5%。
三段式全低变工艺简单、调节方便、仅以喷水冷激调节各段温度, 省去调温水加热器。二段床层的“自然”工艺冷热气体温差较大, 节省了换热器的投资, 耗气量少, 是一种先进合理、生产稳定的实用工艺。
4 生产操作的优化
4.1 控制好变换炉催化剂床层CO转化率的合理分配
操作中应调节各段床层汽/气比, 确定出口CO%及温升范围, 三段床层CO转化率的分配原则以温升体现为:提高上段温度, 降低末段温度, 维持中段温度“自然”平衡。即:以饱和塔增湿后汽/气比及上段入口温度为起点, 提高CO转化率, 提高热点温度, 一般控制在375—385℃, 然后经喷水将其增湿, 温度降至215—225℃。中段出口温度305—325℃计, 上段气体入口温度225℃。末段温度实际控制<225℃。
4.2 适宜的循环热水流量
实践证明热水循环量以8—10t/t NH3为宜。
4.3 稳定系统阻力, 提高饱和塔入口水的温度
影响变换阻力稳定的因素很多, 但关键是严把三关, 即气体净化除油, 脱盐水除盐和脱盐水及喷水质量, 才能维持变换系统阻力稳定。
4.4 适当提高半水煤气的入炉温度
适当提高入口温度, 有利于气体夹带油污的汽化和释放, 减少在催化剂中的沉淀, 也有利于一段催化剂活性的维护。同时亦有利于喷水量的增多, 汽/气比的升高, 操作上一般控制在220—240℃之间。
4.5 严格控制工艺指标
严格控制各项工艺指标是稳定生产的保障, 全低变装置应特别注意以下几项指标的控制。
(1) 半水煤气中的氧含量, 应严格控制<0.5%。
(2) 严防饱和塔出口气体带水, 要求出气温度应大于露点温度3℃以上。
(3) 严防蒸汽带水, 最好使用过热蒸汽。
(4) 喷水增湿后温度应>190℃, 否则易带水, 导致催化剂中可溶物质的溶解和流失, 干燥后造成催化剂的粘连而影响活性和阻力。
5 结语
该装置运行8个月来, 体现出生产能力大、压差小、能耗低、气体成份稳定、操作简便等优点。装置系统压力由原来中低低变换系统的0.95MPa下降到现在的0.85MPa, 吨氨醇蒸汽耗量由原来的400kg下降到120kg, 预计全年比中低低变换可节省蒸汽28000吨, 年可增加节能效益280万元 (蒸汽按100元/吨计) 。