HT－L煤氣化制甲醇之變換爐溫度控制方法的改進

(河南煤業(yè)化工集團濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司，河南濮陽 457000)

濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司(簡稱濮陽龍化)年產(chǎn)20萬t甲醇項目采用煤制氣(15萬t)和天然氣(5萬t)聯(lián)合制甲醇，其煤制氣采用HT－L粉煤加壓氣化技術(shù)，是國內(nèi)首套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效潔凈的粉煤加壓氣化示范性裝置。其變換裝置采用寬溫部分耐硫變換工藝?；玖鞒虨?來自氣化的原料氣先經(jīng)廢鍋降溫調(diào)節(jié)水氣比，再經(jīng)水分離器分離掉沿途管線的冷凝水之后，經(jīng)換熱器換熱進入第一變換爐進行變換反應(yīng)，第一變換爐出口變換氣經(jīng)換熱后進入第二變換爐，繼續(xù)進行變換反應(yīng)，最終達到出口變換氣中CO體積分數(shù)為17% ～19%，滿足甲醇合成需求后送入后續(xù)工段。變換裝置自開車以來 ，上段溫度嚴重超設(shè)計指標(biāo)(≤420℃)，變換開車時熱點溫度達600℃，正常運行時熱點溫度在480℃左右，且熱點溫度不易控制，操作頻繁難度大，現(xiàn)場、總控工作量大。針對上述存在的問題，我們進行了仔細研究了變換裝置的整個工藝控制情況，進行了改進。

1 原控制方案的弊端

變換裝置原工藝為:變換爐一段出來的變換氣先進中壓蒸汽發(fā)生器后進變換爐進料換熱器進行換熱，如圖1所示，其操作彈性小、難度大、不易控制，容易造成變換爐垮溫及超溫事故的發(fā)生。變換氣先進中壓蒸汽發(fā)生器副產(chǎn)蒸汽帶走了部分熱量，然后進料換熱器進行換熱，在負荷及工況不穩(wěn)時，很難保證進料換熱器換熱后的溫度，受此影響，一變?nèi)肟跍囟炔▌舆^大，很容易造成變換爐垮溫及超溫事故。

圖1 改造前流程圖

2 變換爐控制方案的改進

2.1 工藝管線的改造

圖2 改造后流程圖

在現(xiàn)有的工藝流程上操作已很難這種情況，只有改變其溫度控制方式，使一變?nèi)肟跍囟群投內(nèi)肟跍囟仍谪摵杉肮r不穩(wěn)的情況下能夠穩(wěn)定運行。經(jīng)研究決定，改為變換爐一段出口出來的變換氣先進入進料換熱器進行換熱后再進入中壓蒸汽發(fā)生器副產(chǎn)蒸汽，然后進入變換爐二段入口，如圖2所示，將一變出口到二變進口的管線進行了改造。

2.2 操作方法的改變

通過調(diào)節(jié)入變換爐進料換熱器(見圖2設(shè)備中1)的主副線閥門開度來控制入變換爐一段溫度;通過調(diào)節(jié)中壓廢鍋(見圖2中設(shè)備3)的壓力來控制入變換爐二段溫度;必要時通過調(diào)節(jié)一變與二變連通閥來輔助控制變換爐二段入口溫度。

3 效益分析

變換裝置技改后，開車運行效果顯著好轉(zhuǎn)，變換爐熱點溫度控制在設(shè)計指標(biāo)(≤420℃)內(nèi)，實現(xiàn)了熱點溫度達標(biāo)運行。工藝流程優(yōu)化改造后有效處理氣量增加了17%;一段催化劑使用壽命延長1年以上，總使用時間達到2年以上(對比同行業(yè)的其他單位均未達到1年)，二段催化劑使用壽命延長2年以上，總時間達到4年以上;變換開車時間減少3 h，每次開車減少粗合成氣放空135 000 Nm3，特別是對開停車次數(shù)頻繁的新裝置HT－L粉煤加壓氣化裝置來說，更具有顯著的經(jīng)濟效益;減少了停車次數(shù)(改造后沒有因為變換問題出現(xiàn)停車);避免了裝置大的改造，減少投資300萬元以上;保證了設(shè)備的安全運行;減少了因泄漏造成的安全及環(huán)保問題;降低了操作人員的勞動強度。改造后有效氣體量增大，產(chǎn)量進一步得到提高，改造前后運行數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 改造前運行數(shù)據(jù)(2009－05－21)

表2 改造后運行數(shù)據(jù)(2009－11－22)

4 結(jié)束語

變換裝置經(jīng)過上述控制方法的技改，變換爐溫度得到了有效的控制，大大減少了操作人員的工作量，延長了變換催化劑的壽命，提高了系統(tǒng)負荷，取得了良好的經(jīng)濟效益。