甲醇變換工藝系統(tǒng)改造分析

李廷東

摘 要：在經(jīng)濟發(fā)展過程中，甲醇一直是作為一種基本的有機化工原料在起作用。但是在能源總量每況愈下的現(xiàn)實環(huán)境里，甲醇逐漸被發(fā)展成了一種重要的能源替代品。現(xiàn)在隨著甲醇需求量的日益增大，二甲醇等甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量和性能越來越受到人們的關(guān)注，甲醇變換工藝系統(tǒng)改造也變得尤為重要。該文以甲醇合成變換改造為例，分別介紹了甲醇變換工藝改造前后的情況，詳細闡述了工藝改造過程及要點，以方便讀者進一步了解甲醇變換工藝，對相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)過程有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：甲醇變換工藝 系統(tǒng)改造 廢熱鍋爐

中圖分類號：TQ223 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0091-01

我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些公司2008年投產(chǎn)的甲醇變換工藝系統(tǒng)，主要出現(xiàn)過三個方面的問題。一是催化劑低溫活性得不到充分的利用，原因是適應(yīng)初期的變換催化劑，變換爐入口溫度無法滿足要求的溫度，使得反應(yīng)溫度普遍較高，從而使得催促劑低溫活性得不到充分的利用；二是催化劑使用后期的問題，在使用后期一般要求變換爐水汽比相應(yīng)提高，而現(xiàn)在的甲醇變換工藝手段得不到有效控制，這樣會導(dǎo)致變換工段出口一氧化碳含量嚴(yán)重超標(biāo)，影響整個合成裝置的運作，產(chǎn)品的質(zhì)量也不會得到有效的保障。最后一個問題是本工段熱量得不到合理的利用，蒸汽系統(tǒng)嚴(yán)重失衡。這上面種種問題的呈現(xiàn)充分印證了制約整個生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸問題就是甲醇變換問題。這些公司在2011年和2012年檢修期間對甲醇變換工藝系統(tǒng)進行了改造，在2012年六月份底投入生產(chǎn)運行，自投運以來，上述問題得到了有效地解決?，F(xiàn)在以甲公司為例，進行具體分析。

1 改造原因、方案、投資及主要驗證指標(biāo)

1.1 改造原因

（1）鍋爐給水加熱器H2002設(shè)計壓力為2.5MPa，H2000蒸汽因受限制，只能提到2.2MPa左右，入變換爐煤氣水汽比偏低；（2）無法控制H2000廢鍋液位，因為H2002熱負荷太大，如果設(shè)計爐給水流量是171蒸t，鍋爐給水出口溫度是一百九十?dāng)z氏度，實際的鍋爐給水流量就會達到二百蒸噸，鍋爐給水出口溫度就會達到飽和溫度，大概為210 ℃。（3）進入H2003廢熱鍋爐的變換氣溫度偏高，H2003設(shè)計產(chǎn)0.3 MPa低壓蒸汽74蒸t，實際產(chǎn)低壓蒸汽130蒸t，導(dǎo)致蒸汽系統(tǒng)無法平衡；（4）變換催化劑使用初期，低負荷運行時，變換爐入口溫度最低降至280 ℃左右，無法再降低，催化劑的低溫活性得不到利用。

1.2 改造方案

（1）調(diào)節(jié)煤氣的水氣比，給具體方法是H2000增加一條副線，以此來調(diào)節(jié)E2001蒸汽壓力和副線的煤氣量，最終達到調(diào)節(jié)煤氣水氣比的效果；（2）在H2001入口管道上增加一只閘閥，在閥前增加一條調(diào)溫副線；（3）為了降低E2003的熱負荷，使得低壓蒸汽的產(chǎn)量減少，最終讓新增廢熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入中壓蒸汽管網(wǎng)，可以在H2001后H2002前增加一臺廢熱鍋爐，產(chǎn)汽量是30蒸t，蒸汽壓力是2.5 MPa。

1.3 項目投資情況

該公司總投資約四百萬元，具體費用分布如下：60萬t甲醇變換裝置新增加了兩條副線和一臺廢鍋；另外還有管道費、材料費和設(shè)備安裝費等其他費用。

1.4 主要驗證指標(biāo)

S2000出口溫度在一定范圍內(nèi)可控，水汽比可根據(jù)系統(tǒng)負荷及時調(diào)整；（2）W2000入口煤氣溫度可控制在280 ℃以下；（3）變換爐溫度可控制在450 ℃以下；（4）變換氣一氧化碳能根據(jù)合成工況及時調(diào)整，穩(wěn)定在19%和22%之間；（5）H2002出口鍋爐給水溫度降至設(shè)計值190 ℃；（6）H2003蒸汽產(chǎn)量。

3 項目考核驗收

2012年7月22日0∶00—7月24日24∶00，共計72 h，該公司組織進行了項目的改造考核驗收工作，整個過程中，每間隔兩個小時記錄一次數(shù)據(jù)，并將新獲得的數(shù)據(jù)和改造前相同情況下的原始數(shù)據(jù)進行了參照、分析，現(xiàn)得到如下數(shù)據(jù)：

這次考核共涉及七個項目：S2000出口煤氣溫度（攝氏度）、W2000進口煤氣溫度（攝氏度）、變換爐溫度（攝氏度）、變換氣一氧化碳含量（百分比）、H2002鍋爐給水出口溫度（攝氏度）、H2003蒸汽量（蒸噸）和H2009蒸汽量（蒸噸）。S2000出口煤氣溫度（攝氏度）改造前均值是221.33 ℃，改造后均值是220.86 ℃；W2000進口煤氣溫度（攝氏度）改造前均值是297.38 ℃，改造后均值是274.56 ℃；變換爐溫度（攝氏度）改造前均值是452.46，改造后均值是438.36；變換氣一氧化碳含量（百分比）改造前均值是21.73%，改造后均值是20.69%；H2002鍋爐給水出口溫度（攝氏度）改造前均值是221.5 ℃，改造后均值是191.64 ℃；H2003蒸汽量（蒸噸）改造前均值是140蒸t，改造后均值是104.97蒸t；H2009蒸汽量（蒸噸）改造前均值是—— ，改造后均值31.5蒸t。

3.1 考核驗收結(jié)論

解決煤制甲醇生產(chǎn)過程中變換系統(tǒng)的瓶頸問題是該公司本次改造的重點，解決了煤制甲醇生產(chǎn)過程中變換系統(tǒng)的瓶頸問題來為裝置達產(chǎn)降耗創(chuàng)造條件，為裝置安全、穩(wěn)定的運行提供保障。第一步通過變換第一廢鍋及變換入口氣/氣換熱器增設(shè)附線來提高煤氣的水汽比的可調(diào)性。再加上新增廢鍋這一步驟，成功解決低品位蒸汽過剩的問題，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦咂肺豢衫玫恼羝?/p>

（1）我們通過數(shù)據(jù)分析可以看出H2000出口煤氣溫度原來基本上是不可以控制的，而改造后H2000出口煤氣溫度可以按照要求任意調(diào)節(jié)，也就說明了這次改造成功地改善了變換爐的反應(yīng)條件，提高了其整體的轉(zhuǎn)換率。（2）改造前變換爐進口溫度根本無法降低，相應(yīng)的催化劑層溫度也是比較高的。變換爐進口溫度全都在280 ℃以上，有時候會高達300 ℃，而相應(yīng)的催化劑層溫度也基本在450 ℃左右。改造后變換爐進口溫度（在催化劑使用初期）可以控制在250 ℃和260 ℃之間，經(jīng)過一年多的運行，目前變換爐進口溫度也基本控制在274 ℃左右，催化劑層溫度也得到了很好地控制，基本上可以穩(wěn)定在438 ℃左右，很明顯地延長了催化劑的壽命。（3）改造前由于催化劑一直是在高溫情況下運行，活性衰減較迅速，自熱平衡很困難，尤其在使用后期。這樣就被迫導(dǎo)致變換爐降負荷運行，結(jié)果會使得變換氣一氧化碳過高，最高可能會達到25%，對后系統(tǒng)的經(jīng)濟運行產(chǎn)生不良后果。改造后催化劑床層溫度得到有效地控制，整體可以平穩(wěn)地工作，控制氣體成分變得容易，變換氣中的一氧化碳可以全部掌控在指標(biāo)范圍之內(nèi)，并可以根據(jù)合成系統(tǒng)的工況隨時來調(diào)整。

綜上所述，經(jīng)過一系列的改造，變換系統(tǒng)穩(wěn)定的操作和合理的運行指標(biāo)成功地說明該公司變換系統(tǒng)的問題得到徹底的解決。但是在現(xiàn)實環(huán)境中，由于各廠工藝路線、工況及運行情況的區(qū)別和差異，各廠需要依據(jù)實際情況隨時變換解決方案，采取相應(yīng)措施，以求運行效果達到最好。endprint