・　７０　・　化工设计通讯　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　第３８卷第５期　２０１２年１０月　

变换系统工艺优化的研究及应用　

韩伟伟，韩丽英　

（河南煤化集团濮阳龙宇化工有限责任公司。河南濮阳４５７０００）　

摘要：介绍耐硫变换工艺在ＨＴ－Ｌ粉煤气化装置中运用出现的设计缺陷，通过技术改造，大大缩短　了变换装置的接气时间，延长了催化剂的使用寿命，并可避免变换炉垮温、超温。　关键词：耐硫变换；设计缺陷；改造　中图分类号：ＴＱ２２３．１２　１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００３—６４９０（２０１２）０５—００７０—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＯ　Ｓｈｉｆｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　

ＨＡＮ　Ｗｅｔ—ｗｅｉ．ＨＡＮ　Ｌｉ—ｙｉｎｇ　（Ｐｕｙａｎｇ　Ｌｏｎｇｙｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｃｏａｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｇｒｏｕｐ，Ｐｕｙａｎｇ　Ｈｅｎａｎ　４５７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｉｎｔ　ｏｕｔ　ｓｕｌｆｕｒ—ｔｏｌｅｒａｎｔ　ｓｈｉｆｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｌａｗ　ｉｎ　ＨＴ—Ｌ　ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｕｎｉｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　

Ａｆｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｇｒｅａｔｌｙ　ｓｈｏｒｔｅｎ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｓｙｎｇａｓ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ＣＯ　ｓｈｉｆｔ　ｕｎｉｔ，ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｌｉｆｅ　ｉｓ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ，ａｎｄ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ＣＯ　ｓｈｉｆｔ　ｔｏｗｅｒ　ｌｏｗｅｒ　ｏｒ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｌｆｕｒ—ｔｏｌｅｒａｎｔ　ｓｈｉｆｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｄｅｓｉｇｎ　ｆｌａｗ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　

０　引　言　

我公司年产２００　ｋｔ甲醇原料路线改造项目，　

其煤气净化系统分为两部分：第一部分为低水气　比耐硫变换装置，气化装置来的粗煤气中的一部　分一氧化碳与水蒸气反应，转化为二氧化碳气体　和氢气；第二部分采用大连理工设计的低温甲醇　

洗装置，对变换气进行脱硫、脱碳，再经压缩机　增压后送往合成装置。　

由于航天炉气化工艺制得的原料气中ＣＯ的　体积分数高达６５　～７Ｏ　９／６，水气比高达１．１～　１．４。ＣＯ浓度和水含量都高，变换反应推动力　

收稿日期：２０１２—０９—０１　作者简介：韩伟伟（１９８３一），男，河南濮阳人，助理工程师，从事甲醇生产与技术管理工作，现任濮阳龙宇化　工有限责任公司甲醇厂专业工程师。　

位在５０　左右，再用蒸汽加热煮沸的办法处理。　

通过蒸煮，将上述杂物从系统放空管排出。这种　

方法的缺陷在于，换热方式是间接换热，每次煮　塔需耗蒸汽９０ｔ左右。针对这一问题，我们在反　

复论证的基础上，于２０１１年１１月，改造精馏煮　塔方法，改为低压蒸汽直接从塔底进入系统，对　

塔板、塔壁及工艺管线进行直接加热吹扫。这　样，不仅能将系统油污、重组分、不溶物直接加　

热吹扫干净，而且每次煮塔时系统只用５＂－￣８　ｔ蒸　汽，不到原设计的十分之一。相比之下，煮塔效　

果更好，塔吹扫得更干净。　８小结和建议　

上述涉及的改进双塔精馏工艺的技术探讨与　

处理措施，主要是云峰双塔精馏工艺实际生产中　的技术改进和操作提升。要保持精甲醇产品质量　

长期稳定，达到ＧＢ３３８—２００４标准要求，还必　须根据粗甲醇成分的变化情况采取不同的措施。　这是因为每个联醇厂家生产的粗甲醇杂质都存在　差异，即使是同一厂家，也会因粗甲醇合成过程　

中催化剂活性变化造成粗甲成分不断变化，同样　

必须依据不同的情况进行处理。

　第５期　韩伟伟等：变换系统工艺优化的研究及应用　・　７１　・　

大，第一变换反应器床层热点温度难以控制。为　此，选用低水气比两段耐硫变换工艺，通过调整　

工艺气的水气比，来控制反应的程度，进而控制　

第一反应器变换反应的深度和床层热点温度，在　热点温度较低的条件下，将高浓度ＣＯ进行部分　

变换，从而满足合成工段生成甲醇所需的Ｈ／Ｃ。　因此，变换装置在整个甲醇生产系统中起着至关　重要的作用，其稳定运行，是提高甲醇产量和降　

低原料气消耗的重要保证。　

ｌ　设计缺陷　

由于我公司为首套ＨＴ－Ｌ粉煤气化装置，　

其耐硫变换工艺也是首次在ＨＴ—Ｌ粉煤气化中　运用，因而存在很多设计缺陷，虽然经过之前的　技改，但变换装置仍存在如下设计缺陷。　

（１）放空系统设计存在缺陷，易造成催化剂　带水　因变换炉人口无阀门，在开车接气的过程　中，暖管只能暖到Ｅ２００２进口阀门处，Ｅ２００２　及其至变换炉人口管段无法暖管，致使部分水分　

带入变换炉，特别是在短时间停车，变换炉系统没　法用氮气置换的情况下，对催化剂的损伤较大。　

（２）配气管线位置存在设计缺陷，使部分热　

量损失　如图１所示，当需要开启ＡＶ２００１Ａ向后工　段导气时，由于该股气体为经Ｅ２００２预热后的　热气，一方面，随着ＡＶ２００１Ａ的开启，进入一　段变换炉的气量减小，变换炉出口的高温气体总　

热量也随之减少，但进Ｅ２００２的冷气气量却并　没有变化，因而容易造成变换炉人口温度降低，　

影响床层温度的稳定性；另一方面，随着　ＡＶ２００１Ａ的开启，经过换热的高温气体直接进　

入后工序，加大了后工序的热负荷，也容易影响　后工序的稳定性。　

图１变换系统流程示意　

（３）人口温度调节为半自动状态，工况波动　

时易造成垮温　如图１所示，变换炉入口温度的调节，主要　靠调节阀ＴＶ２０１ｌ和Ｅ２００２壳程人口手阀进行　

配合调整，但ＴＶ２０１１管线为ＤＮ２５０，相对　ＤＮ３５０的主管线来说较细，因此，在实际调整　

中，需要经常调整Ｅ２００２壳程入口手阀，且调　—　升温氮气来自　电加热器　

节较频繁，每班至少需调整７～８次，多次因该　阀门调整不及时而造成变换炉垮温。　

２　改造措施　

（１）对放空系统进行改造，避免接气过程中　

带液　

为避免变换催化剂在接气过程中带液，接气　・　７２　・　化工设计通讯　第３８卷　

前就需对系统进行充分的预热暖管。为此，我们　

在变换炉人口增加了人口阀门，同时在手阀前增　加了放空管线（如图２），在开车暖管的过程中，　

一直暖管至炉前，这样就避免了因暖管不充分而　造成的催化剂带液，延长了催化剂的使用寿命。　

（２）将ＡＶ２００１Ａ的入口管线位置进行改　造，避免热量损失　

如图２，我们将ＡＶ２００１Ａ入口管线通过新　增管线对接至Ｅ２００２前，这样就避免了在开启　ＡＶ２００１Ａ时所带来的热量损失，以及对后工序　

稳定性的影响。　（３）将入口温度调节改为全调节阀调节，提　

高了操作的及时性　为避免变换炉入口温度调节不及时，我们将　Ｅ２００２壳程入口手阀更换为调节阀（如图２），这　

样就可通过主线和副线的配合调整，及时将变换　炉入口温度控制在所需的范围内，这对稳定生　

产，降低消耗起到了积极的作用；同时，该措施　的实施，大大提高了变换装置的安全性及抗风险　能力，特别是在工况波动较大的情况下，能及时　

大幅度调整，避免垮温、飞温现象的发生。　

３　系统改造后的经济效益分析　图２改造后变换系统流程示意　

（１）延长催化剂使用寿命　改造后，可有效延长催化剂的使用寿命半年以　上。催化剂的使用寿命按三年计，整体价格为３３０　

万元，平均每年至少节约催化剂费用１６万元。　（２）避免变换装置垮温　

改造后，可避免变换装置的垮温、超温对催　化剂的损伤，以及因垮温造成的煤气放空、气体　

成分失调合成系统放空。按垮温一次总体放空气　

量３０　０００ｍ。计算，每年至少节省成本３万元。　（３）缩短变换装置接气时间　蕊　垫　亡＝＞　煤气去放空总篱　

改造前，变换装置接气至少需要２　ｈ以上；　改造后，变换装置接气时间至少缩短了１　ｈ。放　空气量按４０　０００　ｍ。／次，接气６次／ａ进行计算，　

每年可为公司节省资金２４万元。　

综上，每年至少可为公司节省资金４３万元。　

４　结　语　

该改造项目实施后，取得了明显的效果。变　换装置接气速度明显加快，催化剂带水问题得到　

了有效地解决，同时，为变换装置的稳定运行提　供了有力地保障。其带来的经济效益和社会效益　

都是非常显著的。