郭金海，原兆智，樊成林
（山西晉煤華昱煤化工有限責任公司，山西 澤州048017）
［摘 要］山西晉煤華昱煤化工有限責任公司1 200 kt/a甲醇裝置、500 kt/a清潔燃料裝置之等溫變換系統設計為雙系列并聯運行，2018年8月18日變換系統二系列（變換系統Ⅱ）接氣投運，2018年9月13日變換系統一系列（變換系統Ⅰ）接氣投運。在變換系統雙系列運行的1 a多時間內，系統開車及運行中出現了凈化爐導氣時床層超溫、變換系統壓差高報警、變換爐出口工藝氣溫度低和中壓蒸汽過熱度不夠、變換爐催化劑床層局部溫度高、工藝氣中羰基硫含量高等問題，通過原因分析并采取相應的優化技改措施后，基本實現了變換系統的安全、穩定、長周期運行，各項指標滿足系統高負荷運行的要求，3臺航天爐氣化高硫煤時系統也能長期運行（下一步將向4臺航天爐氣化高硫煤進發）；同時，對變換系統中存在的個別問題提出了徹底解決的優化改造建議。各項優化技改措施逐步落實后，可望為系統的安、穩、長、滿、優運行提供更有力的保障。
［關鍵詞］等溫變換系統；凈化爐床層超溫；變換系統壓差高；變換爐出口氣溫度低；催化劑床層局部溫度高；羰基硫含量高；原因分析；應對措施
［中圖分類號］TQ223.12+1 ［文獻標志碼］B ［文章編號］1004-9932（2020）04-0032-04
0 引 言
山西晉煤華昱煤化工有限責任公司（簡稱晉煤華昱公司）1 200 kt/a甲醇裝置、500 kt/a清潔燃料裝置，采用粉煤氣化（4臺航天爐，四開無備，單臺航天爐投煤量1 500 t/d）、雙系列等溫變換、單系列魯奇低溫甲醇洗、單系列卡薩利甲醇合成、雙系列甲醇精餾工藝。其中，等溫變換系統由航天長征化學工程股份有限公司設計，變換系統設計為雙系列，其主要任務是使氣化系統送來的425.58 km3/h（干基）粗煤氣中的CO在耐硫變換催化劑的作用下與水蒸氣發生變換反應，將CO含量由67.94%（干基，下同）降至19%～23%，調整合適的氫碳比后送往低溫甲醇洗系統。
晉煤華昱公司變換系統二系列（簡稱變換系統Ⅱ）2018年6月30日開始裝填變換催化劑，7月21日變換系統Ⅱ催化劑開始升溫硫化，8月2日變換系統雙系列催化劑升溫硫化完成；8月16日變換系統Ⅱ開始升溫做接氣前的準備工作，8月18日變換系統Ⅱ接氣，調整合格后送往后續系統；2018年9月13日，變換系統一系列（簡稱變換系統Ⅰ）接氣并開始運行。變換系統雙系列運行后，系統負荷在75%～100%之間，自投料試車以來，截至投稿之時變換系統已生產運行超過15個月，期間為解決低溫甲醇洗系統排放尾氣對空分裝置運行的影響和合成氣中CO2含量低的問題進行了短期停車，并針對開車和運行過程中存在的一些問題進行了技改和工藝操作優化，目前整個變換系統運行平穩。
1 等溫變換系統工藝流程簡述
氣化系統來的3.80 MPa、209.72 ℃、CO含量 67.94%的粗煤氣，經低壓廢鍋（E20101或E20201）降溫至 200 ℃后進入第一水分離器（S20101或S20201），除去粗煤氣中的冷凝液后進入進料換熱器（E20102或E20202）升溫至 240 ℃，之后進入并聯的凈化爐（R20101A/S或R20201A/S）除去粗煤氣中的固體顆粒雜質，隨后進入水移熱等溫變換爐（R20102或R20202）內外筒環隙，穿過徑向催化劑床層，邊反應邊移熱（副產3.9 MPa中壓蒸汽），催化劑床層溫度恒定在295 ℃左右；CO含量降至19.736%后變換氣（295 ℃）從變換爐底部出來，進入蒸汽過熱器（E20103或E20203）與變換爐副產的3.9 MPa中壓蒸汽進行換熱，變換氣溫度降至285 ℃，進入進料換熱器（E20102或E20202）預熱粗煤氣后溫度降至 246 ℃，再依次經高壓鍋爐水預熱器（E20104或E20204）、脫鹽水預熱器（E20105或E20205）、變換氣水冷器（E20106或E20206）降溫至40 ℃后進入洗氨塔（C20101或C20201），用中壓鍋爐給水噴淋除去變換氣中的氨和固體雜質并分離冷凝液，然后送往低溫甲醇洗系統。
除氧站來的14.8 MPa的高壓鍋爐給水，經高壓鍋爐水預熱器（E20104或E20204）加熱至195 ℃，一部分減壓至6.4 MPa后作為變換爐汽包（V20101或V20201）的給水，其余部分送往鍋爐車間和硫回收系統；從變換爐汽包（V20101或V20201）底部下來的冷水由下降管進入變換爐內水室，變換爐內換熱管為劍鞘式內外管，冷水經內管自上而下流到底部后進入外管，熱水經內外管環隙自下而上被加熱汽化匯集于汽室，由上升管進入汽包，經汽水分離后，飽和蒸汽送至蒸汽過熱器（E20103或E20203）過熱至280 ℃后送至外管網，分離后的冷水進入下降管進行循環換熱。
第一水分離器（S20101或S20201）、脫鹽水預熱器（E20105或E20205）、高壓鍋爐水預熱器（E20104或E20204）等分離出來的冷凝液，統一進入冷凝液緩沖罐（V20302），再通過冷凝液泵（P20302）加壓后送往氣化車間；冷凝液緩沖罐（V20302）加壓是通過洗氨塔（C20101或C20201）出口的變換氣實現的，并通過加壓閥（PV3011A）和放空閥（PV3011B）調節冷凝液緩沖罐（V20302）的壓力。
2 開車及運行中出現的問題及應對措施
2.1 凈化爐導氣時床層超溫
2018年8月18日變換系統Ⅱ第一次引氣的過程中，按操作規程緩慢關閉凈化爐前暖管放空閥（HV2010）、緩慢打開變換出口放空閥（PV2018），將粗煤氣引入凈化爐和變換爐系統內，引氣過程中凈化爐內床層溫度急劇上升，最高達到450 ℃（指標要求不超過280 ℃）。
2.1.1 原因分析
（1）由于擔心變換爐負荷過大而無法達到變換深度，凈化爐底部裝填有3 m3的變換催化劑，其目的一是減輕變換爐的負荷，二是提高進變換爐工藝氣的溫度，利于變換反應的進行，但正是由于凈化爐內的這3 m3變換催化劑，導致引氣過程中凈化爐床層溫度在幾分鐘內升至450 ℃。
（2）變換系統引氣過程中緩慢關閉凈化爐前暖管放空閥（HV2010）、緩慢打開變換出口放空閥（PV2018），導致氣體流速過慢，反應熱不能及時移走而在凈化爐床層內積聚，引起凈化爐床層超溫。
2.1.2 應對措施
（1）修改變換系統引氣操作規程，變換系統引氣時分階段快速關閉HV2010和打開PV2018，在1～2 min內就將工藝氣引入系統內，以及時帶走反應熱。
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