变换系统阻力大的原因分析和改造

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1、变换系统阻力大的原因分析和改造安徽晋煤中能化工股份有限公司柳兆忠摘要：本文介绍了变换系统阻力逐渐升高的情况，对影响系统阻力的设备逐台进行了原因分析，主要对R03阻力增大进行了深入的分析，在有针对性地实施一系列技术改造和处理后，装置开车满负荷生产状态下，变换系统阻力由停车前的540Kpa降至210Kpa以下，达到预期的改造目的。关键词：系统阻力煤气带灰瓷球粉化触媒结块安徽晋煤中能化工股份有限公司（原安徽临泉化工股份有限公司）于2010年启动20万吨合成氨原料路线改造项目，系统配套的工艺线路选择情况是：航天炉粉煤加压气化、高水汽比耐硫变换、低

2、温甲醇洗、液氮洗、低压氨合成，是目前主流的合成氨生产工艺路线。自2011年底装置开车以来，系统生产能力已经达到设计要求，在运行过程中变换系统阻力逐渐增大，至2013年10月18日系统停车前，变换系统阻力达到了540Kpa,严重制约了合成氨装置满负荷生产，同时也大大增加了整个合成氨装置消耗。一、变换系统工艺流程简介：由气化装置送来的210.9℃、3.72MPa(G)，水汽比约在1.26，干基组成CO:68.65%,CO2:2.11%,H2:20.79%,N2:5.67%，Ar:0.12%，H2S:0.47%，COS：0.1%。的粗煤气进入1

3、#气液分离器（S01）分离其中的夹带的水份，粗煤气随后进入变换炉进料换热器（E01），在此被来自1#变换炉的变换气加热至250-260℃后，先进入脱毒槽(R05)，将粗煤气中的杂质、灰尘等脱除，再进入1#变换炉（R01），在炉内催化剂的作用下，粗煤气中的部分CO和H2O发生变换反应，并放出大量的反应热，反应温度控制在420℃左右，CO含量控制在23.3%（mol%干），从1#变换炉底部出来的变换气进入变换炉进料换热器(E01)，换热后在进入中压蒸发冷凝器(E02)，利用变换气的热量副产2.5Mpa的中压饱和蒸汽，送入界区外中压蒸汽管网。在

4、此变换气被冷却至290℃再进入冷凝液加热器（E03），变换气被冷却至230℃，水汽比0.64进入2#变换炉（R02），在炉内催化剂的作用下进一步进行变换反应，反应温度控制在346℃。出口CO含量控制在4.5%，从2#变换炉出来的变换气先喷入中压锅炉给水和中压蒸汽提高水汽比，经1#喷水净化器（S05）分离掉多余水份后再进入1#低压蒸发冷凝器（E04）利用变换气的热量副产1.27Mpa的低压饱和蒸汽，送入界区外低压蒸汽管网。从1#低压蒸汽冷凝器出来的220℃，水汽比0.43的变换气再进入3#变换炉（R03）进行变换反应温度控制在244℃，CO

5、含量控制在0.9%左右，从3#变换炉出来的变换气进入2#低压蒸发冷凝器（E05）利用变换气的热量副产0.5Mpa的蒸汽送入界区外低压蒸汽管网。从2#低压蒸发冷凝器出来的温度为200℃，水汽比约为0.39的变换气再进入4#变换炉（R04），进行深度变换反应，反应温度控制在204℃，CO含量控制在0.4%左右，从4#变换炉出来的变换气温度为204℃，进入锅炉给水预热器（E06），通过加热脱氧水回收变换气中的余热，并使变换气的温度降至约184℃.经锅炉给水预热器预热至180℃的脱氧水供二段变换出口喷水，同时供给气化单元使用。从锅炉给水预热器（E

6、06）出来的变换气进入3#低压蒸发冷凝器（E07）将热量进一步回收，副产0.5Mpa的饱和蒸汽，与2#低压蒸发冷凝器产的低压饱和蒸汽汇合，一部分送脱氧槽，一部分送管网。从3#低压蒸发冷凝器出来的170℃变换气进入2#气液分离器（S02），冷凝液自分离器的底部排出，气相进入透平冷凝液预热器（E10），换热后再进入脱盐水预热器，换热到75℃进入3#气液分离器（S03），冷凝液自分离器的底部排出，气相从顶部排出经变换气水冷器（E09）冷却至40℃以下,再进入4#气液分离器（S04）分离液体后送甲醇洗工序。另外设置了开工电加热器（E11）和煤气鼓

7、风机（K01），用于装置开车时变换催化剂的升温和硫化的需要二、变换系统阻力大的原因分析：通过科学测量和计算，变换系统阻力主要集中在以下几台设备上，系统停车前满负荷生产时，测得各设备阻力大小（如表1-1）：设备位号S01(Kpa)E01壳(Kpa)R05(Kpa)R03(Kpa)E03(Kpa)S05(Kpa)S06(Kpa)E10(Kpa)装置开车时前后压差5111312245514系统检修前前后压差30587315130303430表1-1各设备刚开车时和检修技改前的阻力针对以上情况，逐台对设备阻力大进行原因分析，总结出具体原因如下：（

8、一）、粗煤气带水、带灰是S01、E01壳程、R05压差升高的主要原因。1．由S01分离器底部排出的冷凝液呈浓黑色，经20天以上时间沉淀后，方可得到澄清液，初步判断粗煤气带灰较严重，大量煤灰在丝