180kt全低变改造论文11.4.16

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1、山西兰花煤化工有限公司180Kt/a合成氨变换工段的全低变改造总结摘要本文详细介绍了山西兰花煤化工有限责任公司180kt/a合成氨高压变换工段全低变改造的过程，主要包括改造目标诉求、工艺设计思路、改造后实际运行效果三部分内容。该次改造设计涉及的计算结果与实际运行数据吻合度极高，尤其第一段催化剂动力学模拟计算的条件为在国内外首次遇到。本改造对于同行业变换工段的改造或者装置的运行管理有着非常重要的借鉴和参考作用。关键词中低低耐硫变换深度变换全低变前言山西兰花煤化工有限责任公司为年产180kt合成氨、300kt尿素的中型化工企业。原变换系统为中低低加压深度变换工艺，操作压力为3.6MPaG

2、，变换出口指标CO≤0.35%（干基百分含量）。2004年装置开车投用,运行至2009年几年期间，蒸汽耗量大，系统阻力高，中温变换蒸汽消耗达900kg／tNH3，系统阻力为0.45MPa；再者因操作温度高导致设备运行条件十分苛刻，频繁出现设备损坏现象，严重制约了系统生产。该中高温变换工艺的高能耗和高阻力已不能适应生产的要求，严重影响着企业的经济效益。从节能降耗、增产增效的角度考虑，经多方考察论证，公司决定在2009年7月对变换工艺进行改造，将现有中低低变换工艺改造为全低变流程，同时为以后的双甲流程改造创造条件。本全低变改造的设计方案、热力学核算与相关催化剂的动力学计算由淄博鲁源工业催

3、化剂有限公司承担。1改造设计的基础数据与目标要求1.1设计基础1.1.1操作时间装置连续运行时间为7200h/a1.1.2装置能力第一步：改造设计要满足变换出工段CO指标要求小于0.3%，以适应目前的甲烷化流程,入变换半水煤气量≥90000Nm3/h。第二步：在系统增加醇烃化后，变换系统指标调整为1.0～2.5%10，同时对变换系统进行优化设计改造。入变换半水煤气量100000Nm3/h。（干基）1.1.3装置操作弹性60～110%1.2基础数据1.2.1入变换气体条件气量：90000Nm3/h（干基）压力：3.5MPa（a）组分：H238.2%/CO28.8%/CO27.6%/N2

4、23.9%/O20.3%/CH41.2%/H2S150mg/m31.2.2出变换气体要求温度：≤40℃指标：第一步CO%≤0.3%；第二步根据后工段要求CO指标可在1.0～2.5%之间调整1.2.3蒸汽消耗吨氨耗蒸汽≤600Kg（注：无法满足）1.3设备条件1.3.1中变炉：15CrMoR∮3400×18100，分为三段，中段为喷水段。设计温度550℃，设计压力3.7MPa。装填容积90.0m3。1.3.1第一低变炉：16MnR∮3200×13604；装填容积39.0m3，设计温度320℃1.3.2第二低变炉：16MnR∮3400×9286；装填容积38.1m3，设计温度300℃。1

5、.4工艺改造要求1.4.1因本次改造分为两步走，故前期的改造一定要充分考虑后续的改造，避免出现重复修改的状况。1.4.2因变换气脱硫工段能力有限，要求变换出口H2S含量不能高于150mg/Nm3。1.4.3两步走的改造方案应同时确定，对变换系统内的热平衡重新计算，并制定出相应的工艺操作条件，确保系统的热量平衡。1.4.4现有设备要充分利用，尽可能降低改造费用；现场布置要充分考虑安装和日后的检修，降低安装和检修难度。101.4.5改造中要考虑系统对材质的要求，尽可能减小系统腐蚀；变换系统阻力最高不能大于0.25MPa。1.4.6在达到要求的条件下，尽可能降低第一变换炉的热点温度。1.4

6、.7改造后原第一低变炉上段热点温度不高于280℃，下段热点温度不高于240℃，原第二低变炉热点温度不高于215℃。1.4.8因全低变与中低低变换工艺的开、停车理念完全不同，且操作程序也有着很大的变化，故在改造过程中要求设计人员充分考虑装置在急停、急开、短期停车、原始开车的升温、硫化以及正常开车过程中的热源问题，增设必要设备的同时要对本系统内的一些管道、放空以及阀门进行必要的改造，以确保达到预期的改造目标。1.5改造的必要性----中低低流程与全低变流程的优缺点对比1.5.1中低低流程的缺点1)蒸汽消耗大如果汽气比较低（如低于0.3时），Fe-Cr系中变催化剂在较高的温度下会使Fe3O

7、4过度还原：Fe3O4+4H2→3Fe+4H2O△H0298=150KJ/MOLFe3O4+4CO→3Fe+4CO2△H0298=-14.8KJ/MOL并伴随发生析碳和费一托反应：2CO→CO2+CCO+H2→CH4,C2H2,C2H6,C3H8……以上副反应会破坏催化剂晶格结构,导致强度下降,活性衰退以及增加阻力降等等。因此要确保系统长周期稳定运行就必须添加大量的蒸汽，国内大多数厂家都控制在0.4～0.5之间，该厂中变入口甚至达到0.6。2）正常操作中容