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变换装置全低变改造运行小结

文档作者：韩云亭韩梅杨兵李乃杰文档来源：山东晋煤明水化工集团有限公司		点击数：	更新时间： 2024年08月29日
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小氮肥　第４３卷　第１０期　２０１５年１０月　
变换装置全低变改造运行小结
韩云亭　韩　梅　杨　兵　李乃杰
（山东晋煤明水化工集团有限公司　济南２５０２００）
０　前言
明泉化肥厂合成氨系统现有自２００７年投运
的２套０．８ＭＰａ中低低变换装置，２０１４年改造前
催化剂热点温度已上升至５００℃，蒸汽消耗量大
幅增加，系统压差在０．１０～０．１１ＭＰａ。为此，
２０１４年９月采用华烁科技股份有限公司全低变
工艺技术进行改造。改造后，２０１４年１１月变换
催化剂硫化升温结束，转入正常生产，增强了变换
系统出口气体中ＣＯ含量调节灵活性，降低了蒸
汽消耗量，并实现了扩能。
１　改造后工艺流程
自压缩机二段的半水煤气经焦炭过滤器油水
分离后先从底部进入饱和塔，与塔顶部来的热水
逆流接触，以提高半水煤气的温度，并饱和一定蒸
汽、洗去灰尘和油污；从饱和塔顶部出来约１０５℃
的半水煤气进入气水分离器，与添加的蒸汽混合，
经补充一定量蒸汽后，由气水分离器顶部出来进
入第１热交换器管内，与管间来自第２低变炉二
段出口和中温水解炉出口混合后的变换气进行换
热；然后进第２热交换器管内，与管间来自第１
低变炉出口变换气换热至约２５０℃；再进预变
段（第１低变炉一段）除氧脱毒（温度约２８０℃）
并经水冷激降温至２３０～２４０℃；进入变换一
段（第１低变炉二段）后，气体（温度３７０℃，ＣＯ
体积分数约１６％）经水冷激降温至２３０～２４０℃；
进变换二段（第１低变炉三段）后，气体（温度
３００℃，ＣＯ体积分数７％）再进第２热交换器管
间（约２１０℃）；进入变换三段（第２低变炉一段）
后，气体（温度２４０℃，ＣＯ体积分数４％）经段间
换热器降温至１８０～１９０℃。变换气由段间换热
器出来后分成２路：一路进变换四段（第２低变炉
二段）进行反应，反应后气体温度２００℃，ＣＯ体
积分数为２％；另一路进入中温水解炉，由中温水
解炉下部出来的变换气与出第２低变炉二段的变
换气汇合后进第１热交换器管间，再进水加热器
管间降温至约９５℃，以回收热量并降低自身温度
后进入热水塔，进一步回收热量并提高循环水温
度，变换气从热水塔上部出来后进入冷却塔管间，
经管内循环冷却水降温，变换气温度被冷却至
４０℃，并经分离器分离水后送往变脱工段。
中温水解炉作用是调节变换系统出口气体中
ＣＯ含量和氨醇产量，并将变换气中较难除掉的
有机硫在水解剂的作用下转变成较容易脱除的
Ｈ２Ｓ气体。
改造后全低变工艺流程见图１。
２　主要设备
主要设备（单套系统）参数见表１。
３　变换装置改造后运行效果
全低变工艺装置投运后，系统阻力、蒸汽消耗
等工艺指标均优于中低低工艺，运行更经济，达到
了增产、运行稳定、节能降耗的效果。改造前、后
变换装置运行数据见表２。改造后变换系统技术
指标见表３。
４　改造后经济效益
按吨蒸汽成本１４０元、２套合成氨系统氨醇
总产量４００ｋｔ／ａ计，年节约蒸汽费用１００８万元；
按年增产１００ｋｔ氨醇、吨氨醇利润４００元计，年增
加效益为４０００万元；不包括由于变换系统阻力
降低而节约的压缩机电耗成本，每年增加效益达
５００８万元。项目（２套变换系统）实际投资为
７９０万元，包括设备制作、土建、配管安装、材料、
催化剂等费用。改造运行后，仅节约蒸汽的费用
当年即可收回投资。
１３
　小氮肥　第４３卷　第１０期　２０１５年１０月　
图１　改造后全低变工艺流程
表１　主要设备参数
　　项目参数备注
饱和热水塔ＤＮ３４００ｍｍ，１台利旧
第１热交水加热器ＤＮ２０００ｍｍ，１台利旧
第２热交换器ＤＮ２２００ｍｍ，１台利旧
第１低变炉 ＤＮ５４００ｍｍ，１台利旧
第２低变炉ＤＮ５２００ｍｍ，１台
　　利旧，作为变
　换三段和四段
段间换热器ＤＮ１８００ｍｍ，１台利旧
冷凝塔ＤＮ１８００ｍｍ，１台利旧
电炉ＤＮ１５００ｍｍ，１台利旧
分离器ＤＮ３０００ｍｍ，１台利旧
热水泵ＩＳＲ１５０１２５４００，２台利旧
多级泵ＤＣ１２５０×３，２台利旧
焦炭过滤器ＤＮ４２００ｍｍ，１台利旧
煤气冷却器ＤＮ１３００ｍｍ，１台新增
汽水分离器ＤＮ３２００ｍｍ，１台新增
中温水解炉ＤＮ３８００ｍｍ，１台新增
：上段装保护剂和抗毒剂，作为预变段；中、下段分别作为变换
一段和二段；保留段间喷水。
表２　改造前、后变换装置运行数据
　　　项目改造前改造后
系统进口煤气流量／（ｍ３·ｈ－１） ６００００ ７８０００
吨氨醇蒸汽消耗／ｋｇ ３００ １２０
系统压差／ＭＰａ ０．１０～０．１１ ０．０６～０．０７
系统出口ＣＯ体积分数／％ ４．０～５．０ １．５～２．０
５　存在不足
（１）为了防止低变催化剂出现反硫化问题，
表３　改造后变换系统运行技术指标
　　　　项目指标
变换气ＣＯ体积分数／％ １．０～４．０
变换系统阻力／ＭＰａ ≤０．０８
系统进口压力／ＭＰａ ≤０．８５
蒸汽压力与变换系统压力差／ＭＰａ ≥０．１５
第１低变炉入口气体温度／℃
一段≤２６０
二段≤２５０
三段≤２５０
第２低变炉入口气体温度／℃ 一段≤２５０
二段≤２２０
热水塔出口变换气温度／℃ ≤７０
中温水解炉入口气体温度／℃ ≤１７０
第１低变炉一段催化剂热点温度／℃ ２６０～２８０
第１低变炉二段催化剂催化剂热点温度／℃ ３６０～３８０
第１低变炉三段催化剂热点温度／℃ ３２０～３４０
第２低变炉一段催化剂热点温度℃ ２３５～２５５
第２低变炉二段催化剂热点温度／℃ ２１０～２３０
需要保持进变换系统的半水煤气中含有较高浓度
Ｈ２Ｓ，导致变换系统出口变换气中Ｈ２Ｓ含量相应
提高，造成变脱系统脱除Ｈ２Ｓ负荷加重。
（２）有１台第１低变炉的锅底排污冷凝水
多，可能是炉内段间喷水室的喷头安装不正，水直
接喷到塔壁上所致，造成雾化不良，需要借停车机
会检查处理。
（收到修改稿日期　２０１５０７０８）
１４

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