变换系统技改小结
苗乐雨
（安阳化学工业集团有限责任公司，河南 安阳455133）
［摘 要］2套合成氨、尿素系统经过扩能改造后，随着负荷的增加、气量的增大，变换系统阻力上涨，中变炉、低变炉各床层温度分布发生变化，出现变换出口CO指标更难调整、中压蒸汽用量增加等问题。通过技术改造，增加中变炉冷激线和低变炉冷激线，在降低变换系统阻力的同时，降低了蒸汽消耗，变换出口CO指标调整空间变大，取得了良好的效果。
［关键词］ 变换系统；改造；冷激线；消缺方案
［中图分类号］ TQ 113.26+4.2 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）
安阳化学工业集团有限责任公司2套合成氨、尿素系统采用煤制气生产合成氨，2010年系统扩能改造，采用低压醇烃化技术替代原甲烷化技术；其净化工序采用中串低CO变换、湿法脱硫、PSA两段脱碳，精脱硫后再通过醇烃化工艺送出合格的精制气，供氨合成工段使用。系统改造完成后，压缩机由原来的4机运行调整为6机运行，负荷的提升，气量的增大，造成变换系统阻力上涨，中压蒸汽消耗偏高。2013年5—6月，变换系统阻力最高涨至0.55 MPa，同时蒸汽消耗较高，中变炉入口温度在356～358 ℃，热点温度在440 ℃左右，2.5 MPa蒸汽添加量在230 t/d左右；直接导致后工序氨合成的新鲜气气量减少，合成氨产量降低，（动力）电耗增加；同时，气量的增大，也使中变各段炉温更难控制。此外，因段间水冷器内漏，2013年4月系统检修时将段间水冷器内部U形列管割除，段间水冷器便失去了应有的作用，导致低变二段炉炉温不好控制，并且影响低变催化剂的使用寿命。为解决上述问题，公司决定在2013年7月系统大修时对变换系统进行优化，分别在中变二段和低变二段增加一条冷激线。改造完成，投运后变换系统阻力明显下降，在0.45 MPa左右，蒸汽消耗也有所下降。
1变换系统简介
1.1 工艺流程（气体流程）
压缩三出来的半水煤气，首先进入油水分离器过滤分离掉从压缩机带来的油污后，进入饱和塔底部，与塔顶喷淋而下的160 ℃左右的热水在填料层逆流接触，气体经提温、增湿、洗涤后，进入蒸汽混合器，与温度≥350 ℃、压力2.45 MPa的中压蒸汽进行混合，然后进入中温换热器管内，与中变出口气间接换热提温至340 ℃左右，进入中变炉。气体首先进入中变炉一段反应，反应产生的热量使上段催化剂床层热点温度升至420～480 ℃，然后，经中变二段冷激线降温至410 ℃左右，经增湿器Ⅰ进入中变炉二段继续反应，温度回升至440 ℃左右，然后进入增湿器Ⅱ再次经喷水冷激增湿后温度降到400 ℃左右，进入中变炉三段反应，温度回升至420 ℃，然后中变气经中温换热器与入口半水煤气间接换热后，温度降至270 ℃左右，进入第一水加热器管间，与热水间接换热继续降温至180～210 ℃后进入低变炉。气体首先进入低变炉上段，在Co-Mo系催化剂作用下，进行低温变换反应，一段热点温度升至220 ℃左右，然后进入改造过的段间水冷器，与低变二段冷激线过来的气体混合将温度降至190 ℃左右，进入低变二段床层继续反应。反应后的气体进入热水塔底部，与热水通过填料逆流接触后，温度降至120 ℃左右出热水塔，再通过变煮器降温后进入变脱系统。
1.2 设备情况
中变炉 φ3 200 mm×20 104 mm×46 mm；材质 15CrMo
催化剂层（分三段） 高度 1.6 m、1.4 m、2.8 m；催化剂装填量 50 m3（约80 t）；上下充填φ25 mm、φ50 mm耐火球
低变炉φ3 200 mm×15 066 mm×32 mm；材质 16MnR
催化剂层 （分两段）高度 2.9 m、3.1 m；催化剂装填量 50 m3；上下充填φ25 mm、φ50 mm耐火球
饱和热水塔φ2 800/φ3 000 mm，H=36 697 mm；材质 0Cr19Ni9
顶部除沫层φ25 mm×25 mm×0.8 mm，H=0.8 m
饱和塔φ2 800 mm，δ=28 mm，L=19 466 mm；材质 1Cr18Ni9；填料（分两段，高均为5 m）φ50 mm×50 mm×1 mm
热水塔φ3 000 mm，δ=28 mm，L=17 231 mm；填料(一段，高8 m；不锈钢鲍尔环）φ50 mm×50 mm×1 mm
第一水加热器φ1 000 mm×5 960 mm×14 mm；材质 0Cr19Ni9Ti
列管φ25 mm×2.5 mm ，L=4 200 mm；737根；F=232 m2；材质 1Cr18Ni9
段间水冷器φ1 000 mm×4 369 mm×12 mm；材质 0Cr19Ni9
列管φ19 mm×2 mm ，L=2 500 mm；1 157根；F=160 m2；材质 0Cr18Ni9
2 改造思路与实施方案
更多内容请见《中氮肥》2015年第4期