王奇，宁英辉
（国能榆林化工有限公司，陕西 榆林719302）
［摘 要］某1 860 kt/a煤基甲醇联产400 kt/a乙二醇装置采用6.5 MPa GE水煤浆加压气化、青岛联信宽温耐硫变换工艺等，其变换系统设置2个平行系列，单系列均设有变换线和未变换线，开车期间面临着如何选择适宜的导气方式以避免第一变换炉催化剂床层超温的问题。通过对大型煤化工装置变换系统常用的低压导气法、一次性通过法、等压导气法的对比分析，认为采用等压导气法更有优势。基于该甲醇装置变换系统的工艺流程和实际生产情况，2020—2022年通过不同工况下（3.0 MPa、35%负荷，5.0 MPa、35%负荷，5.0 MPa、60%负荷及5.0 MPa、100%负荷）等压导气试验研究与分析，主要得出如下结论：第一变换炉导气应在相对较低的负荷（35%～60%负荷）下进行，导气速率宜快不宜慢；3.0 MPa、35%负荷下导气可用于系统大修后的开车；5.0 MPa、35%～60%负荷下快速导气可用于变换系统中一个系列运行、另一系列检修后的开车操作。
［关键词］水煤浆加压气化；宽温耐硫变换；导气过程；第一变换炉；催化剂床层超温；等压导气法；不同工况；研究试验
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）03-0041-05
0 引 言
某1 860 kt/a煤基甲醇联产400 kt/a乙二醇装置采用6.5 MPa GE水煤浆加压气化（激冷流程）、青岛联信宽温耐硫变换、低温甲醇洗、甲醇合成工艺等，其中，变换系统设置2个平行系列，单系列均设有变换线和未变换线（利用未变换气调节合成气氢碳比，未变换气与变换气分别进入低温甲醇洗系统）。在宽温耐硫变换工艺中，变换催化剂通常选用起活温度低、热稳定性好且能耐高硫、高压、高水气比等特点［1］的Co-Mo系催化剂；变换系统开车时，需先对变换催化剂进行升温，再将粗合成气导入变换炉中进行变换反应，导气过程中变换催化剂与粗合成气接触会放出大量反应热，催化剂床层易超温，温度过高易引发甲烷化反应［2］，长时间超温将导致变换催化剂活性下降、烧结失活而使用寿命缩短，且易损伤设备及发生泄漏。现阶段，水煤浆加压气化系统下游变换系统导气过程因生产工艺不同，多种导气方式并存，企业如何选择适合实际生产情况的导气方式以避免导气过程中变换催化剂床层超温，成为绝热固定床变换炉目前生产中亟待解决的问题。以下结合该1 860 kt/a甲醇装置变换系统的工艺流程和实际生产情况，就变换系统不同工况下的导气过程进行分析与探讨。
1 变换系统工艺流程简介
6.5 MPa水煤浆加压气化系统出口粗合成气主要组分（设计值，干基）为CO 19.4%、H2 15.7%、CO28.1%、H2S0.08%，温度为235～239 ℃。粗合成气首先进入变换系统1#气液分离器分离冷凝液，在原料气换热器内被第一变换炉出口变换气预热至270 ℃后送至脱毒槽脱除氯、砷等毒性物质，然后进入第一变换炉进行变换反应，放出大量热量，变换催化剂床层温度迅速升高；第一变换炉出口变换气分为两股，一股进入原料气换热器预热原料气（粗合成气），另一股依次进入中压蒸汽过热器将4.1 MPa饱和蒸汽加热成过热蒸汽、1.1 MPa过热器将1.1 MPa饱和蒸汽予以过热；2股变换气混合后进入中压蒸汽废锅副产4.1 MPa中压饱和蒸汽，再入第二变换炉进行进一步变换反应；第二变换炉出口变换气依次经低压蒸汽废锅副产1.1 MPa饱和蒸汽、2#气液分离器分离冷凝液、低低压蒸汽废锅副产0.46 MPa饱和蒸汽、3#气液分离器分离冷凝液、锅炉给水预热器预热锅炉给水、脱盐水预热器预热脱盐水、变换气冷却器降温后，进入洗氨塔用脱盐水洗涤脱氨，出洗氨塔温度约40 ℃的变换气送低温甲醇洗系统。
变换系统第一变换炉采用热壁轴径向变换炉，设计温度480 ℃、操作温度420～450 ℃，设计压力7.15 MPa、操作压力6.10 MPa，第一变换炉出口气CO含量≤6.5%；变换系统导气时，由于粗合成气中CO含量高且富含水蒸气，第一变换炉催化剂床层温升较快。第二变换炉采用轴向变换炉，第一变换炉导气完成后，第二变换炉入口气CO含量大大降低，导气过程中第二变换炉催化剂床层温升较小，未出现过超温情况，按操作规程稳定导气即可。
2 变换系统导气方法
据有关文献，大型煤化工装置变换系统常见导气方法主要有低压导气法、一次性通过法和等压导气法［3］，具体如下。
2.1 低压导气法
变换系统在低压（0.8～2.0 MPa）状态下直接引入粗合成气充压，控制放火炬量调节系统压力，导气过程中逐步增大变换线粗合成气流量，提高系统压力及负荷。采用此种方法导气，对系统冲击小、导气时间短、放火炬量小，但系统压力控制较低，工艺气水气比比较低，操作复杂，若导气量和导气速率控制不当，极易引发变换炉“飞温”，且初期导气量小、工艺气水气比低、温度低，容易引发甲烷化反应而导致变换炉超温［3］。
2.2 一次性通过法
更多内容详见《中氮肥》2023年第3期