[甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃 永靖731603]
［摘 要］甘肃刘化（集团）有限责任公司为日产600 t合成氨TanDem天然气换热转化装置配套建设的气体净化装置，在开车运行过程中出现了CO2再生塔跑填料、锅炉水预热器泄漏、甲烷化换热器换热效率下降等问题，通过改造和检修，解决了存在的问题，使净化装置达到了长周期运行。
［关键词］CO2再生塔填料；锅炉水预热器泄漏；净化气分离器
［中图分类号］TQ 113.26+4.3［文献标识码］B［文章编号］1004-9932（2013）
甘肃刘化（集团）有限责任公司为更进一步降低天然气消耗和生产成本，提高企业竞争力，选用俄罗斯TanDem天然气换热转化技术建设200 kt/a合成氨天然气转化装置，配套建设200 kt/a合成氨气体净化装置，对原有合成氨装置进行技术改造。工程于2007年5月开始建设，2009年4月7日天然气转化装置进入点火升温开车程序，4月26日供出合格的净化气。在近2 a多的运行过程中，净化装置陆续暴露出一些问题，经过认真分析并提出相应措施实施改造，解决了制约系统稳定运行的问题，使装置达到了长周期、稳定运行。
1 流程说明
天然气转化工段来的转化气（压力2.9 MPa，温度330～360 ℃，CO含量 13.3%左右）进入高温变换炉，在高变催化剂作用下进行变换反应。高变炉出口气温度约430 ℃，CO含量降至3.5%以下，依次进入甲烷化预热器、高变废锅和高变气锅炉给水预热器回收热量，温度降到200 ℃，进入装有铜催化剂的低温变换炉进一步发生变换反应。低变炉出口气温度219 ℃，CO含量降至0.3%以下，送往脱碳工序。
低变气经低变气废锅、CO2再生塔再沸器、低变气/脱盐水换热器回收热量后，温度降到105 ℃左右，然后经低变气水冷器冷却至81 ℃，在低变气分离器中将工艺冷凝液分离下来。分离工艺冷凝液后的低变气进入CO2吸收塔底部，吸收塔分为上塔和下塔两部分，总共安装有4个填料床层。低变气首先在下塔的2个填料层中与半贫液逆流接触，大部分CO2被吸收下来，然后进入上塔与贫液逆流接触，从塔顶出来的脱碳气中CO2含量降至0.3%以下，压力2.62 MPa，温度70 ℃，经净化气分离器分离夹带的碱液后送往甲烷化工序。
脱碳气经甲烷化进出口换热器和甲烷化预热器预热后进入甲烷化炉，在甲烷化催化剂作用下发生甲烷化反应，使（CO+CO2）含量降至20×10-6以下，经甲烷化进出口换热器回收热量后，入甲烷化水冷器冷却到40 ℃以下，然后在甲烷化气分离器中将冷凝液分离下来，合格的甲烷化气送合成压缩工序。
CO2吸收塔底部排出的114 ℃热钾碱富液经水力透平回收能量后进入CO2再生塔上部，水力透平回收的动力作为半贫液泵运转所需的部分动力。在CO2再生塔上段，经闪蒸、蒸汽汽提，富液中溶解的CO2被部分解吸出来，形成半贫液。大部分半贫液被抽出，在闪蒸槽中减压闪蒸后通过半贫液泵送回到CO2吸收塔下段顶部循环使用。半贫液闪蒸气通过蒸汽喷射器与引射蒸汽一道回到CO2再生塔上段的底部，引射蒸汽由低变气废锅产生。未被抽出的半贫液在CO2再生塔的下段进一步再生，成为贫液，在贫液水冷器中冷却至70 ℃后经贫液泵加压送至CO2吸收塔上段顶部循环使用。
CO2再生塔顶出来的压力0.08 MPa、温度99 ℃的再生气，经CO2再生塔顶冷却器Ⅰ、Ⅱ冷却到40 ℃，在CO2分离器中分离冷凝液后作为产品CO2送往尿素车间。
CO2分离器中分离下来的冷凝液经CO2再生塔冷凝液泵升压后送回再生塔顶部的洗涤段，洗涤CO2再生气，洗涤段排出的101 ℃的冷凝液送低变气废锅使用。
2 运行中出现的问题
（1）2009年4月26日净化装置正常运行，4月27日10：20，闪蒸槽液位下降，将闪蒸槽进液调节阀开至最大后也不能维持正常液位，无奈只得减小碱泵泵量，之后出现脱碳气CO2超标，引起甲烷化炉催化剂床层温度由298 ℃上涨至350 ℃，净化装置被迫停车。停车后打开闪蒸槽进液调节阀检查，发现管道内有φ38 mm×19 mm填料环，继续检查闪蒸槽和CO2再生塔，发现闪蒸槽前部充满填料，再生塔下塔填料有1/3被吹入上塔塔釜，下塔气液分布板和填料压板被吹翻，上塔塔釜内7个升气管草帽头也全部被吹掉。
（2）2009年5月7日，低变炉入口气温度出现下降，由192 ℃降至187 ℃，床层温度由205 ℃降至195 ℃。5月17日，入口气温度降至183 ℃，床层温度降至183 ℃，低变出口气体CO含量超标，已不能维持正常生产，被迫停车，判定为锅炉水预热器泄漏。
（3）净化装置开车以后，甲烷化炉入口气温度逐渐降低，至2010年1月15日，甲烷化炉入口气温度已从开车初期的284 ℃降至239 ℃，床层温度由298 ℃降至254 ℃。2010年1月15日检修后开车，又出现甲烷化炉入口气温度逐渐降低现象，至2010年5月5日，甲烷化炉入口气温度已降至243 ℃，床层温度降至259 ℃。同样的情况分别在2010年11月、2011年4月出现。
3 原因分析与处理