(陕西兴化集团有限责任公司,陕西 兴平713100)
[中图分类号]TQ 113.26+4.2 [文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2013)03-0009-03
我公司2008—2010年进行了节能及综合利用的大化工项目建设,项目总产能为600 kt/a氨醇,原料制备采用德士古气化工艺,气化车间能力按配套600 kt/a氨醇设计,分为煤浆制备、气化、变换、脱碳脱硫、液氮洗、硫回收、灰水处理等工序。2011年5—10月项目进行系统试车,9月30日气化炉投气成功,10月18日成功产出合格甲醇,11月15日产出合成氨。因为产品为合成氨及甲醇,故变换工序分为2套系统,即合成氨的中变串低变系统和甲醇的部分变换系统。笔者有幸参与变换系统试车工作,现将试车情况总结如下。
1 催化剂装填
变换催化剂选用西北化工研究院的RSB-M耐硫变换催化剂,该催化剂属钴钼系宽温变换催化剂,3台变换炉均装填RSB-M催化剂,其中2台中变炉上部还各加装了1.1 m 高的RSB-G1型耐硫变换保护剂(活性较低的催化剂)。催化剂具体装填情况见表1。
2011年9月中旬完成变换系统管线吹除,9月16日开始装填催化剂,17日、18日因下雨停装,22日顺利完成装填工作。
2 变换催化剂升温硫化
RSB-M变换催化剂有2种升温硫化方案:第1种是用氮气升温,在氮气中加CS2进行硫化,此种方法存在CS2氢解反应,对温度控制要求较严,硫化易发生超温及其他副反应;第2种是用氮气升温,在气化煤浆中加入硫磺,用气化煤气中的H2S进行硫化,从理论上讲这种方式较为稳妥。我公司选用第2种方法。
2.1 甲醇中变催化剂升温硫化
2.1.1 升 温
变换系统试压结束、空分系统运行正常后,9月28日17:30开始进行升温工作,升温流程见图1。
升温过程较为困难,主要是因为空分波动以及其他工序也在使用氮气,而升温用氮气又是0.4 MPa的低压氮气。好的方面是氮气量较大,最大能到14 000 m3/h,故总体升温过程较快,10月1日炉温达到200 ℃以上。
2.1.2 硫 化
气化系统C炉于10月1日17:00第2次投料成功,而此时中变炉最低点温度已达到200 ℃以上,具备导气硫化条件。
10月1日20:30开始导入气化煤气。在导气初期,同时导入氮气,由于氮气压力低(0.4 MPa),而气化系统压力为5.6 MPa,故导气过程极为谨慎,严格控制变换系统压力小于0.4 MPa,以确保煤气不窜入氮气系统。导气时分析煤气中H2S含量为0.75%,已大于3 000×10-6,煤浆中不再加入硫磺。
煤气导入后入口温度为240 ℃,炉温较为平稳。10月2日17:00—10月3日12:00,入口H2S 含量在0.17%~0.24%,出口H2S含量在 0.007%~0.085%。升温过程较为平稳,催化剂已有活性,出口CO已由20%降至2.71%,于是停止注入氮气。
10月3日气化系统开始向煤中加硫磺,同时氨合成变换系统用氮气升温,12:00变换入口H2S含量为0.45%,14:00发现炉温上升较快,用220 ℃热氮气降温,减少煤气量,很快使炉温降至正常,最高点炉温520 ℃,2 h后恢复催化剂正常硫化。
10月4日晚因2个变换系统同时升温,在甲醇变换超温切出煤气导入冷氮气时出现炉温波动,加之入口分离器无液位计,分离器液面高,造成煤气温度低,硫化基本停止,10月4日12:00恢复正常。10月4日20:00,入口H2S 含量为0.42%,出口为0.24%,此时催化剂升温硫化已近后期。
10月5日在氮气系统加盲板后,6日0:00系统开始逐步加煤气量,并逐步提压,变换炉炉温稳定,在3.0 MPa压力下大气量维持3 h,认为升温硫化结束。10月6日早晨系统向脱碳脱硫系统导气。
2.2 合成氨变换催化剂升温硫化
2.2.1 升 温
10月3日11:00合成氨变换系统开始升温,升温流程见图2。由于合成氨中变炉、低变炉串联升温,虽然氮气量在14 000 m3/h,但要将低变炉温度升起来不容易,加之现场管线(30 m)未保温,热损失较大,从中变出口到低变入口温度降低近120 ℃。后来采取高压废锅走副线(不产蒸汽以提高低变入口温度),蒸汽过热器加S3蒸汽(压力1.3 MPa)加热等办法,使低变炉温度逐步提起来。10月4日16:40中变炉温度230 ℃,低变炉温度150 ℃,导入高硫煤气硫化,为平稳,降低了入口水气比,保持氮气量 4 000 m3/h。
2.2.2 硫 化