张亚茹，郭振华
（河南能源化工集团安化公司，河南 安阳455133）
［摘 要］安阳化学工业集团有限责任公司200 kt/a煤制乙二醇装置2012年10月投产，2015年7月乙二醇装置负荷提升至约92%，之后随着乙二醇装置负荷的不断提升，其外围配套工程之变换系统出现了系统阻力增大、系统出口总硫含量上涨、变脱塔入口气温度高、变脱塔填料软化变形、变脱塔阻力增大、变换系统管线腐蚀泄漏等一系列问题，严重影响着乙二醇装置的安、稳、长、满、优运行。为此，安化公司通过不断的技术攻关，对变换系统实施了一系列综合技改，有效解决了上述问题，变换系统的效能得以提升，乙二醇装置实现了满负荷甚至102.14%负荷的运行目标，取得了不错的降本增效成果。
［关键词］乙二醇装置；变换系统；负荷提升；瓶颈问题；综合技改；降本增效
［中图分类号］TQ223.16+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）04-0076-05
0 引 言
安阳化学工业集团有限责任公司（简称安化公司）隶属于河南能源化工集团，其200 kt/a煤制乙二醇装置外围配套工程之变换系统的主要任务是将常压脱硫、压缩加压后的水煤气通过变换反应将CO转化为H2，以满足乙二醇合成系统所需合成气的氢碳比要求，同时将水煤气中的O2脱除以及将有机硫转化成无机硫，并在变脱系统将大部分的无机硫吸收，便于后续PSA系统脱除剩余的硫化物。乙二醇装置外围配套工程之工艺流程为：固定床气化炉→气柜→一级电除尘→罗茨鼓风机→常脱（常压脱硫）系统→二级电除尘→水煤气压缩→变换系统→变脱系统→PSA一段脱除CO2（PSA-CO2）→精脱硫→PSA二段提纯CO（PSA-CO）→PSA三段提纯H2（PSA-H2）→乙二醇装置。
安化公司乙二醇装置于2012年10月投产，2015年7月开始组织四机生产（即4台水煤气压缩机运行，下同），装置负荷顺利提升至约92%，乙二醇产量达到560 t/d左右。随着乙二醇装置负荷的不断提升，变换系统气量逐渐增大，出现了变换系统阻力增大、变换系统出口总硫含量上涨、变脱塔入口气温度高、变脱塔填料软化变形、变脱塔阻力增大、变换系统部分管线腐蚀泄漏等问题，严重影响着乙二醇装置的安、稳、长、满、优运行。针对一系列生产难题，安化公司决定对变换系统实施综合技改，最终通过不断的技术攻关有效解决了上述问题，变换系统的效能得以提升，并于2020年2月乙二醇装置冲刺至102.14%的负荷目标，乙二醇最高日产达620.41 t，创历史新高。以下对变换系统实施的综合技改及有关情况作一介绍。
1 变换系统工艺流程及主要设备
1.1 变换系统工艺流程
变换系统工艺流程简图见图1（虚线部分为技改后增加的内容）。水煤气压缩机三段出口来的水煤气（温度≤40 ℃，压力≤1.1 MPa）进入油过滤器，脱除水煤气中的油污后依次经煤气预热器Ⅲ（管程）、煤气预热器Ⅰ（管程）与壳程来自中温水解塔的变换气换热提温至约185 ℃，再进入煤气预热器Ⅱ（管程）与壳程来自变换炉的变换气换热提温至约240 ℃，然后通过蒸汽三通与1.7 MPa、330 ℃的蒸汽充分混合后经电动阀进入变换炉；一定温度（240～320 ℃）的水煤气在变换催化剂的作用下进行除氧及变换反应，变换反应放出的热量通过预热除盐水予以回收；出变换炉的变换气（有30～50 ℃的温升）经煤气预热器Ⅱ（壳程）与水煤气换热降温后，进入中温水解塔（180～230 ℃）水解，之后依次进入煤气预热器Ⅰ（壳程）、煤气预热器Ⅲ（壳程）与水煤气换热降温至约144 ℃，再经除盐水预热器（管程）、变换气水冷器换热降温至约40 ℃后进入变换气分离器，分离出的变换气送变换气脱硫系统，分离出的冷凝液送污水处理系统。
1.2 变换系统主要设备
（1）变换炉（1台）。变换炉为立式设备，尺寸为φ3 800 mm×26 mm×14 946 mm，材质为15CrMoR；内装催化剂分为3层，装填高度分别为1.41 m、2.00 m、1.99 m，另装填有保护剂16 m3，催化剂装填量共计43 m3，催化剂层上、下分别装填有φ25 mm和φ50 mm的耐火球。
（2）中温水解塔（1台）。中温水解塔为立式设备，尺寸为φ3 000 mm×20 mm×13 140 mm，材质为15CrMoR；内装填催化剂35 m3，催化剂层上、下分别装填有φ25 mm和φ50 mm的耐火球。
（3）煤气预热器Ⅰ（1台）。煤气预热器Ⅰ为立式设备，尺寸为φ1 300 mm×10 mm×4 116 mm，材质为06Cr18Ni11Ti，换热面积为88.7 m2；工艺介质为煤气（管程）/变换气（壳程）。
（4）煤气预热器Ⅱ（1台）。煤气预热器Ⅱ为卧式设备，尺寸为φ1 400 mm×12 mm×6 840 mm，材质为06Cr18Ni11Ti，换热面积为 312 m2；工艺介质为煤气（管程）/变换气（壳程）。
（5）1#变换气水冷器（1台）。1#变换气水冷器为卧式设备，尺寸为φ1 340 mm×10 mm×6 699 mm，材质为06Cr18Ni11Ti，换热面积为485.64 m2；工艺介质为变换气（管程）/循环冷却水（壳程）。
（6）变脱塔（2台）。变脱塔为立式设备，尺寸为φ3 600 mm×22 mm×44 716 mm，材质为Q345R；变脱塔内装填φ76 mm×76 mm鲍尔环填料242.4 m3、φ50 mm×50 mm鲍尔环填料8.1 m3；工艺介质为变换气和栲胶液。
（7）油分离过滤器（1台）。油分离过滤器为立式设备，尺寸为φ3 600 mm×18 mm×7 910 mm，材质为06Cr18Ni11Ti。
2 变换系统运行中存在的主要问题
乙二醇装置外围配套系统四机运行时，入变换系统工艺气压力约1.0 MPa、温度≤40 ℃，气量约82 000～84 000 m3/h（干基），入变换系统气体组分全分析数据大致为CO2 6.78%、O2 0.29%、N2 8.25%、CH4 1.03%、CO 32.73%、H2 50.91%、H2S 149.20 mg/m3、COS≤105.34 mg/m3。在乙二醇装置负荷提升至92%时，变换系统出现了如下问题：系统阻力涨至1.050 MPa，变换炉入口蒸汽量增至3.9 t/h，变换系统出口总硫含量上涨至18 mg/m3（控制指标≤17.5 mg/m3），变脱塔入口气温度高达50 ℃（操作指标38～42 ℃），变脱塔阻力增加1 kPa；停车检修期间发现变脱塔填料存在变形。为保证乙二醇装置的高负荷、长周期运行，必须对变换系统实施改造。
3 原因分析及技改方案
3.1 变换系统阻力增大问题
3.1.1 原因分析
水煤气压缩机三段出口水煤气夹带有大量油水进入变换系统内，首先经油分离过滤器，通过1次/h的频次排放油分离过滤器内的油水。随着变换系统负荷的不断提升，由于油分离过滤器过滤能力未增加，油水不能及时排出，导致油分离过滤器阻力增大，其内件——过滤网每年均需进行更换；油水随水煤气进入变换系统，工艺气气质差，油水附着于变换系统管线、弯头、阀门及变换催化剂床层等处，造成变换系统阻力增大，系统运行状况恶化。另外，由于设计方面的原因，油分离过滤器入口管线（DN500）进口阀设计为自调阀加前后切断阀，实际生产中多次发生自调阀误动作甚至误关闭的情况，严重威胁系统的安全生产。
3.1.2 技改方案
更多内容详见《中氮肥》2021年第4期