刘立强
（中煤鄂尔多斯能源化工有限公司，内蒙古 鄂尔多斯017000）
［摘 要］中煤鄂尔多斯能源化工有限公司一期1 000 kt/a合成氨和1 750 kt/a尿素项目于2014年2月投产，二期1 000 kt/a甲醇项目于2021年4月投产，其气化装置采用4.0 MPa BGL熔渣气化工艺。一期变换系统自2014年投产以来，变换催化剂使用情况不良，存在变换炉催化剂床层温度难以控制、变换催化剂使用寿命短等问题，2020年一期变换系统采用昌邑凯特新材料有限公司KC-102S预硫化变换催化剂时，催化剂厂家指出一期变换催化剂使用寿命短等问题可能与变换炉的设计有关。为此，经设计院和变换催化剂厂家模拟计算，二期变换系统设计建设阶段进行了变换炉顶部气体分布器底部阻隔板开孔封堵改造。在二期变换系统与一期变换系统均选用KC-102S预硫化变换催化剂的情况下，二期变换催化剂表现出对BGL气化工艺所产粗煤气适应性良好、催化剂活性与活性稳定性良好的运行态势，表明变换炉气体分布器底部阻隔板开孔封堵改造达到了改善炉内气体分布状况的目的，预计可有效延长二期变换催化剂的使用寿命。
［关键词］BGL熔渣气化；变换炉气体分布器；底部阻隔板；封堵改造；KC-102S预硫化变换催化剂；应用情况；催化剂活性；催化剂使用寿命
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）03-0039-04
0 引 言
中煤鄂尔多斯能源化工有限公司（简称中煤鄂能化）是中国中煤能源集团有限公司的全资子公司，其主生产装置分两期建设，一期为1 000 kt/a合成氨和1 750 kt/a尿素项目，于2014年2月投产，二期为1 000 kt/a甲醇项目，于2021年4月投产。中煤鄂能化气化装置采用4.0 MPa BGL熔渣气化工艺；一期、二期变换系统均分为两个系列——一期变换系统为Ⅰ系列、Ⅱ系列，二期变换系统为Ⅲ系列、Ⅳ系列，一期单系列变换系统采用由4台变换炉串联而成的全变换工艺，二期单系列变换系统采用由2台变换炉串联而成的部分变换工艺，一期、二期变换炉设计基本相同。从一期变换系统的运行情况来看，变换催化剂使用情况不良，使用寿命不长，2020年一期变换系统采用昌邑凯特新材料有限公司（简称昌邑凯特）生产的KC-102S预硫化变换催化剂时，催化剂厂家指出一期变换催化剂使用寿命短等问题可能与变换炉的设计有关，故二期变换催化剂采用昌邑凯特KC-102S预硫化变换催化剂时同时实施了变换炉气体分布器改造。以下就二期变换炉气体分布器改造及其KC-102S预硫化变换催化剂的应用情况作一小结。
1 二期变换炉气体分布器改造
中煤鄂能化一期变换系统自2014年投产以来，变换催化剂使用情况不良，尤其是催化剂床层温度下降过快的问题——变换系统导气完成加负荷后，第一变换炉催化剂床层热点温度迅速下降，其热点长期处于变换炉最底部或变换炉出口，一旦系统负荷出现波动，变换炉催化剂床层温度很难调节，且变换催化剂使用寿命相较于同等规模的装置偏短。
原始设计一期变换炉顶部气体分布器上部构造如图1。变换炉顶部气体分布器焊接在炉顶管道下方，分布器由树状支撑、环形分布板和底部阻隔板三部分组成，分布器最下面的底部阻隔板开有小孔。鉴于一期变换系统的运行情况，二期两个系列变换炉设计建设阶段，设计院和变换催化剂厂家进行了模拟计算，发现阻隔板开孔后大量气体从分布器底部进入催化剂床层，会造成大量气体从变换炉中部穿过，使得变换炉四周催化剂的利用率低，从而造成变换催化剂使用寿命短。因此，为改善变换炉内的气体分布情况，提高变换催化剂的使用率，延长变换催化剂的使用寿命，设计院提出将变换炉顶部气体分布器的底部阻隔板之开孔堵上，于是二期变换系统两个系列4台变换炉设计建设阶段全部进行了底部阻隔板开孔封堵改造——改造后，粗煤气从分布器侧面出来，经过变换炉顶部半球状封头，使气体分布更加均匀，理论上可改善变换炉内催化剂床层气体分布不均的状况。除了变换炉顶部气体分布器进行了改造外，变换炉其他部位均未作改动。
2 二期变换系统工艺流程简述
来自煤气化装置的粗煤气，进入洗涤分离器下部，与其上部的洗涤水逆流接触，除去粗煤气中的大部分煤尘和焦油后进入气气换热器，与来自第二变换炉的变换气进行热交换，粗煤气温度升至240 ℃后进入第一变换炉（第一变换炉分为两段，段间设置了煤气激冷段）进行变换反应，出第一变换炉的变换气温度约415 ℃；由于经变换反应后工艺气中的大部分水蒸气已消耗，工艺气中水蒸气含量已不足，第一变换炉出口变换气经补充中压过热蒸汽后送入淬冷增湿器，利用变换气显热加热锅炉给水，为变换气补充水蒸气，同时降低变换气的温度；经淬冷增湿器降温至230 ℃的变换气进入第二变换炉，继续进行变换反应；
更多内容详见《中氮肥》2022年第3期