变换导气方案

变换导气方案

摘要：水煤气因其一氧化碳含量高的特性，导致变换制氢导气过程中易出现超温、超升温速率。变换导气过程无非就这四种情况：低温低压导气、低温高压导气、高温低压导气、高温高压导气，这里就本人的操作经验与大家分享。

关键词：变换导气超温升温速率操作经验

前言

我国近些年经济的稳定高速发展，能源的开采利用日益凸显出她的重要位置，利用煤化工替代性降低石油消耗和进口的依赖度，是稳定我国经济发展的必然选择。

当前煤化工在中国大力发展，无论生产什么产品、选择什么工艺，大都有水煤气变换制氢环节。水煤气含一氧化碳高的特性为变换环节投产之际出了不小的难题——导气过程中要么超温、要么超升温速率或者二者兼备，这里就本人的一些变换导气的操作经验与大家分享。

1.目的：

1.1.为减小温变引起触媒强度下降、减少触媒的粉化，延长变换炉触媒的使用寿命，要求导气过程中变换炉触媒的升温速率≯20℃/h。

1.2.为减小设备、管道的热应力损伤，延长设备使用寿命，导气过程中升温速率≯20℃/h。

1.3.为减小设备的形变损伤，减小设备的应变疲劳损伤，导气过程中升降压速率≯0.1MPa/min。

2.操作过程(以神华包头变换为例)：

变换炉正常生产参数如下：

流量：392998NM3/h(湿基)

压力：6.33MPa

水气比：1.152

入口温度：265℃

出口温度：427℃

CO：20.32%(湿基)、43.73%(干基)

典型流程(见附图1)：

附图1

3.操作：

变换导气根据情况，基本分为四种操作步骤：低温低压导气、低温高压导气、高温低压导气、高温高压导气。

3.1.低温导气

3.1.1.基本条件

3.1.1.1.变换炉触媒温度在触媒起始活性温度以上，钴钼系耐硫变换触媒的起始活性温度一般在220℃以上，触媒生产厂家不同会有所差别。

3.1.1.2.水煤气暖管，温度指示T1在225℃以上，以保证有足够的水气比。也可以根据压力PG的值、所要求水/气下的蒸汽压力，利用水蒸汽饱和压力算得T1的温度。

3.1.1.3.开工加热器具备投用条件，因为气水分离器出口的水煤气含有一定量的液态水，需要过热汽化。

3.1.1.

4.确认阀门A、B、C、D处于完全关闭状态。

3.1.2.低温低压导气操作

3.1.2.1.通过阀门D控制变换炉压力P2在0.5MPa。一般该压力有自动控制，在操作中没有必要严格控制在0.5MPa，可以根据情况灵活选择，但不建议超过0.5MPa。

3.1.2.2.缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，一经发现变换炉触媒温度有上升的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。

3.1.2.3.缓慢微微开启阀门B，并通过开工加热器调整入变换炉水煤气温度在要求值。同时观察变换炉触媒温度T2、T3、T4、T5、T6变换情况。由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。

3.1.2.

4.随着导气的进行、变换炉触媒床层的升温速率会越来越小，只需要增加阀门B的开度，增大变换气量状况就会好转。同时因为气量的加大，阀门D虽然也相应的在不断开大、甚至全开，变换的压力是会不断上升的。

3.1.2.5.随着阀门B的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直至变换炉的

出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。

3.1.2.6.调整工艺参数、投入正常生产。

注意：

小气量导气操作的后期或低负荷生产时，变换炉出口温度比正常生产时间要高，并不是“热量带不走”，而是低负荷时间，变换空速过低、变换反应更接近于平衡状态，单位气量的变换反应更多、对应的变换热量更多的缘故；

随着导气时间的推移、变换炉触媒温度升高，变换反应平衡常数下降、变换炉触媒升温速率会有所下降，只需要通过增大阀门B的开度、增加变换炉通过的气量就可以提高其升温速率；

一端发现变换炉升温速率过快、变换炉触媒床层温度过高，只需要关小阀门B，同时开大阀门D，由流动的气体带走热量、降低温度；而不是“封炉”，停止导气，这样高温点需要很长时间才可能降低；不可以选择加大气量、一次通过，这样变换炉触媒床层的升温速率将完全不可控制的急速上升。

3.1.3.低温高压导气操作

3.1.3.1.均压确认阀门B、阀门D全关。

3.1.3.2. 缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，只要温度的上升速率在目标范围内，可以不予考虑；一经发现变换炉触媒温度有上升速率超过目标范围内的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。

3.1.3.3. 缓慢开启阀门B，通过阀门B的开度控制变换升压速率在目标范围，更要通过阀门B的开度控制变换炉触媒床层升温速率，直至阀门B全开。有水煤气进入变换炉，就有温度的上升，均压过程一定要缓慢。

3.1.3.

4.变换炉压力与系统平衡后，缓慢开启阀门D，由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。

3.1.3.5.随着阀门D的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直到变换炉的出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。

3.1.3.6.调整工艺参数、投入正常生产。

注意：

变换炉均压操作中变换炉温度会逐步上升，只要控制好均压速率，变换炉触媒床层升温速率是可以控制在目标范围内的；

小气量导气操作的后期或低负荷生产时，变换炉出口温度比正常生产时间要高，并不是“热量带不走”，而是低负荷时间，变换空速过低、变换反应更接近于平衡状态，单位气量的变换反应更多，对应的变换热量更多的缘故；

随着导气时间的推移、变换炉触媒温度升高，变换反应平衡常数下降、变换炉触媒升温速率会有所下降，只需要通过增大阀门D的开度、增加变换炉通过的气量就可以提高其升温速率；

一端发现变换炉升温速率过快、变换炉触媒床层温度过高，只需要关小阀门D，由变换炉通过的气量控制变换炉触媒升温速率，不可以加大气量、一次通过，这样变换炉触媒床层的升温速率将是不可控制的急速上升。

3.2.高温导气

3.2.1.基本条件

3.2.1.1.生产中断后，变换炉触媒没有冷却下来，温度在触媒起始活性温度以上，且远高于触媒起始活性温度。

3.2.1.2.水煤气暖管，温度指示TG0在225℃以上，以保证有足够的水气比。也可以根据压力PG的值、所要求水/气下的蒸汽压力，利用水蒸汽饱和压力算得TG0的温度。

3.2.1.3.开工加热器具备投用条件，因为气水分离器出口的水煤气含有一定量的液态水，需要过热汽化。

3.2.1.

4.确认阀门A、B、C、D处于完全关闭状态。

3.2.2.高温低压导气

3.2.2.1.通过阀门D控制变换炉压力在0.5MPa。一般该压力有自动控制，在操作中没有必要严格控制在0.5MPa，可以根据情况灵活选择，但不建议超过0.5MPa。

3.2.2.2.缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，一经发现变换炉触媒温度有上升的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。

3.2.2.3.缓慢微微开启阀门B，并通过开工加热器调整入变换炉水煤气温度在要求值。同时观察变换炉触媒温度TG1、TG2、TG3、TG4、TG5变换情况。由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。

3.2.2.

4.随着导气的进行、变换炉触媒床层的升温速率会越来越小，只需要增加阀门B的开度，增大变换气量状况就会好转。同时因为气量的加大，阀门D虽然也相应的在不断开大、甚至全开，变换的压力是会不断上升的。

3.1.2.5.随着阀门B的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直到变换炉的出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。

3.1.2.6.调整工艺参数、投入正常生产。

3.2.3.高温高压导气

3.2.3.1.均压确认阀门B、阀门D全关。

3.2.3.2. 缓慢开启阀门C，直至全开。开启过程中为防止阀门B有泄漏情况引起变换炉升温，只要温度的上升速率在目标范围内，可以不予考虑；一经发现变换炉触媒温度有上升速率超过目标范围内的情况，立即关闭阀门C，确认阀门B全关后再做该步操作。

3.2.3.3. 缓慢开启阀门B，通过阀门B的开度控制变换升压速率在目标范围，更要通过阀门B的开度控制变换炉触媒床层升温速率，直至阀门B全开。有水煤气进入变换炉，就有温度的上升，均压过程一定要缓慢。

3.2.3.

4.变换炉压力与系统平衡后，缓慢开启阀门D，由气量大小对应放出热量多少控制变换炉触媒升温速率。

3.2.3.5.随着阀门D的不断开大、变换变换炉触媒床层的升温速率逐步下降，直到变换炉的出口温度开始下降，可以确认变换导气结束。

3.2.3.6.调整工艺参数、投入正常生产。

4.导气温升趋势

4.1.低温导气温升趋势(见附图2)

附图2

4.2.高温导气温升趋势(见附图3)

附图2

结语

由导气温升趋势图不难看出，变换炉触媒在高温下导气能更快的转入正常生产，同时变换炉触媒温度越高转入正常生产的时间越短。