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低水氣比工藝在Shell煤氣變換節(jié)能改造中的應用

文檔作者：李桂萍文檔來源：中國石化湖北化肥分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年02月21日
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2013年4月
第36卷第2期
囊怠舷
Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry
Apr．2013
V01．36 No．2
低水氣比工藝在Shell煤氣變換節(jié)能改造中的應用
李桂萍
(中國石化湖北化肥分公司，湖北枝江443200)
摘要：介紹合成氨原料路線“煤代油”改造工程中變換工藝流程，比較高、低水氣比變換工藝的優(yōu)缺點，高水
氣比變換工藝存在蒸汽消耗量大、催化劑床層超溫等問題。2011年實施了低水氣比變換工藝改造。改造后，變換
工藝裝置運行穩(wěn)定，節(jié)能降耗效果顯著。
關鍵詞：低水氣比變換工藝Shell煤氣化節(jié)能改造
中國石化湖北化肥分公司合成氨原料路線
“煤代油”改造工程選用了荷蘭Shell公司的粉煤／
氣化工藝，投煤量為2000t／d，產(chǎn)合成氣(CO-bH：)
量為142000m3／h。原設計粗煤氣變換采用高水氣
比變換工藝．催化劑選用進口K8—11和國產(chǎn)QCS
系列產(chǎn)品。變換裝置運行4年多來．一直存在蒸汽
消耗量大、催化劑床層超溫、催化劑失效頻繁等問
題。為解決變換裝置存在的問題，經(jīng)分析和論證。
2011年實施了低水氣比變換工藝改造．變換催化
劑選用國產(chǎn)耐硫變換催化劑。改造項目同時完成
了與上下游工藝的合理銜接．投運4個月來，裝置
運行平穩(wěn)．節(jié)能效果顯著，說明改造獲得成功。
1高、低水氣比變換工藝比較
改變水氣比例是變換生產(chǎn)操作中最重要的調(diào)
節(jié)手段．蒸汽比例高可以避免甲烷化副反應的產(chǎn)
生．但容易造成催化劑的反硫化失活以及床層阻
力增加，CO停留時間縮短：低水氣比變換的各段
床層熱點溫度較高水氣比變換有大幅度下降．各
段出口變換氣中過剩蒸汽大幅度減少。由于蒸汽
比例低．需要通過控制操作條件以避免甲烷化副
反應的產(chǎn)生。
高水氣比工藝特點：在變換進口一次加足水
蒸氣(水氣比為1．1～1．3)滿足全流程一氧化碳變換
反應的需要．優(yōu)點是不會有甲烷化副反應發(fā)生，缺
點是蒸汽消耗大(噸氨耗在2．2t以上)，由于一段
催化劑處于高水氣比和高溫的苛刻條件下運行．
催化劑會出現(xiàn)反硫化現(xiàn)象．影響催化劑的活性。
低水氣比工藝的特點：在變換流程中分3次
加入水蒸氣．通過控制工藝氣中的水氣比來控制
變換反應的深度．進而控制床層熱點溫度：在熱點
溫度較低的條件下．即不會發(fā)生甲烷化副反應的
條件下．實現(xiàn)高濃度CO變換．從而達到降低蒸汽
消耗．增產(chǎn)增效的目的；由于一段催化劑處于低水
氣比和較低溫度條件下．不會出現(xiàn)反硫化現(xiàn)象．避
免影響正常生產(chǎn)和頻繁更換催化劑等問題。
2改造后變換工藝流程
改造后工藝流程如圖1所示。
從圖1可以看出．本項目主要進行了3項改
造，增設預變換爐、蒸汽由原來的1次加入改為3
次加入、增設水洗塔，分述如下。
1)增加預變換爐。為了降低第一變換爐工藝
負荷．在原變換工藝流程上即第一變換爐淬冷器
之前，增設預變換爐。粗煤氣壓力(絕壓)3．8 MPa，
溫度為150 oC，干氣中CO含量為61．7％，經(jīng)分離、
過濾后與第一次加入的中壓蒸汽(380 oC、4．0MPa、
1 800kg／h)進入煤氣換熱器．與來自甲烷化換熱器
的變換氣進行換熱．加熱至200 oC進入新增加的預
變換爐進行預變換反應．經(jīng)過該變換爐后CO含量
由60％降低到40％左右。
收稿日期：2012—09—27；收到修改稿日期：2013一01—21。
作者簡介：李桂萍，女，1978年出生，工程師，2003年畢業(yè)于遼
寧石油化工大學化學工程與工藝專業(yè)．現(xiàn)任中國石化湖北化肥分
公司技信中心設計員。聯(lián)系電話：0717-4232372：E—mail：7576533@
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