２０１１年第６期 中州煤炭 总第１８６期 浅谈煤化工变换装置的低水汽比改造 王金刚，谢肥东 （河南龙宇煤化工有限公司，河南永城４７６６００） 摘要：荷兰Ｓｈｅｌｌ（壳牌）粉煤气化装置因运行不稳定，导致下游采用高水汽比工艺的变换工序运行时操作困 难，不仅能耗高，且存在重大安全隐患。经研究，对装置进行了低水汽比技术改造，技改完成后设备运行平 稳、降低了操作难度和能耗、消除了安全隐患，也产生了极大的经济和环保效益。 关键词：粉煤气化装置；煤化工变换装置；低水汽比改造 中豳分类号：ＴＱ５４４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—０５０６（２０１１）Ｏ６—００８７—０２ １ 问题提出 ２技改方案 龙宇煤化工５Ｏ万ｔ甲醇项目采用的是Ｓｈｅｌｌ（壳 高水汽比变换装置运行中存在的主要问题为： 牌）粉煤气化制甲醇的大型生产装置，由于装置新、 ①第一变换炉催化剂失活，运行温度高，操作难度 技术新，国内没有经验可以借鉴。在设计时为避免 高；②蒸汽消耗高；③装置存在重大安全隐患。为节 变换装置甲烷化副反应的问题，采用了传统设计、国 能降耗，实现装置安、稳、长、满、优生产，工程技术人 际上有丰富运行经验但能耗较高的高水汽比工艺。 员经过长期摸索、研究变换装置的运行规律，决定对 高水汽比工艺对前工段装置稳定性要求较高，反应 原变换流程进行改造、优化。 时催化剂活性温度较高，在前工段运行不稳定的情 经过与设计部门探讨、计算，认为低水汽比技改 况下，催化剂容易高温失活，导致变换反应工艺操作 方案在计算模型上可行。借鉴河南开祥化工和中原 难度加大，装置不能正常运行。因煤化工制气工段 大化低水汽比技改成功的经验，确定了以下技改思 采用的Ｓｈｅｌｌ牌气化炉运行不稳定，负荷经常大幅波 路：采用低水汽比工艺，第一变换炉全部换用适应低 动且频繁开停车，导致变换装置催化剂使用一段时 水汽比反应的、采用特殊载体ＱＤＢ－０４催化剂，即第 间后活性大幅下降，第一变换炉工况恶化。为维持 二变换炉上半部分更换为特殊载体ＱＤＢ．０４催化 变换反应运行，催化剂操作温度被大幅提高，人口温 剂，以提高第二变换炉的低温活性，第三变换炉催化 度２５０ ｏＣ，热点温度５００ ｏＣ（比正常操作温度高了 剂不变。 ４０℃）。整个变换反应操作难度变得极高。反应温 ３ 技改流程 度提高，中压蒸汽消耗量也随之增加，技改前每小时 消耗３７ ｔ蒸汽，超过正常指标２５ ｔ，造成中压蒸汽大 来自气化工序的１６５℃、３．４ ＭＰａ的粗煤气与 量浪费，单位能耗很大。而且由于加入了过量中压 ３３０℃、４．０ ＭＰａ的中压蒸汽混合后进入汽液分离 蒸汽，导致变换冷凝液量大，大量污水外排造成环境 器（催化剂使用前期和正常条件下不用加蒸汽），分 污染。因冷凝液中的氯离子对设备和管道腐蚀性很 离出的工艺冷凝液外排至污水处理。从分离器顶部 强，经常发生管道因腐蚀穿孔泄漏的事故，存在重大 出来的粗煤气５５％左右进入变换炉进气加热器，被 安全隐患。为了减小操作难度，节能降耗，减少环境 加热至１９０～２３０ ｏＣ后，进人第一变换炉进行变换反 污染，保证装置安全稳定长周期运行，对变换流程的 应。从第一变换炉出来的不含水分的变换气ＣＯ体 优化已刻不容缓。 积含量为３５％～３８％，温度为４００～４４０ ｑｃ，与进第 一变换炉的原料气进行换热，当温度降低至３９０～ ４００ ｃＩ＝再与３０％的粗煤气混合并喷水降温增湿，温 收稿日期：２０１１—０３—２０ 度降至２１０—２１５ ｑＣ，水汽比为０．２０左右。之后反 作者简介：王金刚（１９８３一），男，河北霸州人，助理工程师，２００４年 应气进入第二变换炉继续进行反应，使不含水分的 毕业于郑州轻工业学院，现从事甲醇生产管理工作。 ＣＯ体积含量降至２５％一２６％，出第二变换炉气体 ・８７・ ２０１ １年第６期 温度为３５０～３７０℃，与１５％的粗煤气 混合并喷水降温增湿，温度降至２１０～ ２１５℃进入第三变换炉进行变换反应。 出第三变换炉的不含水分ＣＯ体积含量 为１９．５％，温度为３ｌ０～３３０℃进人后 中州煤炭 总第１８６期 序工段。 重点对第一变换炉部分工艺管道进 Ｇ 行改造：①为降低第一变换炉入口温度， 增加人口冷副线；②为方便操作，把第一 变换炉入口截止阀移动到了激冷管线 前；③为缩短开车时间，在第一变换炉人 口截止阀前增加暖管放空管线。 技改前、后第一变换炉部分工艺流 程对比如图１所示。 ４ 技改效果 （ｂ）改造后 图１技改前、后工艺流程对比 催化剂使用寿命。由于技改后粗煤气中没有冷凝 液，极大地降低了管道腐蚀率，降低了整套变换设备 维护难度，节约了检修费用，综合考虑产生的经济效 益非常可观。 采用低水汽比流程以后，变换装置所产生的蒸 汽冷凝液量很少，大大降低了环保装置工艺废水处 理的压力，减少了环保投资，保护了周边地区的生态 环境。 （上接第８６页） 更换触头架２个，触头架按１３０ 元／个，全年可节约３ １２０元。 （责任编辑：郭海霞） （３）司控室有效空间增大，操作环境得到改善， 保证了操作人员的安全。 （４）制动性能得到提高，实现了软启动且加速 平稳。 （６）改造前每台车平均每年更换闸瓦４套（每 套４块），闸瓦４０元／块，全年可节约６４０元。 （７）交流传动变频调速机车，节电率在３５％以 上。以ＣＤＸＴ．８型电机车为例，每箱蓄电池４４０ Ａｈ （１４０ Ｖ），充电电流５０ Ａ，充电电压１４０ Ｖ，充电时间 ６ 结语 传统蓄电池电机车经变频调速改造，实现了机 １５ ｈ，年电费１８ ９００元。按变频机车充１次电多运 行１班计算，全年可节约电费约６ ６１５元。 ５．２ 安全效益 车牵引电机从直流电机向交流电机的转变，机车实 现了零速制动和无级调速，机车运行平稳，降低了能 耗及维修成本，同时给大巷运输带来了较好的经济 效益和安全效益，具有较大的使用和推广价值。变 频调速机车在将来的煤矿运输发展中将取代直流电 阻调速电机车，是煤矿运输设备调速系统今后的发 展趋势。 （１）事故维修率明显降低，维修量大幅度降低， 有效降低了职工的劳动强度。 （２）机车运行安全性能得到提高，机车运行中 无法断电现象得到彻底解决，杜绝了飞车事故的发 生。 ・（责任编辑：刘欢欢） ８８・
