一氧化碳变换操作说明

一氧化碳变换流程叙述
一、一氧化碳变换工艺过程说明
从SHELL来的煤气化装置的粗合成气（温度：168℃，压力：3.8MPa（g），湿基CO：55.6％，干基CO：69.07％）进入煤气原料气分离器04S001，分离出夹带的液相水后进入原料气过滤器04S002，其中装有吸附剂，可以将粗合成气中的粉尘等对催化剂有害的杂质除掉。

然后粗合成气分成三部分。

一部分占总气量28.5％的粗合成气进入煤气预热器04E001，与第三变换炉04R003出口变换气换热至210℃，后进入蒸汽混合器04S003，进入该混合器前来自蒸汽管网的过热蒸汽（4.275MPa，282℃）与粗合成气混合。

进蒸汽混合器的蒸汽量由调节阀FV-04005调节，该蒸汽量与28.5％的粗合成气量是比例控制，保证进入一变的气、汽比不低于1.09，原料气管线设有TV-04003调节阀旁路（测温点TE-04003在一变的入口。

混合后的粗合成气进入煤气换热器04E002管侧与来自第一变换炉04R001出口的变换气换热。

合成气温度由TV-04003控制在约245℃左右，进入第一变换炉04R001进行变换反应（一变入口湿基CO：33.1％）。

控制第一变换炉出口变换气温度小于等于460℃，（干基CO：18.27％湿基CO：12.5）。

第一变换炉出口变换气在煤气换热器04E002（此换热器富裕量较大，壳侧设一150的旁路）与入第一变换炉的粗合成气换热，后与另一部分占总气量32％的粗合成气相混合。

随后进入1#淬冷过滤器04S004，在此用来自低压锅炉给水泵82P003A/B约11.78吨/时的低压锅炉给水（4.2 MPa，150℃）激冷到235℃后，保证进入二变的气、汽比不低于0.53。

入第二变换炉04R002的变换气温度由TIC-04006控制（测温点设在二变的入口）。

第二变换炉出口温度为351.4℃（干基CO：18.96％；湿基CO：14.7％）。

另外，占总气量39.5％的粗合成气与第二变换炉出口变换气相混合（原料气与变换气混合前设一分析调节阀AIC-04001，保证出变换的CO含量控制在指标以内）。

后进入2#淬冷过滤器04S005，用来自低压锅炉给水泵82P003A/B约13.65吨/时的低压锅炉给水（4.2 MPa，150℃）激冷到大约220℃，保证三变入口的气、汽比不低于0.33（干基CO：33.1％湿基CO：24.1％）。

进入到第三变换炉04R003，在催化剂QCD-4的作用下进行变换反应。

进入第三变换炉的变换气温度由TIC-04008控制。

出第三变换炉的变换气温度约306.2℃（干基CO：19.4％；湿基CO：15.8％）。

然后进入煤气预热器04E001的壳侧与粗合成气换热到297.5℃。

依次经锅炉给水预热器04E003A/B、除盐水预热器04E004，合成气相应地被冷却到180℃、85℃后进入1#变换气分离器04S006、变换气水冷器04E005、2#变换气分离器04S008，此时合成气温度约为40℃，CO：19.4％（干基，vol），送至酸性气体脱除工序。

低压锅炉给水经锅炉给水预热器04E003A/B回收变换余热后送至动力蒸汽装置。

来自甲醇合成预热后的脱盐水经除盐水预热器04E004回收余热后送入低压除氧器。

来自煤气原料气分离器04S001、蒸汽混合器04S003、1#变换气分离器04S006、2#变换气分离器04S008的工艺冷凝液（81.4℃，35.11bar），与来自低温甲醇洗的洗涤水（10℃，11bar）混合进入冷凝液闪蒸槽04S007。

在此减压至1.1MPa后，将溶解的大部分气体（81℃，11bar）解析出来，经闪蒸气水冷器04E007冷却至40℃送入闪蒸气分离器04S010的中部。

冷凝液闪蒸槽04S007的压力由PIC-04011控制。

闪蒸后的冷凝液进入冷凝液泵04P001A/B，加压后送SHELL 煤气化装置。

出闪蒸气分离器04S010的冷凝液送污水处理站去污水处理。

出闪
蒸气分离器04S010的尾气（40℃，10.85bar）送硫回收工序。

初始开车、大修后的开车，变换炉中的耐硫宽温催化剂的升温和硫化，采用开工蒸汽加热器04E008加热氮气循环升温。

并在氮气中加入一定量的二硫化碳进行硫化。

来自管网的氮气进入开工蒸汽加热器04E008加热后，分别送入第一变换炉04R001、第二变换炉04R002、第三变换炉04R003，返回的氮气在氮气冷却器04E006中用循环冷却水冷却后进入氮气分离器04S009。

然后，由氮气鼓风机04K001送入氮气加热器。

出开工蒸汽加热器04E008的氮气温度TC-04032由出开工蒸汽加热器04E008上的蒸汽放空调节阀TV04032A/B控制。

变换炉催化剂硫化所需的二硫化碳有二硫化碳储槽04T001储存。

二硫化碳经计量后与出04E008的氮气混合一起分别送至变换炉进行催化剂进行硫化。

参见一氧化碳变换的PID。

二、工艺原理
一氧化碳是在催化剂的作用下，具有一定的温度（高于催化剂的起始活性温度）条件，CO和水蒸汽发生反应，将CO转化为氢气和二氧化碳气。

其化学反应式为：H2O+CO＝CO2+H2+Q
本工序针对SHELL粉煤气化生成的粗合成气的特性（CO含量高，且含硫量较高），一氧化碳变换采用耐硫宽温变换工艺，采用锅炉给水、脱盐水换热的方式回收反应热。

三、工艺控制
A）控制系统说明
1）第一变换炉进口温度控制
第一变换炉进口温度由煤气换热器进口粗合成气副线上的调节阀TV-04003调节。

2）第一变换炉进出口水/气比控制
第一变换路进口税/气比通过蒸汽混合04S003蒸汽管线上的调节阀FV-04005调节，蒸汽流量根据本工序粗煤气流量来预定设定。

3）第二变换炉进口温度控制
第二变换炉进口变换气温度由调节阀TV-04006通过调节低压锅炉给水泵来的锅炉给水流量来控制。

4）第三变换炉进口温度控制
第三变换炉进口变换气温度由调节阀TV-04008通过调节低压锅炉给水泵来的低压锅炉给水流量进行控制。

5）冷凝液闪蒸槽压力调节
冷凝液闪蒸槽的操作压力由冷凝液闪蒸槽出口闪蒸汽管线上的压力调节阀PV-04011调节控制。

B）一氧化碳变换装置系统置换
在系统完成气密试验后，打开进一氧化碳变换工序原料汽管线PG-04001-450-CEBA2-ST上的单汽管线GAN-04001-100-CBBA1阀门，用低压氮气置换系统，系统置换合格的氧含量应小于或等于0.5%。

投入自动状态。

C）耐硫变换催化剂升温硫化
耐硫变换催化剂使用前呈氧化态，要经过硫化后才有很好的催化活性。

这里仅说明耐硫变换催化剂升温硫化时，通常需要采取的步骤。

具体硫化不知应根据催化剂厂提供的不同型号的耐硫变换催化剂硫化方案进行。

1）升温前的准备
•水、电、原料气（粗合成气）、氮气、蒸汽确保正常供应。

•变换系统气密试验合格，升温用盲板抽加完毕，关系畅通，仪表齐全，取样点好用。

•开工蒸汽加热器04E008、氮气循环鼓风机04K001、转子流量机确保好用。

•画好理想升温硫化曲线，并准备好直尺、彩笔记录本、U型管压差记等。

•将二硫化碳加入储槽内，并在储槽液面上用氮气保持0.5MPa(a)左右的压力，储槽液位计要加装刻度，以便计算二硫化碳加入量。

2）升温
•氮气循环升温系统用氮气置换，分析O2小于0.5％为合格，二硫化碳储槽置换后充压至0.5MPa备用。

对升温原料气（粗合成气）付线进行置换，以备供粗合成气。

•开启氮气管线GAN-04003-100-CBBA1上的阀门，给氮气循环升温系统充氮气至0.5MPa(g)，启动氮气鼓风机04K001,调节有关阀门，使气体循环量保持在18000Nm3／H左右进行循环。

•开工蒸汽加热器04E008通蒸汽升温，每半小时记录一次，并分析绘制曲线。

•用调节开工蒸汽加热器出口蒸汽放开量的方法来控制升温速率，调节要平稳，控制开工蒸汽加热器出口温度TIC-04032<450℃。

•开氢氮气（来自界外）补充阀PV-04019，向氮气循环升温系统补加氢氮气，并从氮气分离器04S009后放空，以调节循环气成分，使循环气中H2>25％，边升温边调节循环气成分。

3）硫化
•当变换炉催化剂床层温度升至150℃时，可稍开二硫化碳储槽出口阀，使二硫化碳经转子流量计后进入开工蒸汽加热器的入口管线。

•变换炉催化剂床层温度在150-200℃之间时，变换炉入口总硫量（硫化氢+二硫化碳）应维持在3-5g/m3；当温度升至250-300℃时总硫量可提至8 g/m3左右；当温度升至300℃以上时，入口气总硫量可提至10 g/m3以上。

•硫化过程要消耗氢，为了防止惰性气体在循环气中积累，应在氮气分离器后的放空管连续放空少量循环气，补充氢氮气要连续加入，使循环气中氢气含量维持在25％以上。

•当变换炉进出口总硫量相等或接近时，硫化结束，逐渐减少并切断开工蒸汽加热器，用氢氮气吹除至出口的H2S<100g/m3后，关变换炉进出口阀，充氮气保持正压。

4）升温硫化过程中的注意事项：
•升温硫化严格按催化剂供货商提供的技术方案进行。

•升温硫化过程中要始终保证氮气压力在0.3～0.35MPa（g），氢氮压力为0.3～0.35 MPa（g）。

•要保证氮气和氢氮气氧含量小于0.5％，且每小时分析一次。

循环气中的H2>25%，O2<0.5%，每小时分析两次，变换炉进口硫含量每小时分析两次。

•二硫化碳要严格管理，附近不可有明火，不可泄漏，不可靠近高温热源（小于100℃）。

充装二硫化碳时要暂时封锁现场，要有专人负责。

二硫化碳储槽充装前要清洗干净，严禁油污。

•二硫化碳和催化剂升温硫化过程中消防队应派人监护，准备好消防救护器材，消防车现场待命。

5）粗合成气导入变换装置
耐硫变换催化剂升温硫化结束后，当耐硫变换催化剂温度未降至工艺气体露点以下时，即可将蒸汽送入蒸汽混合器（04S003）导入变换装置。

将锅炉给水、除盐水分别送入锅炉给水预热器04E003A/B、除盐水预热器04E004，将冷却水送入变换气水冷器04E005、闪蒸气水冷器04E007。

将第一变换炉的进口温度TIC-04003、第二变换炉的进口温度TIC-04005、第三变换炉的进口温度TIC-04008设定投入自控。

开启原料气分离器管线上的主阀旁路阀，待压力平衡后，逐渐开启主阀，同时关闭旁路阀。

注意变换炉进、出口温度，使变换炉进、出口温度指标控制在正常值。

四、正常生产和操作
A)正常生产工艺控制指标
1）压力
2）温度
3）流量
4）液位
B)主要分析控制指标
C)常规检查及注意事项
1）变换炉的操作是以控制变换炉催化剂床层温度为中心，以控制变换炉入口温度和入口气体成分为主要手段。

在工艺指标正常的情况下，尽量控制在较低活性温度下操作，严防催化剂超温，杜绝带液入炉的现象发生，若遇催化剂超温过高或温升过快，应立即联系煤气化装置减负荷或作停车处理。

2）操作中应密切注意来自煤气化装置的粗合成气中的组分变化。

发现第一变换炉催化剂床层有较大温升时，应及时联系调整，同时根据情况降低第一变换炉入口温度，增加第一变换炉入口中压蒸汽加入量，适当开大进第二变换炉粗合成气旁路以增加气量。

3）第一变换炉的入口温度和催化剂床层温度主要靠TIC-04003调节流量来控制。

操作中应注意各调节阀的灵活性、床层及中压蒸汽等参数的变化。

防止催化剂床层温度大幅波动而导致超温、冷凝液带入变换炉内。

以及蒸汽配比不适所引起的催化剂床层温度的超标。

如危机到催化剂安全应作紧急停车处理。

4）正常操作中第二变换炉入口温度主要靠TIC-04005调节锅炉给水激冷量来控制。

第三变换炉入口温度主要靠TIC-04008调节激冷量来控制。

应保证变换炉入口温度高于露点温度25℃以上，应加强两淬冷过滤器的排放，防止冷凝液带入变换炉内。

5）正常操作中不得随意提高变换催化剂的温度，第一变换炉超温时需要用加大蒸汽量的方法来降温，适当开大进第二变换炉粗合成气旁路，使变换负荷后移。

运行中应经常分析进工序硫化氢含量的变化，若变换炉出口的硫化氢含量明显高于入口硫化氢的含量时，即表明发生了反硫化，此时应通过降低蒸汽加入量和降低床层温度的方法来控制。

6）冷凝液闪蒸槽的操作压力由PIC-04001调节控制，必须保证冷凝液闪蒸槽的
操作压力大于MPa（g）。

否则，冷凝液泵04P001A/B
将导致。

必须注意：
1）如果发生蒸汽故障，导致中压蒸汽无法进入本工序参与变换反应，则必须立即关掉进工序的粗合成气管线上的阀门，并打开放空，以免发生副反应烧坏变换炉。

2）如果因其它原因，导致无粗合成气进入本工序，则必须立即关掉进工序的中压蒸汽管线上的阀门和低压锅炉给水线上的阀门，以免蒸汽进入变换炉发生反硫化损坏催化剂，或锅炉给水进入变换炉使催化剂中毒。

3）操作中必须密切注意各变换气分离器的低液位报警时的情况，以免发生各变换气分离器的液位调节阀发生故障而导致高压变换气串到冷凝液闪蒸槽和冷凝液低压设备引起严重后果。

4）一氧化碳变换工序停车时，减少进一氧化碳变换工序的粗合成气量，缓慢打开一氧化碳变换工序粗合成气管线上的放空阀，降低一氧化碳变换工序的系统压力，当一氧化碳变换工序系统压力为0.2Mpa（g）时，关闭放空阀。

停止向蒸汽混合器供蒸汽。

打开一氧化碳变换工序粗合成气管线上的充氮管线，置换变换炉的催化剂床层上的水蒸汽，保持变换炉内氮气压力为正压。