现代煤化工装置大修间隔周期影响因素探析
赵小转，张 军，王海骞
（陕西神木化学工业有限公司，陕西 神木 719319）
[摘 要] 从项目建设、工艺路线及工艺媒介物使用周期、设备及其安全附件的定期检验等方面入手，探析现代煤化工装置大修间隔周期的影响因素，以期在装置安全、稳定、高负荷运行的前提下，延长其大修间隔周期，提高企业的经营效益。
[关键词] 现代煤化工装置；大修间隔周期；影响因素；项目建设；工艺路线；设备；安全附件；定期检验
[中图分类号] TQ 54 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2017）02-0077-04
0 引 言
上世纪20、30年代，以煤为原料制取液体燃料的技术已经成熟，德国最早开始研究煤制油技术，并于1927年建立了世界上第一座商业化的煤炭直接液化工厂。进入本世纪后，随着原油价格达到147美元/桶的历史高点，加之我国富煤缺油少气的能源资源禀赋，煤化工再次引起重视，并在我国掀起新一轮煤化工热潮。煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制芳烃等煤化工技术取得重大突破，一批大型现代煤化工项目建成投产，在建和规划中的煤化工项目不计其数，我国煤化工产业已开始由传统煤化工向现代煤化工转变，代表了世界煤化工的最新发展方向。
近年来随着世界经济的全面放缓，资源价格一落千丈，原油价格降至30多美元/桶，煤化工的竞争优势不复存在，加之环保压力日益严重，大多数的煤化工企业经营困难，如何深挖潜力度过严冬成为煤化工企业的共识。
现代煤化工装置的大修作为企业年度工作的重要环节，关系着装置的安全、稳定运行，而装置的大修周期也直接制约着企业的经营效益，如何确定现代煤化工装置的大修间隔周期及大修期间的管理，是煤化工企业精细化管理的重要内容，也是降本增效的重要举措之一。
1 相关定义
煤化工：以煤炭为基本原料生产各类化工产品的生产工艺，与石油化工相对应。
现代煤化工：以煤制甲醇、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制芳烃为代表的新型煤化工，与传统煤焦化、煤制化肥、煤制乙炔相对应。
大修间隔周期：整个装置全面停车检修到下一次全面停车检修的间隔时间。
2 常规大修间隔周期存在的问题
目前，煤化工大修间隔周期大多数依然遵循化工管理八大规定，基本上是“一年一大修，每次1～2个月”，一年一大修的理念在装置运行初期及后期是可行的，但几十年来一贯如此，不顾设备、工艺当期的状况，势必造成人力、物力、财力的浪费。
3 影响大修间隔周期的因素及其对策
3.1 项目建设
3.1.1 工艺技术选择一定要成熟可靠
现代煤化工项目投资一般都在几十亿，甚至几百亿元，加之现代煤化工技术是在停滞发展近百年后大爆发，煤质影响技术路线又比较复杂，突击投资的热情在国内又比较流行，已经出现了多个煤化工项目试车后问题多而几乎处于停产半停产状态的情况。而决定现代煤化工项目成败的关键，一是市场，二是装置能否实现安、稳、长、满、优运行。所以，大型煤化工项目技术路线的选择一定要慎重，有成熟应用业绩、经过生产运行考核的技术路线为第一选择要点。
3.1.2 设备制造质量
大修间隔周期的主要决定因素是设备的运行状况。在项目设备设计、采购、制造几个环节，一定要把设备质量放在首位，加强关键设备制造的监造工作，确保设备能够在全寿命周期内安全、稳定、高效运行，为合理安排大修间隔周期打下良好的基础。国内某大型煤化工企业18台气化炉短短运行一段时间后就全面进行返修正是设备设计选材不当的很好例证。
3.2 工艺路线
3.2.1 工艺媒介物对大修间隔周期的影响
工艺媒介物（催化剂）是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质。它对工艺过程的温度、压力、污染物含量等条件要求苛刻，稍不注意就有可能出现活性下降或彻底失活，正常使用过程中也会缓慢地失去活性。催化剂失活的原因是复杂的，可以归纳为以下一些种类。
（1）永久性失活。催化剂活性组分受某些外来成分的作用（中毒）而失去活性，往往是永久性失活。这些外来成分多是与催化剂的活性组分发生化学反应或离子交换而导致活性成分发生变化（如：酸性催化剂被碱中和，贵金属催化剂的硫化物或氮化物中毒等）；另外，活性组分在使用过程中被磨损或升华流失也会导致永久性失活。催化剂中毒往往表现为其活性迅速下降，这类失活往往难以简单地予以恢复。
（2）活性组分被覆盖而逐渐失活，属非永久性失活。如反应过程中产生的积炭，覆盖了活性组分或堵塞了催化剂的孔道，使反应物无法与活性组分接触。这些覆盖物通过一定的方法可以除去，如因积炭失活的催化剂可以通过烧炭再生而复活。
（3）误操作导致催化剂失活。如过高的反应温度，压力剧烈波动导致催化剂床层混乱或粉碎等，这类失活是无法恢复的。
煤化工工艺流程长，反应过程复杂，主要的步骤都有媒介物参与，媒介物的日常管理维护及定期更换是煤化工装置的主要工作之一。一般主要媒介物的更换周期要尽可能地与大修间隔周期一致，典型的煤化工媒介物如表1。由表1可知：一般煤化工媒介物的使用周期在3 a左右，可以与装置大修间隔时间一致，但如果由于工艺操作或控制不当导致催化剂活性快速下降或彻底失活，则装置必须大停产予以更换。
表1 现代煤化工主要媒介物使用寿命一览表
|
项目 |
媒介物名称 |
理论寿命/a |
备注 | |||
|
煤制油 | ||||||
|
1 |
加氢裂化剂 |
6 |
加氢改质装置 | |||
|
2 |
加氢精制剂 |
6 | ||||
|
3 |
加氢保护剂 |
3 | ||||
|
4 |
CNA421、CNA314、CNA229、CNA193B |
15 |
轻烃回收装置 | |||
|
5 |
耐硫变换催化剂（R2301） |
≥3 |
煤制氢 | |||
|
6 |
活性炭（CNA221） |
≥5 | ||||
|
7 |
分子筛（CNA193B） |
≥5 | ||||
|
8 |
细孔球状铝胶 |
6 |
空分 | |||
|
9 |
分子筛LMS-920 |
10 | ||||
|
10 |
铁锰脱硫剂 |
2 |
天然气制氢 | |||
|
11 |
脱硫剂 |
2 | ||||
|
12 |
转化催化剂 |
3 | ||||
|
13 |
高变催化剂 |
3 | ||||
|
14 |
低变催化剂 |
3 | ||||
|
15 |
氧化锌脱硫剂（JX-4B） |
3 |
煤间接液化 | |||
|
16 |
保护剂FBN-02B01（鸟巢）ø45 mm×15 mm/80目 |
0.5 | ||||
|
17 |
加氢稳定催化剂FFT-1D |
5 | ||||
|
18 |
加氢精制催化剂FF-26 |
5 | ||||
|
19 |
保护剂（FZC-100） |
5 | ||||
|
20 |
保护剂（FZC-102B） |
5 | ||||
|
21 |
保护剂（FZC-103） |
5 | ||||
|
22 |
保护剂（FZC-204） |
5 | ||||
|
23 |
加氢精制剂（FF-26） |
5 | ||||
|
24 |
分子筛 |
3 |
催化重整 | |||
|
25 |
脱氯剂 |
2 | ||||
|
26 |
脱砷保护剂 |
5 | ||||
|
27 |
重整催化剂 |
6 | ||||
|
煤制甲醇 | ||||||
|
1 |
耐硫变换催化剂 |
3 |
| |||
|
2 |
精脱硫剂（活性炭） |
1 |
| |||
|
3 |
水解剂 |
2.5 |
| |||
|
4 |
合成催化剂 |
3 |
| |||
|
5 |
分子筛 |
5 |
空分 | |||
|
6 |
活性氧化铝 |
≥5 | ||||
|
煤制烯烃 | ||||||
|
1 |
3A分子筛(1/8)" |
3～5 |
LORP | |||
|
2 |
3A分子筛(1/16)" |
3～5 | ||||
|
4 |
脱极性分子剂（TC-4） |
3～5 | ||||
|
煤制天然气 | ||||||
|
1 |
高温甲烷化催化剂（MCR-2X） |
3～4 |
粗煤气合成天然气 | |||
|
2 |
高温甲烷化催化剂（CRG-LH） |
3～4 | ||||
|
3 |
高温甲烷化催化剂（G1-86HT） |
3～4 | ||||
|
煤制乙二醇 | ||||||
|
1 |
CO脱氢催化剂 |
3～4 |
| |||
|
2 |
CO羰基合成催化剂 |
3～4 |
| |||
|
3 |
草酸酯加氢催化剂 |
3～4 |
| |||
|
煤制芳烃 | ||||||
|
1 |
沸石分子筛择形催化剂（ZSM-5） |
|
煤基甲醇制芳烃 | |||
更多内容详见《中氮肥》2017年第2期