云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司以公司合成氨厂煤制氨的耐油耐硫低温变换装置为基础,将耐油耐硫催化剂(MOO3+COO)用作煤制甲醇,此装置于2008年9月建成投产,原设计处理量为96480 m3/h。BGL气化炉送出的粗煤气一氧化碳高达46%~48%,没经处理的粗煤气不能满足甲醇合成的最佳条件(H/C),因此只能进行部分变换,所以控制好变换反应后的H/C是重点,控制好催化剂的温度更是关键。
改造前存在的问题及原因分析
1.BGL气化炉送出的粗煤气的一氧化碳含量较高,在部分变换反应时放出大量的热,由于设计上的原因,原始开车期间对装置采取了各种调温手段,但预变炉的入口温度仍然在260~300 ℃,不能有效地调整到预变炉入口温度的工艺设计指标230~260 ℃,加之新催化剂活性好,因此在初期生产过程中催化剂床层温度高达400 ℃,无法控制,导致变换后的H/C达不到合成甲醇的最佳工艺要求。
2.低负荷或者一氧化碳含量低的时候,用预变炉足可以完成变换反应,如果再经过主变炉进行再次变换,就会大大降低变换气中的一氧化碳含量,无法为后续工序提供合成甲醇的最佳工艺气(即不能满足合成甲醇所需的H/C=2︰1)。
改进措施
1.在气气换热器的副线再增配1根DN300调温副线。
2.在预变炉出口与主变炉入口之间增配1根DN300的H/C调控线。
3.在主变炉入口配1根DN32的中压软水管。
改进后的效果
(1)增配1根调温副线后,可以根据实际工艺要求调整进入气气换热器的煤气量,控制预变炉入口温度在220~250 ℃,从而使预变炉入口温度达到工艺要求,这样就可以根据催化剂使用的不同阶段,有效地控制预变炉入口温度,稳定工艺条件,还可以充分利用催化剂的低温活性,延长催化剂的使用周期,完善工艺调节手段。
(2)增配1根DN300的H/C调控线后,如果BGL气化炉送出的粗煤气的一氧化碳含量出现波动时,可以用这根管线及时对H/C进行调整;或者在催化剂活性好、生产负荷低的情况下,使煤气不经过主变炉变换,以便更及时、有效地控制好甲醇合成的H/C。改造后,变换反应后的H/C可从改造前的(1.5~5)︰1有效地控制在(2~2.5)︰1。
(3)在主变炉入口配1根DN32的中压软水管后,可将主变炉的入口温度从改造前的330~360 ℃降至230~260 ℃,有效地控制了主变炉的入口温度,使催化剂床层温度可控制在280~290 ℃之间,这样避免了由于催化剂床层反应产生的较高热负荷而导致催化剂温度升高,影响催化剂的低温活性和使用寿命;并且软水雾化后增加了反应物的量,进一步推动变换反应向正方向进行。
系统改造后,变换炉入口温度可根据催化剂的不同使用阶段来进行有效调节,装置运行取得了显著成效,延长了催化剂的使用寿命,降低了催化剂的使用成本,提高了合成甲醇的产量,增加了企业的经济效益。