变换、、低温甲醇洗培训教材[新能]

WORD整理版专业学习参考资料新能凤凰（滕州）能源有限公司新能风凰（滕州）能源有限公司技术工人培训教材变换、低温甲醇洗培训教材编写：王磊李国方审核：吴萍批准：庄乾海新能风凰（滕州）能源有限公司合成车间WORD整理版专业学习参考资料第一章变换部分第一节变换工段的任务及意义本工段主要是将水煤浆气化来的煤气在变换工段把一氧化碳转化为用于生产甲醇的合成气，煤气中的一氧化碳与水蒸气在变换催化剂的作用下发生变换反应转化氢和二氧化碳，采用配气路线使出变换工段的合成气中CO含量约为20%（V干基），且H2/CO≈2.15（V/V），同时将部分有机硫转化成无机硫送至低温甲醇洗工段。WORD整理版专业学习参考资料第二节变换工段的生产原理原理：一氧化碳的变换反应是一个放热反应，其反应方程式为：CO+H2O==CO2+H2+QCOS+H2O==H2S+CO2+Q一氧化碳变换是一个放热、摩尔数不变的可逆反应。从化学平衡来看，降低温度、增加蒸汽量和除去二氧化碳，可使平衡向右移动，从而提高一氧化碳变换率；从反应速度看，提高温度有利于反应速度的增加。CO在某种条件下，能发生下列副反应：CO+H2=C+H2OCO+3H2=CH4+H2OCO+4H2=CH4+2H2O这几个副反应都是放热反应，副反应的发生对变换操作的正常进行是不利的。由于这些副反应都是放热反应和体积减小的反应，所以低温高压有利于副反应的进行。在变换的正常操作中，提高反应温度或是选用对变换反应具有良好选择性的催化剂就可以防止或减少副反应的发生。下面就温度、压力、汽气比等对变换反应的影响作进一步说明。1、温度温度对变换反应的速度影响较大，而且对正逆反应速度的影响不一样。温度升高，放热反应即变换反应速度增加得慢，逆反应（吸热反应）速度增加得快。同时，CO变换率随温度的升高而降低。因此当变换反应开始时，反应物浓度大，提高温度可加快变换速度。反应末期，须降低反应温度，使逆反应速度减慢，这样可得到较高的变换率。同时，反应温度的确定还和汽气比、气体成份、触媒的活性温度范围等因素有关。2、压力变换反应前后气体体积不变，所以提高压力不能改变反应过程的平衡状态，但提高压力后，反应物浓度增加，促进了分子间的接触，并且还能增加催化剂内表面的利用率及气体与催化剂的接触时间，故其空速随压力提高而加大，从而提高了催化剂的生产强度。加压后，CO能发生一些副反应，同时受设备材质、触媒强度的限制，压力不宜控制太高。3、汽气比汽气比是指入变换炉水蒸汽与煤气中CO的体积之比，但生产中常用水蒸汽与干半水煤气的体积之比作为汽气比。汽气比对CO变换率有很大的影响，平衡变换率随汽气比提高而增加，但其趋势是先快后慢，当汽气比提高到某一值时，平衡变换率曲线逐渐趋于平坦。汽气比对于反应速度的影响，一般在汽气比较低时反应速度随汽气比增加而上升较快，而后随汽气比的不断上升逐渐缓慢下来，适当提高汽气比对提高CO变换率及反应速度均有利，但过高汽气比则在经济上是不合理的，且会造成低变触媒的反硫化反应。WORD整理版专业学习参考资料第三节变换触媒一、触媒特性我公司变换炉原始装填变换触媒型号是QCS-01。QCS-01催化剂物化性能序号名称主要技术规格项目质量指标1QCS-01耐硫变换催化颜色及形状绿色条型外形尺寸，mm∮3.5～4.0氧化钴（CoO），%（m/m）（干基）3.5±0.5三氧化钼（MoO3），%（m/m）（干基）8.0±1.0抗压碎力，N/cm≥120比表面，m2/g≥80(硫化前)堆密度，kg/l0.70～0.80二、触媒的硫化变换触媒主要活性组分是氧化钴、三氧化钼，在使用前需将其转化为硫化物才具有活性，这一过程称为硫化。催化剂的硫化是在一定温度下，利用煤气中的氢气和向煤气中补充的硫化氢与催化剂作用生成硫化物。其主要反应式为：MoO3+2H2S+H2=MoS2+3H2O+Q（48.11Kj/mol）CoO+H2S=CoS+H2O+Q（13.4Kj/mol）硫化过程中为使半水煤气中有足够的硫化氢含量,通常采用连续向系统内添加二硫化碳的方法,同时还可以获取大量的反应热,这一过程称为二硫化碳的氢解:CS2+4H2=2H2S+CH4+Q(240.6Kj/mol）升温硫化一般采用循环硫化法，煤气的升温由氮气加热炉来控制。控制好升温硫化温度,做到既要控制升温速度,又要保证床层能达到硫化最终温度.升温硫化时，当床层上部温度升至200℃时，方可向系统添加二硫化碳，由于二硫化碳在200℃时发生氢解反应生成硫化氢放出大量的反应热，为防止温度爆涨烧毁催化剂，要控制好二硫化碳的加入量，初期加入量要小，以后逐步增加。同时要做到二硫化碳加量时不提温，提温时二硫化碳不加量。触媒硫化时要定期分析床层出口气体中的硫化氢含量，当硫化氢含量达1g/Nm3时，可以提高温度进行强化。当床层进出口气体中H2S含量基本相同或出口气体硫化氢含量达10g/Nm3时，可视为硫化结束。三、变换触媒的反硫化及失活变换触媒的活性组分金属硫化物在一定条件下转化为金属氧化物并放出硫化氢，从而使变换催化剂失去活性，这一现象称为耐硫变换触媒的反硫化反应。其中主要是MoS2的氧化和放硫现象。其反应式为：MoS2+H2O=MoO2+2H2S发生反硫化反应的主要原因是不正常的工艺操作条件引起的，如变换炉WORD整理版专业学习参考资料进口温度高、气体中硫化氢含量低、汽气比高等。在正常条件下，进入变换炉的气体成分、流量都没有改变，但变换炉出口气体中CO含量升高。要维持指标正常，需提高变换炉床层温度，或加大蒸汽用量。这些现象表明变换触媒活性降低，称之为失活。失活的主要原因如下：1、变换催化剂长期处于高温操作，载体γ-Al2O3转变成α-Al2O3，晶相发生变化，比表面减小，活性降低。2、水进入变换炉，催化剂的可溶组分流失，活性下降。3、空气进入变换炉。4、发生反硫化反应。5、催化剂硫化时不完全或硫化时温度猛涨，超过500℃，引起活性组分烧结，钼升华，载体活性组分发生物理化学变化。6、采用未经冷却好的变换气自然硫化。7、催化剂结疤结块，气体偏流。8、油污带入变换催化剂床层。9、催化剂质量差。WORD整理版专业学习参考资料第四节变换系统流程简述。一、由气化来的水煤气（6.46Mpa，242℃，水气（干）比约为1.40，CO含量约为50.65%（干））进入中压废热锅炉（E2001），产生2.5MPa饱和蒸汽，经煤气水分离器(V2001)先分离掉冷凝液后分为三股，一股经中温换热器升温至265℃，进入甲醇变换炉（R2001），变换炉的催化剂分上下两段，两段中间进激冷气（第二股），调节出变换炉下段的变换气中CO含量为4.5%（干）、温度为450℃左右，出炉变换气进入蒸汽过热器E2003将本工段所产及甲醇合成工段来的2.5MPa蒸汽一起过热到380℃后进入中温换热器（E2002），将水煤气加热至265℃后，与第三股水煤气混合进入第一低压废热锅炉（E2004），生产1.2MPa低压饱和蒸汽送出本工段，调节第三股气体的流量，使水洗塔（T2001）后在线分析出变换气中CO含量为20%（干基）。变换气温度降至201℃分别在E2005A及E2005B中加热锅炉给水后进入E2006低压废热锅炉产生0.4MPa饱和蒸汽，在第二水分离器分离出冷凝液后依次进入脱盐水加热器（E2007）、变换气水冷器（E2008），温度降至40℃后进入水洗塔T2001，并用密封水将变换气中的氨洗去后送到低温甲醇洗工段。脱盐水站来的脱盐水进入（甲醇）脱盐水加热器（E2007）与变换气换热升温升至95℃，一部分送至锅炉房，另一部分进入除氧器（V2005）除氧，除氧器用本工段产生的0.4MPa低压蒸汽吹入脱氧，锅炉给水经高压锅炉给水泵（P2003ABC）升压到5.2MPa后去（甲醇）锅炉给水加热器（E2005B）升温到160℃后分别去甲醇合成及硫回收。锅炉给水经中压锅炉给水泵（P2002AB）升压至3.0MPa后去锅炉给水加热器（E2005A）升温后去E2001产2.5MPa饱和蒸汽、送至E2004产1.2MPa饱和蒸汽。由低压锅炉给水泵（P2001AB）升压到0.8MPa送（甲醇）低压废热锅炉（E2006），产生0.4MPa的蒸汽。由密封水泵（P2004AB）升压到8.6MPa分为两股，一股直接送至气化作为热密封水，一股经E2009密封水冷却器降温至40℃送至气化作为冷密封水及T2001作为洗涤用水。二、工艺指标序号名称控制成分指标控制点1入工段水煤气水气比1.42出变换工序CO≤20％ARCA20083变换炉入口温度265±5℃4变换炉床层热点温度≤460℃TISA2005TICA20065第一中压废锅液位50—80％LICA20016第一水分离器液位35-65％LICA20027第一低压废锅液位50-80％LICA20038第二低压废锅液位50-80％LICA20049第二水分离器液位35-65％LICA200810变换炉床层压差≤50KPaPDIA200311第一中压废锅压力≤2.5MPa12第一低压废锅压力≤1.2MPa13第二低压废锅压力≤0.4MPaWORD整理版专业学习参考资料14气提塔液位50-80%15气提塔压差≤12KPaWORD整理版专业学习参考资料第五节开停车一、原始开车1、开车条件（1）所有设备、管道和阀门都已安装完毕，并作过试压、气密性试验，清洗和吹扫合格。（2）所有调节阀门调试完毕，动作灵敏、准确，报警及连锁整定完成。（3）电气、仪表检查合格。（4）单体试车、联动试车完毕。（5）水（锅炉给水、密封水、脱盐水、循环水等）、电、气（仪表空气、压缩空气、氮气）、汽等公用工程都已完成，并能正常供应。（6）生产现场清理干净，特别是易燃易爆物品不得留在现场。（7）检查盲板情况，临时盲板均已拆除，操作盲板也已就位。（8）开车用的通讯器材、工具、消防器材已准备就绪。（9）界区内所有工艺阀门关闭，安全阀校验合格。（10）再次核查各记录台帐，确认各项工作准确无误。2、开车准备（1）开车前，将界区水的总阀打开，检查其压力、温度等指标都符合设计要求，并送至各用水单元最后一道阀前。（2）接收高、低压蒸汽进入界区内各用汽单元。（3）仪表空气、低压氮气已从空分送至界区各使用单元。（4）加药槽中已配制好标准的磷酸盐溶液。（5）所有仪表各阀已打开并投入运行，确认其灵敏好用。（6）冷热密封水已投用，循环水投用。（7）所有调节阀的前后切断阀已打开，旁路阀及倒淋阀已关闭。（8）变换炉触媒按要求的型号、数量、方法装填完毕，保持正压封闭变换炉。二、变换开车1、当触媒硫化结束后，系统并气。并气前应对有关阀门再次确认。2、导气充压（1）气化开车正常后，缓慢打开去变换阀门小阀，用水煤气充压，控制升压速率≤0.1MPa/min。因水煤气水汽比较高，充压时要特别注意倒淋排放和分离罐液位。（2）充压过程中废锅已持续产生蒸汽，应注意废锅液位的变化，及时补水或给水自调阀投入自控。（3）当压力升到操作压力6.4MPa时，用PV2008控制压力至平稳，直至气体全部由PV2008放空。（4）通知仪表投用在线分析仪。3、变换冷凝液送至气化。4、蒸汽并入管网。5、工况调整（1）利用E2001蒸汽管线压力控制E2002入口温度。（2）通过调节E2002调节入变换炉的温度，以控制变换炉床层温度至正常。WORD整理版专业学习参考资料（3）通过调节变换炉，控制出变换工序CO在正常范围内。6、向净化导气（1）待分析CO≤20％，变换气温度降至40℃，联系调度向净化送气。（2）当净化接气后，变换缓慢关闭放空阀，保持压力平稳，直至放空关死。三、变换系统正常开车1、变换系统正常开车条件（1）短期停车后的开车，触媒的温度仍在活性温度之上，不需对触媒重新进行升温或硫化。（2）系统内处于氮气保正压状态。（3）系统所必需的锅炉给水、脱盐水和循环水都已送入系统。2、正常开车步骤按原始开车5.2各步进行。四、正常停车1、短期停车短期停车是指工序发生故障后造成的停车，在不发生蒸汽冷凝的情况下，切断原料气保持压力即可，或在短时