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1、 冷水江金富源堿業(yè)有限公司 變換崗位操作技術(shù)資料 編寫 陳 軍 審核 曾 華 二零零九年 ３２ 目錄 第一章 崗位概述…………………… 1 第二章 基本理論…………………‥ 5 第一節(jié) 一氧化碳中溫變換………… 5 第二節(jié) 一氧化碳低溫變換………… 9 第三章 正常生產(chǎn)操作要點(diǎn)………… 10 第四章 不正常情況及處理………… 15 第五章 變換催化劑………………… 19 第一節(jié) 中溫變換催化劑………‥ 19 第二節(jié) 低溫變換催化劑………‥ 22 第六章 羅茨鼓風(fēng)

2、機(jī)………………… 27 第七章 安全生產(chǎn)…………………… 29 第一章 崗位概述 一、崗位任務(wù) 變換反應(yīng)是半水煤氣中的一氧化碳借助于催化劑的作用，在一定溫度下，與水蒸氣反應(yīng)，生成二氧化碳和氫的工藝過程。通過變換既除去了一氧化碳，又得到了制合成氨的原料氣氫和制純堿的原料氣二氧化碳。 二、工藝流程 1.流程簡述 由高壓機(jī)二段來的半水煤氣（1.2MPa）經(jīng)油水分離器分離油水后，由飽和塔下部進(jìn)入與頂部噴淋而下的（自水加熱器來）熱水逆流接觸，半水煤氣一面被水蒸氣飽和，一面被加熱，出飽和塔的飽和煤氣經(jīng)汽水分離器分離水后進(jìn)入蒸汽混合器，在此與鍋

3、爐來的過熱蒸汽混合進(jìn)入甲交換熱器管內(nèi)，與甲交換熱器管間的變換氣換熱，再進(jìn)入乙交換熱器管間與管內(nèi)的變換氣換熱，使半水煤氣得到預(yù)熱，然后經(jīng)遠(yuǎn)紅外電加熱器由中變爐頂部進(jìn)入，通過一、二、三段觸媒完成變換反應(yīng)，經(jīng)過中變爐后的變換氣進(jìn)入乙交換熱器管內(nèi)，甲交換熱器管間與半水煤氣換熱后，進(jìn)入水加熱器管間，與管內(nèi)的循環(huán)水換熱后，由低變爐頂部進(jìn)入，通過一、二段觸媒，中變換氣中的CO與自身夾帶的水蒸氣繼續(xù)反應(yīng)，以保證所需的最終變換率，然后進(jìn)入熱水塔，與塔頂噴淋而下的熱水逆流接觸換熱，使循環(huán)水得到預(yù)熱，熱水塔出來的變換氣最后經(jīng)第一、三冷凝器降溫進(jìn)入碳化前汽水分離罐后送碳化工序。 不合格的變換氣可由第三冷凝器前放空。

4、 煤氣付線：經(jīng)蒸汽混合器出來的半水煤氣不經(jīng)甲、乙交換熱器直接進(jìn)入電加熱器進(jìn)口管道。以降低進(jìn)中變爐氣體溫度。 蒸汽付線：鍋爐來的過熱蒸汽直接進(jìn)入中變爐進(jìn)口管道。以降低進(jìn)中變爐氣體溫度。 熱付線：中變氣不通過乙、甲交及水加熱器直接進(jìn)低變爐進(jìn)口管道。以提高進(jìn)低變爐氣體溫度。 低變付線：中變氣不通過低變爐直接進(jìn)熱水塔。 2.方框流程圖 3.帶控制點(diǎn)工藝流程圖 三、主要工藝指標(biāo) １、 溫度 變換爐觸煤各段熱點(diǎn)溫度波動(dòng)范圍　　　　10℃ 進(jìn)飽和塔熱水溫度　　　　　　　　　　　≥130℃ 熱水塔出口變換氣溫度　　　　　　　　　≤120℃ 甲交進(jìn)口溫度　　　　　

5、　　　　　　　　155～170℃ 低變進(jìn)口溫度　　　　　　　　　　　　?。?00℃ 中變爐出口溫度　　　　　　　　　　　　400～420℃ 低變爐熱點(diǎn)溫度　　　　　　　　　　　　25010℃ 變換系統(tǒng)出口變換氣溫度　　　　　　　　30～40℃ ２、 壓力 蘿茨鼓風(fēng)機(jī)出口壓力　　　　　　　　　　≤39KPa 變換系統(tǒng)壓力 ≤1.20MPa 變換系統(tǒng)壓差 ≤0.05MPa 穩(wěn)壓罐壓力 ≤1.6MPa ３、 氣體成份 半水煤氣

6、 CO2≤8.5% CO≥29.5% O2＜0.5% H2S≤0.05g/m3 變換氣 中變出口CO≤6.5% 低變出口2.0~2.5% CO2≥28.0% ４、飽和熱水塔液位 1/2~2/3 ５、循環(huán)熱水總固含量 ＜500PPm 四、主要設(shè)備 (中變爐部分參數(shù)圖) 第二章 基本理論 第一節(jié) 一氧化碳中溫變換 一、 一氧化碳變換反應(yīng)的基本原理 一氧化碳變換反應(yīng)是在一定條件下，半水煤氣中的一氧化碳和水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳的工

7、藝過程 CO+H2O CO2+H2+41 kJ/mol 這是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)。從化學(xué)平衡來看，降低反應(yīng)溫度，增加水蒸氣用量，有利于上述可逆反應(yīng)向生成二氧化碳和氫氣的方向移動(dòng)，提高平衡變換率。但是水蒸氣增加到一定值后，變換率增加幅度會(huì)變小。 二、 一氧化碳變換反應(yīng)的特點(diǎn) 溫度對變換反應(yīng)的速度影響較大，而且對正逆反應(yīng)速度的影響不一樣。溫度升高，放熱反應(yīng)即上述變換反應(yīng)速度增加得慢，逆反應(yīng)（吸熱反應(yīng)）速度增加得快。因此，當(dāng)變換反應(yīng)開始時(shí)，反應(yīng)物濃度大，提高溫度，可加快變換反應(yīng)。在反應(yīng)的后一階段，二氧化碳和氫的濃度增加，逆反應(yīng)速度加快。因此，須降低反應(yīng)溫度，使逆反應(yīng)速度減慢。這

8、樣可得到較高的變換率。 提高變換壓力，分子間的有效碰撞次數(shù)增加，可以加快變換反應(yīng)速度，提高催化劑的生產(chǎn)能力。 1. 一氧化碳反應(yīng)的熱效應(yīng) 一氧化碳與水蒸汽的反應(yīng)是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng),反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)。不同溫度下的反應(yīng)熱可用下式計(jì)算； △H=-10000-0.291T+2.84510-3T2 -0.970310-6T3 式中；△H--- 反應(yīng)熱 J/mol T--- 溫度 K 由上式計(jì)算的反應(yīng)熱如右圖； 2．一氧化碳反應(yīng)的平衡常數(shù) 可逆化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，每個(gè)產(chǎn)物濃度（或分壓）系數(shù)次冪的連乘積與每個(gè)反應(yīng)物濃

9、度（或分壓）系數(shù)次冪的連乘積成正比，這個(gè)比值叫做平衡常數(shù)。反應(yīng)進(jìn)行得越完全，平衡常數(shù)就越大。 變換反應(yīng)的平衡常數(shù)； Kp== 式中yi—各組份濃度 Pi—各組份分壓 由于變換反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，故平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，且隨溫度的 升高而降低。在變換范圍內(nèi)，平衡常數(shù)可以用以下簡化式計(jì)算； ㏑Kp= 由此計(jì)算出的Kp—t 圖如上； 3．一氧化碳變換反應(yīng)速度 一氧化碳變換反應(yīng)只有一定的溫度及物料濃度是達(dá)不到工業(yè)生產(chǎn)要求的，因?yàn)榧词乖谳^高的溫度下反應(yīng)也極慢。只有在催化劑的作用下才能使變換反應(yīng)達(dá)到工業(yè)要求的速度。所以研究一氧化碳化學(xué)反應(yīng)速度就研究

10、一氧化碳在催化劑上的反應(yīng)機(jī)理及速度。研究表明，總的反應(yīng)過程由以下幾個(gè)步驟組成； 反應(yīng)組分從氣相擴(kuò)散到催化劑顆粒外表面。 反應(yīng)向催化劑顆粒的孔內(nèi)擴(kuò)散。 反應(yīng)在催化劑活性表面上進(jìn)行催化反應(yīng)。 反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑顆粒內(nèi)孔擴(kuò)散到催化劑顆粒外表面。 反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑顆粒外表面擴(kuò)散到氣相主體。 以上過程①⑤為外擴(kuò)散過程，②④為內(nèi)擴(kuò)散過程，③稱為動(dòng)力學(xué)過程。在工業(yè)生產(chǎn)條件下，外擴(kuò)散過程對一氧化碳變換反應(yīng)速度的影響可以忽略不計(jì)。雖然內(nèi)擴(kuò)散的阻滯影響不能忽視，但是若催化劑顆粒小，反應(yīng)溫度不高，內(nèi)擴(kuò)散的影響并不大，故一氧化碳變換反應(yīng)過程可視為動(dòng)力學(xué)控制。 三、一氧化碳反應(yīng)變換率 1．實(shí)際變換率

11、 CO變換的程度通常由變換率來表示，所謂變換率就是變換了的CO氣體量與變換前氣體中的CO氣量之比，即； X=100% 經(jīng)過變換反應(yīng)后,總的干氣量增加,增加的摩爾數(shù)等于反應(yīng)消耗掉的CO摩爾數(shù),即; V變=V半+V半y半COx=V半(1+ y半COx) 代入上式 X=100% 從變換反應(yīng)式可以看出，反應(yīng)掉一份CO時(shí)會(huì)生成同摩爾數(shù)的CO2和H2，所以在已知半水煤氣氣量、成分及變換率時(shí)，變換氣的氣量和成分均可以計(jì)算出來； V變=V半(1+ y半COx) V變CO2=100% V變CO=100% V變H2=100% 以上公式中；V變、V半—分別為變換氣和半水煤氣流量，Nm

12、3/h X—變換率 V變CO2、V變CO、V變H2—分別為變換氣中CO2、CO、H2的體積百分?jǐn)?shù) V半 CO2、V半CO、V半H2—分別為半水煤氣中CO2、CO、H2的體積百分?jǐn)?shù) 2．平衡變換率 平衡變換率是指在一定溫度、壓力、氣體組成條件下，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的變換率。 生產(chǎn)中的實(shí)際變換率總是低于平衡變換率。兩者的差距可用平衡溫距來衡量。平衡溫距是指物料實(shí)際溫度與物料組成相對應(yīng)的平衡溫度之差，也就是實(shí)際變換率所對應(yīng)的溫度（變換爐出口溫度）與相同平衡變換率所對應(yīng)的溫度之差。平衡溫度距不但是操作條件好壞的衡量依據(jù)，更是催化劑活性的重要衡量依據(jù)。 四、影響一氧

13、化碳變換反應(yīng)的主要因素 1．溫度對一氧化碳變換反應(yīng)的影響 一氧化碳變換反應(yīng)是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，因此溫度升高對反應(yīng)平衡不利，也就是說一氧化碳的平衡變換率隨溫度的升高而降低，但在催化劑的活性范圍內(nèi)，提高溫度可以加快反應(yīng)速度，在同一氣體組成和汽氣比條件下，選擇適宜的溫度，使它既有利于CO平衡變換率的提高，又能使反應(yīng)速度加快，以達(dá)到最佳的反應(yīng)效果及最合理的催化劑用量。 催化劑的活性溫度越低，在相同條件下，CO的平衡變換率越高，即變換氣中CO含量越低?；蛘哒f，在達(dá)到相同的CO變換率時(shí)，活性越低的催化劑可以控制較低的汽氣比，從而節(jié)省蒸汽用量。 2．汽氣比對CO變換反應(yīng)的影響

14、 汽氣比是指入變換爐水蒸汽與煤氣中CO的體積比。（也可用水蒸汽與干半水煤氣的體積比表示） 汽氣比對CO變換率有很大的影響。CO平衡變換率是隨汽氣比提高而增加的，但其趨勢是先快后慢，即當(dāng)汽氣比較低時(shí)CO變換率曲線的斜率很大，隨著汽氣比的提高，CO變換率曲線斜率逐漸減小，當(dāng)汽氣比提高到某一值時(shí)，CO平衡變換率曲線逐漸趨于平坦。 汽氣比對反應(yīng)速度的影響。一般在汽氣比較低時(shí)反應(yīng)速度隨汽氣比的提高而上升較快，而后隨著汽氣比的不斷上升而逐漸緩慢下，其情況類似于汽氣比對CO平衡變換率的影響。因此在汽氣較低的情況下，適當(dāng)提高汽氣比對提高CO變換率及反應(yīng)速度均有利，但過高的汽氣比在經(jīng)濟(jì)上

15、是不合算的。 （右圖計(jì)算組分；CO 30.28%,CO2 8.35%,H2 38.47%,N2 21.3%,O2 0.4%,CH4 1.2%） 3．壓力對CO變換反應(yīng)的影響 CO變換反應(yīng)是等分子反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體的總體積不變，故壓力對反應(yīng)平衡沒有影響。在變換過程采用加壓操作，其目的在于；增加CO的反應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的熱利用率減少動(dòng)力消耗，同時(shí)壓力提高設(shè)備的占地面積更少，流程更緊湊。 研究表明，壓力提高催化劑的活性顯著提高，反應(yīng)速度加快。換句話說，由于加壓下反應(yīng)速度加快，所以催化劑的用量少于同規(guī)模下常壓變換。 4．空間速度對CO變換反應(yīng)的影響 空間速度簡稱“空速”。

16、是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位體積的催化劑的氣體標(biāo)準(zhǔn)體積數(shù)，單位為m3(標(biāo))/[m3(催化劑)h]或簡寫成h-1。 空間速度的大小，既決定催化劑的生產(chǎn)能力，又關(guān)系到變換率的高低。空速過小，反應(yīng)熱少，催化劑床層溫度降低，變換率下降。空速過大，氣體與催化劑接觸時(shí)間短，來不及反應(yīng)就離開了催化劑床層，變換率也下降。空速與催化劑的型號有關(guān)，不同型號的催化劑確定不同的空速。我司中變爐內(nèi)B116型催化劑適應(yīng)的空速為250—1000h-1,低變爐B303Q型催化劑適應(yīng)的空速為1500—300h-1。催化劑空速的大小還與催化劑的活性有關(guān)。催化劑活性好，反應(yīng)速度快，可以采用較大的空速。催化劑活性差，反應(yīng)速度慢，必須降低

17、空速。 五、變換副反應(yīng) 在低溫、低汽氣比、高壓下變換容易發(fā)生副反應(yīng)。除了維持較好的操作條件外，變換副反應(yīng)主要靠催化劑的選擇性來避免。 1.析碳反應(yīng) 使用氧化鐵催化劑，當(dāng)溫度在350～400℃和蒸汽不足的條件下，易發(fā)生分解反應(yīng)生成CO2和游離碳。 2CO+H2＝C+HO2+Q 2CO＝C+CO2+Q 生成的游離碳易附在觸媒表面，阻礙氣體與觸媒的接觸，降低觸媒的活性。 2.甲烷化反應(yīng) 在溫度低、壓力高的條件下會(huì)有下列生成甲烷的副反應(yīng)： 2CO+H2CH4+CO2+Q CO+3H2CH4+H2O+Q CO2+4H2CH4+2H

18、2O+Q 甲烷的生成會(huì)消耗CO和H2，還會(huì)增高合成系統(tǒng)馳放氣的放空量，實(shí)際生產(chǎn)中將變化爐溫度控制在適宜溫度，蒸汽比例不低于指標(biāo)反應(yīng)以減少甲烷的生成。 第二節(jié) 一氧化碳低溫變換 一、低溫變換反應(yīng)的主要優(yōu)點(diǎn) 低溫變換是指變換溫度比中溫變換催化劑的操作溫度低的變換工藝。一般操作溫度在180-250℃之間。 我司的低變催化劑為Co-Mo系，這類催化劑具有低溫活性高、耐硫等優(yōu)點(diǎn)。 由于催化劑的起活溫度低，低變爐入口溫度和爐內(nèi)熱點(diǎn)溫度都大大低于中變爐入口和熱點(diǎn)溫度，從而使設(shè)備管道材質(zhì)要求降低。系統(tǒng)處于較低溫度范圍內(nèi)，設(shè)備、管道尺寸減少，裝置的投資成本降低。

19、Co-Mo系低變催化劑即使在較低的汽氣比下也不會(huì)發(fā)生析碳等副反應(yīng)。只要能滿足變換氣中CO含量的要求，可以不受限制的降低入爐蒸汽含量。所以，相對于中溫變換來說可以節(jié)約蒸汽。 二、影響CO低溫變換反應(yīng)的主要因素 1．溫度對CO低變反應(yīng)的影響 溫度對低變CO反應(yīng)的影響與中溫度變換是一樣的，溫度越低平衡常數(shù)值越大，變換氣中的CO含量越低，反之則高。（如右圖） 低變爐入口溫度隨催化劑的型號而異，一般在160-210℃之間。但在實(shí)際生產(chǎn)中入口溫度應(yīng)高于氣體水蒸汽露點(diǎn)溫度30℃以上，同時(shí)要考慮催化劑的最低活性溫度。過低的入爐溫度由于反應(yīng)速度慢不利于變換率的提高。入爐溫度過高又不利于變換反應(yīng)平衡

20、。 2．汽氣比對CO低變反應(yīng)的影響 蒸汽對CO低變反應(yīng)的影響與中溫變換也是一樣的，在相同條件下汽氣比越高變換氣中CO含量越低，反之則高。 汽氣比與平衡變換率的關(guān)系如右圖。 從圖中可以看出；汽氣比在0.45-0.55區(qū)間內(nèi)時(shí)，曲線斜率變化最大。而當(dāng)汽氣比高于0.7以后，曲線漸趨平緩。 3．硫含量對CO低變反應(yīng)的影響 Co-Mo系催化劑中的Co-Mo在硫化前是以氧化態(tài)形式存在的，即CoO、MoO3。CoO、MoO3不具有活性，只有變成硫化態(tài)的CoS、MoS2才有活性。在使用過程中，如果操作不當(dāng)，MoS2會(huì)發(fā)生反硫化反應(yīng)，反應(yīng)方程式為；MoS2+2H2O＝MoO2+

21、2H2S 引起反硫化反應(yīng)的主要因素有；汽氣比過大，硫化氫濃度過低，反應(yīng)溫度過高等。 我司采用的是中串低變換流程，雖然經(jīng)脫硫后的H2S含量非常低，但還有部分有機(jī)硫會(huì)在中變爐內(nèi)轉(zhuǎn)化成H2S(有機(jī)硫主要為COS,主要反應(yīng)方程式為氫解；COS + H2 CO + H2S + Q、水解；COS + H2OCO2 + H2S + Q)。所以只要控制好汽氣比和低變操作溫度，反硫化反應(yīng)一般不易發(fā)生。 第三章 正常生產(chǎn)操作要點(diǎn) 一、原始開車 (一)開車前的準(zhǔn)備 對照圖紙，檢查和驗(yàn)收系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備管道、閥門，分析取樣點(diǎn)及電器儀表等處于完好狀態(tài)。 （二）單體試車： 熱水泵，羅茨鼓風(fēng)機(jī)單

22、體試車合格 （三）系統(tǒng)吹凈與清洗 1.吹凈前的準(zhǔn)備 ①按流程依次拆開各設(shè)備和主要閥門和有關(guān)法蘭，并插入擋板。 ②開啟各設(shè)備的放空閥、排污管伐及導(dǎo)淋閥，拆除分析取樣閥、壓力表考克、氣動(dòng)薄膜閥及液位計(jì)氣液相閥。 ③人工清理飽和塔、熱水塔、變換爐后裝好人孔。 2.吹凈操作 與壓縮機(jī)崗位聯(lián)系送空氣，控制壓力0.2～0.3Mpa，按氣體流程逐臺設(shè)備，逐段管道吹凈、放空、排污、分析取樣，儀表管線同時(shí)進(jìn)行吹凈。吹凈時(shí)用木錘輕擊外壁，調(diào)節(jié)流量時(shí)大時(shí)小，反復(fù)多次，直到吹出氣體清潔為止。吹凈過程中每吹完一部分后，隨即抽調(diào)擋板，并裝好有關(guān)閥門及法蘭。 蒸汽系統(tǒng)與鍋爐崗位聯(lián)系配合，從蒸汽管道逐

23、段吹凈。 3．熱水系統(tǒng)的清洗 熱水塔內(nèi)加清水，拆開熱水泵進(jìn)口伐前進(jìn)口總管、支管用水清洗干凈，然后裝好法蘭，啟動(dòng)熱水泵打清水對熱水系統(tǒng)順流程清洗，直至各設(shè)備排污管排出清水為合格。 （四）系統(tǒng)氣密實(shí)驗(yàn) 1.系統(tǒng)空氣氣密試驗(yàn) ①關(guān)閉設(shè)備的放空閥、排污伐、導(dǎo)淋伐及分析取樣伐。 ②與壓縮崗位聯(lián)系送空氣，升壓至1.2Mpa ③對設(shè)備、管道、閥門、分析取樣點(diǎn)和儀表等接口處及所有焊縫涂肥皂水進(jìn)行查漏，發(fā)現(xiàn)泄露做好標(biāo)記，卸壓處理，直至無泄露保壓三十分鐘壓力不降為合格。 2.蒸汽系統(tǒng)氣密試驗(yàn)： 與鍋爐聯(lián)系，緩緩送蒸汽暖管，升壓至1.5Mpa，檢查系統(tǒng)無泄露為合格。 二、正常開車 1.接

24、開車通知后與造氣、脫硫、高壓機(jī)、碳化聯(lián)系。 2.排空氣柜出口水封，聯(lián)系鍋爐送蒸汽及高壓軟水。 3.開啟羅茨鼓風(fēng)機(jī)。 4.待壓縮機(jī)送氣入系統(tǒng)后開啟各設(shè)備與管道排污伐及導(dǎo)淋伐排放冷凝水，以免帶入變換爐。適當(dāng)添加蒸汽，系統(tǒng)壓力正常后由第三冷凝器前放空閥控制壓力。若觸媒層溫度過低可開啟電加熱器提溫。 5.開啟熱水循環(huán)。 6.當(dāng)系統(tǒng)溫度和變換氣一氧化碳達(dá)到指標(biāo)后，向后工段送氣，并關(guān)第三冷凝器前放空閥。 7.開低變爐進(jìn)出口閥，關(guān)低變付線，低變串入系統(tǒng)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。 三、短期停車 1.壓縮機(jī)停止送氣后，關(guān)死冷激水閥并卸掉穩(wěn)壓罐壓力，關(guān)死蒸汽添加閥，停熱水泵，關(guān)死飽和熱水塔水封調(diào)節(jié)閥，保

25、持飽和熱水塔液位，關(guān)死系統(tǒng)出口閥及各排污伐、導(dǎo)淋伐、分析取樣閥以保持壓力（若檢修需要可由第三冷凝器前放空閥放空卸壓。） 2.停羅茨鼓風(fēng)機(jī)，氣柜出口加水封。 3.關(guān)低變爐進(jìn)出口閥、熱付線，開低變爐付線。 4.系統(tǒng)停車后，應(yīng)注意檢查觸媒層溫度，若系統(tǒng)需要卸壓且停車時(shí)間長，中變爐應(yīng)灌氮?dú)獗Ｗo(hù)以免系統(tǒng)成負(fù)壓后吸入空氣燒壞觸媒。 四、長期停車 長期停車一般是在更換觸媒、檢修變換爐或進(jìn)行大檢修時(shí)停的車，此時(shí)應(yīng)有計(jì)劃的將觸媒氧化處理，使之成為穩(wěn)定的Fe2O3，此過程稱為觸媒的鈍化。 停車前加大蒸汽量，按30度/小時(shí)的降溫速率降溫。分析變換氣中一氧化碳含量在4%以上時(shí)通知壓縮機(jī)崗位切斷氣源

26、，關(guān)閉變換系統(tǒng)出口閥門和開啟第三冷凝塔前放空閥，系統(tǒng)卸壓。停熱水泵，當(dāng)床層溫度降至活性溫度以下時(shí)按50度/小時(shí)降溫速率降溫，將催化劑層溫度降至200度以下后轉(zhuǎn)入催化劑鈍化。 五、緊急停車 當(dāng)發(fā)生斷電、鼓風(fēng)機(jī)跳閘、本系統(tǒng)或有關(guān)聯(lián)的外工序發(fā)生重大事故時(shí)，本系統(tǒng)應(yīng)緊急停車，具體操作方法如下: 1.迅速發(fā)出緊急停車訊號。 2.迅速打開鼓風(fēng)機(jī)副閥并關(guān)死鼓風(fēng)機(jī)出口閥，停用鼓風(fēng)機(jī)后，關(guān)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥。 3.關(guān)死蒸汽閥，關(guān)死冷激水閥并卸掉穩(wěn)壓罐壓力，停熱水泵，關(guān)死飽和塔水封調(diào)節(jié)閥。 4.按正常停車步驟檢查一遍各個(gè)閥門的開關(guān)情況，根據(jù)具體情況做出處理。 如因半水煤氣氧含量升高，催化劑床層溫度

27、猛升難以控制而需緊急停車。應(yīng)一方面與造氣工段聯(lián)系，另一方面與壓縮、脫碳工段聯(lián)系，切斷氣源，關(guān)閉第三冷凝塔前出口閥、微開冷凝塔放空閥，同時(shí)加大蒸汽用量，待催化劑床層溫度下降后，聯(lián)系造氣工段送合格的半水煤氣，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。 六、本崗位操作要點(diǎn) （一）觸媒層溫度的控制 控制觸媒層溫度很重要，操作中要求： 1.控制溫度在觸媒的活性溫度之內(nèi)。 2.控制溫度的波動(dòng)范圍<10%。 3.為了節(jié)約蒸汽獲得一定的變換率，必須選擇各段觸媒最適宜溫度曲線。 4.半水煤氣中氧含量必須保證在0.5%以下，氧含量升高時(shí)，應(yīng)迅速加大蒸汽用量，控制觸媒層溫度，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)減量生產(chǎn)，如觸媒層溫度上升趨勢無法控制時(shí)應(yīng)

28、立即聯(lián)系壓縮工段緊急停車。 一般操作行為如右圖； 其中平衡曲線主要由溫度和汽氣比決定；溫度越高，平衡變換率越小。汽氣比越大，平衡變換率越大。因?yàn)樵谥凶儬t內(nèi)兩次添加冷激水，提高了汽氣比，所以平衡曲線有兩個(gè)斷點(diǎn)，并且隨汽氣比的提高平衡曲線上移。 而最適宜溫度曲線除了與溫度和汽氣比有關(guān)，還與催化劑的活化能有關(guān)。最適宜溫度曲線總在平衡曲線的下方，其向下偏移量的多少由催化劑的活化能決定。 操作線應(yīng)盡量按最適宜溫度線進(jìn)行，只有這樣才能獲得更高的變換率，換句話說，在同等變換率下蒸汽用量才最少。實(shí)際操作線要復(fù)雜得多，但在最適宜溫度曲線兩邊的偏移量要力求基本相等。顯然，操作線越遠(yuǎn)離平衡曲線，變換率越

29、低。操作線越接近平衡曲線變換率越高，但所要求的汽氣比也就越大。 如圖，半水煤氣以略高于催化劑起活溫度的A點(diǎn)溫度（一般在300℃以上）進(jìn)入中變爐一段，此時(shí)的汽氣比最大，變換率也最大，反應(yīng)熱也最多（包括氧的反應(yīng)熱），達(dá)到最高溫度點(diǎn)B（熱點(diǎn)）。出一段的氣體添加冷激水后降溫增濕以C點(diǎn)溫度進(jìn)入中變爐二段再獲得一定的變換率升溫到D點(diǎn)溫度。出二段的氣體再次添加冷激水后降溫增濕以E點(diǎn)溫度進(jìn)入中變?nèi)瓮瓿芍凶儬t內(nèi)的變換反應(yīng)溫達(dá)到F點(diǎn)后離開中變爐。經(jīng)乙交、甲交、水加熱器降溫至G點(diǎn)（G點(diǎn)溫度要略高于低變催化劑起活溫度同時(shí)要高于露點(diǎn)溫度30℃以上，一般在200℃以上）進(jìn)入低變爐完成變換反應(yīng)溫度為H，此點(diǎn)處的一氧化碳

30、含量一定要滿足后工段生產(chǎn)的要求。 （二）蒸汽比例的控制 蒸汽加入量與變換率、催化劑性能、催化劑床層反應(yīng)溫度等因素有關(guān)。 變換率降低，變換氣中CO含量升高時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加蒸汽加入量。 催化劑活性溫度低時(shí)，操作溫度低，蒸汽加入量可適當(dāng)減少。反之應(yīng)適當(dāng)增大蒸汽量。氣體中硫化氫含量高時(shí)，可相應(yīng)增加蒸汽加入量。 當(dāng)負(fù)荷、系統(tǒng)壓力、蒸汽壓力、飽和塔出口半水煤氣溫度、半水煤氣中氧含量變化時(shí)，會(huì)引起床層溫度變化，應(yīng)相應(yīng)地調(diào)節(jié)蒸汽加入量，以穩(wěn)定床層溫度。 生產(chǎn)中，調(diào)節(jié)水蒸氣的加入量是控制變換爐溫度的最主要操作手段。減少蒸汽用量對降低消耗指標(biāo)和節(jié)能有著重要意義。因此，在保證變換率合格的條件下盡量少用蒸汽，

31、多用副線調(diào)節(jié)床層溫度，以節(jié)省蒸汽用量。 降低變換系統(tǒng)蒸汽消耗的措施有 1．采用低溫高活性催化劑，降低入變換爐濕半水煤氣汽氣比。 實(shí)驗(yàn)證明達(dá)到同一變換率，反應(yīng)溫度越高，所需的蒸汽比越高，所以采用低溫高活性催化劑可降低入爐汽氣比，節(jié)省蒸汽。 2．提高飽和塔出口半水煤氣的溫度和飽和度。 通常隨著飽和塔出口半水煤氣溫度的不同，飽和塔可回收1.0—1.5噸蒸汽/噸氨。出口溫度越高，回收的蒸汽越多，應(yīng)盡量提高飽和塔出口半水煤氣的溫度。為此應(yīng)有能滿足生產(chǎn)需要的塔徑、塔高、填料面積、有高效的填料、有適宜的熱水循環(huán)量。 3．搞好變換爐段間溫度調(diào)節(jié)和熱量回收，合理利用熱量。 變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在反

32、應(yīng)過程中需不斷將熱量移出。中變爐采用噴水冷激移走熱量的方法。所噴的冷凝水或除鹽水在爐內(nèi)被氣化，不僅可以達(dá)到調(diào)節(jié)催化劑床層溫度移走熱量的目的，而且可以提高進(jìn)入下段催化劑床層的氣體中的水蒸氣含量，從而節(jié)約了外供蒸汽。 4．加強(qiáng)設(shè)備和管道的保溫，減少熱損。 （三）飽和塔出口溫度的控制 根據(jù)變換過程的特點(diǎn)、進(jìn)入變換爐的半水煤氣既要加熱又要增濕。飽和塔將半水煤氣由常溫加熱到120℃以上，同時(shí)回收大量的蒸汽。飽和塔溫度越高，煤氣中所含的水蒸汽越多，消耗的外供蒸汽越少。實(shí)踐證明，如出塔氣體由125℃升高至130℃，每生產(chǎn)1噸氨回收蒸汽量可由1200kg提高到1500kg,即減少外供蒸汽300kg。因此

33、提高飽和塔出口半水煤氣的溫度對變換工段的節(jié)能降耗有著重要的意義。 但是，提高飽和塔出口溫度應(yīng)以保證其它工藝指標(biāo)為前提。如；不能提高低變爐操作溫度以免降低低變催化劑的活性。不能過度提高甲交進(jìn)口溫度以免換熱器產(chǎn)生熱應(yīng)力腐蝕。不能過度提高熱水塔溫度以免變換氣中的水難于冷凝和分離，惡化下工序的操作條件。 提高飽和塔出口煤氣溫度應(yīng)采用以下措施； 1．提高進(jìn)飽和塔熱水溫度，利用變換反應(yīng)熱加熱飽和塔入口循環(huán)熱水。 2．提高飽和熱水塔的熱量回收率。塔內(nèi)采用傳質(zhì)效果良好的垂直篩板或新型規(guī)整填料，還可采用氣液分布良好的新型液體分布器等。 3．控制適宜的熱水循環(huán)量，一般熱水循環(huán)量控制在10-20m3/T

34、NH3為宜。 4．加強(qiáng)設(shè)備和熱水管道的保溫，減少熱損。 5．熱水塔補(bǔ)充水采用脫鹽水，以減少排污，減少熱損。 (四)甲交進(jìn)口溫度的控制 甲交進(jìn)口溫度直接關(guān)系到換熱器的使用壽命。 如果溫度過低（汽水分離罐積水未按時(shí)排放、飽和塔液位過高帶水、過熱蒸氣溫度過低等），會(huì)使甲交進(jìn)口端產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。 如果溫度控制過高（過熱蒸汽溫度過高等），會(huì)使甲交進(jìn)口端產(chǎn)生熱應(yīng)力腐蝕。甲交進(jìn)口溫度過高時(shí)甚至?xí)茐淖儞Q系統(tǒng)的熱平衡，使低變爐進(jìn)口和床層溫度升高，降低低變的變換率，縮短低變催化劑的使用壽命。 （五）熱水塔出口溫度的控制 熱水塔出口溫度的高低，決定了第一冷凝塔和第三冷凝器的換熱負(fù)荷以及變換氣

35、分離罐的負(fù)荷。如果溫度過高，將使變換氣難于冷凝，高濕含量的變換氣將加劇對管道的沖刷與腐蝕，危及安全生產(chǎn)。同時(shí)高溫高濕的變換氣也會(huì)惡會(huì)碳化工序的操作條件。 熱水塔出口溫度也能客觀的反應(yīng)變換系統(tǒng)的熱量回收情況。工藝氣體從飽和塔出來，依次吸收了過熱蒸汽的熱量、中變爐內(nèi)的反應(yīng)熱、低變爐內(nèi)的反應(yīng)熱。這些熱量最后靠熱水循環(huán)來回收。從飽和塔出口溫度與熱水塔出口溫度的比較分析，可以看出熱量回收率的高低。 （六）控制好各塔液位 正常操作中，飽和塔和熱水塔液位過高，都會(huì)增加系統(tǒng)阻力，飽和塔液位過高，還會(huì)造成帶水事故，熱水塔液位過高，會(huì)將水帶入碳化塔，惡化母液成份；飽和塔液位過低，有可能造成半水煤氣穿過水

36、封進(jìn)入變換器引起嚴(yán)重生產(chǎn)事故，熱水塔液位過低，會(huì)使熱水泵抽空而影響生產(chǎn)。 （七）控制好循環(huán)熱水中的總固含量，適時(shí)置換熱水 飽和熱水塔循環(huán)水總固體是指水中含的各種無機(jī)鹽。這些固體物質(zhì)將隨著半水煤氣帶入變換爐內(nèi)，沉積于催化劑顆粒表面，降低催化劑的活性，因此要控制飽和塔循環(huán)水總固體含量，一般要求總固小于500ppm，PH值為7-9。 循環(huán)水在飽和塔內(nèi)不斷蒸發(fā)，水中的總固體含量逐漸增加，為了控制飽和熱水塔循環(huán)水中總固體含量，需經(jīng)常對循環(huán)水進(jìn)行部分置換，換水時(shí)間和換水量應(yīng)根據(jù)循環(huán)水中總固體含量和補(bǔ)充水質(zhì)而定。置換循環(huán)水是在正常生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行、不能影響生產(chǎn)。為此，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)； 1．注意飽和塔和熱水

37、塔液位，防止因液位過低而造成熱水泵抽空或串氣。 2．補(bǔ)水閥和排污閥開啟度大小要適當(dāng)。 3．置換水時(shí)，循環(huán)水溫降低，飽和塔出口半水煤氣溫度也會(huì)隨之下降，有可能影響變換操作。因此換水不能太猛，要細(xì)水長流。同時(shí)要密切注意變換爐的工況，適當(dāng)補(bǔ)充蒸汽，穩(wěn)定生產(chǎn)，注意安全，防止排污熱水沖出燙傷。 4．補(bǔ)充水的水質(zhì)要好，總固體含量要低。 七、熱水泵的開停車及倒車 （一）開泵 1.通知電工檢查電機(jī)，盤車數(shù)轉(zhuǎn)，檢查油位，開冷卻水。 2.注意熱水塔液位，打開泵的進(jìn)口閥，開排氣閥排氣。 3.啟動(dòng)電機(jī)，待壓力高于系統(tǒng)壓力后，開泵出口閥，注意飽和塔液位調(diào)節(jié)流量。 （二）停泵 1.關(guān)熱

38、水泵的出口閥。 2.停電機(jī)，關(guān)熱水泵進(jìn)口閥，開排氣卸壓閥，關(guān)冷卻水。 （三）倒泵 1.按正常開泵的方法開啟備用泵。 2.待備用泵高于系統(tǒng)壓力后開泵出口閥，同時(shí)關(guān)在用泵出口閥，注意保持壓力，流量穩(wěn)定，直到在用泵出口閥關(guān)閉為止，停下在用泵。 第四章 不正常情況及處理 一、 影響催化劑床層溫度的主要因素及一般調(diào)節(jié)方法 在實(shí)際生產(chǎn)中，影響催化劑床層溫度的因素很多，主要有： 1．生產(chǎn)負(fù)荷變動(dòng)。如半水煤氣流量變動(dòng)或半水煤氣中一氧化碳含量變動(dòng)。 2．蒸汽壓力變動(dòng)，系統(tǒng)壓力變動(dòng)。 3．飽和塔出口煤氣溫度變化。 4．半水煤氣中氧含量高，使床層溫度急劇上升

39、。 調(diào)節(jié)催化劑床層溫度的主要方法有如下幾種： 1．調(diào)節(jié)付線流量。在變換系統(tǒng)中有三條付線可以調(diào)節(jié)溫度： a.利用煤氣付線可使部分半水煤氣不經(jīng)過熱交換器加熱而直接進(jìn)入中溫變換爐，降低中變進(jìn)口溫度及一段床層溫度。 b.利用蒸汽付線可以使部分蒸汽不經(jīng)過熱交換器加熱而直接進(jìn)入中溫變換爐，降低中變進(jìn)口溫度及一段床層溫度。 c.利用熱付線可以使中變爐出口氣體不經(jīng)過熱交換器冷卻及水加熱器冷卻而直接進(jìn)入低變爐，提高低變爐入口溫度及床層溫度。 2．調(diào)節(jié)中變爐段間噴水量以調(diào)節(jié)中變爐二段、三段溫度。 3．調(diào)節(jié)蒸汽加入量。負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣量的增減情況和半水煤氣一氧化碳含量的變化，適當(dāng)調(diào)節(jié)蒸汽加入量，以

40、穩(wěn)定床層溫度。 蒸汽壓力如遇系統(tǒng)壓力波動(dòng)，容易引起爐溫波動(dòng)，應(yīng)根據(jù)流量計(jì)和壓力表讀數(shù)、爐溫的變化情況及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽閥門。 飽和塔出口半水煤氣溫度降低，煤氣中飽和的水蒸氣量少，會(huì)引起床層溫度波動(dòng)，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽加入量。 半水煤氣中氧含量的變化對床層溫度影響很大。氧含量升高，一段床層溫度急劇上升，應(yīng)迅速處理?？砷_啟并調(diào)節(jié)煤氣付線閥，加大蒸汽量，控制爐溫。同時(shí)通知造氣崗位查明原因及時(shí)處理，并要求分析工加做氧含量手工分析。必要時(shí)減量生產(chǎn)甚至緊急停車。 總之，要控制好催化劑床層溫度，操作人員必須細(xì)心觀察催化劑床層溫度的變化，正確分析原因，穩(wěn)定生產(chǎn)條件，如有變化應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)，精心調(diào)節(jié)，使床層溫度穩(wěn)定。

41、 二、 催化劑床層溫度猛升的原因及處理 催化劑床層溫度猛升的原因主要是： 1．進(jìn)催化劑床層半水煤氣氧含量升高。 2．負(fù)荷突然猛增，調(diào)節(jié)不及時(shí)。如加量過急或半水煤氣中一氧化碳突然增高，而蒸汽加入量未及時(shí)調(diào)節(jié)。 3．蒸汽壓力下降，或煤氣系統(tǒng)超壓，蒸汽加入量減少甚至加不進(jìn)去。 4．高變爐段間噴水系統(tǒng)發(fā)生故障，噴水量減少甚至噴不進(jìn)水。 5．熱水泵抽空，飽和塔出口半水煤氣回收的蒸汽量減少。 6．操作不當(dāng)，如調(diào)溫副線關(guān)小或關(guān)閉等。 催化劑床層溫度猛升，會(huì)降低催化劑的活性，使低變催化劑發(fā)生反硫化反應(yīng)，甚至燒壞催化劑，因此應(yīng)立即查明原因，果斷處理。 1．適當(dāng)開啟調(diào)溫副線閥。 2．適當(dāng)開

42、大蒸汽閥，增加蒸汽加入量。但低變催化劑要嚴(yán)格控制蒸汽加入量，防止反硫化反應(yīng)的發(fā)生。 3．如氧含量高，采用以上方法仍難以控制爐溫，可減量生產(chǎn)甚至緊急停車，同時(shí)通知造氣等有關(guān)工段，迅速查明原因。把半水煤氣中氧含量降至正常指標(biāo)。 4．如是煤氣系統(tǒng)超壓或蒸汽壓力過低，應(yīng)降低系統(tǒng)壓力至正常壓力，或通知鍋爐工段把蒸汽壓力迅速恢復(fù)正常。 5．查明噴水系統(tǒng)、熱水泵抽空故障并排除。 三、 催化劑床層溫度下降的原因及處理 催化劑床層溫度下降的原因有： 1．負(fù)荷降低，如半水煤氣量減少或半水煤氣中一氧化碳含量減少，而冷激煤氣量和蒸汽加入量沒有減少。 2．蒸汽帶水，半水煤氣帶水，使催化劑床層溫度突然下降。

43、 3．飽和熱水塔循環(huán)熱水水質(zhì)差，水中無機(jī)鹽隨半水煤氣帶入催化劑床層，沉積于催化劑顆粒表面，會(huì)逐漸降低催化劑活性。 4．催化劑失活衰老。 5．中變爐段間噴水量過大。 6．操作不當(dāng)。 催化劑床層溫度下降，會(huì)降低反應(yīng)速度，降低變換率，須采取必要措施使床層溫度正常。具體措施如下： 1．減少冷激煤氣流量。 2．適當(dāng)減少蒸汽加入量。 3．防止蒸汽帶水。 4．適當(dāng)降低飽和塔液位，排凈氣水分離器中的積水。 5．置換飽和熱水塔的循環(huán)熱水，熱水的總固體應(yīng)小于500ppm。 6．控制好中變爐段間噴水量。 7．高變催化劑床層溫度下降，可適當(dāng)提高操作溫度，低變催化劑可再硫化，必要時(shí)更換催化劑。

44、 8．加強(qiáng)管理，精心操作。 四、 變換系統(tǒng)阻力增大的原因及處理 變換系統(tǒng)阻力增大主要原因 1．催化劑床層阻力增大: a.催化劑質(zhì)量差,強(qiáng)度低,易粉化。 b.操作溫度波動(dòng)大且頻繁,催化劑顆粒反復(fù)膨脹、收縮，直至破碎。 c.床層超溫過高，時(shí)間過久，催化劑燒結(jié)。 d．水進(jìn)入催化劑床層，催化劑受潮破碎和結(jié)塊。 e.飽和熱水塔循環(huán)熱水水質(zhì)差,催化劑床層段間噴水水質(zhì)差,水中的無機(jī)鹽沉積于催化劑床層。 2.飽和熱水塔阻力增大: a.半水煤氣攜帶的煤焦油等雜質(zhì)多，堵塞塔板或填料。 b.飽和熱水塔循環(huán)熱水總固體含量高,堵塞塔板和填料。 c.飽和熱水塔液位高。 3．熱交換器阻力大： a

45、.半水煤氣中煤焦油含油高，熱交換器列管被煤焦油和氧化鐵粉末堵塞。 b.催化劑表面結(jié)皮，采用氣體倒吹，把催化劑粉末吹入熱交換器列管。 c.系統(tǒng)某處爆管，短時(shí)間快速卸壓，造成中變催化劑沖入換熱器或低變催化劑沖入熱水塔及管間。 4．系統(tǒng)內(nèi)積水，冷凝水未及時(shí)排放。 處理方法： 1．停車時(shí)將催化劑過篩或更換。 2．更換飽和熱水塔循環(huán)熱水,停車時(shí)清洗塔板或填料。 3．停車時(shí)清洗熱交換器。 4．各塔液位控制在正常液位，排凈系統(tǒng)內(nèi)積水。 預(yù)防措施： 1．使用強(qiáng)度高，不易粉化的催化劑。 2．正確使用和維護(hù)催化劑，操作溫度不準(zhǔn)超溫，溫度變化應(yīng)平穩(wěn)，波動(dòng)小，波動(dòng)幅度每小時(shí)不超過10℃，嚴(yán)禁催化

46、劑吸潮吸水。 3．飽和塔循環(huán)熱水總固體含量不超過500ppm。 4．催化劑床層段間噴水采用蒸汽冷凝水或脫鹽水，防止催化劑表面結(jié)皮。 5．做好半水煤氣除焦油工作。 6．嚴(yán)禁氣體倒流倒吹。 7．定期檢測各種管道及設(shè)備的壁厚。 8．控制好各塔液位，及時(shí)排放系統(tǒng)導(dǎo)淋，系統(tǒng)內(nèi)不積水。 五、 變換氣中一氧化碳含量增高的原因及處理 變換氣中一氧化碳含量增高的主要原因： 1．操作溫度突然升高或降低，溫度波動(dòng)大而頻繁。 2．空間速度過大，超負(fù)荷生產(chǎn)。 3．由于蒸汽壓力和系統(tǒng)壓力波動(dòng)，蒸汽加入量過小。 4．催化劑中毒、失活、衰老、結(jié)皮、破碎粉化，氣體偏流。 5．水帶入催化劑層，床層溫度大

47、幅度下降。 6．設(shè)備發(fā)生故障。常見故障是熱交換器列管腐蝕穿孔，半水煤氣漏入變換氣中。飽和塔和熱水塔之間的水封液位過低或者飽和塔與熱水塔之間壓差過大，半水煤氣從飽和塔沖過水封竄入熱水塔。 7．操作不當(dāng)。如加量過急過大，未及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽加入量；系統(tǒng)壓力和蒸汽壓力波動(dòng)時(shí)未及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽加入量；當(dāng)催化劑床層溫度下跌時(shí)，大幅度減少蒸汽量，使床層汽氣比過小等。 處理方法 1．催化劑床層溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在正常操作溫度范圍內(nèi)，密切注意催化劑床層溫度的變化、氣體成分、壓力等。一旦發(fā)現(xiàn)溫度變化及時(shí)調(diào)節(jié)，床層溫度波動(dòng)的幅度每小時(shí)應(yīng)小于10℃。 2．禁止超負(fù)荷生產(chǎn)。 3．蒸汽加入量要適中，根據(jù)操作溫度、壓力、氣

48、量等條件及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽加入量。 4．當(dāng)催化劑活性降低時(shí)，中變催化劑在其活性溫度范圍內(nèi)可適當(dāng)提高操作溫度，低變催化劑可再硫化，如有必要應(yīng)更換催化劑。 5．控制好飽和塔液位，嚴(yán)禁水帶入催化劑床層。 6．熱交換器發(fā)生泄漏，可從變換爐出口和熱交換器出口變換氣成分的變化作出判斷，及時(shí)維修或更換。 7．如果半水煤氣沖破飽和熱水塔水封竄入變換氣中，會(huì)出現(xiàn)如下現(xiàn)象；循環(huán)熱水泵跳閘或長時(shí)間抽空，水封里的水大量蒸發(fā)，水封液位降低。串氣如果是由飽和塔與熱水塔之間壓差過大引起的，可從系統(tǒng)進(jìn)出口壓力計(jì)中看出。當(dāng)查明確系上述原因后，應(yīng)立即向飽和塔內(nèi)加水，保持正常液位，同時(shí)檢查水泵抽空的原因，消除故障，恢復(fù)熱水循環(huán)。

49、查清飽和塔與熱水塔壓差大的原因予以消除，或適當(dāng)減量生產(chǎn)。 8．操作人員要穩(wěn)定操作條件，精心操作，及時(shí)調(diào)節(jié)。 六、 變換熱交換器腐蝕的原因及預(yù)防措施 變換熱交換器很容易被腐蝕，腐蝕最嚴(yán)重的部位是靠近半水煤氣進(jìn)口端約1米長的列管，產(chǎn)生腐蝕的主要原因是； 半水煤氣的進(jìn)口一端溫度較低，氣體中含有硫化氫、二氧化碳等酸性氣體和氧、水蒸氣、霧狀水等，水和酸性介質(zhì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，使列管很快被腐蝕穿孔，而距半水煤氣進(jìn)口端較遠(yuǎn)的部位，由于氣體已被加熱，溫度逐漸提高，其中的水分被蒸發(fā)，因而腐蝕減輕。 但是，當(dāng)換熱進(jìn)口端常期在高溫下使用時(shí)，又容易產(chǎn)生熱應(yīng)力腐蝕。 為延長熱交換器的使用壽命，可采取如下防腐蝕

50、措施； 1．及時(shí)排放氣水分離罐內(nèi)的水份，防止飽和塔出口煤氣帶水，其熱力管道和設(shè)備保溫要好，防止水蒸氣冷凝。 2．密切注意過熱蒸汽的溫度，當(dāng)溫度降低時(shí)要加強(qiáng)各蒸汽導(dǎo)淋閥的排放，減少蒸汽中夾帶的水滴，可以大大減輕電化學(xué)腐蝕。當(dāng)蒸汽溫度過高時(shí)要聯(lián)系調(diào)度室或鍋爐降低蒸汽溫度，防止產(chǎn)生熱應(yīng)力腐蝕。 3．改變熱交換器的結(jié)構(gòu)。一是熱交換器設(shè)置夾套，半水煤氣先經(jīng)夾套預(yù)熱提高溫度，蒸發(fā)水分后再進(jìn)列管。二是可以在列管加裝鋁套管或涂耐溫防腐涂料，避免半水煤氣與列管直接接觸。三是可以把熱交換器做成兩段。半水煤氣進(jìn)口段的列管用不銹鋼或滲鋁鋼材料。這些措施都可以延長熱交換器使用壽命。 七、 熱水泵不上量的原因及處

51、理 常見原因有： 1．進(jìn)口管堵塞。 2．熱水塔產(chǎn)生假液位或液位過低。 3．泵內(nèi)帶氣。 4．電機(jī)反轉(zhuǎn)。 5．泵葉輪脫落。 處理： 1．倒泵疏通進(jìn)口管。 2．檢查處理假液位或提高液位。 3．關(guān)閉泵出口閥排氣。 4．倒泵聯(lián)系電工處理。 5．停泵檢修。 第五章 變換催化劑 第一節(jié) 中溫變換催化劑 我司中變爐內(nèi)主要裝填的是鐵系B116型催化劑，另外一段爐內(nèi)加裝有兩噸B112型催化劑量。兩種催化劑的性能相近，以B116型為例，主要性質(zhì)有；化學(xué)組成：氧化鐵≥75%、氧化鉻≤3%，另外還有增強(qiáng)抗毒性及提高粘合能力的氧化鎂，以及少量的氧化鉀和氧化鈣等促進(jìn)劑、以穩(wěn)定

52、催化劑的表面積。外觀：具有金屬光澤的棕褐色圓柱體。堆密度：1.45—1.55kg/L。最佳使用溫度：380—480℃?？账伲?50—1000h-1。 一、催化劑的裝填 催化劑裝填質(zhì)量的好與壞，直接影響到床層的阻力和氣流分布，影響催化劑作用的發(fā)揮，所以應(yīng)高度重視催化劑的裝填工作。 為防止催化劑受潮，裝填工作應(yīng)盡量選擇晴天進(jìn)行。 1．裝填前的準(zhǔn)備工作 a.清除變換爐內(nèi)雜物，檢查爐內(nèi)襯、內(nèi)壁、爐箅是否完好。 b.按照制訂的裝填方案的要求,在爐內(nèi)標(biāo)出催化劑裝填高度尺寸并在爐箅上面鋪上一層耐火球和鐵絲網(wǎng)。 c.準(zhǔn)備好計(jì)量器具、裝填工具、防護(hù)用品。 d.催化劑運(yùn)到現(xiàn)場后，進(jìn)一步核實(shí)型號，并

53、對外觀和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行檢查。 2．裝填 a.催化劑入爐前要過篩，去除粉塵和破碎的顆粒，計(jì)量入爐，按裝填方案裝填。 b.催化劑裝填時(shí)應(yīng)以小于0.5m的落差將催化劑均勻倒入爐內(nèi)，催化劑應(yīng)分散鋪開，絕不能集中傾倒成堆，以免床層松緊程度不一，生產(chǎn)中影響氣流的均勻分布。 c.裝填人員應(yīng)站在木板上操作,不能用腳直接踩在催化劑上,以免踩碎催化劑。 d.催化劑裝填完畢，用木板把催化劑刮平。 e.為防止催化劑吸潮,催化劑裝填完畢,立即裝好人孔蓋,準(zhǔn)備試壓升溫還原。若不能立即開車，應(yīng)用盲板將變換爐與系統(tǒng)隔開。 二、中變催化劑的升溫還原 中變催化劑在出廠時(shí)是以Fe2O3的形式存在的，不具有催化活性，必

54、須將其還原成尖晶石結(jié)構(gòu)的Fe3O4才具有很高的催化活性。Fe2O3的還原反應(yīng)為； 3 Fe2O3 + CO2Fe3O4 + CO2 + 50.83KJ/mol 3 Fe2O3 + H2 2Fe3O4 + H2O + 9.63KJ/mol 還原反應(yīng)是放熱反應(yīng)，為了防止超溫，催化劑還原操作必須特別慎重，要嚴(yán)格控制進(jìn)氣中H2或CO的含量，一般開始由0.5%、1%、2%……依次慢慢增加，切不可操之過急！配入還原氣后，要增加分析次數(shù)，不能靠估計(jì)，防止H2或CO過量或積累。整個(gè)還原過程要密切注意床層的溫升速率不大于20℃/h。如發(fā)生溫度猛漲現(xiàn)象，則應(yīng)立即減少或完全切掉還原性氣體，及時(shí)通入大量蒸汽制住

55、或壓低爐溫，當(dāng)催化劑床層溫度恢復(fù)平穩(wěn)，再繼續(xù)通還原性氣體進(jìn)行還原。 1．升溫還原前的主要準(zhǔn)備工作 a.根據(jù)所用催化劑的升溫還原方案，繪制升溫曲線，準(zhǔn)備好記錄表，由技術(shù)熟練的主操作人員負(fù)責(zé)。同時(shí)，檢查電加熱器及電器、儀表完好正常后方可進(jìn)行。 b.操作人員應(yīng)開啟第三冷凝塔前放空閥，關(guān)冷凝塔氣體出口閥、蒸汽閥、煤氣付閥及各設(shè)備排污閥、導(dǎo)淋閥，向飽和熱水塔加軟水至正常液位，一切準(zhǔn)備就緒，然后按升溫還原方案進(jìn)行。 2．催化劑還原時(shí)要同時(shí)加入蒸氣 高變催化劑還原時(shí)必須同時(shí)加入蒸汽，是為了防止已還原好的催化劑被氫還原過度，生成金屬鐵： Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O - 149.9

56、3KJ/mol Fe3O4 + 4CO3Fe + 4CO2 - 149.93KJ/mol 因?yàn)榻饘勹F能促使CO與H2生成甲烷的強(qiáng)放熱反應(yīng)，這對催化劑和變換爐都有害，金屬鐵還可能使CO發(fā)生歧化反應(yīng)，造成催化劑表面積炭。所以，當(dāng)催化劑達(dá)到還原溫度時(shí)，決不能通入帶有CO與H2的還原性干氣，一定要配入足量的蒸汽。 同時(shí)，加入蒸汽還可以利用已產(chǎn)生的變換反應(yīng)熱來提高下層溫度，縮小上下床層溫差。 3．催化劑還原完畢可轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)的標(biāo)志 當(dāng)催化劑的升溫還原按計(jì)劃進(jìn)行到還原階段后期，催化劑床層溫度升到催化劑允許最高溫度附近時(shí)，恒溫?cái)?shù)小時(shí)后，分析放空氣中CO含量符合生產(chǎn)指標(biāo)，催化劑各段均有溫升，且溫升

57、與相應(yīng)的各段轉(zhuǎn)化率相符，此時(shí)可以認(rèn)為還原完畢。應(yīng)及時(shí)聯(lián)系高壓機(jī)、碳化崗位。逐漸增加氣量和蒸汽量，慢慢提升壓力直至正常壓力，將送碳化閥慢慢打開，逐漸關(guān)小直至最后關(guān)閉第三冷凝塔放空閥，根據(jù)爐溫情況逐漸調(diào)減電加熱器功率，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。 4．催化劑還原過程中的注意事項(xiàng) a.升溫還原過程應(yīng)防止溫差過大,溫差大于100℃時(shí)應(yīng)及時(shí)恒溫。 b.過熱蒸汽必須在床層溫度升到比該壓力下的露點(diǎn)溫度高20℃以上才能使用。 c.升溫氣體的溫度不準(zhǔn)超過催化劑的最高允許溫度。 d.整個(gè)升溫還原過程中，應(yīng)每半小時(shí)將各處導(dǎo)淋排放一次。 e.配入半水煤氣還原時(shí),要增加分析次數(shù),控制氧含量、一氧化碳含量，以防催化劑超溫。

58、 f.到達(dá)還原終點(diǎn)時(shí),提壓要緩慢,以防溫度急劇上升。 g.中變催化劑還原時(shí)應(yīng)做到“三低二高”。即低一氧化碳含量、低氧含量、低溫。高空速、高汽氣比。脫硫后半水煤氣中氧含量要小于0.5%，半水煤氣量要由小到大逐漸增加，半水煤氣中一氧化碳含量由0.5%、1%、2%……依次慢慢增加!同時(shí)相應(yīng)增加蒸汽量。 h.電加熱器送電前應(yīng)先送空氣,遇到緊急事故應(yīng)先切斷電加熱器電源,電加熱器出口氣體溫度不能超過400℃。 三、中變催化劑在使用過程中破碎粉化的主要原因 1．半水煤氣中氧含量超標(biāo)。半水煤氣進(jìn)入高變爐后，半水煤氣中的氧立即與Fe3O4反應(yīng)生成Fe2O3并放出大量的熱量。使催化劑床層溫度急劇上升，同

59、時(shí)生成的Fe2O3又立即與半水煤氣中的H2、CO還原生成Fe3O4。Fe3O4與Fe2O3之間反復(fù)相變，使催化劑產(chǎn)生較大的相變應(yīng)力和熱應(yīng)力。氧含量超標(biāo)時(shí)，這種相變應(yīng)力和熱應(yīng)力過大，以至粉化。 2．半水煤氣中硫化氫含量超標(biāo)且波動(dòng)幅度大。半水煤氣中H2S與Fe3O4反應(yīng)如下： Fe3O4+3H2S+H23FeS+4H2O Fe3O4與FeS的晶體結(jié)構(gòu)差異大,產(chǎn)生的相變應(yīng)力大,催化劑顆粒容易破碎和粉化。 3．降壓速度太快。停車時(shí)如降壓速度太快，由于這時(shí)催化劑顆粒中心的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外表面的壓力，以至產(chǎn)生“爆裂”現(xiàn)象，使顆粒破碎粉化。 4．液態(tài)水進(jìn)入催化劑床層與催化劑接觸，會(huì)使催化劑粉化。

60、四、液態(tài)水進(jìn)入催化劑床層的主要途徑 1．停車后系統(tǒng)內(nèi)的冷凝水未排凈或者導(dǎo)淋堵塞，開車時(shí)將冷凝水帶入催化劑床層。 2．飽和塔液位過高，半水煤氣將水帶入催化劑床層。 3．停車時(shí)中變爐未加盲板，與飽和塔相通，中變爐內(nèi)充滿了與室溫相平衡的飽和水蒸氣。水蒸氣在催化劑毛細(xì)管冷凝成水，催化劑逐漸被粉化。 4．停車時(shí)未能及時(shí)停止催化劑段間噴水，中變爐一段或二段鍋底的水逐漸蒸發(fā)到催化劑中。 5．段間冷激水噴頭堵塞或霧化效果不好，冷激水在段間難于汽化，隨氣體帶入下段催化劑。 6．一段或二段鍋底開裂，添加的段間冷激水滲入下段催化劑層。 五、停車時(shí)中變催化劑的維護(hù) 停車時(shí)間較長時(shí)應(yīng)卸壓，以防催化劑床層

61、溫度降低到水蒸氣露點(diǎn)以下而冷凝成水，降低催化劑強(qiáng)度。卸壓速度不能過快應(yīng)小于0.2Mpa/min，以避免催化劑顆粒破碎粉化、床層松動(dòng)，氣體偏流、活性下降等危害。 長期停車時(shí)變換爐要用惰性氣體置換，并用盲板將變換爐與系統(tǒng)隔開，并經(jīng)常向變換爐補(bǔ)加氮?dú)?，以保證變換爐始終保持微正壓。 停車時(shí)應(yīng)注意及時(shí)停止催化劑段間噴水。 六、催化劑的降溫鈍化 中變催化劑鈍化是指在還原態(tài)的催化劑顆粒表面用人工方法氧化生成一層Fe2O3薄膜，保護(hù)內(nèi)部有活性的Fe3O4。催化劑鈍化后可以從爐內(nèi)卸出，篩選后重新人爐使用。 降溫鈍應(yīng)原理如下： 4Fe3O4 + O2 ＝6Fe2O3 + 464.7 KJ/mol 高

62、變催化劑的降溫鈍化最常用的是直接降溫鈍化法。包括降溫、氧化兩個(gè)步驟： 1．降溫 停車前適當(dāng)加大蒸汽，降低催化劑床層溫度。停車后關(guān)閉去碳化閥門，用過熱蒸汽降溫，置換催化劑床層的CO和H2。蒸汽流量相當(dāng)于空速100—300h-1,床層降溫速率50℃/h。當(dāng)床層溫度降至200℃爐出口氣體（CO+H2）＜0.5%時(shí)轉(zhuǎn)入氧化階段。 2．氧化 在導(dǎo)入變換爐的蒸汽中配入少量的空氣，使催化劑表面的Fe3O4氧化成Fe2O3，并放出大量的熱量。配入的空氣量由少到多，氣體中的氧含量逐漸增加。催化劑氧化時(shí)溫度會(huì)逐漸升高，應(yīng)密切注意溫升情況，及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽與空氣的比例，防止溫度猛漲。氧化的最高溫度不能超過(

63、))8!氧化溫升速率不超過400℃。氧化一段時(shí)間后，爐溫降至200℃左右時(shí)，再增加空氣量，如此反復(fù)多次，直至通入大量空氣、爐溫不再上漲，分析變換爐出口氣氧含量達(dá)20%時(shí)，可認(rèn)為氧化結(jié)束。然后用空氣與蒸汽降溫，待爐溫降至約200℃時(shí)停蒸汽，用空氣降溫至60℃以下即可打開人孔卸催化劑。 降溫鈍化時(shí)應(yīng)注意以下問題； 1．?dāng)M繼續(xù)使用的催化劑，降溫鈍化時(shí)降溫速度控制在50℃/h,氧化時(shí)催化劑床層最高溫度不超過400℃，當(dāng)空氣降溫床層溫度降至120℃時(shí)，不得再向系統(tǒng)加入蒸汽，此時(shí)降溫氣體不準(zhǔn)帶水。鈍化結(jié)束催化劑卸出時(shí)應(yīng)裝至鐵桶密封，嚴(yán)禁受潮和摔滾。 2．?dāng)M報(bào)廢的催化劑降溫速度可適當(dāng)加快，氧化

64、時(shí)催化劑床層最高溫度不超過600℃，以防燒壞爐箅和熱電偶。 七、為了延長中變催化劑的使用壽命應(yīng)注意以下問題 1．嚴(yán)格控制高變催化劑的還原和操作溫度。還原溫度越高，活性最佳期越短，還原溫度必須控制在催化劑允許的還原溫度范圍之內(nèi)。 操作溫度要盡量控制在催化劑活性溫度低限。隨著使用時(shí)間的增加，催化劑活性逐步降低，操作溫度可逐步提高，每次提高溫度不超過10℃。 2．控制合適的入爐汽氣比，合理分配各段變換率。 3．進(jìn)變換工段的半水煤氣需脫硫、除塵、防焦油，防止毒物、雜質(zhì)和冷凝水進(jìn)入催化劑床層。 4．穩(wěn)定生產(chǎn)工藝操作條件如溫度、壓力、半水煤氣成分、氣量、汽氣比等，半水煤氣中氧含量應(yīng)小于0.5%

65、。熱點(diǎn)溫度波動(dòng)每小時(shí)不超過10℃。 5．循環(huán)熱水和中變爐段間噴水等都應(yīng)采用除鹽水，以防止鈉、氯的化合物進(jìn)入中變爐對催化劑造成危害。 6．停車時(shí)卸壓不宜太快，并要防止漏入空氣或液態(tài)水進(jìn)入催化劑床層。 第二節(jié) 低溫變換催化劑 我司低溫變換爐內(nèi)裝填的是B303Q型鈷鉬系列耐硫催化劑，其活性組分為氧化鉬，以氧化鈷為促進(jìn)劑，氧化鋁為載體，加入堿金屬助催化劑以改善其低溫活性，堆密度約為1.0Kg/L,使用溫度為130—480℃，空速為1500—3000h-1。 一、低變催化劑的硫化； 出廠的Co—Mo催化劑活性組份以氧化物形態(tài)存在，活性很低。需經(jīng)過高溫充分硫化，使活性組份轉(zhuǎn)化為

66、硫化物，催化劑才顯示其高活性。硫化時(shí)，采用含氫氣體(H2≥25％， O2≤0.5％)作載氣，配以適量的CS2，經(jīng)電爐加熱升溫后通過催化劑床層，然后放空或循環(huán)使用。 我司的低變開工爐平時(shí)與生產(chǎn)系統(tǒng)是隔離開的，在硫化前應(yīng)請電工恢復(fù)電爐并入系統(tǒng)，硫化時(shí)前還必須配好管線引入載氣，載氣可以是半水煤氣，也可以是變換氣。用半水煤氣做載氣時(shí)要嚴(yán)格控制好氧含量并及時(shí)排放油污。用變換氣做載氣雖然氣質(zhì)更好，氫含量更高，但成本也更高，同時(shí)要注意將變換氣中水分分離干凈。 1．硫化原理 硫化時(shí)的主要化學(xué)反應(yīng)為： CS2十4H22H2S十CH4 △H0298＝－240.9 KJ／mol CoO十H2SCoS十H20 △H0298＝－13.4 KJ／mol Mo03十2H2S十H2MoS2十3H20 △H0298＝－48.2 KJ／mol 這些反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，會(huì)使催化劑床層溫度升高。 2． 硫化方法 催化劑的硫化可在常壓下進(jìn)行，也可在加壓下進(jìn)行，可采用一次通過法或氣體循環(huán)法。 (1)氣體一次通過法：流程如圖1所示