尾气转化变换装置的技术改造及优化

尾气转化变换装置的技术改造及优化

李泰山

内蒙古伊泰化工有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯017400

摘要：文章主要针对本厂尾气转化变换装置开车遇到的问题进行技术改造，通过技术改造确保装置一次性投料成功，同时防止变换炉因为过氧造成飞温及爆炸事故，对装置长周期运行起到较好的效果。

关键词：变换气、变换炉、转化炉

一、尾气转化及变换装置工艺概述

1.1装置概况

本厂尾气转化变换装置由中国五环工程有限公司设计，分为尾气转化和尾气变化两个单元。转化装置设计规模为原料气处理量24007Nm3/h，其作用是在催化剂作用下将膜分离单元来的非渗透气(工艺尾气)与蒸汽、氧气在转化炉内发生反应，把非渗透气中烃类物质转化为转化气（主要组份：CO、CO2、H2），送至变换单元。变换装置原料气处理量为71215.365Nm3/h，其目标是将转化气中的一氧化碳在催化剂Fe3O4（主要成份）的作用下变换成氢气及二氧化碳，并将变换后的气体送至前工段进行重复利用。

1.2工艺流程简述

自膜分离单元来的非渗透气（工艺气）和蒸汽送至加热炉加热后与空分来的氧气进入转化炉，在催化剂Ni2O（主要成份）的作用下发生氧化反应，反应气经转化汽包换热后进入中变反应器，在催化剂Fe3O4（主要成份）的作用下反应生成变换气，变换气经过降温送至前工段进行重复利用，装置的工艺流程简图如下图1-1所示。

图1-1尾气转化变换装置流程简图

二、技术优化改造

2.1转化投料条件优化

尾气转化装置工艺包提供投料操作条件如下表1.1所示，要求转化炉压力：0.7-1.0MPaG；工艺尾气流量：3600-4800Nm3/h；蒸汽摩尔量/工艺尾气摩尔量：1-1.1；氧气摩尔量/工艺尾气摩尔量：0.16-0.22。

经过现场实地检验，优化后的操作条件完全能够实现一次性投氧成功。

2.2尾气变换技术改造

本次技术改造在中变反应器进口至出口增加一根PN11.0MPa、DN350管线，作为中变反应器副线，并增加副线手阀和入口手阀，可以随时切出中变反应器，具体见图2-1所示，通过此次技术改造可以避免并解决以下问题。

图2-1变换炉技改简图

2.2.1避免变换炉飞温爆炸

尾气变换单元使用铁系催化剂，当变换催化剂温度达到60度以上，还原态的Fe3O4和O2反应是一个剧烈的氧化放热反应，每1%的氧可造成170℃左右的温升，由以上优化后的投料条件可知，转化炉正常投料时氧气流量为1200Nm3/h，如果投氧点火未成功，1200Nm3/h纯氧将到下游中变反应器与催化剂进行强烈氧化反应，变换炉中的铁系催化剂将直接飞温烧毁，如果装置连续投料，严重时将引起变换炉燃烧爆炸。

在投料前将变换炉切出，工艺气走技改副线放空至火炬，待转化炉投氧成功操作稳定后再投用变换炉，很好的避免了转换炉过氧飞温问题，同时也保护了设备。

2.2.2避免催化剂失活

变换催化剂为一次性催化剂不得反复钝化还原，停车检修时应切除隔离保护，原有设计无法满足工艺要求，通过次技改，装置停车时只需要将变换炉切出，同时炉内通入氮气形成惰性环境就能很好的避免催化剂失活，节约了催化剂的更换周期和成本，为装置长周期运行起到关键性作用。

三、总结

通过对转化炉开车操作条件的优化从而保证了转化炉一次性投料成功，通过对变换炉技术改造可有效避免变换炉飞温爆炸，同时在装置停车期间最大程度的降低了变换催化剂失活程度，为装置长周期低成本运行提供了保证。

【参考文献】

1.刘兆军、何学军、孙斌.变换气脱硫系统改造小结[J].小氮肥，2011，39（2）：20-22.

2.刘俊青、霍建林等.中变锅炉给水预热器变换气出口弯头爆裂的原因分析及措施[J].2015,42（4）：48-50.

3.李环宇、张述伟、李燕等.未变换气低温甲醇洗净化工艺开发探讨[J].2017,40（6）：361-365.