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摘 要：针对变换装置在安装及试运行过程中可能出现的问题，从安全、节能、环保方面进行研究分析，对其进行部分优化改造，以期达到安、稳、长、满、优的生产。
关键词：甲醇 变换 研究 优化 生产
鹤煤化工分公司气化装置采用SHELL粉煤加压气化技术，空分采用法国液化空气公司的生产工艺的技术。甲醇装置采用低水气比耐硫变换、德国鲁奇低温甲醇洗、丹麦托普索低压甲醇合成、WSA硫回收、天大北洋五塔甲醇精馏、PRISEN膜氢回收等工艺技术，整套装置具有工艺先进，配置完善等特点，关键设备和材料采用进口。
甲醇装置目前处于试生产阶段。在施工前期，结合实际并吸收同行业兄弟单位的经验，针对低水汽比变换装置设计上提出了几点优化建议，并进行实施，通过2013年的试生产验证了建议的必要性，并为以后的安全稳定长周期运行打下了良好的基础。
一、工艺流程及说明
变换装置是煤气化的下游装置，其目的和作用是把粗煤气中过高的CO变换成CO2，同时副产H2，以调整粗煤气中CO和H2的含量，满足甲醇合成装置对氢碳比的要求。
来自煤气化装置的粗煤气经过三台变换炉变换后，变换气去低温甲醇洗装置。装置运行期间，需要外界提供循环冷却水、锅炉给水、中压蒸汽、低压蒸汽、高压蒸汽、脱盐水、低压氮气、中压氮气、仪表空气、工厂空气。生产过程中产生的变换冷凝液汇合冷却后送至污水处理系统。
从煤气化装置来的粗煤气（166℃、3.8MPa、241.349kNm3/h、），首先进入原料气分离器04S001，分离出夹带的水分，然后进入原料气过滤器04S002除去固体机械杂质。
從原料气过滤器04S002出来的粗煤气被分成三股：一股（约41.7%，100.642kNm3/h）进煤气预热器04E001管程与壳程的来自第一变换炉的变换气换热到200℃，再经蒸汽混合器04S003进入一变炉04R001进行变换。
出第一变换炉的变换气（温度约392.1℃）进入煤气换热器04E001的壳程，与管程煤气换热后（温度约359.5℃），与来自04S002的另一股粗煤气（约32.5%，78.4384kNm3/h，作为一段高温变换气的冷激气）相混合，进入1#淬冷过滤器04S004被锅炉给水淬冷到200℃，然后进入第二变换炉04R002进行变换反应。
出第二变换炉的气体（温度约379.9℃）与粗煤气中剩余25.8%的气体（来自04S002的第三股粗煤气，约62.268kNm3/h）混合后，进入2#淬冷过滤器04S005，在此煤气被锅炉给水淬冷到200℃，然后进入第三变换炉04R003发生变换反应。
出第三变换炉04R003的变换气（温度约349.2℃）与出04R002部分变换气混合后（温度约361.5℃），进入锅炉给水预热器04E002壳程与锅炉给水换热，温度降至180 ℃后进入除盐水预热器04E003的管程，与壳程的除盐水换热到80℃后，进入1#变换气分离器04S006分离冷凝水后，进入变换气水冷器04E004的管程，被壳程的循环水冷却到40℃后，进入2#变换气分离器04S007分离冷凝水后，出界区去低温甲醇洗装置。
来自粗煤气分离器04S001、1#变换气分离器04S006、2#变换气分离器04S007、蒸汽混合器04S003的冷凝液汇合后进入水冷器04E005的壳程，被管程的循环冷却水冷却至40℃，冷却后的冷凝液去污水处理装置。
变换催化剂升温和硫化采用氮气循环，硫化剂为二硫化碳。氮气升温采用高压蒸汽加热。
二、技改项目
1.催化剂还原方案优化
1.1改造原因
变换单元原设计为为购买氢气采用汇流排形式接临时管线对变换单元催化剂还原，现场不但要求工艺人员配合氢气厂家，并至少要有两名巡检进行操作和监护，变换岗位巡检路线较长（变换、硫回收、暖通、硫酸罐区），这不仅耗费人力，也变相的增加现场操作人员的劳动强度，容易使岗位之间的劳动强度失衡。同时还可能发生氢气泄露等不可预知的事故，引起系统被迫停产，对催化剂造成损坏。此外，变换催化剂硫化尤其在首次开车，不能进行连续硫化，利用氢气瓶非常麻烦。
1.2改造方案的实施
为实现安全生产，方便现场操作，减少人员的工作量，平衡岗位之间的劳动强度，我们从兄弟单位精细化工1，4-丁二醇来变换单元的管线或者低温甲醇洗单元去1，4-丁二醇的管线上开孔引支管线分别到变换、合成单元，这样既可以减少变换、合成岗位现场操作人员的劳动强度，又可以对催化剂起到很好的保护作用，实现“安、稳、长、满、优”的生产。
据资料介绍1，永城龙宇采用氢气集装格与汇流排组合形式进行催化剂硫化，硫化时间191小时，硫化成本共用100万元。而本单位采用兄弟单位管线输入方案硫化时间为144小时，消耗氢气25825Nm3，成本约计20万元，此种方案约减少投资为80万元。此种硫化方案不仅减少了操作人员的工作量，而且提高了操作的安全可靠性。
2.变换淬冷器喷头加固
2.1改造原因
在变换单元设计有两个淬冷器，采用的是锅炉给水喷水降温，每个淬冷器中均有两套喷头，上部为12个粗的喷头，正常生产时使用，下部为8个细喷头，开车时使用，其喷头的连接方式属于螺纹连接。在空气吹扫过程中发生多个喷头脱落现象，大部分在淬冷器底部找到，有一个进入相连管道中，吹扫完毕后将脱落的喷头重新复位。在做喷头雾化实验时，采取小流量观察喷头的使用情况，喷头脱落现象再次发生，造成液体偏流严重，雾化效果极差，在生产过程中，若流量增大，更易造成喷头脱落，无法更好的降低原料气温度，同时也影响变换炉的气汽比，造成变换气带大量水进入变换炉，使变换炉床层超温，催化剂烧结，影响催化剂的使用寿命，从原来的使用5年减为2年。同时锅炉给水的量加大，导致变换冷凝液量大，大量污水外排，势必会对环境污染造成一定的影响。
2.2改造方案的实施
为了避免以上情况在正常生产中出现，将淬冷器的喷头在螺纹连接处与主体点焊，进一步加固。在试生产的1年过程中，根据变换气参数和锅炉给水加入量计算，喷头暂未发现脱落现象，更好的验证了技改的必要性。
根据同行业经验，QDB-04催化剂原始开车使用寿命为1年，而我公司变换催化剂目前性能良好，更换一炉催化剂约需50万元，节约了使用成本，创造了经济效益。
3.变换水冷器封头隔板技改
3.1改造原因
变换水冷器04E004封头内部有一个向下倾斜的挡板，在运行过程中存在以下问题： 如果变换气分离器04S006中除沫器损坏，分离水份效果不好，从04S006出来的80℃变换气夹带微量水份，进入04E004管程换热后遇冷（冷却水的进口温度32℃）容易造成挡板倾斜低点处积水，长时间容易引起04E004内部腐蚀。
出现上述问题对设备造成危害，缩短了设备的使用寿命，系统停车检修也增加了维修费用和生产成本。一般维修费用是设备本身费用的12%左右。
3.2改造方案的实施
在变换水冷器04E004内部倾斜挡板的底部打两个孔后，在生产运行过程中如果出现积水，可以通过孔口流出来，然后在后系统04S007中将水份分离，避免了积水对设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命，停车检修次数减少，运行时间增长，每多运行一天，就能增加602.4万元经济效益。这样一年至少省万元的生产成本。
通过对现有装置的开发利用以及技术改造，不仅为变换系统试运行提供了有力保障，也为整个甲醇装置的安稳长满优生产做出了贡献。
作者简介：王玉玲，性别女，（197902—），中级工程师，目前从事煤化工生产和管理工作。
关键词：甲醇 变换 研究 优化 生产
鹤煤化工分公司气化装置采用SHELL粉煤加压气化技术，空分采用法国液化空气公司的生产工艺的技术。甲醇装置采用低水气比耐硫变换、德国鲁奇低温甲醇洗、丹麦托普索低压甲醇合成、WSA硫回收、天大北洋五塔甲醇精馏、PRISEN膜氢回收等工艺技术，整套装置具有工艺先进，配置完善等特点，关键设备和材料采用进口。
甲醇装置目前处于试生产阶段。在施工前期，结合实际并吸收同行业兄弟单位的经验，针对低水汽比变换装置设计上提出了几点优化建议，并进行实施，通过2013年的试生产验证了建议的必要性，并为以后的安全稳定长周期运行打下了良好的基础。
一、工艺流程及说明
变换装置是煤气化的下游装置，其目的和作用是把粗煤气中过高的CO变换成CO2，同时副产H2，以调整粗煤气中CO和H2的含量，满足甲醇合成装置对氢碳比的要求。
来自煤气化装置的粗煤气经过三台变换炉变换后，变换气去低温甲醇洗装置。装置运行期间，需要外界提供循环冷却水、锅炉给水、中压蒸汽、低压蒸汽、高压蒸汽、脱盐水、低压氮气、中压氮气、仪表空气、工厂空气。生产过程中产生的变换冷凝液汇合冷却后送至污水处理系统。
从煤气化装置来的粗煤气（166℃、3.8MPa、241.349kNm3/h、），首先进入原料气分离器04S001，分离出夹带的水分，然后进入原料气过滤器04S002除去固体机械杂质。
從原料气过滤器04S002出来的粗煤气被分成三股：一股（约41.7%，100.642kNm3/h）进煤气预热器04E001管程与壳程的来自第一变换炉的变换气换热到200℃，再经蒸汽混合器04S003进入一变炉04R001进行变换。
出第一变换炉的变换气（温度约392.1℃）进入煤气换热器04E001的壳程，与管程煤气换热后（温度约359.5℃），与来自04S002的另一股粗煤气（约32.5%，78.4384kNm3/h，作为一段高温变换气的冷激气）相混合，进入1#淬冷过滤器04S004被锅炉给水淬冷到200℃，然后进入第二变换炉04R002进行变换反应。
出第二变换炉的气体（温度约379.9℃）与粗煤气中剩余25.8%的气体（来自04S002的第三股粗煤气，约62.268kNm3/h）混合后，进入2#淬冷过滤器04S005，在此煤气被锅炉给水淬冷到200℃，然后进入第三变换炉04R003发生变换反应。
出第三变换炉04R003的变换气（温度约349.2℃）与出04R002部分变换气混合后（温度约361.5℃），进入锅炉给水预热器04E002壳程与锅炉给水换热，温度降至180 ℃后进入除盐水预热器04E003的管程，与壳程的除盐水换热到80℃后，进入1#变换气分离器04S006分离冷凝水后，进入变换气水冷器04E004的管程，被壳程的循环水冷却到40℃后，进入2#变换气分离器04S007分离冷凝水后，出界区去低温甲醇洗装置。
来自粗煤气分离器04S001、1#变换气分离器04S006、2#变换气分离器04S007、蒸汽混合器04S003的冷凝液汇合后进入水冷器04E005的壳程，被管程的循环冷却水冷却至40℃，冷却后的冷凝液去污水处理装置。
变换催化剂升温和硫化采用氮气循环，硫化剂为二硫化碳。氮气升温采用高压蒸汽加热。
二、技改项目
1.催化剂还原方案优化
1.1改造原因
变换单元原设计为为购买氢气采用汇流排形式接临时管线对变换单元催化剂还原，现场不但要求工艺人员配合氢气厂家，并至少要有两名巡检进行操作和监护，变换岗位巡检路线较长（变换、硫回收、暖通、硫酸罐区），这不仅耗费人力，也变相的增加现场操作人员的劳动强度，容易使岗位之间的劳动强度失衡。同时还可能发生氢气泄露等不可预知的事故，引起系统被迫停产，对催化剂造成损坏。此外，变换催化剂硫化尤其在首次开车，不能进行连续硫化，利用氢气瓶非常麻烦。
1.2改造方案的实施
为实现安全生产，方便现场操作，减少人员的工作量，平衡岗位之间的劳动强度，我们从兄弟单位精细化工1，4-丁二醇来变换单元的管线或者低温甲醇洗单元去1，4-丁二醇的管线上开孔引支管线分别到变换、合成单元，这样既可以减少变换、合成岗位现场操作人员的劳动强度，又可以对催化剂起到很好的保护作用，实现“安、稳、长、满、优”的生产。
据资料介绍1，永城龙宇采用氢气集装格与汇流排组合形式进行催化剂硫化，硫化时间191小时，硫化成本共用100万元。而本单位采用兄弟单位管线输入方案硫化时间为144小时，消耗氢气25825Nm3，成本约计20万元，此种方案约减少投资为80万元。此种硫化方案不仅减少了操作人员的工作量，而且提高了操作的安全可靠性。
2.变换淬冷器喷头加固
2.1改造原因
在变换单元设计有两个淬冷器，采用的是锅炉给水喷水降温，每个淬冷器中均有两套喷头，上部为12个粗的喷头，正常生产时使用，下部为8个细喷头，开车时使用，其喷头的连接方式属于螺纹连接。在空气吹扫过程中发生多个喷头脱落现象，大部分在淬冷器底部找到，有一个进入相连管道中，吹扫完毕后将脱落的喷头重新复位。在做喷头雾化实验时，采取小流量观察喷头的使用情况，喷头脱落现象再次发生，造成液体偏流严重，雾化效果极差，在生产过程中，若流量增大，更易造成喷头脱落，无法更好的降低原料气温度，同时也影响变换炉的气汽比，造成变换气带大量水进入变换炉，使变换炉床层超温，催化剂烧结，影响催化剂的使用寿命，从原来的使用5年减为2年。同时锅炉给水的量加大，导致变换冷凝液量大，大量污水外排，势必会对环境污染造成一定的影响。
2.2改造方案的实施
为了避免以上情况在正常生产中出现，将淬冷器的喷头在螺纹连接处与主体点焊，进一步加固。在试生产的1年过程中，根据变换气参数和锅炉给水加入量计算，喷头暂未发现脱落现象，更好的验证了技改的必要性。
根据同行业经验，QDB-04催化剂原始开车使用寿命为1年，而我公司变换催化剂目前性能良好，更换一炉催化剂约需50万元，节约了使用成本，创造了经济效益。
3.变换水冷器封头隔板技改
3.1改造原因
变换水冷器04E004封头内部有一个向下倾斜的挡板，在运行过程中存在以下问题： 如果变换气分离器04S006中除沫器损坏，分离水份效果不好，从04S006出来的80℃变换气夹带微量水份，进入04E004管程换热后遇冷（冷却水的进口温度32℃）容易造成挡板倾斜低点处积水，长时间容易引起04E004内部腐蚀。
出现上述问题对设备造成危害，缩短了设备的使用寿命，系统停车检修也增加了维修费用和生产成本。一般维修费用是设备本身费用的12%左右。
3.2改造方案的实施
在变换水冷器04E004内部倾斜挡板的底部打两个孔后，在生产运行过程中如果出现积水，可以通过孔口流出来，然后在后系统04S007中将水份分离，避免了积水对设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命，停车检修次数减少，运行时间增长，每多运行一天，就能增加602.4万元经济效益。这样一年至少省万元的生产成本。
通过对现有装置的开发利用以及技术改造，不仅为变换系统试运行提供了有力保障，也为整个甲醇装置的安稳长满优生产做出了贡献。
作者简介：王玉玲，性别女，（197902—），中级工程师，目前从事煤化工生产和管理工作。