变换岗位操作技术资料[共34页]

冷水江金富源碱业有限公司变换岗位操作技术资料 编写 陈 军审核 曾 华二零零九年目录第一章 岗位概述 1第二章 基本理论 5第一节 一氧化碳中温变换 5第二节 一氧化碳低温变换 9第三章 正常生产操作要点 10第四章 不正常情况及处理 15第五章 变换催化剂 19第一节 中温变换催化剂 19第二节 低温变换催化剂 22第六章 罗茨鼓风机 27第七章 安全生产 29 第一章 岗位概述一、岗位任务变换反应是半水煤气中的一氧化碳借助于催化剂的作用，在一定温度下，与水蒸气反应，生成二氧化碳和氢的工艺过程。通过变换既除去了一氧化碳，又得到了制合成氨的原料气氢和制纯碱的原料气二氧化碳。二、工艺流程1.流程简述由高压机二段来的半水煤气（1.2MPa）经油水分离器分离油水后，由饱和塔下部进入与顶部喷淋而下的（自水加热器来）热水逆流接触，半水煤气一面被水蒸气饱和，一面被加热，出饱和塔的饱和煤气经汽水分离器分离水后进入蒸汽混合器，在此与锅炉来的过热蒸汽混合进入甲交换热器管内，与甲交换热器管间的变换气换热，再进入乙交换热器管间与管内的变换气换热，使半水煤气得到预热，然后经远红外电加热器由中变炉顶部进入，通过一、二、三段触媒完成变换反应，经过中变炉后的变换气进入乙交换热器管内，甲交换热器管间与半水煤气换热后，进入水加热器管间，与管内的循环水换热后，由低变炉顶部进入，通过一、二段触媒，中变换气中的CO与自身夹带的水蒸气继续反应，以保证所需的最终变换率，然后进入热水塔，与塔顶喷淋而下的热水逆流接触换热，使循环水得到预热，热水塔出来的变换气最后经第一、三冷凝器降温进入碳化前汽水分离罐后送碳化工序。不合格的变换气可由第三冷凝器前放空。煤气付线：经蒸汽混合器出来的半水煤气不经甲、乙交换热器直接进入电加热器进口管道。以降低进中变炉气体温度。蒸汽付线：锅炉来的过热蒸汽直接进入中变炉进口管道。以降低进中变炉气体温度。热付线：中变气不通过乙、甲交及水加热器直接进低变炉进口管道。以提高进低变炉气体温度。低变付线：中变气不通过低变炉直接进热水塔。 2.方框流程图 3.带控制点工艺流程图三、主要工艺指标、 温度变换炉触煤各段热点温度波动范围10进饱和塔热水温度130热水塔出口变换气温度120甲交进口温度155170低变进口温度200中变炉出口温度400420低变炉热点温度25010变换系统出口变换气温度3040、 压力萝茨鼓风机出口压力39KPa变换系统压力 1.20MPa变换系统压差 0.05MPa稳压罐压力 1.6MPa、 气体成份半水煤气 CO28.5% CO29.5% O20.5% H2S0.05g/m3变换气 中变出口CO6.5% 低变出口2.02.5% CO228.0%、饱和热水塔液位 1/22/3、循环热水总固含量 500PPm四、主要设备(中变炉部分参数图)第二章 基本理论第一节 一氧化碳中温变换一、 一氧化碳变换反应的基本原理一氧化碳变换反应是在一定条件下，半水煤气中的一氧化碳和水蒸气反应生成氢气和二氧化碳的工艺过程 CO+H2O CO2+H2+41 kJ/mol这是一个可逆放热反应。从化学平衡来看，降低反应温度，增加水蒸气用量，有利于上述可逆反应向生成二氧化碳和氢气的方向移动，提高平衡变换率。但是水蒸气增加到一定值后，变换率增加幅度会变小。二、 一氧化碳变换反应的特点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，放热反应即上述变换反应速度增加得慢，逆反应（吸热反应）速度增加得快。因此，当变换反应开始时，反应物浓度大，提高温度，可加快变换反应。在反应的后一阶段，二氧化碳和氢的浓度增加，逆反应速度加快。因此，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。提高变换压力，分子间的有效碰撞次数增加，可以加快变换反应速度，提高催化剂的生产能力。1. 一氧化碳反应的热效应 一氧化碳与水蒸汽的反应是一个可逆的放热反应,反应热是温度的函数。不同温度下的反应热可用下式计算；H=-10000-0.291T+2.84510-3T2 -0.970310-6T3式中；H- 反应热 J/mol T- 温度 K 由上式计算的反应热如右图；2一氧化碳反应的平衡常数 可逆化学反应达到平衡时，每个产物浓度（或分压）系数次幂的连乘积与每个反应物浓度（或分压）系数次幂的连乘积成正比，这个比值叫做平衡常数。反应进行得越完全，平衡常数就越大。 变换反应的平衡常数；Kp=式中yi各组份浓度 Pi各组份分压 由于变换反应是一个放热反应，故平衡常数是温度的函数，且随温度的升高而降低。在变换范围内，平衡常数可以用以下简化式计算；Kp= 由此计算出的Kpt 图如上； 3一氧化碳变换反应速度 一氧化碳变换反应只有一定的温度及物料浓度是达不到工业生产要求的，因为即使在较高的温度下反应也极慢。只有在催化剂的作用下才能使变换反应达到工业要求的速度。所以研究一氧化碳化学反应速度就研究一氧化碳在催化剂上的反应机理及速度。研究表明，总的反应过程由以下几个步骤组成；反应组分从气相扩散到催化剂颗粒外表面。反应向催化剂颗粒的孔内扩散。反应在催化剂活性表面上进行催化反应。反应产物从催化剂颗粒内孔扩散到催化剂颗粒外表面。反应产物从催化剂颗粒外表面扩散到气相主体。 以上过程为外扩散过程，为内扩散过程，称为动力学过程。在工业生产条件下，外扩散过程对一氧化碳变换反应速度的影响可以忽略不计。虽然内扩散的阻滞影响不能忽视，但是若催化剂颗粒小，反应温度不高，内扩散的影响并不大，故一氧化碳变换反应过程可视为动力学控制。三、一氧化碳反应变换率 1实际变换率 CO变换的程度通常由变换率来表示，所谓变换率就是变换了的CO气体量与变换前气体中的CO气量之比，即；X=100%经过变换反应后,总的干气量增加,增加的摩尔数等于反应消耗掉的CO摩尔数,即; V变=V半+V半y半COx=V半(1+ y半COx) 代入上式X=100% 从变换反应式可以看出，反应掉一份CO时会生成同摩尔数的CO2和H2，所以在已知半水煤气气量、成分及变换率时，变换气的气量和成分均可以计算出来；V变=V半(1+ y半COx)V变CO2=100%V变CO=100%V变H2=100%以上公式中；V变、V半分别为变换气和半水煤气流量，Nm3/hX变换率 V变CO2、V变CO、V变H2分别为变换气中CO2、CO、H2的体积百分数 V半 CO2、V半CO、V半H2分别为半水煤气中CO2、CO、H2的体积百分数2平衡变换率平衡变换率是指在一定温度、压力、气体组成条件下，达到平衡状态时的变换率。生产中的实际变换率总是低于平衡变换率。两者的差距可用平衡温距来衡量。平衡温距是指物料实际温度与物料组成相对应的平衡温度之差，也就是实际变换率所对应的温度（变换炉出口温度）与相同平衡变换率所对应的温度之差。平衡温度距不但是操作条件好坏的衡量依据，更是催化剂活性的重要衡量依据。四、影响一氧化碳变换反应的主要因素 1温度对一氧化碳变换反应的影响 一氧化碳变换反应是一个可逆放热反应，因此温度升高对反应平衡不利，也就是说一氧化碳的平衡变换率随温度的升高而降低，但在催化剂的活性范围内，提高温度可以加快反应速度，在同一气体组成和汽气比条件下，选择适宜的温度，使它既有利于CO平衡变换率的提高，又能使反应速度加快，以达到最佳的反应效果及最合理的催化剂用量。 催化剂的活性温度越低，在相同条件下，CO的平衡变换率越高，即变换气中CO含量越低。或者说，在达到相同的CO变换率时，活性越低的催化剂可以控制较低的汽气比，从而节省蒸汽用量。 2汽气比对CO变换反应的影响 汽气比是指入变换炉水蒸汽与煤气中CO的体积比。（也可用水蒸汽与干半水煤气的体积比表示） 汽气比对CO变换率有很大的影响。CO平衡变换率是随汽气比提高而增加的，但其趋势是先快后慢，即当汽气比较低时CO变换率曲线的斜率很大，随着汽气比的提高，CO变换率曲线斜率逐渐减小，当汽气比提高到某一值时，CO平衡变换率曲线逐渐趋于平坦。 汽气比对反应速度的影响。一般在汽气比较低时反应速度随汽气比的提高而上升较快，而后随着汽气比的不断上升而逐渐缓慢下，其情况类似于汽气比对CO平衡变换率的影响。因此在汽气较低的情况下，适当提高汽气比对提高CO变换率及反应速度均有利，但过高的汽气比在经济上是不合算的。（右图计算组分；CO 30.28%,CO2 8.35%,H2 38.47%,N2 21.3%,O2 0.4%,CH4 1.2%） 3压力对CO变换反应的影响 CO变换反应是等分子反应，反应前后气体的总体积不变，故压力对反应平衡没有影响。在变换过程采用加压操作，其目的在于；增加CO的反应速度，提高系统的热利用率减少动力消耗，同时压力提高设备的占地面积更少，流程更紧凑。 研究表明，压力提高催化剂的活性显著提高，反应速度加快。换句话说，由于加压下反应速度加快，所以催化剂的用量少于同规模下常压变换。 4空间速度对CO变换反应的影响空间速度简称“空速”。是指单位时间内通过单位体积的催化剂的气体标准体积数，单位为m3(标)/m3(催化剂)h或简写成h-1。空间速度的大小，既决定催化剂的生产能力，又关系到变换率的高低。空速过小，反应热少，催化剂床层温度降低，变换率下降。空速过大，气体与催化剂接触时间短，来不及反应就离开了催化剂床层，变换率也下降。空速与催化剂的型号有关，不同型号的催化剂确定不同的空速。我司中变炉内B116型催化剂适应的空速为2501000h-1,低变炉B303Q型催化剂适应的空速为1500300h-1。催化剂空速的大小还与催化剂的活性有关。催化剂活性好，反应速度快，可以采用较大的空速。催化剂活性差，反应速度慢，必须降低空速。五、变换副反应 在低温、低汽气比、高压下变换容易发生副反应。除了维持较好的操作条件外，变换副反应主要靠催化剂的选择性来避免。1.析碳反应使用氧化铁催化剂，当温度在350400和蒸汽不足的条件下，易发生分解反应生成CO2和游离碳。 2CO+H2C+HO2+Q2COC+CO2+Q生成的游离碳易附在触媒表面，阻碍气体与触媒的接触，降低触媒的活性。 2.甲烷化反应 在温度低、压力高的条件下会有下列生成甲烷的副反应： 2CO+H2CH4+CO2+QCO+3H2CH4+H2O+Q CO2+4H2CH4+2H2O+Q 甲烷的生成会消耗CO和H2，还会增高合成系统驰放气的放空量，实际生产中将变化炉温度控制在适宜温度，蒸汽比例不低于指标反应以减少甲烷的生成。第二节 一氧化碳低温变换一、低温变换反应的主要优点 低温变换是指变换温度比中温变换催化剂的操作温度低的变换工艺。一般操作温度在180-250之间。 我司的低变催化剂为Co-Mo系，这类催化剂具有低温活性高、耐硫等优点。由于催化剂的起活温度低，低变炉入口温度和炉内热点温度都大大低于中变炉入口和热点温度，从而使设备管道材质要求降低。系统处于较低温度范围内，设备、管道尺寸减少，装置的投资成本降低。Co-Mo系低变催化剂即使在较低的汽气比下也不会发生析碳等副反应。只要能满足变换气中CO含量的要求，可以不受限制的降低入炉蒸汽含量。所以，相对于中温变换来说可以节约蒸汽。二、影响CO低温变换反应的主要因素 1温度对CO低变反应的影响温度对低变CO反应的影响与中温度变换是一样的，温度越低平衡常数值越大，变换气中的CO含量越低，反之则高。（如右图）低变炉入口温度随催化剂的型号而异，一般在160-210之间。但在实际生产中入口温度应高于气体水蒸汽露点温度30以上，同时要考虑催化剂的最低活性温度。过低的入炉温度由于反应速度慢不利于变换率的提高。入炉温度过高又不利于变换反应平衡。 2汽气比对CO低变反应的影响 蒸汽对CO低变反应的影响与中温变换也是一样的，在相同条件下汽气比越高变换气中CO含量越低，反之则高。 汽气比与平衡变换率的关系如右图。 从图中可以看出；汽气比在0.45-0.55区间内时，曲线斜率变化最大。而当汽气比高于0.7以后，曲线渐趋平缓。 3硫含量对CO低变反应的影响 Co-Mo系催化剂中的Co-Mo在硫化前是以氧化态形式存在的，即CoO、MoO3。CoO、MoO3不具有活性，只有变成硫化态的CoS、MoS2才有活性。在使用过程中，如果操作不当，MoS2会发生反硫化反应，反应方程式为；MoS2+2H2OMoO2+2H2S 引起反硫化反应的主要因素有；汽气比过大，硫化氢浓度过低，反应温度过高等。 我司采用的是中串低变换流程，虽然经脱硫后的H2S含量非常低，但还有部分有机硫会在中变炉内转化成H2S(有机硫主要为COS,主要反应方程式为氢解；COS + H2 CO + H2S + Q、水解；COS + H2OCO2 + H2S + Q)。所以只要控制好汽气比和低变操作温度，反硫化反应一般不易发生。第三章 正常生产操作要点一、原始开车(一)开车前的准备对照图纸，检查和验收系统内所有设备管道、阀门，分析取样点及电器仪表等处于完好状态。（二）单体试车：热水泵，罗茨鼓风机单体试车合格（三）系统吹净与清洗 1.吹净前的准备按流程依次拆开各设备和主要阀门和有关法兰，并插入挡板。开启各设备的放空阀、排污管伐及导淋阀，拆除分析取样阀、压力表考克、气动薄膜阀及液位计气液相阀。人工清理饱和塔、热水塔、变换炉后装好人孔。 2.吹净操作与压缩机岗位联系送空气，控制压力0.20.3Mpa，按气体流程逐台设备，逐段管道吹净、放空、排污、分析取样，仪表管线同时进行吹净。吹净时用木锤轻击外壁，调节流量时大时小，反复多次，直到吹出气体清洁为止。吹净过程中每吹完一部分后，随即抽调挡板，并装好有关阀门及法兰。蒸汽系统与锅炉岗位联系配合，从蒸汽管道逐段吹净。3热水系统的清洗热水塔内加清水，拆开热水泵进口伐前进口总管、支管用水清洗干净，然后装好法兰，启动热水泵打清水对热水系统顺流程清洗，直至各设备排污管排出清水为合格。（四）系统气密实验1.系统空气气密试验 关闭设备的放空阀、排污伐、导淋伐及分析取样伐。与压缩岗位联系送空气，升压至1.2Mpa对设备、管道、阀门、分析取样点和仪表等接口处及所有焊缝涂肥皂水进行查漏，发现泄露做好标记，卸压处理，直至无泄露保压三十分钟压力不降为合格。 2.蒸汽系统气密试验：与锅炉联系，缓缓送蒸汽暖管，升压至1.5Mpa，检查系统无泄露为合格。二、正常开车1.接开车通知后与造气、脱硫、高压机、碳化联系。2.排空气柜出口水封，联系锅炉送蒸汽及高压软水。3.开启罗茨鼓风机。4.待压缩机送气入系统后开启各设备与管道排污伐及导淋伐排放冷凝水，以免带入变换炉。适当添加蒸汽，系统压力正常后由第三冷凝器前放空阀控制压力。若触媒层温度过低可开启电加热器提温。5.开启热水循环。6.当系统温度和变换气一氧化碳达到指标后，向后工段送气，并关第三冷凝器前放空阀。7.开低变炉进出口阀，关低变付线，低变串入系统，系统转入正常生产。三、短期停车1.压缩机停止送气后，关死冷激水阀并卸掉稳压罐压力，关死蒸汽添加阀，停热水泵，关死饱和热水塔水封调节阀，保持饱和热水塔液位，关死系统出口阀及各排污伐、导淋伐、分析取样阀以保持压力（若检修需要可由第三冷凝器前放空阀放空卸压。）2.停罗茨鼓风机，气柜出口加水封。3.关低变炉进出口阀、热付线，开低变炉付线。4.系统停车后，应注意检查触媒层温度，若系统需要卸压且停车时间长，中变炉应灌氮气保护以免系统成负压后吸入空气烧坏触媒。四、长期停车 长期停车一般是在更换触媒、检修变换炉或进行大检修时停的车，此时应有计划的将触媒氧化处理，使之成为稳定的Fe2O3，此过程称为触媒的钝化。 停车前加大蒸汽量，按30度/小时的降温速率降温。分析变换气中一氧化碳含量在4%以上时通知压缩机岗位切断气源，关闭变换系统出口阀门和开启第三冷凝塔前放空阀，系统卸压。停热水泵，当床层温度降至活性温度以下时按50度/小时降温速率降温，将催化剂层温度降至200度以下后转入催化剂钝化。五、紧急停车当发生断电、鼓风机跳闸、本系统或有关联的外工序发生重大事故时，本系统应紧急停车，具体操作方法如下:1.迅速发出紧急停车讯号。2.迅速打开鼓风机副阀并关死鼓风机出口阀，停用鼓风机后，关鼓风机进口阀。3.关死蒸汽阀，关死冷激水阀并卸掉稳压罐压力，停热水泵，关死饱和塔水封调节阀。4.按正常停车步骤检查一遍各个阀门的开关情况，根据具体情况做出处理。 如因半水煤气氧含量升高，催化剂床层温度猛升难以控制而需紧急停车。应一方面与造气工段联系，另一方面与压缩、脱碳工段联系，切断气源，关闭第三冷凝塔前出口阀、微开冷凝塔放空阀，同时加大蒸汽用量，待催化剂床层温度下降后，联系造气工段送合格的半水煤气，准备转入正常生产。六、本岗位操作要点（一）触媒层温度的控制控制触媒层温度很重要，操作中要求：1.控制温度在触媒的活性温度之内。2.控制温度的波动范围10%。3.为了节约蒸汽获得一定的变换率，必须选择各段触媒最适宜温度曲线。4.半水煤气中氧含量必须保证在0.5%以下，氧含量升高时，应迅速加大蒸汽用量，控制触媒层温度，严重时应减量生产，如触媒层温度上升趋势无法控制时应立即联系压缩工段紧急停车。一般操作行为如右图；其中平衡曲线主要由温度和汽气比决定；温度越高，平衡变换率越小。汽气比越大，平衡变换率越大。因为在中变炉内两次添加冷激水，提高了汽气比，所以平衡曲线有两个断点，并且随汽气比的提高平衡曲线上移。而最适宜温度曲线除了与温度和汽气比有关，还与催化剂的活化能有关。最适宜温度曲线总在平衡曲线的下方，其向下偏移量的多少由催化剂的活化能决定。操作线应尽量按最适宜温度线进行，只有这样才能获得更高的变换率，换句话说，在同等变换率下蒸汽用量才最少。实际操作线要复杂得多，但在最适宜温度曲线两边的偏移量要力求基本相等。显然，操作线越远离平衡曲线，变换率越低。操作线越接近平衡曲线变换率越高，但所要求的汽气比也就越大。如图，半水煤气以略高于催化剂起活温度的A点温度（一般在300以上）进入中变炉一段，此时的汽气比最大，变换率也最大，反应热也最多（包括氧的反应热），达到最高温度点B（热点）。出一段的气体添加冷激水后降温增湿以C点温度进入中变炉二段再获得一定的变换率升温到D点温度。出二段的气体再次添加冷激水后降温增湿以E点温度进入中变三段完成中变炉内的变换反应温达到F点后离开中变炉。经乙交、甲交、水加热器降温至G点（G点温度要略高于低变催化剂起活温度同时要高于露点温度30以上，一般在200以上）进入低变炉完成变换反应温度为H，此点处的一氧化碳含量一定要满足后工段生产的要求。（二）蒸汽比例的控制蒸汽加入量与变换率、催化剂性能、催化剂床层反应温度等因素有关。变换率降低，变换气中CO含量升高时应适当增加蒸汽加入量。催化剂活性温度低时，操作温度低，蒸汽加入量可适当减少。反之应适当增大蒸汽量。气体中硫化氢含量高时，可相应增加蒸汽加入量。当负荷、系统压力、蒸汽压力、饱和塔出口半水煤气温度、半水煤气中氧含量变化时，会引起床层温度变化，应相应地调节蒸汽加入量，以稳定床层温度。生产中，调节水蒸气的加入量是控制变换炉温度的最主要操作手段。减少蒸汽用量对降低消耗指标和节能有着重要意义。因此，在保证变换率合格的条件下尽量少用蒸汽，多用副线调节床层温度，以节省蒸汽用量。降低变换系统蒸汽消耗的措施有1采用低温高活性催化剂，降低入变换炉湿半水煤气汽气比。实验证明达到同一变换率，反应温度越高，所需的蒸汽比越高，所以采用低温高活性催化剂可降低入炉汽气比，节省蒸汽。2提高饱和塔出口半水煤气的温度和饱和度。通常随着饱和塔出口半水煤气温度的不同，饱和塔可回收1.01.5吨蒸汽/吨氨。出口温度越高，回收的蒸汽越多，应尽量提高饱和塔出口半水煤气的温度。为此应有能满足生产需要的塔径、塔高、填料面积、有高效的填料、有适宜的热水循环量。3搞好变换炉段间温度调节和热量回收，合理利用热量。变换反应是放热反应，在反应过程中需不断将热量移出。中变炉采用喷水冷激移走热量的方法。所喷的冷凝水或除盐水在炉内被气化，不仅可以达到调节催化剂床层温度移走热量的目的，而且可以提高进入下段催化剂床层的气体中的水蒸气含量，从而节约了外供蒸汽。4加强设备和管道的保温，减少热损。（三）饱和塔出口温度的控制根据变换过程的特点、进入变换炉的半水煤气既要加热又要增湿。饱和塔将半水煤气由常温加热到120以上，同时回收大量的蒸汽。饱和塔温度越高，煤气中所含的水蒸汽越多，消耗的外供蒸汽越少。实践证明，如出塔气体由125升高至130，每生产1吨氨回收蒸汽量可由1200kg提高到1500kg,即减少外供蒸汽300kg。因此提高饱和塔出口半水煤气的温度对变换工段的节能降耗有着重要的意义。但是，提高饱和塔出口温度应以保证其它工艺指标为前提。如；不能提高低变炉操作温度以免降低低变催化剂的活性。不能过度提高甲交进口温度以免换热器产生热应力腐蚀。不能过度提高热水塔温度以免变换气中的水难于冷凝和分离，恶化下工序的操作条件。提高饱和塔出口煤气温度应采用以下措施；1提高进饱和塔热水温度，利用变换反应热加热饱和塔入口循环热水。2提高饱和热水塔的热量回收率。塔内采用传质效果良好的垂直筛板或新型规整填料，还可采用气液分布良好的新型液体分布器等。3控制适宜的热水循环量，一般热水循环量控制在10-20m3/T NH3为宜。4加强设备和热水管道的保温，减少热损。5热水塔补充水采用脱盐水，以减少排污，减少热损。 (四)甲交进口温度的控制 甲交进口温度直接关系到换热器的使用寿命。如果温度过低（汽水分离罐积水未按时排放、饱和塔液位过高带水、过热蒸气温度过低等），会使甲交进口端产生电化学腐蚀。如果温度控制过高（过热蒸汽温度过高等），会使甲交进口端产生热应力腐蚀。甲交进口温度过高时甚至会破坏变换系统的热平衡，使低变炉进口和床层温度升高，降低低变的变换率，缩短低变催化剂的使用寿命。（五）热水塔出口温度的控制热水塔出口温度的高低，决定了第一冷凝塔和第三冷凝器的换热负荷以及变换气分离罐的负荷。如果温度过高，将使变换气难于冷凝，高湿含量的变换气将加剧对管道的冲刷与腐蚀，危及安全生产。同时高温高湿的变换气也会恶会碳化工序的操作条件。热水塔出口温度也能客观的反应变换系统的热量回收情况。工艺气体从饱和塔出来，依次吸收了过热蒸汽的热量、中变炉内的反应热、低变炉内的反应热。这些热量最后靠热水循环来回收。从饱和塔出口温度与热水塔出口温度的比较分析，可以看出热量回收率的高低。（六）控制好各塔液位正常操作中，饱和塔和热水塔液位过高，都会增加系统阻力，饱和塔液位过高，还会造成带水事故，热水塔液位过高，会将水带入碳化塔，恶化母液成份；饱和塔液位过低，有可能造成半水煤气穿过水封进入变换器引起严重生产事故，热水塔液位过低，会使热水泵抽空而影响生产。（七）控制好循环热水中的总固含量，适时置换热水饱和热水塔循环水总固体是指水中含的各种无机盐。这些固体物质将随着半水煤气带入变换炉内，沉积于催化剂颗粒表面，降低催化剂的活性，因此要控制饱和塔循环水总固体含量，一般要求总固小于500ppm，PH值为7-9。循环水在饱和塔内不断蒸发，水中的总固体含量逐渐增加，为了控制饱和热水塔循环水中总固体含量，需经常对循环水进行部分置换，换水时间和换水量应根据循环水中总固体含量和补充水质而定。置换循环水是在正常生产时进行、不能影响生产。为此，应注意如下几点；1注意饱和塔和热水塔液位，防止因液位过低而造成热水泵抽空或串气。2补水阀和排污阀开启度大小要适当。3置换水时，循环水温降低，饱和塔出口半水煤气温度也会随之下降，有可能影响变换操作。因此换水不能太猛，要细水长流。同时要密切注意变换炉的工况，适当补充蒸汽，稳定生产，注意安全，防止排污热水冲出烫伤。4补充水的水质要好，总固体含量要低。七、热水泵的开停车及倒车（一）开泵 1.通知电工检查电机，盘车数转，检查油位，开冷却水。 2.注意热水塔液位，打开泵的进口阀，开排气阀排气。 3.启动电机，待压力高于系统压力后，开泵出口阀，注意饱和塔液位调节流量。（二）停泵 1.关热水泵的出口阀。 2.停电机，关热水泵进口阀，开排气卸压阀，关冷却水。（三）倒泵 1.按正常开泵的方法开启备用泵。 2.待备用泵高于系统压力后开泵出口阀，同时关在用泵出口阀，注意保持压力，流量稳定，直到在用泵出口阀关闭为止，停下在用泵。第四章 不正常情况及处理一、 影响催化剂床层温度的主要因素及一般调节方法在实际生产中，影响催化剂床层温度的因素很多，主要有：1生产负荷变动。如半水煤气流量变动或半水煤气中一氧化碳含量变动。2蒸汽压力变动，系统压力变动。3饱和塔出口煤气温度变化。4半水煤气中氧含量高，使床层温度急剧上升。调节催化剂床层温度的主要方法有如下几种：1调节付线流量。在变换系统中有三条付线可以调节温度：a.利用煤气付线可使部分半水煤气不经过热交换器加热而直接进入中温变换炉，降低中变进口温度及一段床层温度。b.利用蒸汽付线可以使部分蒸汽不经过热交换器加热而直接进入中温变换炉，降低中变进口温度及一段床层温度。c.利用热付线可以使中变炉出口气体不经过热交换器冷却及水加热器冷却而直接进入低变炉，提高低变炉入口温度及床层温度。2调节中变炉段间喷水量以调节中变炉二段、三段温度。3调节蒸汽加入量。负荷变化时，应根据气量的增减情况和半水煤气一氧化碳含量的变化，适当调节蒸汽加入量，以稳定床层温度。蒸汽压力如遇系统压力波动，容易引起炉温波动，应根据流量计和压力表读数、炉温的变化情况及时调节蒸汽阀门。饱和塔出口半水煤气温度降低，煤气中饱和的水蒸气量少，会引起床层温度波动，应及时调节蒸汽加入量。半水煤气中氧含量的变化对床层温度影响很大。氧含量升高，一段床层温度急剧上升，应迅速处理。可开启并调节煤气付线阀，加大蒸汽量，控制炉温。同时通知造气岗位查明原因及时处理，并要求分析工加做氧含量手工分析。必要时减量生产甚至紧急停车。总之，要控制好催化剂床层温度，操作人员必须细心观察催化剂床层温度的变化，正确分析原因，稳定生产条件，如有变化应及时调节，精心调节，使床层温度稳定。二、 催化剂床层温度猛升的原因及处理 催化剂床层温度猛升的原因主要是：1进催化剂床层半水煤气氧含量升高。2负荷突然猛增，调节不及时。如加量过急或半水煤气中一氧化碳突然增高，而蒸汽加入量未及时调节。3蒸汽压力下降，或煤气系统超压，蒸汽加入量减少甚至加不进去。4高变炉段间喷水系统发生故障，喷水量减少甚至喷不进水。5热水泵抽空，饱和塔出口半水煤气回收的蒸汽量减少。6操作不当，如调温副线关小或关闭等。催化剂床层温度猛升，会降低催化剂的活性，使低变催化剂发生反硫化反应，甚至烧坏催化剂，因此应立即查明原因，果断处理。1适当开启调温副线阀。2适当开大蒸汽阀，增加蒸汽加入量。但低变催化剂要严格控制蒸汽加入量，防止反硫化反应的发生。3如氧含量高，采用以上方法仍难以控制炉温，可减量生产甚至紧急停车，同时通知造气等有关工段，迅速查明原因。把半水煤气中氧含量降至正常指标。4如是煤气系统超压或蒸汽压力过低，应降低系统压力至正常压力，或通知锅炉工段把蒸汽压力迅速恢复正常。5查明喷水系统、热水泵抽空故障并排除。三、 催化剂床层温度下降的原因及处理催化剂床层温度下降的原因有：1负荷降低，如半水煤气量减少或半水煤气中一氧化碳含量减少，而冷激煤气量和蒸汽加入量没有减少。2蒸汽带水，半水煤气带水，使催化剂床层温度突然下降。3饱和热水塔循环热水水质差，水中无机盐随半水煤气带入催化剂床层，沉积于催化剂颗粒表面，会逐渐降低催化剂活性。4催化剂失活衰老。5中变炉段间喷水量过大。6操作不当。催化剂床层温度下降，会降低反应速度，降低变换率，须采取必要措施使床层温度正常。具体措施如下：1减少冷激煤气流量。2适当减少蒸汽加入量。3防止蒸汽带水。4适当降低饱和塔液位，排净气水分离器中的积水。5置换饱和热水塔的循环热水，热水的总固体应小于500ppm。6控制好中变炉段间喷水量。7高变催化剂床层温度下降，可适当提高操作温度，低变催化剂可再硫化，必要时更换催化剂。8加强管理，精心操作。四、 变换系统阻力增大的原因及处理变换系统阻力增大主要原因1催化剂床层阻力增大:a.催化剂质量差,强度低,易粉化。b.操作温度波动大且频繁,催化剂颗粒反复膨胀、收缩，直至破碎。c.床层超温过高，时间过久，催化剂烧结。d水进入催化剂床层，催化剂受潮破碎和结块。e.饱和热水塔循环热水水质差,催化剂床层段间喷水水质差,水中的无机盐沉积于催化剂床层。2.饱和热水塔阻力增大:a.半水煤气携带的煤焦油等杂质多，堵塞塔板或填料。b.饱和热水塔循环热水总固体含量高,堵塞塔板和填料。c.饱和热水塔液位高。3热交换器阻力大：a.半水煤气中煤焦油含油高，热交换器列管被煤焦油和氧化铁粉末堵塞。b.催化剂表面结皮，采用气体倒吹，把催化剂粉末吹入热交换器列管。c.系统某处爆管，短时间快速卸压，造成中变催化剂冲入换热器或低变催化剂冲入热水塔及管间。4系统内积水，冷凝水未及时排放。处理方法：1停车时将催化剂过筛或更换。2更换饱和热水塔循环热水,停车时清洗塔板或填料。3停车时清洗热交换器。4各塔液位控制在正常液位，排净系统内积水。预防措施：1使用强度高，不易粉化的催化剂。2正确使用和维护催化剂，操作温度不准超温，温度变化应平稳，波动小，波动幅度每小时不超过10，严禁催化剂吸潮吸水。3饱和塔循环热水总固体含量不超过500ppm。4催化剂床层段间喷水采用蒸汽冷凝水或脱盐水，防止催化剂表面结皮。5做好半水煤气除焦油工作。6严禁气体倒流倒吹。7定期检测各种管道及设备的壁厚。8控制好各塔液位，及时排放系统导淋，系统内不积水。五、 变换气中一氧化碳含量增高的原因及处理变换气中一氧化碳含量增高的主要原因：1操作温度突然升高或降低，温度波动大而频繁。2空间速度过大，超负荷生产。3由于蒸汽压力和系统压力波动，蒸汽加入量过小。4催化剂中毒、失活、衰老、结皮、破碎粉化，气体偏流。5水带入催化剂层，床层温度大幅度下降。6设备发生故障。常见故障是热交换器列管腐蚀穿孔，半水煤气漏入变换气中。饱和塔和热水塔之间的水封液位过低或者饱和塔与热水塔之间压差过大，半水煤气从饱和塔冲过水封窜入热水塔。7操作不当。如加量过急过大，未及时调节蒸汽加入量；系统压力和蒸汽压力波动时未及时调节蒸汽加入量；当催化剂床层温度下跌时，大幅度减少蒸汽量，使床层汽气比过小等。处理方法1催化剂床层温度应严格控制在正常操作温度范围内，密切注意催化剂床层温度的变化、气体成分、压力等。一旦发现温度变化及时调节，床层温度波动的幅度每小时应小于10。2禁止超负荷生产。3蒸汽加入量要适中，根据操作温度、压力、气量等条件及时调节蒸汽加入量。4当催化剂活性降低时，中变催化剂在其活性温度范围内可适当提高操作温度，低变催化剂可再硫化，如有必要应更换催化剂。5控制好饱和塔液位，严禁水带入催化剂床层。6热交换器发生泄漏，可从变换炉出口和热交换器出口变换气成分的变化作出判断，及时维修或更换。7如果半水煤气冲破饱和热水塔水封窜入变换气中，会出现如下现象；循环热水泵跳闸或长时间抽空，水封里的水大量蒸发，水封液位降低。串气如果是由饱和塔与热水塔之间压差过大引起的，可从系统进出口压力计中看出。当查明确系上述原因后，应立即向饱和塔内加水，保持正常液位，同时检查水泵抽空的原因，消除故障，恢复热水循环。查清饱和塔与热水塔压差大的原因予以消除，或适当减量生产。8操作人员要稳定操作条件，精心操作，及时调节。六、 变换热交换器腐蚀的原因及预防措施变换热交换器很容易被腐蚀，腐蚀最严重的部位是靠近半水煤气进口端约1米长的列管，产生腐蚀的主要原因是；半水煤气的进口一端温度较低，气体中含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体和氧、水蒸气、雾状水等，水和酸性介质产生电化学腐蚀，使列管很快被腐蚀穿孔，而距半水煤气进口端较远的部位，由于气体已被加热，温度逐渐提高，其中的水分被蒸发，因而腐蚀减轻。但是，当换热进口端常期在高温下使用时，又容易产生热应力腐蚀。为延长热交换器的使用寿命，可采取如下防腐蚀措施；1及时排放气水分离罐内的水份，防止饱和塔出口煤气带水，其热力管道和设备保温要好，防止水蒸气冷凝。2密切注意过热蒸汽的温度，当温度降低时要加强各蒸汽导淋阀的排放，减少蒸汽中夹带的水滴，可以大大减轻电化学腐蚀。当蒸汽温度过高时要联系调度室或锅炉降低蒸汽温度，防止产生热应力腐蚀。3改变热交换器的结构。一是热交换器设置夹套，半水煤气先经夹套预热提高温度，蒸发水分后再进列管。二是可以在列管加装铝套管或涂耐温防腐涂料，避免半水煤气与列管直接接触。三是可以把热交换器做成两段。半水煤气进口段的列管用不锈钢或渗铝钢材料。这些措施都可以延长热交换器使用寿命。七、 热水泵不上量的原因及处理常见原因有：1进口管堵塞。2热水塔产生假液位或液位过低。3泵内带气。4电机反转。5泵叶轮脱落。处理：1倒泵疏通进口管。2检查处理假液位或提高液位。3关闭泵出口阀排气。4倒泵联系电工处理。5停泵检修。第五章 变换催化剂第一节 中温变换催化剂 我司中变炉内主要装填的是铁系B116型催化剂，另外一段炉内加装有两吨B112型催化剂量。两种催化剂的性能相近，以B116型为例，主要性质有；化学组成：氧化铁75%、氧化铬3%，另外还有增强抗毒性及提高粘合能力的氧化镁，以及少量的氧化钾和氧化钙等促进剂、以稳定催化剂的表面积。外观：具有金属光泽的棕褐色圆柱体。堆密度：1.451.55kg/L。最佳使用温度：380480。空速：2501000h-1。一、催化剂的装填催化剂装填质量的好与坏，直接影响到床层的阻力和气流分布，影响催化剂作用的发挥，所以应高度重视催化剂的装填工作。为防止催化剂受潮，装填工作应尽量选择晴天进行。1装填前的准备工作a.清除变换炉内杂物，检查炉内衬、内壁、炉箅是否完好。b.按照制订的装填方案的要求,在炉内标出催化剂装填高度尺寸并在炉箅上面铺上一层耐火球和铁丝网。c.准备好计量器具、装填工具、防护用品。d.催化剂运到现场后，进一步核实型号，并对外观和机械强度进行检查。2装填a.催化剂入炉前要过筛，去除粉尘和破碎的颗粒，计量入炉，按装填方案装填。b.催化剂装填时应以小于0.5m的落差将催化剂均匀倒入炉内，催化剂应分散铺开，绝不能集中倾倒成堆，以免床层松紧程度不一，生产中影响气流的均匀分布。c.装填人员应站在木板上操作,不能用脚直接踩在催化剂上,以免踩碎催化剂。d.催化剂装填完毕，用木板把催化剂刮平。e.为防止催化剂吸潮,催化剂装填完毕,立即装好人孔盖,准备试压升温还原。若不能立即开车，应用盲板将变换炉与系统隔开。二、中变催化剂的升温还原中变催化剂在出厂时是以Fe2O3的形式存在的，不具有催化活性，必须将其还原成尖晶石结构的Fe3O4才具有很高的催化活性。Fe2O3的还原反应为；3 Fe2O3 + CO2Fe3O4 + CO2 + 50.83KJ/mol3 Fe2O3 + H2 2Fe3O4 + H2O + 9.63KJ/mol还原反应是放热反应，为了防止超温，催化剂还原操作必须特别慎重，要严格控制进气中H2或CO的含量，一般开始由0.5%、1%、2%依次慢慢增加，切不可操之过急！配入还原气后，要增加分析次数，不能靠估计，防止H2或CO过量或积累。整个还原过程要密切注意床层的温升速率不大于20/h。如发生温度猛涨现象，则应立即减少或完全切掉还原性气体，及时通入大量蒸汽制住或压低炉温，当催化剂床层温度恢复平稳，再继续通还原性气体进行还原。1升温还原前的主要准备工作a.根据所用催化剂的升温还原方案，绘制升温曲线，准备好记录表，由技术熟练的主操作人员负责。同时，检查电加热器及电器、仪表完好正常后方可进行。b.操作人员应开启第三冷凝塔前放空阀，关冷凝塔气体出口阀、蒸汽阀、煤气付阀及各设备排污阀、导淋阀，向饱和热水塔加软水至正常液位，一切准备就绪，然后按升温还原方案进行。2催化剂还原时要同时加入蒸气高变催化剂还原时必须同时加入蒸汽，是为了防止已还原好的催化剂被氢还原过度，生成金属铁：Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O - 149.93KJ/molFe3O4 + 4CO3Fe + 4CO2 - 149.93KJ/mol 因为金属铁能促使CO与H2生成甲烷的强放热反应，这对催化剂和变换炉都有害，金属铁还可能使CO发生歧化反应，造成催化剂表面积炭。所以，当催化剂达到还原温度时，决不能通入带有CO与H2的还原性干气，一定要配入足量的蒸汽。同时，加入蒸汽还可以利用已产生的变换反应热来提高下层温度，缩小上下床层温差。3催化剂还原完毕可转入正常生产的标志当催化剂的升温还原按计划进行到还原阶段后期，催化剂床层温度升到催化剂允许最高温度附近时，恒温数小时后，分析放空气中CO含量符合生产指标，催化剂各段均有温升，且温升与相应的各段转化率相符，此时可以认为还原完毕。应及时联系高压机、碳化岗位。逐渐增加气量和蒸汽量，慢慢提升压力直至正常压力，将送碳化阀慢慢打开，逐渐关小直至最后关闭第三冷凝塔放空阀，根据炉温情况逐渐调减电加热器功率，转入正常生产。4催化剂还原过程中的注意事项a.升温还原过程应防止温差过大,温差大于100时应及时恒温。b.过热蒸汽必须在床层温度升到比该压力下的露点温度高20以上才能使用。c.升温气体的温度不准超过催化剂的最高允许温度。d.整个升温还原过程中，应每半小时将各处导淋排放一次。e.配入半水煤气还原时,要增加分析次数,控制氧含量、一氧化碳含量，以防催化剂超温。f.到达还原终点时,提压要缓慢,以防温度急剧上升。g.中变催化剂还原时应做到“三低二高”。即低一氧化碳含量、低氧含量、低温。高空速、高汽气比。脱硫后半水煤气中氧含量要小于0.5%，半水煤气量要由小到大逐渐增加，半水煤气中一氧化碳含量由0.5%、1%、2%依次慢慢增加!同时相应增加蒸汽量。h.电加热器送电前应先送空气,遇到紧急事故应先切断电加热器电源,电加热器出口气体温度不能超过400。三、中变催化剂在使用过程中破碎粉化的主要原因1半水煤气中氧含量超标。半水煤气进入高变炉后，半水煤气中的氧立即与Fe3O4反应生成Fe2O3并放出大量的热量。使催化剂床层温度急剧上升，同时生成的Fe2O3又立即与半水煤气中的H2、CO还原生成Fe3O4。Fe3O4与Fe2O3之间反复相变，使催化剂产生较大的相变应力和热应力。氧含量超标时，这种相变应力和热应力过大，以至粉化。2半水煤气中硫化氢含量超标且波动幅度大。半水煤气中H2S与Fe3O4反应如下：Fe3O4+3H2S+H23FeS+4H2OFe3O4与FeS的晶体结构差异大,产生的相变应力大,催化剂颗粒容易破碎和粉化。3降压速度太快。停车时如降压速度太快，由于这时催化剂颗粒中心的压力远远高于外表面的压力，以至产生“爆裂”现象，使颗粒破碎粉化。4液态水进入催化剂床层与催化剂接触，会使催化剂粉化。四、液态水进入催化剂床层的主要途径1停车后系统内的冷凝水未排净或者导淋堵塞，开车时将冷凝水带入催化剂床层。2饱和塔液位过高，半水煤气将水带入催化剂床层。3停车时中变炉未加盲板，与饱和塔相通，中变炉内充满了与室温相平衡的饱和水蒸气。水蒸气在催化剂毛细管冷凝成水，催化剂逐渐被粉化。4停车时未能及时停止催化剂段间喷水，中变炉一段或二段锅底的水逐渐蒸发到催化剂中。5段间冷激水喷头堵塞或雾化效果不好，冷激水在段间难于汽化，随气体带入下段催化剂。6一段或二段锅底开裂，添加的段间冷激水渗入下段催化剂层。五、停车时中变催化剂的维护停车时间较长时应卸压，以防催化剂床层温度降低到水蒸气露点以下而冷凝成水，降低催化剂强度。卸压速度不能过快应小于0.2Mpa/min，以避免催化剂颗粒破碎粉化、床层松动，气体偏流、活性下降等危害。长期停车时变换炉要用惰性气体置换，并用盲板将变换炉与系统隔开，并经常向变换炉补加氮气，以保证变换炉始终保持微正压。停车时应注意及时停止催化剂段间喷水。六、催化剂的降温钝化中变催化剂钝化是指在还原态的催化剂颗粒表面用人工方法氧化生成一层Fe2O3薄膜，保护内部有活性的Fe3O4。催化剂钝化后可以从炉内卸出，筛选后重新人炉使用。降温钝应原理如下：4Fe3O4 + O2 6Fe2O3 + 464.7 KJ/mol高变催化剂的降温钝化最常用的是直接降温钝化法。包括降温、氧化两个步骤：1降温 停车前适当加大蒸汽，降低催化剂床层温度。停车后关闭去碳化阀门，用过热蒸汽降温，置换催化剂床层的CO和H2。蒸汽流量相当于空速100300h-1,床层降温速率50/h。当床层温度降至200炉出口气体（CO+H2）0.5%时转入氧化阶段。2氧化 在导入变换炉的蒸汽中配入少量的空气，使催化剂表面的Fe3O4氧化成Fe2O3，并放出大量的热量。配入的空气量由少到多，气体中的氧含量逐渐增加。催化剂氧化时温度会逐渐升高，应密切注意温升情况，及时调节蒸汽与空气的比例，防止温度猛涨。氧化的最高温度不能超过()8!氧化温升速率不超过400。氧化一段时间后，炉温降至200左右时，再增加空气量，如此反复多次，直至通入大量空气、炉温不再上涨，分析变换炉出口气氧含量达20%时，可认为氧化结束。然后用空气与蒸汽降温，待炉温降至约200时停蒸汽，用空气降温至60以下即可打开人孔卸催化剂。 降温钝化时应注意以下问题； 1拟继续使用的催化剂，降温钝化时降温速度控制在50/h,氧化时催化剂床层最高温度不超过400，当空气降温床层温度降至120时，不得再向系统加入蒸汽，此时降温气体不准带水。钝化结束催化剂卸出时应装至铁桶密封，严禁受潮和摔滚。2拟报废的催化剂降温速度可适当加快，氧化时催化剂床层最高温度不超过600，以防烧坏炉箅和热电偶。七、为了延长中变催化剂的使用寿命应注意以下问题1严格控制高变催化剂的还原和操作温度。还原温度越高，活性最佳期越短，还原温度必须控制在催化剂允许的还原温度范围之内。操作温度要尽量控制在催化剂活性温度低限。随着使用时间的增加，催化剂活性逐步降低，操作温度可逐步提高，每次提高温度不超过10。2控制合适的入炉汽气比，合理分配各段变换率。3进变换工段的半水煤气需脱硫、除尘、防焦油，防止毒物、杂质和冷凝水进入催化剂床层。4稳定生产工艺操作条件如温度、压力、半水煤气成分、气量、汽气比等，半水煤气中氧含量应小于0.5%。热点温度波动每小时不超过10。5循环热水和中变炉段间喷水等都应采用除盐水，以防止钠、氯的化合物进入中变炉对催化剂造成危害。6停车时卸压不宜太快，并要防止漏入空气或液态水进入催化剂床层。第二节 低温变换催化剂 我司低温变换炉内装填的是B303Q型钴钼系列耐硫催化剂，其活性组分为氧化钼，以氧化钴为促进剂，氧化铝为载体，加入碱金属助催化剂以改善其低温活性，堆密度约为1.0Kg/L,使用温度为130480，空速为15003000h-1。一、低变催化剂的硫化；出厂的CoMo催化剂活性组份以氧化物形态存在，活性很低。需经过高温充分硫化，使活性组份转化为硫化物，催化剂才显示其高活性。硫化时，采用含氢气体(H225，O20.5)作载气，配以适量的CS2，经电炉加热升温后通过催化剂床层，然后放空或循环使用。我司的低变开工炉平时与生产系统是隔离开的，在硫化前应请电工恢复电炉并入系统，硫化时前还必须配好管线引入载气，载气可以是半水煤气，也可以是变换气。用半水煤气做载气时要严格控制好氧含量并及时排放油污。用变换气做载气虽然气质更好，氢含量更高，但成本也更高，同时要注意将变换气中水分分离干净。1硫化原理硫化时的主要化学反应为： CS2十4H22H2S十CH4 H0298240.9 KJmol CoO十H2SCoS十H20 H029813.4 KJmol Mo03十2H2S十H2MoS2十3H20 H029848.2 KJmol这些反应均为放热反应，会使催化剂床层温度升高。2 硫化方法催化剂的硫化可在常压下进行，也可在加压下进行，可采用一次通过法或气体循环法。 (1)气体一次通过法：流程如图1所示