简述甲醇变换系统水汽比技改应用

简述甲醇变换系统水汽比技改应用

刘志津

天津渤化永利化工股份有限公司 300451

摘要：甲醇变换系统实施水汽比技术改造可以有效提升系统的运行性能，本文首先介绍了甲醇变换系统的定义与基本结构特征，其次对甲醇变换系统影响转换率的因素进行了分类探讨，最后则对甲醇变换系统水煤气水汽比的调整策略进行了解读，希望可以有效提升甲醇变换系统的运行效率与经济性，满足企业的可持续发展需求。

关键词：甲醇变换系统；水汽比；技术改造

引言

通过甲醇变换系统水汽比技术改造，可以更好的满足化工生产需求，提升生产效率与稳定性，同时对于提升投资回报率，促进行业发展也具有积极意义。为了进一步探讨甲醇变换系统水汽比技改途径，现就相关内容分享如下。

一、甲醇变换系统概述

甲醇变换系统是一种采取单级中温变换来实现生产流程的系统，该系统需要在生产之前设置合适的氢碳比，所以配气流程是必不可少的。大多数情况下，粗煤气都会经过变换炉来实施变换反应，这个过程中一氧化碳的含量会直线下降，最终达到4%以下，另外的部分则会通过粗煤气配气管线来与出口气体混合，随后通过调整配气管的配气量来实现氢碳比的调整。在整个过程中，变换炉内部的一氧化碳转化率会最终影响入炉的气量。甲醇变换炉的出口部分，一氧化碳的含量增加，进入内部的气量也会相应的增加，导致变换炉的负荷降低，炉内的压差持续增加，床层的热点温度下降，负荷也会相应的减少。甲醇变换炉的出口位置一氧化碳的浓度降低，进变换炉的气量则会减少，负荷整体下降，导致床层的温度上移，系统的负荷能够得到补充与调整。

二、影响转化率的主要因素

以化学反应平衡基本原理进行分析，在整个变化反应过程中，反应温度、催化剂水平以及催化剂活性都会对最终的转化率产生影响。在进行甲醇变换系统的设置时，考虑到出口部分的一氧化碳含量已经达到了设计值的110%以上，所以前期不存在催化剂活性不足的问题。在进行催化剂的装填量计算时，以设计值甲醇变换炉入口总干气量以及空速作为基本依据，对催化剂的装填量设置为对比对象，实际装填过程中会适当过量装填，所以不会出现装填数量较少的情况。

以上述因素为判断依据，对甲醇变换系统的影响因素进行综合判断，最终获得甲醇变换系统的转化率影响主要因素是水汽比，而水汽比的高低不仅仅会影响到变换反应的转化率，同时也会影响到甲醇变换炉内部的反应热，从而使得反应炉内温度能够持续保持在一个相对稳定的状态下。在水汽比较高的情况下，会进一步增加系统的能耗，而水汽比较低，则会影响到一氧化碳的转化率，所以选择水汽比的调整弹性是确保甲醇变换系统生产效率的主要途径。

三、甲醇变换炉水煤气水汽比调整

1.水汽比计算

甲醇变换系统的水汽比调整需要在科学计算的基础上实现。原始设计当中，该设备的工段压力设置为6Mpa，此时温度为240℃，经过降温后达到230℃，此时通过废热炉可以完成水汽比的调整，能够尽可能控制到甲醇部分变化的水汽比，为1.0左右。实际运行过程中，由于进入甲醇变换系统的水煤气水汽比与实际的技术指标差异过大，所以需要进行技术改造。在改造之前的运行数据中，暑期比计算结果为0.7左右，显然与设计值存在明显的差异。经过分析后判断是由于变换炉的出口部分一氧化碳的含量过高，导致一氧化碳的转化率下降。而在原系统当中是无法对系统进行加量处理的，所以对生产活动产生了不利的影响，所以需要对甲醇变换炉的运行数据进行调整。

2.水汽比方案选取

进行甲醇变换系统的水汽比技术改造，具有两种备选方案。其中一种是通过调整入炉的水汽比来确保变换其他的水汽比水平，这个过程中需要提升操作炉的炉内压力，这样一来废炉的压力也会相应的增加，导致与废热炉相互匹配的工程需要重新进行设计与购买，不但具有投资成本过高的问题，而且整个改造的周期也相对比较长；另外一种则是通过分析导致水汽比较小的因素来进行改造。在该方案当中，增加了水煤气的废热炉副线，通过副线调整入炉的水煤气比例，在实际的运行过程中，人工段温度控制在239℃，所以可以计算出副线的管径，并完成改造任务。相比于第一种方案，第二个方案的技术改造难度小、周期短，同时投资成本也相对比较低。在选择配套装置时，尽可能选择新鲜碱液作为催化剂，通过半脱处理的方式来达到改善现场装置环境的效果，同时在实际操作过程中要考虑到变脱物质的消耗，确保生产工艺的稳定性。

3.运行效益分析

在进行资源综合利用后，可以实现过热蒸汽的整体利用，在不计算三气蒸汽压发电的基础上，依然可以获得大量的电能节约。通过变脱系统能够有效降低后期的碱液物质的消耗，从而实现每顿氨生产成本减少0.7元的效果。经过对甲醇变换系统增设副线进行弹性调节，能够使得甲醇变换系统的水煤气整体转化率得到提升。经过技术改造后，虽然没有达到1.0的理想水汽比例，但是已经达到了0.9~1.0的区间内，满足了工艺生产的基本要求，负荷的稳定性得到强化。由于增加了弹性设置，提升了整体控制的区间，确保了在不同负荷条件下都可以对其进行控制，避免出现催化剂失活后生产效率下降的问题，本次技术改造的成果显著，经济效益与技术改造的价值都得到了兼顾。

总结

综上所述，通过上述甲醇变换系统水汽比技术改造，实现了系统水汽比的适应性调节，整体的操作弹性大幅度提升，系统的负荷水平也得到了提高。截止到目前为止，共实现增产5000余吨甲醇，企业获得经济效益超过150万元。在原设计的基础上对甲醇变换系统系统实施水汽比技术改造，可以满足生产实际需求，提升整体生产效益，同时提升了企业的整体竞争力，为实现行业的稳定快速发展创造了条件。

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