中低低变换工艺中几个技术问题的探讨

中低低变换工艺中几个技术问题的探讨

目前在氮肥生产中，中低低变换工艺的推广力度是最大的，也是最成功的。在工艺设计上针对CO变换的放热反应，较好地满足了高温提高反应速度，低温提高转化率的基本原则。充分利用低价格的中变催化剂高温反应来提高反应速度，脱除有毒物质，加速有机硫的转化，利用二段低变来提高CO转化率，分层次、有梯度的不同温区，充分发挥了中变催化剂和低变催化剂的特点，实现了最佳组合。尤其在操作稳定性与操作弹性上比全低变更加优越，并且在改造资金和技改时间方面也有明显的优势。但针对不同的厂家，各自的生产条件不同，设备状况不同、投资改造力度也各不相同，管理理念上也存在一定的差异，因而所达到的效果也各有不同，但肯定比改造前要好得多。

综合各氮肥生产厂家中低低改造的经验，现就改造中需考虑的几个问题和大家一起探讨。

1搞好半水煤气的冷却和油分离

在原来的理念里认为：进变换饱和塔的半水煤气温度越高，出饱和塔的半水煤气温度也会提高，从而认为变换所需蒸汽消耗就会越低，甚至将进变换的半水煤气管道进行保温，并取消压缩机二段出口冷却。而事实上：如果进饱和塔半水煤气温度越高，出饱和塔的水温肯定会升高，从而出热水塔的变换气温度也会越高，且肯定高于进饱和塔的半水煤气温度。这两种气体相比，半水煤气为干气，而变换气为湿气，其1℃的温升中所含热量的差别很大，后者为前者的十倍以上。因半水煤气温度升高而引起变换气出热水塔温度升高所造成的热

损更大，蒸汽消耗也增加。另一方面，由于半水煤气温度较高，其中的焦油和压缩机油分离效果不好，从而带入饱和塔、热交换器和中变催化剂层，降低了传热传质效率，增加热水排放。更有甚者，对中变催化剂形成物理性包裹，降低催化剂活性。

因此，加强进变换半水煤气的冷却和油分离是降低变换蒸汽消耗，保障催化剂使用寿命的有效措施之一。目前所采取的方法是增加压缩二段出口半水煤气的冷却。将半水煤气温度降至45cC以下，再利用较大的焦炭过滤器或丝网过滤器充分除去煤气中所夹带的焦油和压缩机油污。

2搞好汽水分离，采取有效措施，保障热交长效使用

采取中、低、低工艺以后，变换总汽气比比中串低工艺要低很多，可从0．6～0．7降至04～0．5，蒸汽消耗大量减少，每吨氨可降低500～600kg。由于蒸汽消耗的降低，变换气余热量也减少，饱和塔出口半水煤气加蒸汽后，温度也比中串低工艺要低很多，从而对热交的露点腐蚀加剧。为保障热交的长效使用，需采取有效措施。有的厂在热交前增加一个有不锈钢列管的预热交换器，其下部为汽水分离段，将水尽量分离彻底，上部为换热器，将半水煤气温度提至露点以上，从而对主热交起到了很好的保护作用。

3选择适合自己条件的中变催化剂

原有的中温变换工艺和中变串低变工艺，因其汽气比高，对中变催化剂的选择，一般正规生产厂家的中变催化剂都可以使用。但随着中低低工艺汽气比的大幅降低，传统型中变催化剂要求使用条件是汽

气比必须>0．5，显然已不适应于中低低工艺。因此，在中变催化剂的选型上一定要选择适合低汽气比和相应H2S含量的中变催化剂。否则，由于汽气比的降低，半水煤气中的H2S、油污和其它杂质对中变催化剂的影响加剧，催化剂的使用寿命和效果将会大打折扣，甚至出现无法正常运行的状况。

4控制适宜的汽气比保障催化剂长效运行

汽气比的控制是中低低工艺操作的重要指标。在一定的负荷下，汽气比的控制应是相对稳定的。对于没有联醇的厂家，变换出口CO控制1.5％左右是最经济合理的，此时的汽气比应为0．45左右。过低的CO则需要较高的汽气比，蒸汽消耗明显增加。而对于有联醇的厂家，变换出口CO达3％～4％，有的甚至达到8％～10％ ，其汽气比可以很低。但对于中变催化剂的适应性来说，汽气比是不能太低的。如果汽气比太低，在生产过程就有可能出现中变催化剂中的Fe，0的过度还原：Fe3O4+4C0—3Fe+4C02反应生成的铁既可能作为费一托反应的催化剂，又可以与半水煤气中的H2S形成FeS，从而使中变催化剂逐步失去活性。如果发生此种现象，可以通过一定的办法，即用蒸汽进行热洗的方法使催化剂活性得到部分恢复，我们在山西巴公化肥厂和山东滕州化肥厂都有这样成功处理的经验。理论上出现过度还原的条件是YCO>YH20，YH2O／YH2<0．15，而在实测中，当半水煤气中CO为29％～30％，汽气比低于0.38时，都有可能发生过度还原。因此，我们在实际生产中，最低的汽气比控制应是0.4。 5控制适宜的催化剂使用温度

催化剂温度的控制原则是在保证变换率的前提下达到变换系统自热平衡。原则上是越低越好。当生产负荷一定、催化剂装填数量一定的情况下，中变催化剂的热点温度取决于半水煤气中氧含量和催化剂层半水煤气进口温度。单纯地考核催化剂层热点温度是没有多少实际意义的。因此对于中变催化剂和低变催化剂而言，在催化剂低温活性很好的情况下，尽可能保障进口温度在相对低温下的操作，从而增加操作弹性、有效延长催化剂使用寿命。

6控制适宜的热水循环量

中低低工艺节能的控制手段是最大限度地提高饱和塔出口半水煤气温度，因此，在饱和塔热水塔传质传热系数一定的条件下，热水循环量的大小和热水温度的高低是提高半水煤气温度的重要手段。当生产负荷一定时，热水循环量越大，热水温度就会越低，反之越高。但并不是最高的热水温度就会有最高的煤气饱和度，只有能达到最高煤气饱和度的热水循环量，才是最佳热水循环量，这只有经过实际生产调试才可以得到。总之，中低低变换工艺已在各氮肥生产厂家得到了广泛的推广和应用，给生产企业带来了很大的经济效益，各生产厂家也积累了很多各自成功的经验，我们希望能为氮肥生产厂家的技术更新和观念更新起到桥梁的作用，为氮肥企业的进一步发展壮大，尽到我们的最大努力。

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