CO发生炉与PSA-CO系统优化改造总结.pdf
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1、 收稿日期 修稿日期 作者简介朱俊永(),男,河南柘城人,工程师,河南平煤神马聚碳材料有限责任公司光气车间副主任,主要从事化工生产管理工作。发生炉与 系统优化改造总结朱俊永,王玮(河南平煤神马聚碳材料有限责任公司,河南 平顶山 )摘要河南平煤神马聚碳材料有限责任公司 提纯装置采用“焦炭 ”造气、湿法脱硫、脱碳、工艺制取高纯度 。实际生产中,存在粗煤气气量及气质不稳定、系统干燥单元出口工艺气水含量高、气体成分不佳等问题。经技术交流、认真探讨与充分论证,通过实施加焦系统、发生炉、系统干燥单元技改及增设在线露点仪实时监控水分等,发生炉出口粗煤气 含量约由 提升至 ,产品气纯度约由 提升至 ,成功地解
2、决了高含水煤气(脱碳气)用于 系统存在的问题,技改取得了明显的经济效益和社会效益。关键词 发生炉;系统;运行问题;原因分析;技改方案;运行情况;效益分析 中图分类号 文献标志码 文章编号 ()引言河南平煤神马聚碳材料有限责任公司(简称神马聚碳)提纯装置生产的 输送至光气合成装置合成光气,光气再与双酚 钠盐反应生成聚碳酸酯()产品;中间各反应步骤均要求严控原料中的水、甲烷含量。神马聚碳的 提纯装置造气系统采用“焦炭 ”造气工艺制取 含量为 的粗煤气,粗煤气经湿法脱硫、脱碳后,利用变压吸附系统()将 提纯至 以上;系统制取高纯度 的关键在于铜系吸附剂,铜系吸附剂极易吸水,且主要活性成分 若遇到一定
3、量的水分会迅速被氧化而失去活性。实际生产中,由于种种原因,系统干燥单元出口工艺气的水分严重超标,神马聚碳光气车间技术人员通过与设计院、工艺相近的生产厂家进行技术交流,自行拟定技改方案并自主实施了造气系统与 系统的优化改造,取得了显著成效。以下对有关情况作一介绍。运行问题 粗煤气气量及气质不稳定 发生炉(造气炉)采用“焦炭 ”造气工艺制取粗煤气,实际生产中 发生炉存在火层燃烧不均、灰渣层和气化层温度不易控制、炉渣易结块且破渣能力差等缺陷,造气系统难以安全稳定运行,粗煤气气量及气质不稳定。系统干燥单元出口工艺气水含量高 系统吸附剂要在低水含量下运行,脱碳气需先进行干燥净化。脱碳气在干燥前先进入两级
4、换热器降温,换热器管程脱碳气与壳程 的 乙二醇溶液换热后,脱碳气温度由 降至 ,其饱和水含量由 降至 ,之后工艺气进入由 台冷却器、台复热器、台干燥塔、台蒸汽加热器等组成的干燥单元。干燥单元运行时一台干燥塔处于吸附状态、另一台干燥塔处于再生状态,台干燥塔交替操作,干燥塔再生气气源采用 系统一段 尾气,气量约 (标态,下同),每台干燥塔一个再生循环时间约 。实际生产中,含水量约 的工艺气进入再生好的干燥塔后,前 内干燥后其水含量在 以内,后干燥后的工艺气水含量逐渐增加,干燥塔在转入再生状态前其出口脱碳气水含量会升至 ,远超干燥后脱碳气水含量 的指标要求。气体成分不佳)粗煤气(温度 ,干基)典型成
5、分(体积分数,下同)为 、()、(),粗煤气中的 含第 期 年 月中氮肥 量低于设计值 、含量高于设计值 ,不利于系统的优质运行。)系统入口原料气典型成分为 、()、(),系统入口原料气 含量偏低、水含量偏高,不利于系统的优质运行。原因分析 粗煤气气量及气质不稳定原因)发生炉点火烘炉时,由炉底东、西两侧灰斗检查孔进空气自然通风时,空气不能均匀分布,造成偏烧现象,火层燃烧不均匀。)发生炉炉底下灰口间隙过大,致使下灰速度过快、下灰量过多,易出现灰渣层减薄和局部塌焦现象,造成燃烧层偏烧,造气炉局部温度升高,易造成设备损坏(烧坏温度计套管及炉箅等),操作人员不易控制灰渣层和气化层温度,工况异常,不能确
6、保系统稳定运行。)发生炉底部炉壁周长 ,原有破渣条 个,由于炉箅呈宝塔形状,较大的渣块不易下到炉箅下层与炉壁之间的空隙,影响破渣效果,大的渣块不易破碎,继而易导致出现如下问题:气化剂分布不均,影响气质;易出现偏流、下红火现象,严重时造成设备损坏;大渣块容易堵塞排渣口,影响出渣量,造成渣层增高、火层上移,浇注料处易挂疤,出口粗煤气温度升高,热损失增大,原料消耗增多。提纯干燥单元出口工艺气水含量高原因干燥塔吸附阶段后期,提纯干燥单元出口工艺气水含量高达 ,远超 的限值要求。分析认为原因有二:一方面,干燥单元再生气量较小,吸附剂再生不彻底,导致干燥塔吸附效果不好;另一方面,高压蒸汽经减压后(由 减至
7、 ),蒸汽加热器出口再生气温度不高,最高只能达到 左右,远低于设计值 ,从而使再生加热、吹冷时间过长,变相延长了吸附时间,造成脱碳气中的水分穿透干燥塔吸附床层而进入后工序,最终导致 产品气水含量超标。技改方案及实施情况神马聚碳对造气系统、提纯装置进行了一个周期性、代表性取样测试,粗煤气 含量稳定在 左右,煤气流量均匀、不波动,通过对测试结果的分析,确保粗煤气气质稳定、提高粗煤气 含量,可以达到提高 产品气质量的目的。主要技改方案)焦炭振动给料机下料口增加篦子,由备焦系统从源头上过滤掉较大块的焦炭;在储焦斗下料管线处增设 台气动锤,出现卡焦现象时由主控远程手动控制气动锤处理异常卡焦,减少操作人员
8、的工作量,保证系统的正常运行。)发生炉底部增设 中心管,手阀控制进气量,保障点炉时空气均匀分布与火层燃烧均匀;发生炉炉底下灰口处增设防流板,控制下灰量,防止渣层减薄;在原有炉圈破渣条上方呈 角再焊接 个破渣条(破渣条总数达 个),自上而下逐层破渣,增强破渣能力,保障系统安全、稳定运行。)为解决再生气量不足并提高 回收率,系统干燥单元再生气气源由 系统一段 尾气改为神马聚碳富裕氮气,同时蒸汽加热器入口增设 条再生氮气管线,用于再生加热、吹冷,干燥塔底新增 条再生气管线去高压火炬总管对再生氮气进行放空;在加热、吹冷阶段用氮气进行再生,只在转入吸附步序前用干燥原料气进行置换,加快干燥塔 (变温吸附)
9、循环频率,防止水分穿透干燥塔吸附床层。)在干燥塔出口、粗 预热器出口、一段真空泵出口、风机冷却器出口、二段真空泵出口各增设在线露点仪 台,一共增设 台,实时监控 后、进一段吸附塔前、一段真空泵出口、风机冷却器出口、二段真空泵出口介质的水含量,以便出现异常能及时发现和及时处理。)载铜 专用吸附剂的最佳吸附温度约,冬季气温低,管线温损比预期大,重新优化工艺,提高 吸附塔进气温度,满足约 的进气温度要求。新增设备及材料简况 防涡板,花纹钢板(基材厚度 ),遵照 花纹钢板(),材质 ,;无缝钢管,遵照 输送流体用无缝钢管(),材质 ,;无缝钢管,中 氮 肥第 期 ,遵照 ,材质,;三通(无缝管件等径三
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