在煤氣化配套裝置中，變換單元是通過一氧化碳與水蒸氣在催化劑作用下進(jìn)行變換反應(yīng)，調(diào)節(jié)氣化爐產(chǎn)出粗煤氣的氫碳比，以滿足后續(xù)合成工段的需要。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，變換裝置要實(shí)現(xiàn)長周期滿負(fù)荷運(yùn)行主要解決以下三個主要問題：變換爐超溫、催化劑失活和設(shè)備腐蝕。

　　爐溫控制是首要因素　　

　　“影響變換系統(tǒng)長周期運(yùn)行的主要因素是第一變換爐超溫”，安徽昊源化工集團(tuán)副總經(jīng)理高明林這樣告訴中國化工報(bào)記者。據(jù)他介紹，變換爐是灰、水、毒物影響最集中的地方，85％以上的變換反應(yīng)是在第一變換爐內(nèi)進(jìn)行，催化劑活性的降低將直接影響變換裝置的運(yùn)行周期。粉煤氣化激冷流程合成氣中的一氧化碳含量和蒸汽含量高，反應(yīng)劇烈，反應(yīng)溫度高，催化劑裝填量大了就會發(fā)生過度反應(yīng)，燒壞催化劑，出現(xiàn)設(shè)備超溫。因此，催化劑的裝填是一個十分重要的步驟，裝填量要與變換負(fù)荷匹配，同時分兩部分裝填，上半部分裝填量要少。在裝置開停車時要控制好氣量，氣量升降幅度不能大。在裝置運(yùn)行時，還要嚴(yán)格防止變換爐爐溫超溫和大幅波動。高明林還提醒，淬冷器所用的激冷噴水水質(zhì)要控制好，淬冷器里的瓷球質(zhì)量也要控制好，防止瓷球球沫堵塞系統(tǒng)，增加阻力。

　　青島聯(lián)信催化材料有限公司縱秋云教授認(rèn)為，變換爐爐溫的控制根據(jù)氣化工藝的不同而不同，對于粉煤氣化，由于原料氣中的CO含量高，變換反應(yīng)的推動力大，第一變換爐很容易超溫，同時還會引發(fā)甲烷化副反應(yīng)使床層“飛溫”。這種情況可以通過兩種辦法來控制。第一種方法是通過控制催化劑的裝填量達(dá)到控制反應(yīng)深度，這就要求催化劑裝填量計(jì)算十分精確，不能有太多的富余，否則就會因?yàn)榇呋瘎└挥喽�超溫。第二種方法通過控制反應(yīng)的水氣比，控制反應(yīng)的平衡，進(jìn)而控制反應(yīng)深度和變換爐爐溫。這種控制方法能節(jié)省大量蒸汽，控制手段安全、靈活可靠。

　　河南濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司總工程師趙新躍進(jìn)一步介紹，調(diào)整變換工藝最重要的是控制入爐合成氣的水氣比，繼而控制住變換反應(yīng)量（合成氣的變換率），為后續(xù)工段提供適宜的有效氣體組分，保證裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。他認(rèn)為，水氣比高可致變換率高，水氣比低可致變換率低，都直接影響后工段低溫甲醇洗冷量平衡，合成工段因氫碳比失調(diào)單耗也會升高。具體可通過控制變換爐進(jìn)口廢鍋壓力將水氣比控制在合理范圍內(nèi)，從而有效調(diào)節(jié)入爐合成氣的水氣比，以減少整個裝置的單耗。同時還應(yīng)注意，水氣比高、變換率過高、變換爐床層超溫會引發(fā)變換爐“滯液”和變換爐高溫晶間腐蝕等現(xiàn)象的發(fā)生，催化劑活性和設(shè)備壽命也會因此受到影響。

　　降低阻力從源頭做起　　　

　　降低系統(tǒng)壓差是提高變換裝置運(yùn)行周期的另一個主要因素，變換系統(tǒng)壓差大，系統(tǒng)阻力升高后，設(shè)備腐蝕加重，生產(chǎn)運(yùn)行不穩(wěn)定，且能耗增加，產(chǎn)量降低。

　　　目前行業(yè)內(nèi)的變換系統(tǒng)壓差在0.4~0.5MPa，安徽昊源化工集團(tuán)等少數(shù)企業(yè)通過設(shè)計(jì)優(yōu)化、技術(shù)改造、操作優(yōu)化，把系統(tǒng)壓差降到了0.17MPa，達(dá)到了行業(yè)內(nèi)最低，不僅降低了壓縮機(jī)阻力，降低了能耗，還延長了換熱器、調(diào)節(jié)閥等的壽命，大幅提高了變換系統(tǒng)的運(yùn)行周期。

　　　高明林指出，降低整個變換系統(tǒng)的壓差，從源頭設(shè)計(jì)上就應(yīng)當(dāng)充分考慮降低阻力。高明林向記者介紹，從管道、閥門設(shè)計(jì)上降低流速，換熱器要適當(dāng)增加換熱面積，這樣才能保證催化劑使用后期變換系統(tǒng)的熱平衡，催化劑的活性才能得到充分利用，從而延長變換裝置的運(yùn)行周期。此外，減少變換系統(tǒng)阻力還需要操作工在閥門操作上的配合。

　　　江蘇靈谷化工有限公司副總經(jīng)理杭尚元指出，變換裝置開停車狀況將直接關(guān)系到催化劑的使用壽命。變換系統(tǒng)停車時，氣體不流動、溫度降低，而合成氣里有水蒸氣，每次停車時系統(tǒng)盡可能降壓或用氮?dú)庵脫Q，不讓系統(tǒng)有泠凝水存在，以避免催化劑遇水使活性降低。

　　　另有業(yè)內(nèi)人士建議，降低變換系統(tǒng)壓差，需要對變換工段入口煤氣水分離器定期排液，防止水帶入合成氣預(yù)熱器出口，避免水分揮發(fā)后夾帶的部分灰分及鹽類產(chǎn)生積存，不僅堵塞設(shè)備，催化劑也會發(fā)生積灰、積碳、粉化，催化劑活性會降低，此外還要嚴(yán)格爐溫控制，防止超溫或大幅度波動，避免催化劑顆粒反復(fù)收縮膨脹，容易破碎。

　　減緩腐蝕慎選設(shè)備材質(zhì)

　　據(jù)神華煤制油化工有限公司包頭煤化工公司高工熊同國介紹，變換設(shè)備大多在高溫臨氫工況下運(yùn)行，設(shè)備選材的合理性對裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行有著重要作用。為規(guī)避高溫臨氫、工藝?yán)淠�液中酸性物質(zhì)帶來的腐蝕，很多企業(yè)的變換爐、水分離器、換熱器都采用復(fù)合板、堆焊設(shè)備。選擇材料時盡可能避免硫化氫、氯離子的腐蝕，以及綜合作用產(chǎn)生的晶間腐蝕，設(shè)備、管線應(yīng)當(dāng)選擇316L、304L或者雙相鋼。

　　熊同國認(rèn)為，變換設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)溫度區(qū)間和介質(zhì)組分的不同選擇最適宜的材質(zhì)，管線盡量選用無縫鋼管及管件，在管道施工過程中，對有應(yīng)力腐蝕傾向的管道焊縫需進(jìn)行焊后熱處理，以保證焊縫及熱影響硬度在要求的范圍。

　　此外，趙新躍指出，提高變換系統(tǒng)長周期運(yùn)行水平是個多因素綜合問題，在控制爐溫、水氣比等的同時，還應(yīng)考慮第一變換爐、第二變換爐反應(yīng)的量，根據(jù)企業(yè)自身換熱器大小來平衡。