中國化工報(bào)記者6月17日從南京敦先化工科技有限公司獲悉,該公司開發(fā)的新型節(jié)能深度轉(zhuǎn)化可控移熱變換工藝已通過中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定,被認(rèn)定為達(dá)到國際先進(jìn)水平。該成果實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)變換工藝第七次技術(shù)提升,大幅縮短了流程,減少了設(shè)備臺數(shù)、工程投資、裝置運(yùn)行成本和露點(diǎn)腐蝕,特別適用于高一氧化碳、高汽/氣比水煤氣的苛刻工況,不僅適合傳統(tǒng)煤化工變換裝置節(jié)能改造,更適用于煤制油、煤制天然氣、煤制氫等現(xiàn)代煤化工領(lǐng)域。據(jù)測算,新工藝可使現(xiàn)代大型煤化工變換工段的投資降低30%以上,運(yùn)行周期延長3倍。
據(jù)敦先公司總經(jīng)理王慶新介紹,變換反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng),初期主要受動力學(xué)控制、末期主要受熱力學(xué)控制,為保證變換反應(yīng)速率及催化劑的使用安全,必須及時(shí)將變換反應(yīng)熱移出催化劑床層。傳統(tǒng)的變換工藝均采用多段絕熱+多段冷激或間接換熱的方式移去反應(yīng)熱,存在諸多問題,無法滿足現(xiàn)代煤化工需求。特別是當(dāng)CO>30%時(shí),絕熱反應(yīng)器就要分段更多,因此系統(tǒng)流程長、設(shè)備多、投資大、操作難度也較大,同時(shí)極易發(fā)生超溫甚至燒毀催化劑。而且分為多段反應(yīng)后,變換熱能回收分散,利用率也降低。
可控移熱變換工藝適用于CO含量>30%的工況。該工藝巧妙利用了水相變時(shí)要大量吸熱的特點(diǎn),在變換反應(yīng)器內(nèi)置多組水管束,既實(shí)現(xiàn)了及時(shí)移走變換反應(yīng)熱的目的,又可集中變換反應(yīng)、集中回收變換反應(yīng)熱,副產(chǎn)高品位蒸汽,且操作簡便,有效解決了催化劑床層易超溫的問題,是一個(gè)節(jié)能、增效、投資省的節(jié)能新工藝。
同時(shí),可控移熱變換工藝還使變換工段的操作更簡捷方便,即只需控制汽包內(nèi)的蒸汽壓力即可控制變換爐內(nèi)的反應(yīng)溫度,控制蒸汽加入量即可控制變換爐出口的CO含量,從而使變換工段運(yùn)行更穩(wěn)定、可靠,特別適合于現(xiàn)代大型煤化工的建設(shè)需要,可降低其變換工段投資30%以上。
據(jù)了解,安徽昊源化工集團(tuán)有限公司36·60項(xiàng)目二期工程采用了新型節(jié)能深度轉(zhuǎn)化可控移熱變換工藝。該裝置5月25日8時(shí)至28日8時(shí),通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織專家組對該裝置進(jìn)行的72小時(shí)連續(xù)運(yùn)行考核。
考核結(jié)果顯示,裝置合成氨平均日產(chǎn)量632.64噸,生產(chǎn)負(fù)荷為105.4%,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)的預(yù)期指標(biāo)?煽匾茻嶙儞Q反應(yīng)器設(shè)計(jì)科學(xué)、合理,有效保證了催化劑的使用安全,不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象,使催化劑處于最佳運(yùn)行工況區(qū)間,利用率高,有利于延長催化劑的使用壽命。
--------------------------------------------------------------------------------
用戶反饋
安徽昊源化工集團(tuán)有限公司常務(wù)副總經(jīng)理凡殿才:昊源化工合成氨尿素36·60原料路線改造項(xiàng)目共分兩期建設(shè),兩期工程均采用4.0MPa航天爐加壓氣化工藝制取水煤氣。一期工程變換工藝采用傳統(tǒng)多段絕熱式的變換工藝,2013年建成投產(chǎn)。二期工程變換工藝采用敦先公司開發(fā)的新型節(jié)能深度轉(zhuǎn)化可控移熱變換工藝,裝置配有泄漏檢測手段,解決了結(jié)塊狀態(tài)下催化劑自卸難題,今年4月23日開車成功,滿負(fù)荷運(yùn)行至今。其中,變換系統(tǒng)進(jìn)口CO干基含量63.0%左右、一級等溫變換爐出口CO≤2.9%、二級等溫變換爐出口CO≤0.39%、等溫變換爐阻力均≤0.01MPa、系統(tǒng)總阻力≤0.09MPa、副產(chǎn)2.5MPa蒸汽25~28t/h、1.2MPa蒸汽4~6t/h,床層溫度平穩(wěn)、同溫面的溫差基本控制在10℃以內(nèi),各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)值基本一致,從生產(chǎn)控制角度來看,二期變換較一期變換優(yōu)勢明顯。
--------------------------------------------------------------------------------
專家觀點(diǎn)
中國氮肥工業(yè)協(xié)會原副理事長王文善:變換技術(shù)經(jīng)過100年的發(fā)展,共實(shí)現(xiàn)了七次較大的技術(shù)提升。此次鑒定的新型節(jié)能深度轉(zhuǎn)化可控移熱變換工藝采用物理方法即時(shí)移走反應(yīng)熱,維持催化劑床層溫度,保證了CO的變換率,開辟了單純依靠催化劑提高CO變換工藝技術(shù)水平的另一條新路,特別適合現(xiàn)代大型煤化工裝置,對高CO含量變換工藝作出了重大貢獻(xiàn)。
中國氮肥工業(yè)協(xié)會副理事長楊春升:針對高CO含量的粗煤氣采用二段爐設(shè)計(jì)思想是對的。新型節(jié)能深度轉(zhuǎn)化可控移熱變換工藝所取得的成績也是可以肯定的,非均布可控移熱變換反應(yīng)器的設(shè)計(jì)思想也是先進(jìn)合理的,下一步需要繼續(xù)做好工藝、設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)化、完善和提高工作。另外,大型煤化工的粗煤氣預(yù)處理工作必須引起足夠重視。
安徽省化肥工業(yè)協(xié)會秘書長王文富:通過變換反應(yīng)獲取氫氣,在目前的技術(shù)條件下是一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的途徑。凡是需要大量氫氣原料的工業(yè)都需要變換技術(shù),變換工藝應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,無論是傳統(tǒng)煤化工、現(xiàn)代煤化工、石油化工都離不開變換工藝,因此新型節(jié)能深度轉(zhuǎn)化可控移熱變換工藝具有很好的應(yīng)用前景。
東華工程科技股份有限公司高工李全偉:新型節(jié)能深度轉(zhuǎn)化可控移熱變換工藝的推廣應(yīng)用必須注意兩個(gè)問題,一是設(shè)備的可靠性及制造質(zhì)量問題,同時(shí)在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)增設(shè)相應(yīng)的檢測手段,以便在萬一發(fā)生泄漏時(shí)能及時(shí)檢測到。二是催化劑的結(jié)塊問題。變換催化劑的結(jié)塊問題客觀上是無法完全避免的,因此新型變換技術(shù)必須考慮到催化劑萬一發(fā)生結(jié)塊時(shí)如何處理,否則將企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失,尤其是對大型煤化工裝置,損失更是驚人。