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低水气比工艺在Shell煤气变换节能改造中的应用

文档作者：李桂萍文档来源：中国石化湖北化肥分公司		点击数：	更新时间： 2023年02月21日
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2013年4月
第36卷第2期
囊怠舷
Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry
Apr．2013
V01．36 No．2
低水气比工艺在Shell煤气变换节能改造中的应用
李桂萍
(中国石化湖北化肥分公司，湖北枝江443200)
摘要：介绍合成氨原料路线“煤代油”改造工程中变换工艺流程，比较高、低水气比变换工艺的优缺点，高水
气比变换工艺存在蒸汽消耗量大、催化剂床层超温等问题。2011年实施了低水气比变换工艺改造。改造后，变换
工艺装置运行稳定，节能降耗效果显著。
关键词：低水气比变换工艺Shell煤气化节能改造
中国石化湖北化肥分公司合成氨原料路线
“煤代油”改造工程选用了荷兰Shell公司的粉煤／
气化工艺，投煤量为2000t／d，产合成气(CO-bH：)
量为142000m3／h。原设计粗煤气变换采用高水气
比变换工艺．催化剂选用进口K8—11和国产QCS
系列产品。变换装置运行4年多来．一直存在蒸汽
消耗量大、催化剂床层超温、催化剂失效频繁等问
题。为解决变换装置存在的问题，经分析和论证。
2011年实施了低水气比变换工艺改造．变换催化
剂选用国产耐硫变换催化剂。改造项目同时完成
了与上下游工艺的合理衔接．投运4个月来，装置
运行平稳．节能效果显著，说明改造获得成功。
1高、低水气比变换工艺比较
改变水气比例是变换生产操作中最重要的调
节手段．蒸汽比例高可以避免甲烷化副反应的产
生．但容易造成催化剂的反硫化失活以及床层阻
力增加，CO停留时间缩短：低水气比变换的各段
床层热点温度较高水气比变换有大幅度下降．各
段出口变换气中过剩蒸汽大幅度减少。由于蒸汽
比例低．需要通过控制操作条件以避免甲烷化副
反应的产生。
高水气比工艺特点：在变换进口一次加足水
蒸气(水气比为1．1～1．3)满足全流程一氧化碳变换
反应的需要．优点是不会有甲烷化副反应发生，缺
点是蒸汽消耗大(吨氨耗在2．2t以上)，由于一段
催化剂处于高水气比和高温的苛刻条件下运行．
催化剂会出现反硫化现象．影响催化剂的活性。
低水气比工艺的特点：在变换流程中分3次
加入水蒸气．通过控制工艺气中的水气比来控制
变换反应的深度．进而控制床层热点温度：在热点
温度较低的条件下．即不会发生甲烷化副反应的
条件下．实现高浓度CO变换．从而达到降低蒸汽
消耗．增产增效的目的；由于一段催化剂处于低水
气比和较低温度条件下．不会出现反硫化现象．避
免影响正常生产和频繁更换催化剂等问题。
2改造后变换工艺流程
改造后工艺流程如图1所示。
从图1可以看出．本项目主要进行了3项改
造，增设预变换炉、蒸汽由原来的1次加入改为3
次加入、增设水洗塔，分述如下。
1)增加预变换炉。为了降低第一变换炉工艺
负荷．在原变换工艺流程上即第一变换炉淬冷器
之前，增设预变换炉。粗煤气压力(绝压)3．8 MPa，
温度为150 oC，干气中CO含量为61．7％，经分离、
过滤后与第一次加入的中压蒸汽(380 oC、4．0MPa、
1 800kg／h)进入煤气换热器．与来自甲烷化换热器
的变换气进行换热．加热至200 oC进入新增加的预
变换炉进行预变换反应．经过该变换炉后CO含量
由60％降低到40％左右。
收稿日期：2012—09—27；收到修改稿日期：2013一01—21。
作者简介：李桂萍，女，1978年出生，工程师，2003年毕业于辽
宁石油化工大学化学工程与工艺专业．现任中国石化湖北化肥分
公司技信中心设计员。联系电话：0717-4232372：E—mail：7576533@
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