变换岗位操作规程新081127修改.docx
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变换岗位操作规程新081127修改
新能凤凰（滕州）能源有限公司
甲醇车间
变换岗位操作规程
（试行）
2008—11—25发布2008—11—30实施
新能凤凰（滕州）能源有限公司发布
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审批：
目录
1.岗位职责与管辖范围.....................................4
2.装置的概况.............................................5
3.工艺说明…………………………………………………………..7
4.开停车操作............................................10
5、正常生产的操作与控制………………………………………….13
6.异常情况的分析、判断和处理............................15
7.安全生产技术和职业卫生................................16
8.环保及三废处理........................................24
9.工艺参数及指标........................................24
10.主要设备介绍.........................................28
11.附表一览表...........................................36
1.岗位职责与管辖范围
1.1岗位任务
本工段主要是将水煤浆气化来的煤气在变换工段把一氧化碳转化为用于生产甲醇的合成气，煤气中的一氧化碳与水蒸汽在变换催化剂的作用下发生变换反应转化为氢和二氧化碳，采用配气路线使出变换工段的合成气中CO含量约为20%（V干基），且H2/CO≈2.15（V/V），同时将部分有机硫转化成H2S送至低温甲醇洗工段。
来自煤气化装置的粗煤气经过变换炉变换后，变换气去低温甲醇洗装置。
生产过程中产生的变换高温冷凝液送往冷凝液槽闪蒸，闪蒸后的蒸汽送往冷凝液气提塔，冷凝液加压后送往气化洗涤塔；低温冷凝液在冷凝液气提塔中用低压蒸汽气提，解析气去硫回收酸性气总管，冷凝液去气化渣水除氧器；来自管网的蒸汽冷凝液去蒸汽冷凝液槽闪蒸，闪蒸出的低压蒸汽进入除氧器，闪蒸后的冷凝液与来自脱盐水加热器的脱盐水汇合后去除氧器，经过除氧后一部分经密封水泵加压去煤气化装置，一部分经高、中、低压锅炉给水泵加压后送至甲醇合成工段、硫回收工段及本工段中、低压锅炉。
装置运行期间，需要动力车间（公用工程）提供循环水、脱盐水，需要制气车间提供低压氮气、仪表空气。
1.2变换岗位的职责
——严格执行操作规程。
——全面负责变换工段工艺参数的调节，根据生产变化调整操作参数并及
时报告班长。
——加强转动、静止设备运行状态的监护。
——负责变换工段的变换气合格率、排污合格率等指标的完成。
——按时进行现场巡回检查。
——负责主控室地面、门窗、DCS及现场、机泵的清洁卫生，搞好文明生产。
——服从班长的领导，协助班长做好工作，完成车间交给的各项任务。
——对自己的工作失误负责。
——加强安全学习，提高安全意识，保证本岗位安全平稳运行。
1.3管辖范围
本操作规程适用于变换工段及中控制室，管辖范围变换工段内的换热器、各类罐、塔器、泵及相关管线和阀门、安全及消防设施。
反应器包括R2001。
塔器包括T2001、T2003。
换热器包括E2001、E2002/2003、E2004、E2005、E2006、E2007、E2008、E2009、E2010、E2017。
罐类包括V2001、V2002、V2003、V2004、V2005、V2006、V2007、V2008、V2009、V2010。
其他类包括F2001氮气加热炉、X2008放空筒
泵类包括P2001A/B、P2002A/B/C、P2003A/B/C、P2004A/B、P2005A/B、P2006A/B、P2007A/B、P2008A/B、P2009A/B、P2010。
风机类包括C2001风机。
2.装置概括
2.1工程设计基础
2.1.1装置能力
本装置处理能力为：
137884Nm3/h（干基）
2.1.2年操作时间
装置年操作时间为连续操作7200小时。
2.2原材料、产品说明
2.2.1原材料技术规格
序号
名称
规格
标准
备注
1
水煤气
242℃，6.46MPa
CO：
～50.65%
2.2.2产品技术规格
序号
名称
规格
标准
备注
1
变换气
40℃,6.32MPa
CO：
～20.01%
2.2.3催化剂、吸附剂、化学品技术规格
序号
名称
规格
单位
消耗定额
备注
1
催化剂
QDB-03
Kg
0.06597
干基
2
耐火球
Φ25/50
Kg
0.02825
2.2.4原料气消耗（以吨甲醇计）
序号
名称
规格
标准
备注
1
水煤气
242℃
CO：
～50.65%
2.2.5催化剂消耗量（以吨甲醇计）
序号
名称
规格
单位
消耗定额
消耗量
备注
每小时
每年
1
催化剂
QDB-03
Kg
0.06597
3.299
23750
2年/次
2
耐火球
KKΦ25/50
Kg
0.02825
1.4125
10170
2.2.6动力（水、电、汽、气）消耗定额及消耗量
序号
名称
规格
使用情况
单位
消耗定额
小时消耗量
备注
正常
最大
1
循环水
32℃，0.4MPaG
连续
t
11.534
576.7
2
电
10KV
连续
kWh
10.2
510
开车时使用
380V
连续
kWh
3.546
177.3
3
低压饱和蒸汽
0.3MPaG
连续
t
0.265
13.25
4
脱盐水
40℃，0.45MPaG
连续
t
3.134
156.72
外送管网
5
高温蒸汽冷凝液
8.45MPG
连续
t
1.4338
71.69
外送管网
6
低温蒸汽冷凝液
1.68MPaG
连续
t
0.3891
19.456
外送管网
7
锅炉给水
104℃，5.2MPaG
连续
t
1.1
55.0
104℃，3.0MPaG
连续
t
1.8038
90.19
104℃，0.8MPaG
连续
t
0.754
37.7
2.2.7产品及富产蒸汽
序号
名称
规格
单位
消耗定额
小时产量
备注
正常
最大
1
中压饱和蒸汽
2.5MPaG
t
0.4012
20.06
本工段产
2
低压饱和蒸汽
1.2MPaG
t
1.302
65.1
本工段产
3
低压饱和蒸汽
0.3MPaG
t
0.7052
35.26
4
变换气（干基）
6.32MPaG
Nm3
3452.32
172616
2.2.8装置危险性物料主要物性
序号
名称
分子量
熔点℃
沸点℃
闪点℃
燃点℃
在空气中爆炸极限V%
国家卫生标准
备注
上限
下限
1
粗煤气
19.53
69.93
8.28
CO≤30mg/m3
CO可使人中毒，易燃，易爆
2
变换气
20.86
9.12
6.95
易燃、易爆
3
CS2
76
-108.6
46.26
-30
120
50
1.25
CS2≤10mg/m3
可使人中毒，易燃、易爆
4
氮气
28
-19
使人产生缺氧而窒息
5
二氧化碳
44
78.5
使人产生缺氧而窒息
3.工艺说明
3.1工艺来源
本工序生产合成甲醇气装置采用了目前国内较为先进而又成熟的部分变换加配气路线，变换炉操作温度约为260～425℃左右，鉴于水煤气中硫含量较高，故变换催化剂宜采用耐硫变换催化剂。
3.2变换的生产原理
一氧化碳的变换反应是一个放热反应，其反应方程式为：
CO+H2O==CO2+H2+QCOS+H2O==H2S+CO2+Q
CO变换是一个放热、等体积的可逆反应。
从化学平衡来看，降低反应温度、增加蒸汽量和除去二氧化碳，可使化学平衡向右移动，从而提高一氧化碳变换率；从反应速度看，提高反应温度有利于化学反应速度的增加。
CO在某种条件下，能发生下列副反应：
CO+H2=C+H2O
CO+3H2=CH4+H2O
CO2+4H2=CH4+2H2O
这几个副反应都是放热反应，副反应的发生对变换操作的正常进行是不利的。
由于这些副反应都是放热反应和体积减小的反应，所以低温高压有利于副反应的进行。
在变换的正常操作中，提高反应温度或是选用对变换反应具有良好选择性的催化剂就可以防止或减少副反应的发生。
下面就温度、压力、汽气比等对变换反应的影响作进一步说明。
3.2.1温度
温度对变换反应的化学反应速度的影响较大，而且对正逆反应速度的影响不一样。
温度升高，放热反应即变换反应速度增加得慢，逆反应（吸热反应）速度增加得快。
同时，CO变换率随温度的升高而降低。
因此当变换反应开始时，反应物浓度大，提高温度可加快变换速度。
反应末期，需降低反应温度，使逆反应速度减慢，这样可得到较高的变换率。
同时，反应温度的确定还和汽气比、气体成份、触媒的活性、温度范围等因素有关。
3.2.2压力
变换反应前后气体体积不变，所以提高压力不能改变反应过程的平衡状态，但提高压力后，反应物浓度增加，促进了分子间的接触，并且还能增加催化剂内表面的利用率及气体与催化剂的接触时间，故其空速随压力提高而加大，从而提高了催化剂的生产强度。
加压后，CO能发生一些副反应，同时受设备材质、触媒强度的限制，压力不宜控制太高。
3.2.3汽气比
汽气比是指入变换炉水蒸汽与煤气中CO的体积之比，但生产中常用水蒸汽与干水煤气的体积之比作为汽气比。
汽气比对CO变换率有很大的影响，平衡变换率随汽气比提高而增加，但其趋势是先快后慢，当汽气比提高到某一值时，平衡变换率曲线逐渐趋于平坦。
汽气比对于反应速度的影响，一般在汽气比较低时反应速度随汽气比增加而上升较快，而后随汽气比的不断上升逐渐缓慢下来，适当提高汽气比对提高CO变换率及反应速度均有利，但过高汽气比则在经济上是不合理的，且会造成催化剂的反硫化反应。
3.3、高压耐硫变换触媒
3.3.1触媒特性
我公司变换炉原始装填变换触媒型号是QCS-01。
QDB-03催化剂物化性能
序号
名称
主要技术规格
项目
质量指标
1
QDB-03耐硫变换催化剂
颜色及形状
绿色条型
外形尺寸，mm
∮3.5～4.5
氧化钴（CoO），%（m/m）（干基）
3.8±0.3
三氧化钼（MoO3），%（m/m）（干基）
7.0±1.0
抗压碎力，N/cm≥
130
比表面，m2/g≥
80（硫化前）
堆密度，kg/l
0.72～0.85
3.3.2触媒的硫化
变换触媒主要活性组分是氧化钴、三氧化钼，在使用前需将其转化为硫化物才具有活性，这一过程称为硫化。
催化剂的硫化是在一定温度下，利用煤气中的氢气和向煤气中补充的硫化氢与催化剂作用生成硫化物。
其主要反应式为：
MoO3+2H2S+H2=MoS2+3H2O+Q（48.11KJ/mol）
CoO+H2S=CoS+H2O+Q（13.4KJ/mol）
硫化过程中为使半水煤气中有足够的硫化氢含量,通常采用连续向系统内添加二硫化碳的方法,同时还可以获取大量的反应热,这一过程称为二硫化碳的氢解:
CS2+4H2=2H2S+CH4+Q（240.6KJ/mol）
升温硫化一般采用循环硫化法。
氮气的升温由氮气电加热炉来控制。
控制好升温硫化温度,做到既要控制升温速度,又要保证床层能达到硫化最终温度。
升温硫化时，当床层上部温度升至200℃时，方可向系统添加二硫化碳。
由于二硫化碳在200℃时发生氢解反应生成硫化氢放出大量的反应热，为防止温度爆涨烧毁催化剂，要控制好二硫化碳的加入量，初期加入量要小，以后逐步增加。
同时要做到二硫化碳加量时不提温，提温时二硫化碳不加量。
触媒硫化时要定期分析变换炉出口气体中的硫化氢含量，当硫化氢含量达1g/Nm3时，可以提高温度进行强化。
当变换炉进出口气体中H2S含量基本相同或催化剂床层各点温度达420℃、出口气体硫化氢含量达10g/Nm3同时满足4h时，可视为硫化结束。
3.3.3变换触媒的反硫化及失活
变换触媒的活性组分金属硫化物在一定条件下转化为金属氧化物并放出硫化氢，从而使变换催化剂失去活性，这一现象称为耐硫变换触媒的反硫化反应。
其中主要是MoS2的氧化和放硫现象。
其反应式为：
MoS2+2H2O=MoO2+2H2S
发生反硫化反应的主要原因是由非正常的工艺操作条件引起的，如进口温度太高、气体中硫化氢含量太低、汽气比太高等。
在正常条件下，进入变换炉的气体成分、流量都没有改变，但变换炉出口气体中CO含量升高，要维持指标正常，需提高床层温度，或加大蒸汽用量。
这些现象表明触媒活性降低，称之为失活。
失活的主要原因如下：
（1）变换催化剂长期处于高温操作，载体γ-Al2O3转变成α-Al2O3，晶相发生变化，比表面减小，活性降低。
（2）水进入变换炉，造成催化剂的可溶组分钾的流失，活性下降。
（3）空气进入变换炉，致使催化剂的有效成分CoS、MoS2硫酸盐化，永久失去活性。
（4）发生反硫化反应。
（5）催化剂硫化不完全或硫化时温度猛涨，超过500℃，引起活性组分烧结，钼升华，载体活性组分发生物理化学变化。
（6）采用未经冷却好的变换气自然硫化。
（7）水被水煤气带入到变换炉，造成催化剂结疤、结块，气体偏流。
（8）油污被带入到变换催化剂床层，堵塞催化剂的微孔，致使催化剂活性下降。
（9）催化剂质量差
3.4简述变换工艺流程
由气化来的水煤气（6.46Mpa，242℃，水气（干）比约为1.40，CO含量约为50.65%（干））进入中压废热锅炉（E2001），产生2.5MPa饱和蒸汽，经煤气水分离器（V2001）先分离掉冷凝液后分为三股，一股经中温换热器升温至265℃，进入甲醇变换炉（R2001），变换炉的催化剂分上下两段，两段中间进激冷气（第二股），调节出变换炉下段的变换气中CO含量为5.4%（干）、温度为450℃左右，出炉变换气进入蒸汽过热器（E2003）将本工段所产及甲醇合成工段来的2.5MPa蒸汽一起过热到380℃后进入中温换热器（E2002），将水煤气加热至265℃后，与第三股水煤气混合进入第一低压废热锅炉（E2004），生产1.27MPa（G）低压饱和蒸汽送出本工段，调节第三股气体的流量，使水洗塔（T2001）后在线分析出变换气中CO含量为20%（干基）。
变换气温度降至201℃分别在E2005A及E2005B中加热锅炉给水后进入低压废热锅炉（E2006）产生0.3MPa（G）饱和蒸汽，在第二水分离器（V2002）分离出冷凝液后依次进入脱盐水加热器（E2007）、变换气水冷器（E2008），温度降至40℃后进入水洗塔（T2001），并用洗涤水将变换气中的氨洗去后送到低温甲醇洗工段。
脱盐水站来的脱盐水进入脱盐水加热器（E2007）与变换气换热升温升至95℃，一部分送至锅炉房，另一部分进入除氧器（V2005）除氧，脱氧槽用本工段产生的0.3MPa（G）低压蒸汽吹入脱氧，锅炉给水经高压锅炉给水泵（P2003A/B/C）升压到5.2MPa（G）后去（甲醇）锅炉给水加热器（E2005B）升温到160℃后分别去甲醇合成及硫回收。
除氧器来的锅炉给水经中压锅炉给水泵（P2002A/B/C）升压至3.0MPa（G）后去锅炉给水加热器（E2005A）升温后去中压废热锅炉（E2001）产2.5MPa饱和蒸汽、一部分送至第一低压废热锅炉（E2004）产1.27MPa（G）饱和蒸汽。
除氧器来的锅炉给水由低压锅炉给水泵（P2001A/B）升压到0.8MPa送低压废热锅炉（E2006），产生0.3MPa（G）的蒸汽，部分送除氧器（V2005），部分去蒸汽管网。
除氧器来的锅炉给水由密封水泵（P2004A/B）升压到9.0MPa（G）分为两股，一股直接送至气化，一部分作为P2002、P2003的热密封水，一股经密封水冷却器（E2009）降温至40℃送至气化作为冷密封水及T2001水洗塔作为洗涤用水。
蒸汽管网来的蒸汽冷凝液进入冷凝液槽（V2007）,其产生的低压蒸汽及冷凝液均进入除氧器（V2005）。
除氧药液贮槽（V2006）内配制好的除氧药液经除氧药液泵（P2007A/B）打入除氧器（V2005），除氧器（V2005）分别为低压锅炉给水泵（P2001A/B）、中压锅炉给水泵（P2002A/B/C）、高压锅炉给水泵（P2003A/B/C）、密封水泵（P2004A/B）提供合格的除氧水。
废锅药液贮槽（V2010）内配制好的废锅药液经废锅药液泵（P2008A/B）并入中压锅炉给水泵（P2002A/B/C）及高压锅炉给水泵（P2003A/B/C）出口管线，经废锅药液泵（P2009A/B）并入低压锅炉给水泵（P2001A/B）出口管线。
由第一水分离器（V2001）和第二水分离器（V2002）分离下的高温冷凝液送入冷凝液贮槽（V2004），其闪蒸出的气体进入气提塔（T2003）下部，冷凝液贮槽（V2004）出来的液体经中压冷凝液泵（P2005A/B）升压至8.45MPa（A）送至气化洗涤塔。
来自水洗塔（T2001/T2002二期）的低温冷凝液经汽提塔（T2003）塔顶冷凝器（E2017）与上升的解析气换热后进入气提塔（T2003）上部。
来自渣水工段的闪蒸气进入气提塔（T2003）中部，0.3MPa（G）的低压水蒸汽通入气提塔（T2003）下部气提出闪蒸气和冷凝液中的NH3及H2S，解析气送往硫回收。
气提塔（T2003）底部液体经低压冷凝液泵（P2006A/B）升压至1.68MPa（A）分成两股，一股去汽提塔（T2003）顶部作为喷淋水，一股送至气化渣水除氧器。
3.5工艺指标
序号
名称
控制成分
指标
控制点
1
入工段水煤气
水气比
1.4
2
出变换工序
CO
≤20%
ARCA2008
3
变换炉入口
温度
265±5℃
4
变换炉床层
热点温度
≤460℃
TISA2005
TISA2006
5
第一中压废锅
液位
50-80%
LICA2001
6
第一水分离器
液位
35-65%
LICA2002
7
第一低压废锅
液位
50-80%
LICA2003
8
第二低压废锅
液位
50-80%
LICA2004
9
第二水分离器
液位
35-65%
LICA2008
10
变换炉床层
压差
≤50KPa
PDIA2003
4.开停车操作
4.1开车条件
4.1.1所有设备、管道和阀门都已安装完毕，并作过试压、气密性试验，清洗和吹扫合格。
4.1.2所有调节阀门调试完毕，动作灵敏、准确，报警及连锁整定完成。
4.1.3电气、仪表检查合格。
4.1.4单体试车、联动试车完毕。
4.1.5水（脱盐水、循环水等）、电、气（仪表空气、压缩空气、氮气）、汽等公用工程都已完成，并能正常供应。
4.1.6生产现场清理干净，特别是易燃易爆物品不得留在现场。
4.1.7检查盲板情况，临时盲板均已拆除，操作盲板也已就位。
4.1.8开车用的通讯器材、工具、消防器材已准备就绪。
4.1.9界区内所有工艺阀门关闭，安全阀校验合格。
4.1.10再次核查各记录台帐，确认各项工作准确无误。
4.1.2开车准备
4.1.2.1开车前，将界区水的总阀打开，检查其压力、温度等指标都符合设计要求，并送至各用水单元最后一道阀前。
4.1.2.2接收中、低压蒸汽进入界区内各用汽单元。
4.1.2.3仪表空气、低压氮气已从空分送至界区各使用单元。
4.1.2.4加药槽中已配制好标准的磷酸盐溶液。
4.1.2.5所有仪表各阀已打开并投入运行，确认其灵敏好用。
4.1.2.6冷热密封水已投用，循环水投用。
4.1.2.7所有调节阀的前后切断阀已打开，旁路阀及倒淋阀已关闭。
4.1.2.8变换炉触媒按要求的型号、数量、方法装填完毕，保持正压封闭变换炉。
4.2变换开车
4.2.1、当触媒硫化结束后，系统并气，并气前应对有关阀门再次确认。
4.2.2、导气充压
4.2.2.1气化开车正常后，缓慢打开去变换EV2001的旁通阀，缓慢打开EV2002的旁通阀用水煤气充压，控制升压速率≤0.1MPa/min。
因水煤气水汽比较高，充压时要特别注意倒淋排放和分离器液位。
4.2.2.2充压过程中废锅已持续产生蒸汽，应注意废锅液位的变化，及时补水或将给水自调阀投入自控。
4.2.2.3当系统压力升到操作压力6.4MPa时，打开EV2001、EV2002，关死旁通阀；用PV2008控制压力平稳，多余气体全部由PV2008放空。
4.2.2.4通知仪表投用在线分析仪。
4.2.3变换冷凝液送至气化
当变换压力升起后（气化与变换压差小于0.1MPa），待V2001液位达到50％时，开启LV2002往V2004送冷凝液，待V2004液位达到50％时，开启P2005A/B加压后送至气化洗涤塔。
4.2.4蒸汽并入管网
当E2001、E2004、E2006所产生的蒸汽压力达到相应的管网蒸汽压力时，联系调度，通知现场打开PV2002及前后切断阀及与相应的低压蒸汽管网相连的阀门，将蒸汽并入相应的管网。
4.2.5工况调整
4.2.5.1利用E2001蒸汽管线压力控制E2002入口温度。
4.2.5.2通过调节TV2003开度来调节入变换炉的温度，以控制变换炉床层温度至正常。
4.2.5.3通过调节AV2008，控制出变换工序CO含量在正常范围内。
4.2.6向净化导气
4.2.6.1待分析CO≤20％，变换气温度降至40℃，联系调度通知现场向净化送气。
4.2.6.2当净化接气后，变换缓慢关闭放空阀，保持压力平稳，直至放空关死。
4.2.7加药装置投运
按单体操作规程启动P2007、P2008、P2009分别向除氧器、各废锅送药液。
4.2.8气提塔投运。
4．3变换系统正常开车
4.3.1变换系统正常开车条件。
4.3.1.1短期停车后的开车，触媒的温度仍在活性温度之上，不需对触媒进行升温或硫化。
4.3.1.2系统内处于氮气保正压状态。
4.3.1.3系统所必须的脱盐水和循环水都已送入系统。
4.3.2正常开车步骤按原始开车4.2各步进行。
4.4正常停车
4.4.1短期停车
短期停车是
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