转化中低甲岗位操作规程合一.docx
《转化中低甲岗位操作规程合一.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《转化中低甲岗位操作规程合一.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
转化中低甲岗位操作规程合一
转化中低变甲烷化岗位
安全技术操作规程（合一）
一、本岗位主要任务：
以天然气为原料，采用干法脱硫至H2S≤0.5mg/Nm3，在2.8MPa左右压力下连续蒸汽转化，通过CO中、低温变换为联碱提供CO2，甲烷化法脱除联碱脱碳气中少量CO、CO2，制出合格的氢氮气。
操作过程中要保证系统符合工艺指标要求，负责系统的开、停车、事故处理及正常操作，并及时作好原始记录。
二、生产原理：
1、来自天压机的原料天然气中含有≤100mg/Nm3的总硫，硫对触媒有害，必须除去。
为了脱除天然气中的有机硫，本装置在原料气中配入约3—5%的氢，首先采用铁锰转化吸收型催化剂，在约340~410℃的高温下发生有机硫的转化及脱硫反应：
RSH+H2→H2S+RH
H2S+MnO=MnS+H2O
在铁锰床层出口气中含有约5ppm的H2S，还必须在氧化锌脱硫剂中进一步脱除。
反应为：
H2S+ZnO=ZnS+H2O
C2H5SH+ZnO→ZnS+C2H4+H2O
氧化锌吸收硫速度极快，脱硫沿气体流动方向由上向下逐层进行，最终出氧化锌脱硫槽的原料气中H2S≤0.5PPm。
脱硫合格后的天然气与蒸汽以H2O/∑C=3.1~3.8左右混合后进入一段转化炉和二段转化炉，制成合成氨的粗原料气。
2、本装置所用的转化催化剂是镍催化剂，反应为：
CH4+H2O（g）→CO+3H2－Q
CH4+2H2O（g）→CO2+4H2－Q
CO+H2O（g）→CO2+H2＋Q
一段炉出口气温度710～800℃、CH411~14%（V），在二段炉入口配入经预热的空气在二段炉上部的空气混合器中进行燃烧，提高温度后继续进行转化反应，使转化气中的残余甲烷降到≤0.5%（V），同时调节进二段炉的空气量，以满足合成氨对氢氮比的要求。
3、出二段炉原料气中含有大量的CO，变换工序就是使CO在催化剂的作用下与水蒸汽反应生成CO2和H2。
既除去对后工序有害的CO，又能制得纯碱原料之一CO2。
反应为：
CO+H2O（g）→CO2+H2＋Q
这是一个可逆放热反应。
降低温度和提高蒸汽浓度均有利于变换反应的进行。
本工序中变采用铁铬系催化剂，还原后具有催化活性的是Fe3O4，低变是采用铜锌系催化剂，还原后具有活性的是Cu微晶。
中变在330～440℃，在催化剂的作用下，反应速度很快，中变炉出口CO≤3.0%。
然后降温到200℃左右，在低变催化剂的作用下，使工艺气中的CO含量进一步降到≤0.3%，以满足甲烷化对CO含量的要求。
4、甲烷化是氨合成原料气制备的最后工序，其任务是将残留于净化气中的CO和CO2，在催化剂作用下与H2反应生成CH4，除去对合成触媒有毒害的微量CO和CO2，并产生能回收利用的CH4，其反应分别为：
CO+3H2=CH4+H2O（g）+Q
CO2+4H2=CH4+2H2O（g）+Q
这两个反应都是强烈放热反应，CO每升高1%，触媒层温度将上升约72℃。
CO2每升高1%，触媒层温度将上升约60℃。
因此，要严格控制好前工序的出口CO和CO2含量，防止甲烷化超温。
三、工艺流程概述：
本套合成氨转化采用目前世界上普遍选用的甲烷蒸汽“双一段”转化流程：
天然气和蒸汽混合（H2O/ΣC=3.25±10%调节）后分别送进方箱一段炉（B0101）和换热式转化炉（D0101），两股一段转化气汇合后进入二段炉。
方箱炉B0101的热源由燃烧燃料气提供；换热转化炉的热源由后继的高温二段转化气返回提供。
燃料气送到方箱式转化炉B0101的对流段盘管（NO.7）内加热后作为方箱转化炉B0101顶部烧嘴和辅锅烧嘴的燃料，原料天然气先经对流段盘管（NO.5和NO.3）加热至380℃左右，进入脱硫槽，先经过铁锰粗脱再经氧化锌精脱。
出氧化锌精脱的天然气与蒸汽按水碳比3.1~3.8混合后分成两股，一股进入对流段第一组盘管加热至450~530℃后进入方箱一段炉B0101管内进行甲烷转化，另一股进入混合气预热器C0101中预热至520℃进入换热转化炉D0101的转化管内进行甲烷转化。
经一段（方箱和换热）转化，天然气中大部分甲烷等烃类物质被转化为CO、H2为主要成分的转化气，在约750～800℃温度出炉汇合后进入二段炉D0102，与经预热的空气在二段炉燃烧室中与一段转化气中的氢发生燃烧反应，放出大量的热供一段转化气中的甲烷继续转化所用，使残余甲烷含量小于0.5%。
补入空气的另一个目的是调节转化气中的氢氮比以满足氨合成的补气中的H2∶N2=3∶1的要求。
出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间，作为热源加热管内的原料气，使之产生甲烷化反应。
随后管间的二段转化气以约750～800℃温度离开换热炉，进入混合气预热器，再经废锅回收热量（能产生3.1Mpa的中压蒸汽供一段炉用），温度降至360℃左右的转化气出废锅进入中变炉。
出中变炉的气体经甲二换热器加热入甲烷化炉进口气后，再经中变废锅及第二锅炉给水预热器回收热量，温度降至180～200℃左右进入低变炉。
离开低变炉气体温度为200~210℃，依次通过低变废锅、第一锅炉给水预热器、脱盐水预热器后和低变水冷器，温度约40℃左右，进入低变气分离器，分离排出其中水份后至联碱作为生产纯碱的原料气。
联碱来脱碳气首先进入脱碳气分离器，进一步分离其中液滴。
出分离器的脱碳气先进入甲一换热器与甲烷化炉出口气换热，再进入甲二换热器与中变炉出口气换热，温度达到280～310℃左右进入甲烷化炉反应。
出甲烷化炉气温度≤350℃。
CO+CO2含量≤20ppm。
该气体经过甲一换热器，甲烷化水冷器后，被冷却到40℃。
进入气水分离器分离冷凝水后，再送往氢氮气压缩机供合成塔合成氨用。
四、主要设备一览表：
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
一段转化炉
辐射段
组合件
1
容积（触媒体积）:
3.88m3
对流段
天蒸混合气
换热面积:
150m2
工艺空气Ⅱ
换热面积:
278m2
工艺天然气Ⅱ
换热面积:
139m2
烟道气锅炉
换热面积:
696m2
工艺天然气Ⅰ
换热面积:
348m2
工艺空气Ⅰ
换热面积:
348m2
燃料气
换热面积:
174m2
2
混合气预热器
Φ1200×8×6228
1
容积:
3.5m3换热面积:
33m2
3
转化气废锅
Φ1100×20×7540
1
容积:
5.5m3
换热面积:
63.1m2
4
换热式转化炉
Φ1600×18×14007.5
1
容积（触媒体积）:
2.04m3
5
二段转化炉
φ2700×14500
1
容积（触媒Ⅰ、Ⅱ体积）:
2.08m38.65m3
6
氧化锰脱硫槽
Φ2000×32×14822
1
容积（触媒体积）:
37.9m3
7
氧化锌脱硫槽
Φ2000×32×14822
1
容积（触媒体积）:
30.929m3
8
汽包
Φ1000×20×5180
1
容积:
3.7m3
9
燃料气缓冲罐
Φ900×6×3006
1
容积:
1.25m3
10
蒸汽分离器
Φ800×20×3523
1
容积:
1.2m3
11
排污冷却罐
Φ600×8×1000
1
容积:
0.28m3
12
磷酸盐槽
Φ800×1200
1
容积:
0.5m3
13
引风机
Y5-48NO.12.5C
1
14
磷酸盐泵
JX4/3.4A-0.55-84P
2
4L/h、3.4MPa
15
锅炉循环水泵
ZE100-2200
2
扬程:
38m流量:
110m3/h
16
烟囱
Φ1300×8×2500
1
17
甲烷化第二换热器
Φ700×14×3660
1
换热面积:
24.7m2
18
中变废锅
Φ700×14×5498
1
换热面积:
80m2
19
第二锅炉给水预热器
Φ700×12×4200
1
换热面积:
102m2
20
低变废锅
Φ1400×10×4260
1
换热面积:
58m2
21
第一锅炉给水预热器
Φ700×14×5700
1
换热面积:
181m2
22
低变气冷却器
Φ700×14×7809
1
换热面积:
246m2
23
甲烷化第一换热器
Φ700×10×7340
1
换热面积:
212m2
24
甲烷化水冷却器
Φ600×10×5463
1
换热面积:
86m2
25
中温变换炉
Φ2200×30×8389
1
容积:
21.8m3
容积（触媒体积）:
16.337m3
26
低温变换炉
Φ2400×26×9120
1
容积:
29.4m3
容积（触媒体积）:
22.608m3
27
甲烷化炉
Φ1800×20×7475
1
容积:
12.3m3
容积（触媒体积）:
9.004m3
28
脱碳分离器
Φ800×2700
1
容积:
1.3m3
29
甲烷化分离器
Φ900×10×3775
1
容积:
1.7m3
30
低变气分离器
Φ1200×12×4352
1
容积:
3.6m3
31
脱盐水预热器
Φ500×8×2502
1
换热面积:
31m2
32
低压给水泵
DG5-27×3
2
扬程:
81m流量:
5m3/h
33
高压给水泵
DG46-50×8
2
扬程:
400m流量:
46m3/h
34
除氧槽
水箱
Φ2524×12×3730
1
设计能力:
30t/h
五、工艺指标：
1、中控岗位：
指标名称
单位
控制范围
指标名称
单位
控制范围
水碳比
H2O/C
Nm3/h
工天≤2800
3.5~4.0
天然气入工序压力（P103）
Mpa
＜2.9
工天≤2800
3.25~3.45
空气入工序压力（P112）
Mpa
＜2.6
工天≤2800
3.3~3.5
转化气进中变压力（P119）
Mpa
＜2.27
天蒸
去一段炉（T117）
℃
≤525
低变气去碱厂压力（204）
Mpa
＜2.15
混合气
去换转炉（T120）
℃
≤480
脱碳气进甲烷化压力（P205）
Mpa
＜1.64
炉堂上部温度（T110A）
正常生产
℃
≤1010
甲烷化气出口压力（P207）
MPa
＜1.43
干烧（T110B）
≤250
炉膛上部负压（P102）
mmH2O
-5~-15
一段转化气出口温度（T118）
℃
≤790
烧嘴背压（P111）
MPa
0.05~0.2
换转炉出口温度（T121）
℃
≤715
回收气压力
P120
MPa
＜0.5
对流段（T104）
℃
≤600
P110
MPa
＜0.2
二段炉出口温度（T126）
℃
≤910
蒸汽压力
外供蒸汽（P113）
MPa
进脱硫槽温度（T115）
正常生产
℃
360~380
汽包蒸汽（P114）
MPa
≤0.2
开停车
℃
≤420
低变蒸汽（P208）
MPa
≤0.5
中变炉进口温度（T129）
℃
320~360
工空保护蒸汽流量
Kg/h
500~1200
中变触媒热点温度
℃
370~420
液位
汽包
％
45~55
低变炉进口温度（T210）
℃
前期175~185
脱氧槽
％
65~85
后期≤200
低变触媒热点温度
℃
前期≤195
低变废锅
％
40~60
后期≤215
低变分离器出口温度
℃
≤40
低变分离器
％
3
升级会员 