天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置轉(zhuǎn)化中變系統(tǒng)操作法

天然氣轉(zhuǎn)化制氫裝置轉(zhuǎn)化中變系統(tǒng)操作法在制氫裝置中，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)把脫硫合格的原料氣和一定量的水蒸汽混合，在轉(zhuǎn)化爐對流室加熱到480℃～500℃，再在輻射室轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)的催化劑上轉(zhuǎn)化成H2、CO、CO2和少量殘余CH4及過量的水蒸汽。轉(zhuǎn)化尾氣通過變換后，大部分CO變換成CO2和H2，變換氣進(jìn)入一系列換熱器和分離器，前者換熱降溫，后者分離變換氣中大部分水份。轉(zhuǎn)化反應(yīng)是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，輻射室里的轉(zhuǎn)化管實(shí)際是一個(gè)個(gè)并流的外熱式反應(yīng)器。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)備多，流程長，開、停工操作復(fù)雜，而且高溫、高壓，操作稍有不慎便會造成損失，發(fā)生事故。因此，轉(zhuǎn)化崗位需要精心操作，保證設(shè)備的正常運(yùn)行和人身安全，延長催化劑的使用壽命和開工周期。3.1工藝和操作原理3.1.1轉(zhuǎn)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)是指水蒸汽和烴類在高溫下，在轉(zhuǎn)化管內(nèi)的催化劑上進(jìn)行的生成C0、CO2和H2的反應(yīng)。對于烴類的水蒸汽轉(zhuǎn)化，一般認(rèn)為反應(yīng)如下進(jìn)行：CnH2n＋2＋nH2O＝nCO＋（2n＋1）H2-QCnH2n＋2＋2nH2O＝nCO2＋（3n＋1）H2-Q同時(shí)，轉(zhuǎn)化氣中生成的CO又和水蒸汽進(jìn)行以下反應(yīng)：CO＋H20＝CO2＋H2＋410MJ(9.8kcal)/g.mol3.1.2影響轉(zhuǎn)化反應(yīng)的因素:a)壓力轉(zhuǎn)化反應(yīng)是體積膨脹的反應(yīng)，提高壓力對平衡不利，壓力增加，轉(zhuǎn)化率會降低。但在工業(yè)實(shí)踐中，加壓轉(zhuǎn)化有以下好處：1)加壓轉(zhuǎn)化可節(jié)省動(dòng)力，對制氫來說，加壓轉(zhuǎn)化可節(jié)省加氫壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗;2)加壓轉(zhuǎn)化可以提高設(shè)備能力，操作的空間速度可以大一些，催化劑的利用率可以提高，設(shè)備制造材料較省;3)加壓轉(zhuǎn)化可以提高過剩蒸汽的熱效率。轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要過量的蒸汽，高壓蒸汽溫度高，在變換后可回收的熱能提高，從而降低了生產(chǎn)成本。但是，對于定型裝置來說，壓力卻不可以任意提高，只是隨著阻力降的增大，前部壓力被迫逐步提高到設(shè)計(jì)值。b)溫度因?yàn)檗D(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此提高溫度不僅可以加快反應(yīng)速度，而且有利于平衡，即可以多生成CO和H2，降低轉(zhuǎn)化尾氣中殘余CH4的含量。但是，提高溫度受到轉(zhuǎn)化爐管的材料的限制。對本裝置Cr25Ni35Nb離心澆鑄爐管，設(shè)計(jì)管外壁溫度不允許超過910℃，因此只能在設(shè)計(jì)允許的出口氣體溫度820℃左右的一定范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)。相反，為了延長價(jià)格昂貴的轉(zhuǎn)化管的壽命，還應(yīng)在滿足工業(yè)氫質(zhì)量的前提下，盡量采用較低的出口溫度。c)空間速度對于烴類制氫而言，空間速度一般是進(jìn)料的碳空速。碳空速是用碳流量除以催化劑的體積的商值來表示的?？账賹γ總€(gè)轉(zhuǎn)化爐來說都有一定的范圍，空速太大時(shí)，由于原料在催化劑床層中停留的時(shí)間太短，轉(zhuǎn)化會不完全，甚至?xí)l(fā)生重?zé)N穿透床層、引起催化劑結(jié)碳的事故；但碳空速太小時(shí)又可能有烴類進(jìn)料在各爐管中分配不勻產(chǎn)生爐管溫度不同的現(xiàn)象。d)水碳比水碳比是轉(zhuǎn)化操作的一個(gè)重要參數(shù)，它是指進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐的水蒸汽的流量和碳流量的比值。因?yàn)樗羝寝D(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)物之一，增大水碳比即增大水蒸汽的流量，也就增加了一種反應(yīng)物的濃度，平衡向右移動(dòng)，有利于降低CH4，增加CO和H2的濃度。水碳比的調(diào)節(jié)幅度較大，對于制氫純度較高的氫氣轉(zhuǎn)化爐來說，多采用3.5～5.0的水碳比。水碳比過小時(shí)結(jié)碳傾向增大，但H2O/C過大亦不經(jīng)濟(jì)，會導(dǎo)致更多的燃料消耗，甚至?xí)疝D(zhuǎn)化催化劑的鈍化。轉(zhuǎn)化溫度、壓力、H2O/C對尾氣組成的影響可簡單表示如下：T↑：CH4↓、CO↑、CO2↓、H2↑P↓：CH4↓、CO↑、CO2↓、H2↑H20/C↑：CH4↓、CO↓、CO2↑、H2↑3.2變換反應(yīng)3.2.1變換反應(yīng)的基本原理變換是CO和水蒸汽作用生成H2和CO2的過程。a)變換反應(yīng)式:C0＋H20＝CO2＋H2＋410MJ/g-mol/25℃b)變換率的求法:生產(chǎn)上對于變換反應(yīng)進(jìn)行的程度常用變換率來表示：ＶCO－ＶCO'變換率(Ｘ)＝──────＊100………………(2)ＶC0＊（100＋ＶCO'）式中：ＶCO--------入口干氣中CO的體積百分?jǐn)?shù);ＶCO′--------'出口干氣中CO的體積百分?jǐn)?shù)。2.3.2.2影響變換反應(yīng)的因素a)壓力變換反應(yīng)是一個(gè)等分子反應(yīng)，壓力對反應(yīng)平衡無影響，但加壓可增加反應(yīng)速度，反應(yīng)速度約與壓力的平方根成正比，所以加壓變換可采用較大的空速，即可以省催化劑，設(shè)備較緊湊。本裝置設(shè)計(jì)中變?nèi)肟趬毫?.0MPa，床層總壓降0.05MPa。b)溫度變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越低越有利于變換反應(yīng)的進(jìn)行。但降低溫度必須與反應(yīng)速度和催化劑的性能統(tǒng)一考慮，工業(yè)生產(chǎn)中，所有的催化劑都有一定的活性溫度，低于它反應(yīng)就不能進(jìn)行或進(jìn)行緩慢，而高于此溫度會損壞催化劑。由于變換反應(yīng)開始時(shí)，CO濃度較高，為加快反應(yīng)速度，采用在較高溫度下進(jìn)行反應(yīng)。本裝置設(shè)計(jì)中變?nèi)肟?70℃，出口430℃，如果變換反應(yīng)已接近平衡，提高溫度會使CO變換率降低，降低溫度會使CO變換率增加；如果反應(yīng)尚未接近平衡，提高溫度CO變換率增加，降低溫度CO變換率降低。c)水氣比（水蒸汽/CO）增加水氣比，即增加水蒸汽流量，可使反應(yīng)向生成H2和CO2的方向進(jìn)行；但如果變換反應(yīng)已接近平衡，增加蒸汽量CO變換率也增加，減少蒸汽量，CO變換率降低；如果變換反應(yīng)未接近平衡，增加蒸汽量CO變換率降低，減少蒸汽量CO變換率增加。但變換反應(yīng)所需要的水蒸汽是轉(zhuǎn)化前加入的，由于制氫采用H2O/C較大，故變換水氣比很高，足夠變換反應(yīng)的需要。3.3轉(zhuǎn)化系統(tǒng)常用計(jì)算碳原、碳空速和水碳比是烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫和（氨或甲醇）合成氣中所用的三個(gè)概念，在轉(zhuǎn)化工藝操作中，經(jīng)常用到它們，有必要對它們了解清楚，并能熟練計(jì)算。3.3.1碳原：碳原也稱“總碳”或“總碳原”或“總碳數(shù)”，一般寫作εc（無單位）。a)定義：碳原即每立方米烴類進(jìn)料中所含有的碳元素，全部氣化成氣態(tài)碳原子（象CH4那樣）時(shí)所占的立方米數(shù)。對于氣體進(jìn)料而言，碳原即平均每個(gè)烴類分子所含有的碳原子個(gè)數(shù)。b)求法：C1％＋C2％×2＋……Cn×nεc＝────────（氣態(tài)烴進(jìn)料）…………(3)100式中：Cn--------含有幾個(gè)碳原子的烴分子的體積百分?jǐn)?shù)。進(jìn)料含有50％的CH4和50％的C3H850×1＋50×3則：εc＝─────＝2.01003.3.2碳空速碳流量：將每小時(shí)烴類進(jìn)料中所含有的碳元素全部計(jì)算成碳原子時(shí)的流量。求法：碳流量（Nm3/H）＝氣態(tài)烴類進(jìn)料流量（Nm3/h）×εc。對于相同體積的氣體進(jìn)料來說，εc大則轉(zhuǎn)化強(qiáng)度就大，為了比較轉(zhuǎn)化進(jìn)料強(qiáng)度，引入了碳空速的概念。定義：工程上把每小時(shí)通過反應(yīng)器的物料流量除以催化劑的體積所得的商稱為空速。碳流量除以轉(zhuǎn)化催化劑的體積所得的空速即為轉(zhuǎn)化之碳空速，單位為h-1。詳細(xì)敘述為：碳空速為每小時(shí)的烴類進(jìn)料中所含的碳元素在標(biāo)準(zhǔn)狀況下全部以氣態(tài)原子存在時(shí)所占的體積，除以轉(zhuǎn)化催化劑的體積（相同單位）所得到的空速，單位h-1。3.3.3過?？諝饴实挠?jì)算：轉(zhuǎn)化爐在保持燃燒正常的前提下，應(yīng)盡量減少熱風(fēng)量和漏入爐膛的冷風(fēng)量，以便在保持出口溫度的情況下節(jié)約燃料氣。一般控制過?？諝饴蕿?.1～1.2。采樣分析煙道氣中O2、CO2的量，則100－CO2－O2過剩空氣率＝────────…………………(4)100－CO2－4.76O2式中：O2---------煙道氣中O2的百分含量;CO2-------煙道氣中CO2的百分含量。3.3.4變換率的計(jì)算：對于中變用CO的變換率來衡量變換反應(yīng)進(jìn)行的程度，變換率反應(yīng)進(jìn)入變換反應(yīng)器的CO有多少進(jìn)行了反應(yīng)，公式為：Y1－Y2變換率=………………(5)Y1(1＋Y2)式中：Y1--------表示變換前氣體中的CO濃度（干基），寫成小數(shù)形式;Y2--------表示變換后氣體中的CO濃度（干基），寫成小數(shù)形式。3.4頂燒轉(zhuǎn)化火嘴操作法我們已經(jīng)習(xí)慣把其中燒火的設(shè)備稱為爐子，因而自然地接受了“轉(zhuǎn)化爐”這個(gè)名稱，而轉(zhuǎn)化爐卻實(shí)際上并非一個(gè)爐子，而是一個(gè)列管式外熱反應(yīng)器。因此，轉(zhuǎn)化爐管也稱為反應(yīng)管。烴類和水蒸汽就是在轉(zhuǎn)化管里，在高溫下，在催化劑的表面上進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成CO、CO2和H2。由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，所以要維持反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，就必須不斷從管外供給足夠的熱量。進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)除要求一定的熱量供應(yīng)外，還要求此熱量沿反應(yīng)管周圍及軸向均勻分布，而且要求對爐內(nèi)轉(zhuǎn)化管供熱一致。本制氫轉(zhuǎn)化爐的頂燒火嘴就是為滿足向轉(zhuǎn)化管均勻提供所需要的反應(yīng)熱而設(shè)置的。轉(zhuǎn)化爐是制氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備，它運(yùn)轉(zhuǎn)的好壞關(guān)系到整個(gè)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及氫氣的純度，而火嘴使用的正確與否直接影響到轉(zhuǎn)化催化劑和爐管的使用壽命，也直接關(guān)系到轉(zhuǎn)化爐的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，我們必須認(rèn)真了解它，掌握它，正確使用它，為確保轉(zhuǎn)化爐安全長周期運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件。但是，對于一個(gè)制氫轉(zhuǎn)化工僅僅掌握火嘴的性能及使用是不夠的。要想保證火嘴能夠連續(xù)穩(wěn)定燃燒，向反應(yīng)管均勻地提供反應(yīng)熱，還得掌握并管理好助燃空氣系統(tǒng)和燃料氣系統(tǒng)，因?yàn)榫S持充足數(shù)量、必要的溫度和一定壓力的助燃空氣及燃料氣是保證火嘴良好工作的外部條件。本裝置設(shè)計(jì)以瓦斯和解吸氣為燃料氣。為進(jìn)一步節(jié)約瓦斯耗量，降低制氫成本，在轉(zhuǎn)化爐火嘴中灼燒部分ＰＳＡ來的解吸氣。3.4.1燒嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理燒嘴結(jié)構(gòu)見其結(jié)構(gòu)圖，噴槍固定在支架上，與風(fēng)箱的安裝板以螺栓連接，噴槍有等徑管道、噴嘴內(nèi)外管及噴嘴四部分組成。瓦斯通過噴槍內(nèi)管，到達(dá)噴孔，并從噴孔中高速噴出；來自ＰＳＡ的解吸氣通過噴槍內(nèi)外管的夾層空間，到達(dá)噴孔，并從噴孔中高速噴出，兩者在可調(diào)內(nèi)件及燒嘴空間里分別與流入的預(yù)熱助燃空氣混合后到爐膛里充分燃燒，燒嘴磚及可調(diào)內(nèi)件除了構(gòu)成流道具有引射作用外，其下部被加熱后還有點(diǎn)燃燃料氣使之燃燒穩(wěn)定的作用。在轉(zhuǎn)化爐對流室的空氣預(yù)熱段被加熱了的熱空氣經(jīng)蝶閥調(diào)節(jié)進(jìn)入風(fēng)箱，一部分進(jìn)入噴嘴和可調(diào)內(nèi)件組成的環(huán)形通道，與噴嘴噴出的燃料氣混合，這部分氣體稱為一次風(fēng)；另一部分進(jìn)入可調(diào)內(nèi)件和燒嘴磚之間的環(huán)形空間，與已混合的燃料氣再次混合，這部分氣體稱為二次風(fēng)。一次風(fēng)和二次風(fēng)的比例通過設(shè)在可調(diào)件上搭波形螺母調(diào)節(jié)。安裝時(shí)要求噴槍、可調(diào)內(nèi)件、燒嘴磚三者同心，并且整個(gè)噴槍的軸線垂直于爐頂，否則會使火炬形狀變壞，火焰偏斜（偏燒）。3.4.2燒嘴的設(shè)計(jì)使用條件:a)燃料氣：由焦化干氣和來自ＰＳＡ部分的解吸氣組成;b)燃燒條件：1)助燃空氣采用預(yù)熱到150℃的強(qiáng)制通風(fēng);2)進(jìn)燒嘴的空氣壓力為150mmH2O～200mmH2O;3)過?？諝庀禂?shù)α＝1.15;4)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)部負(fù)壓值為1.5mmH2O～4mmH2O。3.4.3頂燒火嘴的使用3.4.3.1燃料系統(tǒng)的工藝流程說明：管網(wǎng)來的燃料氣，通過瓦斯壓控自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化燃料氣總管的壓力，再通過溫度調(diào)節(jié)閥TRCA4301調(diào)節(jié)燃料氣的流量，然后去轉(zhuǎn)化爐頂燒火嘴。來自ＰＳＡ部分的解吸氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐頂，同爐頂?shù)耐咚箽庖黄疬M(jìn)入頂燒火嘴。加熱了的助燃空氣由機(jī)C4003A/B提供，正常時(shí)可一臺運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺備用。通過調(diào)節(jié)入口蝶閥開度實(shí)現(xiàn)對空氣流量和壓力的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)C4004a/b出口蝶閥的開度實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)化爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)，開關(guān)對流室的冷風(fēng)進(jìn)口蝶閥也可調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓。3.4.3.2轉(zhuǎn)化爐的點(diǎn)火a)點(diǎn)火前的準(zhǔn)備工作：1)檢查爐膛及對流室應(yīng)無施工時(shí)遺留雜物，人孔全部封好，各處保溫良好，熱風(fēng)道擋板靈活好用;2)燃料氣管線已吹掃干凈，火嘴暢通，規(guī)格符合要求，火嘴根部燃料氣線應(yīng)嚴(yán)密不漏，燃料系統(tǒng)氣密合格，充滿氮?dú)?。燃料系統(tǒng)的全部閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，各處壓力表都裝好，打開壓力表閥，指示正壓;3)冷氮循環(huán)正常，機(jī)組、儀表好用，各設(shè)備無問題，循環(huán)壓力穩(wěn)定;4)檢查并啟動(dòng)C-4003、C-4004（a、b各一），建立PI-4301負(fù)壓2mmH2O～5mmH2O;5)引瓦斯進(jìn)燃料系統(tǒng);6)水夾套給水，準(zhǔn)備好爐頂消防蒸汽帶;7)準(zhǔn)備好點(diǎn)火器材，分析爐膛氣應(yīng)不爆;8)投用TRCA4301，PI-4505控制在0.1MPa。b)點(diǎn)火及升溫方法：1)首先點(diǎn)第二排火嘴，２－１#，２－３#，２－５#，升溫太快時(shí)可熄２－１#;如果需要繼續(xù)增點(diǎn)火嘴時(shí)，可以按照點(diǎn)火程序規(guī)定的點(diǎn)火順序進(jìn)行;2)將需要點(diǎn)的火嘴的供風(fēng)量調(diào)小，伸入點(diǎn)火棒，緩開燃料氣閥，當(dāng)確認(rèn)點(diǎn)著后，緩慢加大熱風(fēng)，使燃燒穩(wěn)定后再抽出點(diǎn)火棒，點(diǎn)下一個(gè)火嘴。若第一個(gè)火嘴熄滅后，并有燃料氣進(jìn)入爐膛的情況下，要待引風(fēng)機(jī)抽３分鐘后再重新點(diǎn)火，不可熄滅后立即點(diǎn)火;3)任何一個(gè)火嘴都必須用點(diǎn)火棒點(diǎn)燃，不準(zhǔn)企圖用鄰近火嘴的火焰去引燃;4)每個(gè)火嘴點(diǎn)著后都要先調(diào)至火焰正常，不冒煙，不飄，不脫火，不自滅，然后再點(diǎn)下一個(gè);此時(shí)，重要的是調(diào)節(jié)好爐膛負(fù)壓。最初點(diǎn)火時(shí)要有人配合，火嘴點(diǎn)燃后不要立即離開;5)在全部火嘴點(diǎn)燃前，不準(zhǔn)用提燃料氣壓力的方法來升溫，此時(shí)燃料氣壓力要盡量低，以便全爐盡量均勻升溫;6)轉(zhuǎn)化爐點(diǎn)火后，爐管受熱伸長時(shí)，要注意逐個(gè)檢查下法蘭對正墊圈的情況，不準(zhǔn)將螺栓支在墊圈上;7)當(dāng)爐膛上部燃燒良好，爐膛上部溫度分布正常而出口溫度偏低時(shí)，可點(diǎn)３個(gè)分煙道燒嘴。c)頂燒火嘴的調(diào)節(jié)：1)正常火焰的顏色層次：距離爐頂(mm)200～300300～500500～700>700火焰顏色淡天蘭色蘭色或橙色橙色桔黃色2)正?；鹧娴臓顟B(tài)燃燒正常時(shí)火焰應(yīng)穩(wěn)定，火焰剛直有力，呈細(xì)長狀，垂直向下，火焰隨負(fù)荷增加而增長，一般在1.4m～3.5m之間，火焰的直徑也隨負(fù)荷增大而變粗，一般為0.5m～0.9m，火焰的高溫度區(qū)在2.3m～3m之間。3)不正常狀態(tài)的處理方法見表1;4)火焰正常燃燒的設(shè)計(jì)條件燃料氣壓力0.6MPa燃料氣溫度40℃燃料氣流量576Nm3/h助燃空氣壓力150mmH2O～300mmH2O助燃空氣溫度～130℃過?？諝庀禂?shù)α＝1.15轉(zhuǎn)化崗位應(yīng)使PI-4505、TIC-4301調(diào)節(jié)系統(tǒng)好用，燃料氣的溫度、壓力符合要求并且平穩(wěn)，轉(zhuǎn)化火嘴燃燒得好，爐溫才平穩(wěn)，不可只調(diào)節(jié)火嘴的燃料氣量和風(fēng)量而忽略了燃料氣系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)化爐爐膛負(fù)壓應(yīng)保持穩(wěn)定。表1不正常狀態(tài)的處理方法現(xiàn)象原因處理1)火焰飄散長而無力爐膛負(fù)壓小供風(fēng)量小增大負(fù)壓開大進(jìn)風(fēng)蝶閥2)火焰明亮或發(fā)紅色風(fēng)溫度低空氣不足或燃料氣量過大提高風(fēng)溫減少燃料氣量增加供風(fēng)量3)火焰跳動(dòng)不穩(wěn)顏色很淡燃料氣量不足爐膛負(fù)壓過大或風(fēng)量過大或噴嘴增加燃料量減少爐膛負(fù)壓減少供風(fēng)量或清洗噴嘴4)火焰偏斜火嘴安裝不正孔堵調(diào)整火嘴，如火嘴調(diào)正不了可熄滅5)煙氣分析含氧量太高空氣過剩系數(shù)太大減少火嘴供風(fēng)降低負(fù)壓或爐壁爐底堵漏6)火焰形狀不好火嘴和燒嘴磚不同心調(diào)整同心度3.5轉(zhuǎn)化系統(tǒng)操作法3.5.1轉(zhuǎn)化爐的升溫重復(fù)開工的轉(zhuǎn)化爐的升溫速度溫度（℃）升溫速度（℃/h）時(shí)間（h）常溫～3202018320～480（配蒸汽）01480～7802512780（配氫還原）016轉(zhuǎn)化升溫以轉(zhuǎn)化出口溫度為準(zhǔn)，當(dāng)轉(zhuǎn)化入口達(dá)到320℃、中變出口達(dá)到180℃時(shí)，轉(zhuǎn)化配入蒸汽，繼續(xù)升溫；當(dāng)轉(zhuǎn)化入口達(dá)到480℃、出口達(dá)到780℃時(shí)轉(zhuǎn)化催化劑配氫還原。3.5.2轉(zhuǎn)化催化劑的還原條件壓力不大于1.0MPa，氫空速在300h-1以上，H2濃度60％以上，H2O/H2分子比為3～7.5：1，床層入口溫度(490±10)℃，床層出口溫度(490±10)℃，還原時(shí)間12h，短時(shí)間（不超過12h）被水蒸汽鈍化的催化劑重新還原的時(shí)間可減至8h。3.5.3轉(zhuǎn)化投料操作法3.5.3.1投料前原循環(huán)流程不變，將PIC-4401改打自動(dòng)以便于控制系統(tǒng)壓力。3.5.3.2投料分三次提至滿負(fù)荷，投料過程中注意保持水碳比在工藝要求范圍內(nèi)，同時(shí)注意調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化出、入口溫度。3.5.3.3第一次投料時(shí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)壓力控制在2.5MPa左右，投料后逐漸將系統(tǒng)壓力提至2.0MPa，原料壓力和汽包壓力適當(dāng)上提；逐漸將系統(tǒng)壓力提至2.77MPa，同時(shí)將原料壓力和汽包壓力提至正常操作值；化驗(yàn)分析每半小時(shí)進(jìn)行一次，工業(yè)氫質(zhì)量指標(biāo)合格后，調(diào)節(jié)各工藝參數(shù)符合工藝卡片，準(zhǔn)備工業(yè)氫進(jìn)ＰＳＡ系統(tǒng)。第三次提量根據(jù)加氫裝置用氫量的需要適時(shí)進(jìn)行。3.5.4中變操作:a)升溫：通過氮?dú)庋h(huán)升溫，中變出口達(dá)到180℃后轉(zhuǎn)化方可配蒸汽;b)降溫停工：中變可以和轉(zhuǎn)化同時(shí)循環(huán)降溫停工，但在溫度降到180℃前，轉(zhuǎn)化就應(yīng)切除蒸汽，以免中變催化劑遇到飽合水粉碎;c)反應(yīng)器切除后的處理：停工過程中切除中變后，要立即開中變出口放空閥將中變器泄壓至0.2MPa。3.5.5轉(zhuǎn)化系統(tǒng)緊急停工處理方法:a)迅速切斷進(jìn)料；b)將入爐蒸汽量降低一半，盡量維持蒸汽能長時(shí)間通過轉(zhuǎn)化床層；c)關(guān)中變出、入口閥門，跨中變，通過PIC-4401控制系統(tǒng)壓力在2.5MPa，嚴(yán)禁大幅度迅速降壓；d)關(guān)死爐頂全部火嘴閥門；e)聯(lián)系調(diào)度，等待進(jìn)一步操作的指示。3.5.6中變催化劑的氧化處理除非是在催化劑的有效使用期間，要打開反應(yīng)器檢查催化劑，或計(jì)劃將催化劑安全卸出后處理一下再使用，否則，不建議將催化劑氧化；任何氧化處理都會損害催化劑的結(jié)構(gòu)和活性。反應(yīng)器溫度用工藝或蒸汽調(diào)節(jié)到290℃左右，蒸汽流量約10T/h，加入空氣約3％～4％（體積分?jǐn)?shù)），在上述條件下，氧化時(shí)床層的壓降應(yīng)不大于0.05MPa。只要蒸汽中的空氣濃度不大于3％～4％，氧化時(shí)的溫升就不會超過83℃。如果反應(yīng)器出口不凝氣中氧含量超過體積分?jǐn)?shù)為15％，則進(jìn)口氣的溫度可提高至340℃左右。如果氧含量保持不變，或有所增加，可將進(jìn)口氣中空氣含量提高至6％～8％（體積分?jǐn)?shù)），并使氧化過程持續(xù)1h～2h，整個(gè)氧化期間控制熱點(diǎn)溫度不大于450℃。如果催化劑床層溫度不升高，可通過降低蒸汽－空氣混合物的溫度的辦法，對催化劑進(jìn)行冷卻，待冷卻至160℃以后還可以進(jìn)一步降低出口壓力，待冷卻至大約120℃后，如果還需進(jìn)一步冷卻，可采用氮?dú)饣蚩諝狻Ｈ粲每諝饫鋮s時(shí)，還應(yīng)注意溫升，如果發(fā)現(xiàn)溫升超過110℃，就應(yīng)再次引入蒸汽，在催化劑被冷卻到60℃以下后就可以從反應(yīng)器卸出了。3.5.7轉(zhuǎn)化中變的正常操作焦化干氣經(jīng)加氫脫硫后，含硫量小于0.2ppm，達(dá)到后序轉(zhuǎn)化中變的要求，氣體進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐4002。對流段預(yù)熱至500℃，再進(jìn)入幅射段爐管進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，爐出口820℃，F(xiàn)4002是本系統(tǒng)重要操作工藝設(shè)備。a.煙氣氧含量調(diào)節(jié)在保證火嘴燃燒正常的情況下，氧含量越低，爐子熱效率越高。通常要求爐子氧含量的調(diào)節(jié)必須達(dá)到火嘴燃燒完全，爐膛明亮，火焰不撲爐管，煙囪排出煙氣無色。具體控制如下A穩(wěn)定爐膛負(fù)壓，可用控制煙道擋板的開度來調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓，煙道擋板開度越大，爐子負(fù)壓越大，氧含量也就越小。引風(fēng)機(jī)控制影響爐膛負(fù)壓。B在爐膛負(fù)壓穩(wěn)定的條件下，可直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化爐鼓風(fēng)機(jī)C4003AB的供風(fēng)量，來達(dá)到控制氧含量的目的。C火嘴風(fēng)門是調(diào)節(jié)火嘴燃燒情況的手段，仔細(xì)調(diào)節(jié)火嘴風(fēng)門開度，以求達(dá)到最佳燃燒效果。b.爐出口溫度控制轉(zhuǎn)化爐出口溫度控制是主要控制參數(shù)之一，是通過TRCA-4301瓦斯控制閥調(diào)節(jié)入爐的燃料氣量控制的。爐出口控在820℃。c.轉(zhuǎn)化進(jìn)料量調(diào)節(jié)及水碳比波動(dòng)及處理。進(jìn)轉(zhuǎn)化的原料氣用FIC-4303的流控調(diào)整原料氣進(jìn)轉(zhuǎn)化的流量，轉(zhuǎn)化配汽用FIC-4302的流控閥調(diào)整進(jìn)轉(zhuǎn)化蒸汽量。兩個(gè)流量的調(diào)節(jié)設(shè)置為水碳比調(diào)整參數(shù)，是轉(zhuǎn)化關(guān)鍵參數(shù)，水碳比越大，轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量越低，同時(shí)也有利于防止催化劑結(jié)焦。如果水碳比過大，不僅降低了設(shè)備的能力，也會增加轉(zhuǎn)化爐燃料的消耗；而水碳比過低，將會導(dǎo)致催化劑積碳，破壞轉(zhuǎn)化過程的正常運(yùn)行。因此，保證適宜的水碳比并防止其波動(dòng)，對轉(zhuǎn)化操作至關(guān)重要。水碳比可視操作負(fù)荷高低控制在3.5~4.0，當(dāng)裝置提量時(shí)，先增燃料，水蒸汽后提氣量；裝置降量時(shí)，先減氣量，再降蒸汽量，燃料量。保證蒸汽壓力的平衡是保證水碳比平穩(wěn)的重要條件，即必須控制好配入蒸汽壓力比脫硫后的原料氣壓力高0.3~0.4MPa。保證配氫壓力和原料氣量的平穩(wěn)是保證H2O/C平穩(wěn)的又一重要因素，必須精心調(diào)節(jié)。原料中總碳變化對水碳比也有一定影響。因此在較大變化時(shí)，水蒸汽量也須作相應(yīng)調(diào)整。d.轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量高的原因如下：A轉(zhuǎn)化氣溫度低。B水碳比小C原料變化處理方法：A增加轉(zhuǎn)化爐燃料量，提高轉(zhuǎn)化爐出口溫度。B嚴(yán)格控制H2O/C，并適當(dāng)增加H2O/C。C檢查R4002AB，是否出現(xiàn)硫穿透現(xiàn)象，并及時(shí)處理以保證脫硫效果。e.中變反應(yīng)器溫度調(diào)整操作轉(zhuǎn)化氣中的CO繼續(xù)與水反應(yīng)生成CO2+H2，反應(yīng)主要控制中變反應(yīng)器入口溫度是通TIC-4302的溫控閥調(diào)節(jié)，進(jìn)入轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器（E4001）的轉(zhuǎn)化氣體換熱流量來調(diào)節(jié)的。進(jìn)入溫度為350℃。入口溫度影響中變氣中CO含量，中變?nèi)肟跍囟仁Э氐闹饕蚴荰IC-4302失靈造成，如發(fā)生上述情況，應(yīng)及時(shí)儀表處理。3.5.8一般事故的處理3.5.8.1轉(zhuǎn)化催化劑結(jié)碳轉(zhuǎn)化催化劑結(jié)碳時(shí)，催化劑活性下降，出口尾氣中微量芳烴含量增加，進(jìn)而殘余的甲烷含量增加，爐管上部溫度升高，爐管出現(xiàn)熱管或花管，甚至床層阻力降增加，當(dāng)單管嚴(yán)重結(jié)碳時(shí)，該管會超溫，管壁顏色明亮。轉(zhuǎn)化管內(nèi)催化劑結(jié)碳時(shí)的處理方法：a)結(jié)碳輕微時(shí)（普遍）轉(zhuǎn)化爐降溫，切除原料氣；蒸汽量控制在5t/h，轉(zhuǎn)化出口壓力降到2.5MPa，轉(zhuǎn)化入口溫度不大于500℃、出口降到750℃左右，恒溫?zé)?h～12h。當(dāng)蒸汽中配入氮?dú)鈺r(shí)，根據(jù)情況可適當(dāng)降低出口壓力，從出口氣中的CO2含量判斷燒碳情況，當(dāng)CO2含量降到0.1％時(shí)，認(rèn)為燒碳結(jié)束。b)結(jié)碳嚴(yán)重時(shí)（普遍）可在上述條件下配入少量空氣，控制氧氣濃度到0.5％左右進(jìn)行燒碳，根據(jù)溫升情況可逐漸將氧氣濃度增加到2％～3％，當(dāng)CO2含量降到0.1％，且不再增加時(shí)認(rèn)為燒碳結(jié)束；用空氣燒碳時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)化出口溫度不大于750℃。根據(jù)燒碳情況，進(jìn)行還原后恢復(fù)投料。當(dāng)僅用蒸汽燒碳時(shí)再還原4h～6h即可；當(dāng)用空氣燒碳后要在正常還原條件下還原12h，然后投料。3.5.8.2轉(zhuǎn)化系統(tǒng)壓力及流量波動(dòng)原因：原料氣流量波動(dòng)。發(fā)現(xiàn)大波動(dòng)時(shí)，首先要降低原料氣的流量，防止因波動(dòng)造成瞬間H2O/C太小而結(jié)碳。原料流量波動(dòng)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)化出口甲烷含量明顯時(shí)大時(shí)小，這是由于原料氣和水蒸汽交替增大或減小造成的，此時(shí)應(yīng)立即關(guān)小脫硫出口總管的閥門，使其影響減小，然后再找出引起波動(dòng)的原因并進(jìn)行處理，系統(tǒng)穩(wěn)定后再逐漸恢復(fù)流量。當(dāng)出現(xiàn)原料氣和水蒸汽流量大幅度交替波動(dòng)時(shí)，要注意這是一種即將發(fā)生結(jié)碳的苗頭，千萬不可等閑視之，應(yīng)立即采取適當(dāng)措施，保護(hù)好催化劑。3.5.8.3轉(zhuǎn)化火嘴普遍燃燒不良以致滅火a)原因：1)燃料氣中帶水；2)助燃空氣流量過大或過??；3)爐膛負(fù)壓太大或太小。b)處理：1)當(dāng)采樣確定為燃料氣帶水時(shí)，要加強(qiáng)來氣管線各低點(diǎn)導(dǎo)淋排水，并投用伴熱蒸汽；2)調(diào)節(jié)助燃空氣流量，火焰長而發(fā)紅或發(fā)暗是空氣不足，火焰藍(lán)色或無色，火嘴根部有脫火現(xiàn)象時(shí)是空氣過量;3)調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓在3mmH2O～5mmH2O間。2.5.8.4轉(zhuǎn)化蒸汽發(fā)生器E4001管束漏a)現(xiàn)象：中變?nèi)肟跍囟认陆?，而TIC-4302調(diào)節(jié)閥已經(jīng)全開。b)處理：泄漏嚴(yán)重、中變?nèi)肟跍囟炔荒芫S持時(shí)停車處理。否則因中變出口CO過高，影響下一個(gè)工序ＰＳＡ的進(jìn)行。4.非正常操作法4.1轉(zhuǎn)化爐（F4002）負(fù)壓不穩(wěn)轉(zhuǎn)化爐輻射室的負(fù)壓一般控制在-30——-50Kpa，它是靠引風(fēng)機(jī)入口擋板開度來自動(dòng)調(diào)節(jié)的。負(fù)壓小時(shí)，擋板開大，增大引風(fēng)量，負(fù)壓大時(shí)，擋板關(guān)小，減少引風(fēng)量?，F(xiàn)象：（1）負(fù)壓太小時(shí)，活火焰發(fā)軟且飄散無力。（2）負(fù)壓太大時(shí)，火嘴有脫火的現(xiàn)象，且有吹滅的危險(xiǎn)。（3）轉(zhuǎn)化爐煙氣中過剩氧上升。（4）轉(zhuǎn)化爐出口溫度不穩(wěn)。處理（1）若引風(fēng)機(jī)入口擋板不靈活，應(yīng)聯(lián)系儀表處理。（2）檢查F4002有無其他漏風(fēng)點(diǎn)，如：看火孔是否關(guān)嚴(yán)。4.2轉(zhuǎn)化氣中CH4含量高原因：（1）進(jìn)料量過大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)負(fù)荷。（2）實(shí)際水碳比小。（3）床層溫度太低。（4）轉(zhuǎn)化催化劑中毒。（5）分析儀故障，造成假象。處理：（1）根據(jù)進(jìn)料情況，核算水碳比，使之達(dá)到工藝要求。（2）條調(diào)節(jié)爐溫，提高床層溫度；若提不起來，則聯(lián)系降量。（3）加強(qiáng)脫硫操作，提高脫硫效果，并縫隙轉(zhuǎn)化進(jìn)料中Cl-、S含量是否合格。（4）在線分析儀有問題，聯(lián)系化驗(yàn)室采樣，離線分析。4.3爐管穿透原因：（1）材質(zhì)本身有缺陷。（2）施工焊口有問題。（3）局部過熱燒穿。（4）已近爐管使用壽命期。處理：停工處理。4.4轉(zhuǎn)化催化劑輕微結(jié)碳的處理：原因：（1）實(shí)際水碳比太小，產(chǎn)生熱力學(xué)結(jié)碳。（2）催化劑裝填不均勻或者分崔。（3）新催化劑未充分還原即進(jìn)料催化無活性。（4）原料氣太重。（5）轉(zhuǎn)化催化劑抗結(jié)碳性能差，鉀流失嚴(yán)重。（6）催化劑已被嚴(yán)重鈍化或者硫中毒。（7）配氫量過小或波動(dòng)。（8）操作溫度或壓力大幅度波動(dòng)或超標(biāo)?，F(xiàn)象：（1）爐管出入口壓差增大。（2）爐管表面溫度升高，出現(xiàn)熱管。（3）轉(zhuǎn)化出口甲烷含量升高。處理：（1）通知調(diào)度、降低負(fù)荷、適當(dāng)增加配氫量和水碳比，使轉(zhuǎn)化催化劑在還原條件下運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)。（2）找出催化劑結(jié)碳的根源，針對性地采取措施。（3）PSA崗位同樣降負(fù)荷，必要時(shí)停止供氫。（4）每半小時(shí)分析一次轉(zhuǎn)化氣出口CO2含量，直至穩(wěn)定到一個(gè)較低的值為止。（5）以上措施燒碳不明顯時(shí)，應(yīng)請示廠有關(guān)部門，殼停止更換催化劑。4.5轉(zhuǎn)化催化劑硫中毒原因：（1）原料氣中催化劑毒物含量過大。（2）氧化鋅催化劑失活。現(xiàn)象：（1）脫硫出口原料氣分析含硫超標(biāo)。（2）轉(zhuǎn)化爐管上口發(fā)紅。（3）爐管出入口壓差增大。（4）爐出口甲烷含量超標(biāo)。處理：（1）更換新鮮原料或者更換氧化鋅催化劑。（2）輕微中毒可以適當(dāng)降低處理量，在高水碳比下運(yùn)行是催化劑恢復(fù)活性。（3）當(dāng)中毒時(shí)間過長，壓差已明顯增大，應(yīng)切除原料，全部改氫循環(huán)，加大蒸汽量，逐漸將水氫比降到3左右，維持2——4小時(shí)再生。（4）上述措施無效，說明催化劑已中毒嚴(yán)重，而且已大量積碳，需停工更換催化劑。4.6爐管出線熱斑、熱帶、熱管原因：（1）出現(xiàn)熱斑的原因主要是催化劑裝填不均、架橋、局部結(jié)碳。（2）爐管上段熱帶可能是催化劑還原不充分或硫中毒失活，進(jìn)料量或者水碳比大幅度波動(dòng)、燒嘴不均勻或者偏燒等原因造成局部過熱積碳引起的。（3）下段爐管出現(xiàn)熱帶，可能是下段催化劑活性衰退、進(jìn)料不均、重質(zhì)烴穿透到下段,催化劑積碳、催化劑粉碎造成的。（4）當(dāng)催化劑嚴(yán)重積碳或破碎時(shí)，造成管子堵塞、出口尾管或?qū)夂Y板堵塞，造成熱管。處理：低負(fù)荷大水碳比進(jìn)料，或停工燒炭，兩種方法若都無效，則需要更換催化劑。4.7.中變床層溫度急劇上升原因：E4001出口溫控失靈。處理：關(guān)小熱流，請儀表處理。4.8中變床層溫度急劇下降。原因：（1）E4001漏，大量水帶至中變。（2）熱偶失靈造成。處理：（1）若E4001內(nèi)漏，則及時(shí)匯報(bào)車間領(lǐng)導(dǎo)，視情節(jié)而定。（2）熱偶失靈造成。4.9中變出口CO含量過高原因：（1）中變床層溫度過低，導(dǎo)致變換率下降。（2）轉(zhuǎn)化出口氣中CO含量高。（3）催化劑粉碎結(jié)碳等活性下降。處理：（1）調(diào)成TRC-4302是中變床層達(dá)到工藝要求。（2）若轉(zhuǎn)化出口氣中CO含量高，可適當(dāng)提高H2O/C或降低轉(zhuǎn)化出口溫度。（3）若確屬催化劑結(jié)碳、粉碎等情況請求車間領(lǐng)導(dǎo)停車處理。2.5.9轉(zhuǎn)化系統(tǒng)日常操作法2.5.9.1防止轉(zhuǎn)化催化劑結(jié)碳防止轉(zhuǎn)化催化劑結(jié)碳是轉(zhuǎn)化操作中最主要的任務(wù)之一。首先，催化劑裝填時(shí)必須裝均勻，使各管床層阻力降大體一致，防止發(fā)生偏流。其次，火嘴安裝要正直、同心，防止火焰偏燒，沖擊到爐管上，造成局部過熱結(jié)碳。結(jié)碳的途徑有兩個(gè)，在一定條件下，CO、CO2、CH4和H2O的混合物中游離碳在熱力學(xué)上是可能存在的，碳可由以下反應(yīng)2CO＝C＋CO2，CO＋H2＝C＋H2O生成，稱之為熱力學(xué)碳；熱力學(xué)碳能產(chǎn)生最嚴(yán)重的事故，它能造成催化劑結(jié)構(gòu)上的破壞，會使催化劑破碎，管內(nèi)阻力降增加，汽流不暢，引起爐管過熱，導(dǎo)致催化劑提前報(bào)廢。熱力學(xué)結(jié)碳是由低水碳比引起的，為避免熱力學(xué)結(jié)碳，本制氫裝置設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化進(jìn)料水碳比≤3.5時(shí)聲光報(bào)警。第二條結(jié)碳的途徑是原料油或轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物在催化劑表面上裂解或聚合生成焦油，進(jìn)而焦油在催化劑表面上碳化。烴類裂解得到的碳通常不在催化劑的內(nèi)孔中生成，因而不會發(fā)生催化劑環(huán)的完全破裂，這樣的碳可以用蒸汽來燒掉。烴類的碳原子數(shù)越高，結(jié)碳的速度越快，水碳比越高，燒碳速度越快。2.5.9.2注意爐管的外觀對轉(zhuǎn)化管的目測是了解管內(nèi)工況的重要手段，如果催化劑工作良好，則全部爐管溫度幾乎相同，爐管頂端約２m因溫度較低，顏色暗一些，其余部位則溫度較高；當(dāng)蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)所吸收的熱量不足以除去在爐管的這個(gè)部位傳入的熱量時(shí)就將產(chǎn)生過熱，根據(jù)爐管過熱區(qū)域的形狀、面積的大小可以稱之為：a)熱帶：在個(gè)別爐管上出現(xiàn)無規(guī)律性的清晰而明顯的熱帶，通常與在該部位催化劑床層出現(xiàn)空隙有關(guān);b)熱區(qū)：熱區(qū)的界線不象熱帶那么清晰，一般是由于催化劑失活而形成的，催化劑的失活可能是由于硫中毒，活性下降或輕微結(jié)碳的結(jié)果;c)熱管：當(dāng)催化劑的結(jié)碳或破碎已嚴(yán)重到足以阻礙氣流通過爐管時(shí)，整根爐管將過熱。當(dāng)全部爐管的管壁溫度均較正常溫度高，而總管阻力降增加時(shí)則有兩種可能：a)整個(gè)床層催化劑的活性低（這也可從轉(zhuǎn)化出口氣的分析看出），如果是剛開工時(shí)發(fā)生該情況，則應(yīng)懷疑催化劑還原不充分