(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龙宇煤化工有限公司一期项目为50万t/a甲醇装置，采用SHELL干粉煤加压气化炉(1台)提供原料气。二期项目为40万t/a醋酸装置，采用新型WHG干煤粉加压气化炉(2台)提供原料气。WHG煤气化工艺是中国五环工程有限公司与河南能源化工集团有限公司合作开发的、具有国内自主知识产权的新型气化工艺。WHG煤气化工艺与SHELL煤气化工艺都采用气流床加压气化、液态排渣、湿洗洗涤，两者都具有适用煤种范围广、碳转化率高、单炉产气能力大等特点。

一期装置及二期装置在运行时经常出现气化装置需要停车检修，但后系统可以继续运行的情况。如果仅因SHELL气化装置需要停车检修而造成整个一期后系统完全停车，或者WHG气化炉需要停车检修而造成整个二期后系统完全停车，都会浪费大量人力财力，频繁开停车会增加安全事故及环境污染事故发生的概率。针对此情况，本文对WHG粗煤气与SHELL粗煤气在变换装置的在线切换进行了研究，两种粗煤气在变换装置在线切换的实现可减少以上情况造成的人力、财力浪费，同时降低了因后系统开、停车造成的安全事故及环境污染事故发生的概率。

1 二期变换工艺流程

二期变换装置总共2台变换炉，采用低水汽比耐硫变换工艺。一、二变炉分别装填16m3、29m3青岛联信公司生产的宽温耐硫低水汽比钴钼催化剂QDB-05。变换工艺流程见图1。

图1 CO变换工序工艺流程1—原料气分离器；2—原料气过滤器；3—煤气低压废热锅炉；4—1#煤气分离器；5—除盐水预热器Ⅱ；6—2#煤气分离器；7—煤气预热器；8—第一变换炉；9—淬冷过滤器；10—第二变换炉；11—变换气废热锅炉；12—除盐水预热器Ⅰ；13—1#变换气分离器；14—变换气水冷器；15—2#变换气分离器

来自煤气化装置180 ℃、3.8 MPa(a)的粗煤气经原料气分离器和原料气过滤器分离出冷凝液和过滤除去粉尘等杂质后，分成两股，其中一股去淬冷过滤器，另外一股进入煤气低压废热锅炉副产0.4 MPa(a)低压饱和蒸汽，以供汽提塔和循环冷却水泵使用，煤气温度降至约177 ℃，进入至1#煤气分离器并分离出冷凝液，再分出一股去淬冷过滤器，另外一股进入除盐水预热器Ⅱ回收热量，煤气温度降至约155 ℃，再进入2#煤气分离器并分离出冷凝液后，煤气分3股：第1股(约占19.6%)煤气送至一期甲醇装置，第2股(约占31.8%)煤气作为副线调节出变换工序控制指标，第3股(约占48.6%)煤气则经过煤气预热器预热至200～230 ℃进入第一变换炉进行变换。

出第一变换炉的变换气温度约380～440 ℃，CO含量39.6%(mol，湿基)，先经煤气预热器降温至约320～380 ℃，再与来自原料气过滤器和1#煤气分离器前的两股煤气混合，并通过淬冷过滤器降温增湿后，进入第二变换炉，出第二变换炉的变换气依次经过变换气低压废热锅炉和除盐水预热器Ⅰ，以副产1.7 MPa(a)饱和蒸汽并送入管网和预热除盐水回收余热。出除盐水预热器Ⅰ的变换气夹带有少量冷凝液，然后进入1#变换气分离器分离出冷凝液后，再进入变换气水冷器，待变换气温度降至40 ℃，进入2#变换气分离器分离出冷凝液后，变换气送酸性气体脱除工序。

2 WHG与SHELL的粗煤气组分分析对比

WHG气化装置与SHELL气化装置粗煤气分析对比见表1。

表1 WHG与SHELL气化装置粗煤气分析对比%

从WHG气化装置与SHELL气化装置粗煤气分析对比可知：①WHG气化装置与SHELL气化装置粗煤气组分相近，可以实现在二期变换装置的在线切换；②WHG粗煤气温度比SHELL粗煤气温度高约14 ℃，切气时会造成变换炉入口合成气温度及水气比变化较大；③WHG粗煤气的含灰量高于SHELL粗煤气的含灰量。

由于一期合成装置对气体洁净程度要求比较高，本文只研究单台WHG粗煤气与SHELL粗煤气在二期变换装置的在线切换。

3 WHG与SHELL粗煤气变换装置在线切换

3.1 WHG粗煤气与SHELL粗煤气的连接方式

在变换装置内，一期壳牌粗煤气与二期五环炉粗煤气由1根DN450的双向管道连接。双向管道见图2。

图2 一期与二期粗煤气双向连通管线

3.2 SHELL粗煤气在线切入二期变换装置

在试生产阶段，由于二期五环炉难免会经常出现停车状况，如果仅仅是WHG气化装置出现问题，需要停车处理，但是在后系统不需要停车的情况时，可以将一期SHELL粗煤气在线切入二期变换装置来保证后系统的正常运行。

3.2.1 切气方法

(1)调度室统一协调SHELL粗煤气切入二期变换装置及WHG粗煤气退出二期变换装置。

(2)SHELL气化炉压力改为16PV0008A进行控制，气化炉逐步提至正常负荷。将SHELL粗煤气向二期导入40%气量，一期装置60%负荷运行。

(3)二期变换逐渐打开FV03816A阀的后手阀，前手阀保持微开，同时缓慢将FV03816A阀开至5%位置，根据一期的工况逐渐开大FV03816A前手阀。待FV03816A前手阀全开后，缓慢开大FV03816A阀，同时逐步关小036PV0008A阀。在FV03816A阀与036PV0008A切换过程中，密切关注变换炉入口的粗煤气流量，确保流量稳定，同时关注催化剂床层温度，防止出现超温、垮温。

(4) 二期变换操作人员在SHELL粗煤气送入变换装置前，由于SHELL粗煤气温度低于WHG粗煤气，可以将一变炉的炉温控制在操作温度的上限，每次送入气量不超过5 000Nm3/h，同时WHG粗煤气退出5 000Nm3/h，保持总气量不变，减小变换工况的波动。待变换工况重新稳定后再次送入5 000Nm3/h，直至SHELL粗煤气与WHG粗煤气在变换装置在线切换结束。由于整个切气过程会导致系统波动，因此切气过程要缓慢进行。

(5)逐步将二期气化炉036PV0008A阀退出后，关闭036PV0008A及后手阀，变换关闭界区调节阀，将WHG气化炉与二期变换装置隔离。至此，整个在线切气过程结束，WHG气化炉可以停车检修。

3.2.2 二期变换装置所用粗煤气生产醋酸

此工况的变换工艺参数见下表2。

表2 变换工艺参数

3.2.3 SHELL粗煤气在线切入存在的风险

(1)参与切气过程的分厂比较多，若配合不到位易造成二期变换炉气量增大，空速增大，二期变换装置垮温。

(2)造成一、二期系统压力发生波动。

(3)WHG气化炉036PV0008A阀与变换装置FV03816阀配合不到位，出现二期变换工况波动，影响整个系统的稳定运行。

(4)在切气过程中，可能会出现二期变换装置H/C偏离指标。

(5)在切气过程中，可能会出现二期酸脱工况发生异常，如原料气中CO2减少，原料气量降低，无法满足二期深冷工况的需要，可能会影响到深冷分离出口CO的纯度。

(6)SHELL粗煤气温度166 ℃，加上因一、二期双向管线较长造成的热损失，导致比WHG粗煤气温度偏低，二期变换工况切气时可能会发生垮温。

3.3 WHG粗煤气在线切入二期变换装置

WHG气化装置检修完成，气化装置开车负荷正常后，可以将WHG粗煤气在线切入二期变换装置，实现装置的长周期、安全、高负荷运行。

3.3.1 切气方法

(1)调度室统一协调WHG粗煤气切入二期变换装置及SHELL粗煤气退出二期变换装置。

(2)保证WHG气化炉高负荷，并控制WHG气化炉压力高于变换系统压力后逐渐打开036XV0002，微开036PV0008A阀和HV03801阀，对气化炉至变换的部分管线进行暖管。

(3)WHG粗煤气进入变换装置的温度高于150 ℃，且变换炉工况稳定后继续开大036PV0008A阀至10%开度，通过HV03801控制进入变换的粗煤气量，每次开阀接气不得超过5 000Nm3/h，当工况稳定后，将036PV0008A阀投入自动。

(4)WHG粗煤气进入变换装置约50%后，逐渐关小FV03816A阀，减少来自SHELL粗煤气的量，在关阀过程中控制一变炉的床层温度在操作窗口的下限，控制进入一变炉的气量不要出现大幅度波动。

(5)变换装置在WHG粗煤气与SHELL粗煤气切换过程中，及时对变换炉的工况进行预调整。

(6)WHG粗煤气全部导入变换装置后，缓慢退出剩余的SHELL粗煤气，至此WHG粗煤气在线切入变换装置结束。

3.3.2 变换工艺参数

二期变换装置所用粗煤气全部由WHG气化炉(单台)提供生产醋酸。此工况的变换工艺参数见表3。

表3 变换工艺参数

3.3.3 WHG粗煤气在线切入存在的风险

(1)WHG粗煤气与SHELL粗煤气的温差较大，WHG粗煤气切入变换装置时会使变换炉发生较大波动。

(2)切气过程中，若二期变换工况发生波动，会导致二期低温甲醇洗的CO2发生波动，导致系统冷量可能会出现异常。

(3)二期低温甲醇洗工况若发生较大波动，会造成二期深冷冷箱停车。

(4)SHELL粗煤气退出变换装置时，气量的波动会导致变换炉出现较大波动。

4 结语

(1)WHG粗煤气与SHELL粗煤气在变换装

置中在线切换的成功，实现了河南龙宇煤化工有限公司一期装置与二期装置粗煤气互连互用。

(2)避免了因WHG气化炉检修造成的二期变换装置及后系统停车，保证了二期变换及后系统的长周期、稳定运行，节省了大量开、停车费用，同时也减少了因开、停车造成的安全事故及环境污染事故。

(3)根据甲醇及醋酸的市场行情，经过核算后，将一部分SHELL切入二期变换装置提高醋酸装置负荷，实现公司产品经济利益最大化。

(4)WHG粗煤气与SHELL粗煤气在变换装置中在线切换的成功，为同类装置的相关研究积累了宝贵经验，具有一定的借鉴意义。