變換工段觸媒升溫硫化方案PAGEQ/CQNH03(SC)J0259-2012變換工段觸媒升溫硫化方案2012-08-10生產(chǎn)運行部變換工段觸媒升溫硫化方案編制：馬小東、蔣保林審核：肖瑞兵審定：袁社路批準：張栓存目錄TOC\o"1-4"\u1目的 12編寫依據(jù) 13催化劑硫化要求 14催化劑升溫硫化概述 14.1硫化的目的和原理 14.2升溫硫化方法 24.3 升溫硫化流程 25硫化前提條件和準備工作 25.1前提條件 25.2閥門、盲板狀態(tài)確認 35.3汽提單元投用 55.4廢鍋建立液位 65.4 脫鹽水加熱器、水冷器投用 66催化劑升溫硫化 66.1催化劑升溫 66.2催化劑硫化 86.3硫化操作注意事項 97硫化過程突發(fā)事件的處理措施 107.1工藝水煤氣突然中斷 107.2系統(tǒng)過氧 107.3鍋爐水故障 117.4循環(huán)水、脫鹽水故障 117.5硫化變換爐超溫 118HSE分析及措施 118.1人的不安全因素 118.2設(shè)備不安全因素 128.3介質(zhì)不安全因素 12PAGE121目的為規(guī)范變換催化劑升溫硫化操作，保證催化劑硫化過程中設(shè)備及人身安全，為變換工序全面導(dǎo)氣開車做前提準備。2編寫依據(jù)2.1東華設(shè)計院變換工藝PID2.2催化劑廠家硫化說明書2.3《長青能化凈化裝置操作規(guī)程》3催化劑硫化要求3.1試車前由開車領(lǐng)導(dǎo)小組牽頭下達工作指令，負責方案審批。3.2裝置管理人員負責試車條件確認，負責試車人員培訓(xùn)與方案交底，組織本裝置運行人員實施方案，負責開車資料收集、記錄回收、問題匯總。3.3裝置技術(shù)主管對試車期間安全、消防、健康、環(huán)保負責，協(xié)調(diào)相關(guān)安全、消防等部門審批手續(xù)；保證試車期間安全物資、消防器材的供給，對安全、消防、健康、環(huán)保監(jiān)督。3.4機動部負責安排保運人員消缺作業(yè)，保證試車期間物資的協(xié)調(diào)，組織制定試車期間設(shè)備出現(xiàn)的本質(zhì)故障、安全隱患解決方案。3.5保證裝置24小時有人值班，監(jiān)督催化劑硫化過程。4催化劑升溫硫化概述4.1硫化的目的和原理鈷-鉬系寬溫耐硫變換催化劑硫化前，其主要活性成分Co和Mo均以氧化物形式存在，活性很低，當轉(zhuǎn)化為金屬硫化物時才具有高的變換活性，硫化過程主反應(yīng)為：MoO3+2H2S+H2==MoS2+3H2O+48.15KJ/mol（1）CoO+H2S==CoS+H2O+13.40KJ/mol（2）硫化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以須控制床層溫度。若溫度過高，則易發(fā)生如下還原反應(yīng)而使觸媒的活性降低。：CoO+H2==Co+H2O（3）使用工藝氣硫化時，硫化過程中可能發(fā)生下述反應(yīng)：CO+H2O==CO2+H2+41.4KJ/mol（4）CO+3H2==CH4+H2O+206.2KJ/mol（5）為了使產(chǎn)生的熱量盡可能的少，在硫化過程中應(yīng)盡可能地抑制這兩個反應(yīng)，特別是反應(yīng)（5）。通常觸媒轉(zhuǎn)化成硫化態(tài)后，對反應(yīng)（4）是有利的，但觸媒為氧化態(tài)時，并在較高壓力下對反應(yīng)（5）是有利的，所以應(yīng)通過控制壓力來限制此反應(yīng)。4.2升溫硫化方法變換工序設(shè)置了一臺過熱蒸汽加熱的氮氣加熱器E-2112，來實現(xiàn)原始開車催化劑升溫硫化，以及日常變換開車前催化劑升溫。裝置停車后再開車時，通過E-2112加熱低壓氮氣，將變換爐床層緩慢升高到270～300℃，使其具備變換反應(yīng)的接氣開車條件。催化劑硫化前，先經(jīng)過120℃低溫脫水和220℃高溫恒溫階段，然后逐漸向低壓氮氣中配入氣化送來的工藝水煤氣，用用含硫2000～6000ppm的粗煤氣在220—420℃下對變換催化劑進行硫化，直至變換爐進出口硫含量分析相等，催化劑硫化完畢。升溫硫化流程4.3.1氣路流程氣化來工藝水煤氣→V-2101→E-2101管程→E-2103殼程管網(wǎng)低壓氮氣→HV-2107E-2112管程→R-2101→E-2103管程→E-2104管程→E-2105管程→V-2103→E-2106管程→V-2104→E-2107管程→V-2105→E-2108管程→C-2101→PV-2116→至火炬4.3.2水路流程催化劑升溫硫化過程中，催化劑將脫出物理水和化學(xué)水，硫化時還會產(chǎn)生反應(yīng)水，工藝水煤氣還會產(chǎn)生工藝冷凝液，這三種水最終都進入變換汽提單元進行處理。另外，汽提單元要穩(wěn)定運行，還需要從C-2101補充適量中壓鍋爐給水。5硫化前提條件和準備工作5.1前提條件催化劑升溫過程中，將脫除約10%催化劑重量的物理水，用低壓氮氣混合工藝水煤氣硫化，則必須提前投用廢鍋和汽提單元。與正常接氣開車不同的是硫化在0.45MPa（G）壓力下進行。硫化后如氣化運行穩(wěn)定，則直接過渡到系統(tǒng)升壓開車。5.1.1外部條件公用介質(zhì)中壓氮氣、低壓氮氣、儀表空氣、9.81MPa蒸汽、2.5MPa蒸汽、1.0MPa蒸汽、0.5MPa蒸汽、循環(huán)水、脫鹽水、BW、BW2、BW3高、中、低壓鍋爐給水到界區(qū)閥和相關(guān)設(shè)備前，參數(shù)（溫度、壓力）正常。10KV、400V電力供應(yīng)正常。環(huán)保要求事故火炬投用，濕酸性氣火炬投用；汽提塔廢水有去處，熱電裝置及氣化裝置渣水工序有接受硫化廢水的能力。上游裝置狀態(tài)氣化裝置氣化爐已穩(wěn)定運行4小時（硫化要求，升溫在氣化準備點火前12小時開始）。5.1.2內(nèi)部條件變換系統(tǒng)氣密合格，完成氮氣置換并處于保壓狀態(tài)。P-2101A/B完成高壓（6.0MPa）下水循環(huán)、性能觀察。變換汽提單元完成水、蒸汽聯(lián)運。變換四個廢鍋煮鍋完成。儀表車間完成CO在線分析儀的標定，完成系統(tǒng)連鎖邏輯測試。工藝、儀表伴熱具備投用條件。5.2閥門、盲板狀態(tài)確認5.2.1氣路確認PV-2101投自動，設(shè)定值1.5MPa。XV-2101閥關(guān)閉，閥后盲板通；HV-2108閥為關(guān)，閥后盲板通。確認E-2101旁路閥打開。確認TV-2103閥關(guān)閉；E-2103殼程進口閥打開。確認變換爐前閘閥及旁路閥關(guān)閉；確認變換爐后盲板導(dǎo)通。確認E-2103爆破片前后手閥開，均壓閥關(guān)閉。確認開工氣去E-2112管線上盲板導(dǎo)通，閘閥關(guān)；確認開工氣從E-2112回R-2101管線上盲板導(dǎo)通，閘閥開；確認R-2101前充壓、壓溫中壓氮管線盲板導(dǎo)通，手動閥組關(guān)閉。確認R-2101低壓保護氮管線盲板倒盲，手動閥組關(guān)閉；確認AV-2101組分調(diào)節(jié)閥及旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥打開；確認PV-2116調(diào)節(jié)閥前后手閥開，旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥投自動，PY-2116設(shè)定在0.45MPa；確認出界區(qū)HV-2101遙控閥關(guān)閉，均壓閥關(guān)閉，盲板導(dǎo)通。確認C-2101到V-2108充壓閥關(guān)閉，PV-2121調(diào)節(jié)閥前后手閥開，旁路閥關(guān)閉，PY-2121投自動，設(shè)定壓力在0.35MPa。確認PV-2118A調(diào)節(jié)閥、前后手閥、旁路閥關(guān)閉，PV-2118B調(diào)節(jié)閥前后手閥開，旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥投自動，PY-2118B設(shè)定在0.25MPa。確認安全閥PSV-2110、PSV-2111、PSV-2105AB前后CSO手閥打開，旁路閥關(guān)閉。5.2.2水路確認確認C-2101鍋爐水流量調(diào)節(jié)閥FV-2112及旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥打開。確認V-2101液位調(diào)節(jié)閥LV-2101、遙控閥HV-2102關(guān)閉，前后手閥開。確認V-2102液位調(diào)節(jié)閥LV-2111和旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥開。確認V-2103液位調(diào)節(jié)閥LV-2113和旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥開。確認V-2104液位調(diào)節(jié)閥LV-2115和旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥開。確認V-2105液位調(diào)節(jié)閥LV-2117和旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥開。確認C-2101液位調(diào)節(jié)閥LV-2119和旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥開。確認E-2109殼程進出口管線閥門打開。確認C-2102液位調(diào)節(jié)閥LV-2121和旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥開。確認V-2107液位調(diào)節(jié)閥LV-2126和旁路閥關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥前后手閥開。確認V-2108液位調(diào)節(jié)閥LV-2123調(diào)節(jié)閥、旁路閥、前后手閥關(guān)閉。5.3汽提單元投用5.3.1形成壓力差打開變換入口DN100低壓置換氮閥門，打開AV-2101閥，將變換主系統(tǒng)充壓至0.45MPa，變換出口壓力調(diào)節(jié)閥PV-2116控制器PY-2116投自動，設(shè)定在0.45MPa。適當打開C-2101至V-2108充壓閥，V-2108頂部閃蒸氣壓力調(diào)節(jié)閥PV-2121的控制器PY-2121設(shè)定在0.35MPa。汽提單元壓力調(diào)節(jié)放火炬閥PV-2118B的控制器PICA-2118投自動，設(shè)定在0.25MPa。5.3.2C-2101建立液位打開FV-2112向C-2101提供高壓鍋爐給水，塔低液位調(diào)節(jié)閥LV-2119投自動，LY-2119設(shè)定為50%。繼續(xù)從C-2101補充高壓鍋爐給水，當C-2102液位控達80%時，關(guān)閉FV-2112。5.3.3C-2102汽提聯(lián)運打開低溫冷凝液泵P-2102A/B進口閥，關(guān)閉P-2102A/B泵出口閥及均壓閥，打開P-2102A泵回流閥開度到30-50%?，F(xiàn)場啟動P-2102A泵，泵運行平穩(wěn)電流在90—100A則回流量較為適宜。通知調(diào)度變換將給氣化裝置渣水處理工段送低溫冷凝液，將給熱電裝置送含氨廢水。DCS上全開C-2102液位調(diào)節(jié)閥LV-2121，緩慢開大P-2102A泵出口閥，以泵電流IA-2116A不超160A為宜（對此時出口閥閥桿作標記）。同時將LV-2121閥投自動，設(shè)定LICA-2121為50%。打開汽提蒸汽流量調(diào)節(jié)閥FV-2114后手閥、前后導(dǎo)淋閥和閥后管線低點導(dǎo)淋，緩慢打開旁路閥及前手閥暖管、排污，至管線導(dǎo)淋閥有大量汽排出后關(guān)閉導(dǎo)淋閥旁路閥，開FV-2114閥控制進塔蒸汽量為500Kg/h，運行半小時后根據(jù)塔頂溫度TI-2122增減汽提蒸汽量。根據(jù)情況打開V-2107至C-2202塔閃蒸汽閥，接收V-2106閃蒸汽進行汽提。還可接受氣化渣水工段閃蒸氣參與汽提，回收工藝冷凝水。通過開大關(guān)小汽提塔冷凝器E-2110循環(huán)水出口蝶閥，控制冷凝后尾氣溫度TI-2123為65—75℃，將V-2107液位調(diào)節(jié)閥投自動，LICA-2126設(shè)定為50%，向熱電裝置送含氨廢水。5.4廢鍋建立液位開FV-2101鍋爐給水流量調(diào)節(jié)閥及其前后手閥，管線及廢鍋殼程適當排污后，給水煤氣廢鍋E-2101建立液位到60%，液位控制器LICA-2103投單回路自動控制。打開E-2101頂部壓力調(diào)節(jié)閥PV-2110A/B前后手閥，緩慢開調(diào)節(jié)閥到10%。蒸汽管線緩慢暖管投用，防止水擊。依次給2.5MPa廢鍋E-2103、1.0MPa廢鍋E-2104、0.5MPa廢鍋E-2106建立液位至60%，將液位控制投單回路自動控制，廢鍋頂部蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥開10%。磷酸鹽加藥裝置配好藥。脫鹽水加熱器、水冷器投用根據(jù)升溫硫化聯(lián)動試車情況，逐個投用E-2111、E-2110、E-2107循環(huán)水，先全開循環(huán)水進口蝶閥，打開殼體導(dǎo)淋排氣后打開循環(huán)水出口蝶閥到50%開度，運行后根據(jù)工藝介質(zhì)冷卻情況再開大或關(guān)小循環(huán)水出口閥。投用循環(huán)水時，也要打開P-2101A/B、P-2102A/B機封或軸承冷卻用循環(huán)水進出口閥，并投用機封沖洗水（脫鹽水或高壓鍋爐給水）。升溫硫化過程中，根據(jù)情況及時投用E-2107脫鹽水。6催化劑升溫硫化6.1催化劑升溫6.1.1升溫速率表和升溫曲線序號階段壓力（Mpa）溫度范圍（℃）速率℃/h時間（h）累計時間備注1升溫0.45常溫～1302542恒溫130～1500812脫物理水3升溫130～220204164恒溫2200424恒溫時適當減小升溫氮氣量常溫至120℃，逐步提高變換爐入口氮氣溫度，預(yù)熱速率為25℃／h。此過程約需4小時。保持床層入口溫度TI-2115（TI-2103）為130-150℃，恒溫至床層穿透，溫度達120℃，大約需要時間8小時左右。120℃～220℃，升溫速率25℃／h，此過程約需4小時。保持床層溫度220℃，恒溫4小時。6.1.2升溫操作開HV2107開工氣補氮閥，使FI-2105達4000Nm3/h。開E-2112高壓蒸汽冷凝液疏水閥組ST-2101A/B前管線導(dǎo)淋，開TV-2115到2%開度，暖E-2112及其前后管線，并及時投用TV-2124減溫閥，TIC-2124投自動，設(shè)定為310℃。疏水閥前導(dǎo)淋排污后，有大量蒸汽冒出即關(guān)閉導(dǎo)淋閥，投用ST-2101A疏水閥、開前后手閥。根據(jù)催化劑廠家提供的升溫曲線，調(diào)整TIC-2115設(shè)定值，并逐漸增加氮氣流量FI-2105到18000Nm3/h左右。催化劑升溫過程中，約有10%的物理水脫出，注意變換水分離器液位，初期水較臟，在調(diào)節(jié)閥前導(dǎo)淋排污至水中無銹垢，再投用液位調(diào)節(jié)閥。升溫氣溫度高達220℃，要注意廢鍋液位、壓力，根據(jù)情況給廢鍋補充鍋爐水，及時投用E-2107脫鹽水和E-2108循環(huán)水。6.2催化劑硫化6.2.1硫化前的再確認（1）氣化工序運行穩(wěn)定4個小時以上。（2）催化劑床層溫度200～220℃，處于升溫末期，否則重新升溫。（3）變換各廢鍋、除鹽水加熱器、水冷器投用正常。（4）汽提單元投運正常，維持主工藝氣流程（0.45MPa）、V-2108（0.35MPa）和汽提單元（0.25MPa）的必要壓力差。6.2.2硫化速率表和硫化曲線階段床層溫度（℃）執(zhí)行時間（h）累計備注低溫穿透區(qū)220~3001030分析出口H2S含量（1~2次/h）硫化主期300~400838強制硫化期400~450240降溫期350545如接著升壓開車，則不需要硫化曲線（參考）6.2.3催化劑硫化步驟采用粗煤氣直接硫化，為了滿足硫化時粗煤氣中H2S含量的要求，可視情況在磨煤工序加入硫磺，以保證粗煤氣中硫含量達2000～6000ppm。硫化時變換爐進口溫度按硫化曲線控制，即階段性穩(wěn)定爐溫，采用低壓氮氣混合工藝水煤氣硫化，300℃低溫穿透前控制床層溫升不超過50℃。硫化期間，前13個小時每半小時分析一次進出變換爐氣體的CO、H2S和H2、CO2含量，以后每小時分析一次。確認開工加熱器運行正常，升溫氮氣量FI-2105在15000Nm3/h以上，床層溫度到220℃左右，維持變換系統(tǒng)壓力為0.45MPa（G）。氣化開車正常穩(wěn)定運行后，將入界區(qū)放空閥PIC-2101投自動，設(shè)定為1.2MPa，變換入口取樣分析氧含量及硫含量。緩慢打開入界區(qū)切斷閥XV-2101的旁路閥HV-2108，當工藝水煤氣量FI-2106達4000Nm3/h時暫停開閥，觀察變換爐床層最高溫度30分鐘，要求不得超過250℃。V-2101、V-2102適當排污后，關(guān)E-2101管程旁路閥，E-2101投用?？刂谱儞Q爐進口開工氣溫度TIC-2115每小時升高5℃，但提溫后20分鐘內(nèi)不增加工藝煤氣量；同樣，增加煤氣量后20分鐘內(nèi)不提高變換爐入口溫度。為適當縮短硫化時間，在床層最高溫升不超過50℃情況下，逐漸增大開工氣量到5000Nm3/h、6000Nm3/h，甚至到10000Nm3/h以上，并適當減少氮氣量，應(yīng)保持FI-2106和FI-2105總量不大幅波動。按照硫化曲線7-8小時后，變換爐進口溫度達250—260℃，控制變換爐出口溫度在300℃，在此溫度下繼續(xù)硫化5個小時，完成床層低溫硫穿透。此時分析變換爐進、出口氣體成分中硫含量基本相同。維持變換爐進口溫度260℃（最高不超過280℃）情況下，逐漸增加工藝水煤氣量，減少氮氣量直至全部退出低壓氮，控制床層最高點溫度上升率為10℃/h，超溫時可重新加入氮氣。因變換反應(yīng)，8—10小時后床層最高溫度可達400-420℃，在此溫度下繼續(xù)強制硫化3個小時。分析變換爐進、出口氣體成分，硫含量基本相同則硫化結(jié)束。6.3硫化操作注意事項6.3.1硫化初期及時對V-2101、V-2102就地排污至水色較清后，才能將各分離器液位控制閥投自動。6.3.2為有利于催化劑床層溫度控制，催化劑硫化應(yīng)在較低壓力下進行，硫化初期系統(tǒng)壓力控制在0.45MPa。6.3.3硫化過程中，提高變換爐進口溫度與進爐工藝水煤氣量應(yīng)交替進行，使床層溫升不超過50℃（300℃低溫穿透前）且最高熱點溫度小于450℃。6.3.4升溫、硫化期間必須認真做好記錄（1次/小時），升溫記錄曲線、操作記錄、分析數(shù)據(jù)妥善保存。6.3.5在逐漸增加工藝水煤氣量，減少氮氣量的過程中，要及時調(diào)節(jié)開工加熱器E2112蒸汽用量，以確保進入變換爐氣體溫度在正常范圍內(nèi)。6.3.6硫化過程中，嚴格監(jiān)視各廢鍋液位和壓力，尤其是E-2101/2104/2105，及時并網(wǎng)。6.3.7隨著硫化中工藝水煤氣量的增加，會產(chǎn)生大量的工藝冷凝液，V-2101、V-2102及V-2108可能因壓差小、排液不及時產(chǎn)生滿液現(xiàn)象，此時可依次降低汽提單元和V-2108操作壓力，必要時現(xiàn)場接臨時管線排液。7硫化過程突發(fā)事件的處理措施7.1工藝水煤氣突然中斷由于硫化過程中氮氣存在于系統(tǒng)中，因此當工藝水煤氣突然停止供應(yīng)時，現(xiàn)場關(guān)閉開工氣至E-2112管線閥，中控關(guān)閉HV-2108，調(diào)節(jié)HV-2107開度，加大氮氣量，同時調(diào)節(jié)開工加熱器E-2112的蒸汽量，控制變換爐入口溫度，保持床層溫度，等待氣化送氣。7.2系統(tǒng)過氧通知氣化緊急關(guān)閉HV-1345，確認過氧氣體到達區(qū)域，對過氧區(qū)域進行隔離。如氧氣已到變換爐，則：關(guān)閉入口HV-2108及XV-2101閥，開HV-2107至100%，用低壓氮氣將進爐含氧水煤氣反應(yīng)熱帶出。然后打開AV-2101閥，使DN350的開工低壓氮走近路，逆流程經(jīng)FT-2106、E-2103、AV-2101越過變換爐，將含氧水煤氣從PV-2116頂入火炬。再等XV-2101閥前壓力PIC-2101低于0.3MPa時，可打開HV-2108、XV-2101及PV-2101，關(guān)閉AV-2101，對E-2101、V-2101設(shè)備管線進行置換，置換合格后關(guān)閉XV-2101和HV-2108。從氣化送氮氣，對進變換界區(qū)前管線進行置換，置換氣從PV-2101放火炬。7.3鍋爐水故障硫化過程中鍋爐水故障必須快速聯(lián)系調(diào)度室，通知調(diào)度進行協(xié)調(diào)，若鍋爐水能較快恢復(fù)，則關(guān)閉HV-2108閥，減少HV-2107閥門開度將氮氣量FI-2106降低到3000NM3/h，并適當提高各廢鍋蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定值，對變換爐進行小氣量循環(huán)保溫，變換系統(tǒng)保壓，同時嚴密監(jiān)控E-2101及E-2104、E-2105、E-2106廢鍋液位，使鍋爐水恢復(fù)后能馬上恢復(fù)硫化。鍋爐水中斷時間較長，則按停車處理，中控切斷工藝水煤氣進口閥HV-2108和XV-2101，切斷HV-2107氮氣供應(yīng)，關(guān)閉TV-2115閥切斷高壓蒸汽供應(yīng)，現(xiàn)場關(guān)閉熱開工氣到R-2101大閘閥，變換爐保溫保壓，等待鍋爐水