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1、第一章 工艺技术规程1.1 装置概况1.1.1 装置简介1.1.1.1气柜本厂气柜为低压湿式螺旋气柜，主要由立式圆筒型水槽、两个圆筒塔节、钟罩和导向装置组成。钟罩是一个有拱顶的底部敞开的圆筒结构，在水槽和钟罩之间是圆筒状的活动塔节，气体管道穿过水槽底板和水槽中的水进入钟罩，实现气体的输入或输出。该气柜的公称容积为30000m3，最高压力按4kpa进行设计，各个塔节之间用挂圈相连接。1.1.1.2原料气压缩机螺杆压缩机属于容积式压缩机，主要由机壳、阴阳转子、同步齿轮、变速箱、电机以及其他附属设备组成。螺杆压缩机的主要作用是给原料气加压喷水降温，分离油水后送焦炉气预处理工序。1.1.1.3合成气压
2、缩机本设备是往复式压缩机，主要由机壳、缸套、底座、曲轴、连杆、十字头、活塞杆、活塞 、吸气、排气阀、进排气缓冲罐；及辅助设备油站、冷却器、分离器等组成。1.1.1.4精脱硫系统本岗位包括：3 台滤油槽（V0201ABC）、1 台升温炉（F0201）、1 台开工炉（F0202）、2台预加氢转化器（R0201AB）、1台一级加氢转化器（R0202）、1台二级加氢转化器（R0204）、3台中温脱硫槽（R0203ABC）、2台氧化锌脱硫槽（R0205AB），1台氮气换热器（E0201）、1台氮气冷却器（E0202）、1台二硫化碳槽（V0202）、4台取样冷却器（E0203ABCD）等设备、管道、阀门、
3、仪表、安全联锁装置。1.1.1.5合成系统 1.1.1.5.1合成精脱硫保护槽来自界区的原料气在350C的温度以及2.6 MPa(a)的压力下供给。由于上游系统的操作压力存在波动，所以界区内应提供有超压保护，以防止前端泄压阀的上升。当操作温度范围在230C至240C时，脱硫催化剂的效率最高。脱硫系统的良好运行十分重要，因为它能防止硫化合物后移使甲烷化催化剂中毒。为降低原料气的温度，首先让它进入1号锅炉（E0301），产生不4.1MPa(a)的压力的蒸汽从而循环高位热。管道防爆保护由位于交换器下游的泄压阀实现。不能被循环进蒸汽系统的低位热用于加热1号工艺水加热器（E0302）中的工艺水。提供有工
4、艺侧旁路来将脱硫罐（R0301）的出口温度控制为240C。1号工艺水加热器（E0302）的出口工艺温度预期将在160C至230C之间变化，这取决于脱硫罐中催化剂的活性。从1号工艺水加热器（E0302）排出的气体随后将进入原料气分离罐（V0301），以对上游装置的液体夹带提供保护。然后使工艺气流流入脱硫罐（R0301）。脱硫罐（R0301）是一种包含两种催化剂的轴流式填料罐，这两种催化剂分别是氧化锌基Puraspec 2020和铜基Puraspec 2088。Puraspec 2020用于硫氧化碳（COS）的水解以及H2S的去除；而Puraspec 2088用于除去噻吩和硫醇（有机硫化物）以及硫
5、氧化碳和H2S。因此当硫氧化碳和H2S的含量非常低时，将Puraspec 2088催化剂放于Puraspec 2020之后。由此确保Puraspec 2088上所有催化剂表面均可吸附有机硫化物。当Puraspec 2088非常活跃时，它能够催化一些副反应，包括产生甲醇。此副反应是放热反应，在产生非常低浓度甲醇（最多2 mol%）之处趋于平衡。当催化剂的活性最高时，反应器的预期温升为80C。脱硫床的入口温度将大约为160C。当催化剂合成甲醇的能力降低，脱硫床的放热曲线也将下降，因此需要升高入口温度。重要的是要注意入口温度不受直接控制，因为临界温度指的是脱硫床的出口温度。将脱硫催化剂产生的所有副产
6、品输送至大型甲烷转化器（R0302）进行分解并转化为甲烷。采用两个多点热电偶来监控脱硫床的温度曲线。由示范跳闸系统（ESD）提供对催化剂床的保护。它包括穿过催化剂床位于其出口的高高温跳闸以及位于催化剂床出口的低低流量跳闸和高高压力跳闸。紧急减压装置对位于原料换热器（E0303）下游的火炬放空对脱硫槽提供终极保护。为了监控原料气的硫含量，在脱硫罐（R0301）的上游和下游提供了采样点。在线分析仪位于脱硫床的出口处，它提供了总硫含量（未给出硫化学形态）。1.1.1.5.2大量甲烷化将脱硫后的原料气输送至原料气换热器（E0303），并通过辅助甲烷转化器（R0303）的废气流对原料气进行加热。然后再进
7、入大型甲烷转化器（R0302）之前将该气流与压缩循环气混合。大型甲烷转化器（R0302）的入口温度非常关键，它受到循环换热器（E0305）上旁路的控制，该循环换热器位于循环气管线的上游。大型甲烷转化器（R0302）的所需入口温度为320C。大型甲烷转化器（R0302）是一种轴流固定床绝热反应器，其中装有预还原的甲烷催化剂。由于此反应器的操作温度较高，所以其碳钢外壳带有耐火衬里。该甲烷化反应会大量放热。根据循环气的流量确定大型甲烷转化器（R0302）的出口温度，并通过循环压缩机（C0301）上的入口导流叶片的位置对其进行调节。出口温度取决于原料气的成分；当调节循环气流量时，温度将在500C至60
8、6C之间变化。将热出口气流输送至2号锅炉（E0304），产生4.1MPa(a)的蒸汽从而循环高位热。管道防爆保护由位于交换器下游的泄压阀实现。2号锅炉（E0304）周围提供有旁路，用于控制辅助甲烷转化器（R0303）的入口温度。然后将气体输送至循环换热器（E0305），用于加热壳程上的循环气。气流在离开循环换热器（E0305）时被分为两部分。将第一部分气流输送至辅助甲烷转化器（R0303），进行进一步的甲烷化反应。第二部分经锅炉给水换热器，2号热水换热器，在经循环气分液罐经循环压缩机（C0301）加压后循环至大型甲烷转化器（R0302）。1.1.1.5.3气体循环对于循环至大型甲烷转化器（R0
9、302）的那部分气体，首先进行降温，以降低气体的含水量。将大量水循环至大型甲烷转化器（R0302）将会改变甲烷形成的平衡反应，同时增加压缩机所需的循环功率，二者均是不需要的。然而，必须循环最少量的水，以防止在催化剂上形成碳。通过循环压缩机（C0301）的入口温度控制循环气的含水量。将离开循环换热器（E0305）管程的循环气输送至锅炉给水加热器（E0306），从而将热量循环至蒸汽系统。锅炉给水加热器（E0306）配备有工艺侧旁路，该旁路被用于控制锅炉给水出口温度。交换器下游的工艺管线上配备有泄压阀，以防止管道爆破。将锅炉给水加热器（E0306）排出的工艺气体输送至2号工艺水加热器（E0307）。
10、提供有工艺侧旁路来控制循环压缩机（C0301）的入口温度。将循环分离罐（V0302）中的工艺冷凝液输送出界区。开车冷却器（E0308）在正常运行期间不会进行冷却。在正常运行期间，将流至壳程的冷却水关闭，同时排出壳程内的水，并对壳程进行氮气吹扫。通过压缩机入口导流叶片控制循环流量。1.1.1.5.4辅助甲烷化将离开循环换热器（E0305）的剩余部分气体在280C温度下供应至辅助甲烷转化器（R0303），进行进一步的甲烷化反应。入口温度固定不变，并受到2号锅炉（E0304）上内部旁路的控制。因为下游的交换器（循环换热器E0305）也带有控制温度的旁路，所以控制器可能会不稳定。大型甲烷转化器（R03
11、02）将大部分的碳氧化物转化为甲烷。要求辅助甲烷转化器（R0303）转化剩余低含量的碳氧化物，以尽量增加产品的甲烷含量。该甲烷转化器出口温度远低于大型甲烷转化（R0302）的出口温度，并受到反应平衡常数支配。辅助甲烷转化器（R0303）排出的热气被用于加热原料换热器（E0303）中的新鲜原料气。不能被循环进原料气的低位热被用于加热3号工艺水加热器（E0309）中的工艺水，而剩余热量则通过产品冷却器（E0310）中的冷却水去除。产品甲烷化气在40C饱和状态下从甲烷化装置排出。将合成天然气中的工艺冷凝液在产品分离罐（V0303）中清除，并输出界区。1.1.1.5.5蒸汽系统从界区引进锅炉给水，并在
12、锅炉给水加热器（E0306）中加热。通过FV0309控制器控制锅炉给水流量，该流量根据蒸汽流量以及罐中的液位变化进行计算得出。通过工艺侧旁路控制锅炉给水加热器（E0306）的出口温度，该旁路在蒸汽包（V0304）中将水加热到比饱和温度低10C。温度设定值根据蒸汽包的压力计算得来。此控制方式最大化地将热量循环至蒸汽系统中，同时在锅炉给水进入蒸汽包（V0304）时防止锅炉给水闪蒸（将会影响操作）。锅炉给水加热器（E0306）排出的锅炉给水被供应至蒸汽包（V0304）。循环工艺装置中的高位热，并将其用于1号锅炉和2号锅炉（E0301和E0304）产生蒸汽。这些锅炉是自循环系统，通过一系列上升管和降液
13、管将它们连接至蒸汽包（V0304）。然后使用蒸汽过热器（X0303）对产生的蒸汽进行过热。它是一种自然通风式火焰加热器。在3.92 MPa(g)的压力和450C的温度下将过热蒸汽输出。使用蒸汽包加药装置（X0302）添加化学品以及通过蒸汽包（V0304）的连续排污来保持蒸汽和水的质量。在排污冷却器（E0311）中冷却排出的污水，并将污水排至界区外。提供有低低和高高示范跳闸系统，用来防止锅炉管道水外露，同时防止水进入蒸汽过热器（X0303）对交换器造成损坏。1.1.1.5.6开车系统开车系统包括一些专用开车线路、工艺线路以及工艺设备。提供有三个独立回路，以允许脱硫系统、大型甲烷化系统和辅助甲烷化
14、系统之间的循环。同时还允许对催化剂床加热。然而，重要的是每个系统可与其它系统分离，以便独立进行以下工序：脱硫催化剂的还原；脱硫催化剂的氧化；主甲烷催化剂的蒸汽吹出；副甲烷催化剂的蒸汽吹出；1.1.1.5.6.1脱硫开车系统下图显示了脱硫开车系统：TO STEAM DRUM至蒸汽包PWR纯净水回水BFW IMPORT锅炉给水进口PWS纯净水供应CWR冷却水回水INSTRUMENT AIR仪表空气TO STEAM DRUM至蒸汽包FROM STEAM DRUM来自蒸汽包PWS纯净水供应PWR纯净水回水CWS冷却水供应LP NITROGEN低压氮气FEED GAS原料气FROM来自TO至图2.1：脱
15、硫开车系统还原Puraspec 2088脱硫催化剂以氧化形式供应，且一旦装载催化剂后需要对其进行还原。使用循环压缩机（C0301）对热低压氮气和原料气（包含氢气和一氧化碳还原剂）的混合物进行循环，从而达到这一目的。首先将低压氮气引入压缩机吸气端，将脱硫开车系统的压力增至0.8MPa(a)。一旦循环压缩机（C0301）开始进行氮气循环后，使用开车加热器（X0301）将催化剂床加热到100C，保持至少30分钟，以确保完全清除催化剂上的游离水。然后在50C/h的速度下将催化剂床的温度增加至130C。通过专用开车管线将一小股原料气引入1号工艺水加热器（E0302）的上游。脱硫床满溢之后以及将气体循环至循环压缩机（C0301）吸气端之前，先后在2号工艺水加热器（E0307）和开车冷却器（E0308）中对气体进行冷却。注意还原应在低还原剂浓度的条件下低速进行，因为这能使催化剂的活性表面面积、吸附面积和寿命增至最大。提供有与还原相关的放热曲线，并应对其进行严密监视。还原期间，原料气中包含的惰性气体将使系统压力升高。为维持系统压力，在压缩机的吸入管线中提供有火炬线。还原结束后，必须马上通过循环压缩机（C0301）上游管线把脱硫开车系统的氢气和碳氧化物弛放至火炬，然后保持氮气正压。TO STEAM DRUMPWRBFW IMPORTPWSPWRINSTRUMENT A
