CN110763027A - 一种加快变换炉降温***及操作方法 - Google Patents

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聂家波
蒋云龙
张志峰
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Abstract

本发明涉及一种加快变换炉降温***及操作方法。在换热器进出口管线上增加旁路阀和阀门。变换炉为多台变换炉，在两台变换炉之间有放空阀，或者两台变换炉之间连接低温的中压氮气管线，避免变换炉出口热气进入下一台变换炉。将热氮气放空，将冷氮气输送至变换炉入口，使各变换炉入口的中压氮气温度保证最低，换热后的热氮气通过放空阀放空，避免将热量带到下一个变换炉。在具有三变换炉的降温***中，在第一变换炉入口手阀前增加一放空管线和放空手阀。通过在第一变换炉前增加放空阀，改变已有降温方式，避免换热器进行换热导致降温效果差，降温时间由72小时缩短到28小时，降温效果显著提高，改造仅增加了一条管线和一台阀门，投资小，收益大。

Description

一种加快变换炉降温***及操作方法
技术领域
本发明涉及化工生产领域；特别是涉及一种加快变换炉降温***及操作方法。
背景技术
一氧化碳变换装置广泛应用于煤制氢、焦油制气，制化肥、合成氨、甲醇等行业，主要是将焦炉气或煤气等在催化剂的作用下，且在一定的温度(高于催化剂的起始活性温度)条件下，将CO和水蒸汽发生反应，把CO转化为氢气和二氧化碳气，之后进入下游工序进行脱硫脱碳处理后得到纯氢或生产化工产品等。
变换装置为高温高压工艺，其中变换炉为高温设备，正常运行时一般第一变炉温度最高，常常能达到450-500℃，而其他变换炉温度也在200℃以上。当变换工序如果有检修或更换催化剂时，变换炉需要降温至常温才能进行检修或换剂。以装置中有三台变换炉为例，传统的变换降温有两种方式：一种为通过开工氮气降温，另一种是按照工艺流程进行降温。
第一种降温方式具体操作方法为：如图1所示，在第一变换炉1入口和出口分别有第一变换炉入口氮气阀8和第一变换炉出口氮气阀9，在第二变换炉2入口和出口分别有第二变换炉入口氮气阀10和第二变换炉出口氮气阀11，在第三变换炉3入口和出口分别有第三变换炉入口氮气阀12和第三变换炉出口氮气阀13。在使用开工氮气前，首先倒通第一变换炉入口氮气阀8、第一变换炉出口氮气阀9、第二变换炉入口氮气阀10、第二变换炉出口氮气阀11、第三变换炉入口氮气阀12、第三变换炉出口氮气阀13处的盲板，上游开工氮气21分别经过第一变换炉入口氮气阀8、第二变换炉入口氮气阀10和第三变换炉入口氮气阀12，分别进入到第一变换炉1、第二变换炉2和第三变换炉3，再分别经过第一变换炉出口氮气阀9、第二变换炉出口氮气阀11和第三变换炉出口氮气阀13排入下游开工氮气22，从而完成整个降温过程，由于开工氮气管线管径较大，管径为DN600，倒6块盲板耗用较大人力和物力，且开工氮气阀门较大，存在泄露的可能，倒盲板的安全风险很大。
第二种降温方式具体操作方法为：如图2所示，关闭变换界区阀17和进第二变换炉调节阀16，打开中压氮气手阀18、去火炬放空阀19、煤气换热器管程手阀15、第一变换炉入口阀7和第三变换炉出口阀14，中压氮气23通过煤气预热器5管程，进入煤气换热器4的管程，经过煤气换热器管程手阀15及第一变换炉入口阀7进入第一变换炉1，再经过煤气换热器4壳程进入第二变换炉2，出第二变换炉2通过第三变换炉3后，经过第三变换炉出口阀14进入煤气预热器5的壳程，最后再经过换热器组6后通过去火炬放空阀19排放至火炬24。但由于在降温过程中有部分换热器(煤气预热器5和煤气换热器4)相互换热，导致降温效果差，降温时间长。
因此目前需要解决的问题是提高降温的效率以及降低施工的安全风险，缩短变换炉降温时间。
发明内容
本发明的目的是提高变换炉降温速率，缩短降温时间。
根据存在的问题，我们经过多方研究和试验发现：降温速度慢的主要原因为氮气进入变换炉之前会和变换炉后的物料进行换热，使其进入变换炉之前的氮气温度会升高，如图2所示，中压氮气23进入煤气预热器5中与第三变换炉3出来的热氮气进行换热，导致中压氮气出煤气预热器5的中压氮气温度升高，进而使得进入第一变换炉1的中压氮气升高，而导致降温效果很慢，同理煤气换热器4也存在此问题，中压氮气进入第一变换炉1前与第一变换炉1的出口氮气换热，导致进入第一变换炉1的中压氮气温度升高，降温效果下降。为此，我们的降温思路是避免冷物料与热物料换热，可以在换热器进口或出口管线上增加旁路管线和阀门，打开换热器的旁路阀，关闭相应的冷物料或热物料中的一股物料的阀门，这样冷物料可以直接跨过换热器，避免热物料的热量传递给冷物料，使进入变换炉的中压氮气保持低温，进入达到最好的降温效果。变换炉可以为多台变换炉，根据现场设计流程，避免变换炉出口的热气进入下一台变换炉，如在两台变换炉之间有放空阀，或者两台变换炉之间可以连接低温的中压氮气管线，可将热氮气放空，将冷氮气输送至变换炉入口，使其各变换炉入口的中压氮气温度保证最低，换热后的热氮气通过放空阀放空，避免将热量带到下一个变换炉中。
本发明的技术方案如下：
一种加快变换炉降温***；其特征是在换热器进出口管线上增加旁路阀和阀门。
本发明的变换炉降温***；其特征是变换炉为多台变换炉，在两台变换炉之间有放空阀，或者两台变换炉之间连接低温的中压氮气管线，避免变换炉出口的热气进入下一台变换炉。
本发明的加快变换炉降温***的操作方法，其特征是将热氮气放空，将冷氮气输送至变换炉入口，使其各变换炉入口的中压氮气温度保证最低，换热后的热氮气通过放空阀放空，避免将热量带到下一个变换炉中。
本发明的变换炉降温***；在具有三变换炉的降温***中，在第一变换炉入口手阀7前增加一放空管线和放空手阀20。
如图3所示；包括第一变换炉，第二变换炉，第三变换炉，煤气换热器，煤气预热器，换热器组，第一变换炉入口阀，第三变换炉出口手阀，煤气换热器管程手阀，第二变换炉调节阀，变换界区阀，中压氮气手阀，火炬放空阀，第一变换炉放空阀；在变换界区阀后连接煤气管线，中压氮气管线通过中压氮气手阀与煤气管线相连，煤气管线之后分成两股，一股与煤气预热器管程入口相连，另一股通过第二变换炉调节阀与第二变换炉入口相连，煤气预热器管程出口与煤气换热器的管程入口相连，煤气换热器的管程出口依次通过煤气换热器管程手阀，第一变换炉入口阀与第一变换炉入口相连，在第一变换炉入口阀前连接一变前放空管线，在一变前放空管线上安装第一变换炉放空阀；第一变换炉出口与煤气换热器的壳程入口相连，煤气换热器的壳程出口与第二变换炉入口相连，第二变换炉出口与第三变换炉入口相连，第三变换炉出口通过第三变换炉出口手阀手阀与煤气预热器壳程入口相连，煤气预热器壳程出口与合成气放空管线相连，在合成气放空管线上安装火炬放空阀。
在需要降温时，操作方法是，关闭变换界区阀17和煤气换热器管程手阀15，打开中压氮气手阀18、第二变换炉调节阀16、第一变换炉入口阀7、第一变换炉放空阀20、第三变换炉出口手阀14和去火炬放空阀19；中压氮气23通过第二变换炉调节阀16分成两路，一路中压氮气通过煤气换热器4壳程进入第一变换炉1，再通过第一变换炉入口阀7及第一变换炉放空阀20放空至火炬24，完成第一变换炉1的降温；另一路中压氮气依次通过第二变换炉2及第三变换炉3，出第三变换炉3后经过第三变换炉出口阀14进入煤气预热器5的壳程，最后再经过换热器组6后通过去火炬放空阀19排放至火炬24。
本发明通过在第一变换炉1前增加放空阀20，改变已有降温方式，避免换热器进行换热而导致降温效果差，降温时间由72小时缩短到28小时，降温效果显著提高，同时此改造仅增加了一条管线和一台阀门，投资小，收益大。
附图说明
图1为传统降温方案一；
图2为传统降温方案二；
图3为改造后降温方案；
1-第一变换炉；2-第二变换炉；3-第三变换炉；4-煤气换热器；5-煤气预热器；6-换热器组；7-第一变换炉入口阀；8-第一变换炉入口氮气阀；9-第一变换炉出口氮气阀；10-第二变换炉入口氮气阀；11-第二变换炉出口氮气阀；12-第三变换炉入口氮气阀；13-第三变换炉出口氮气阀；14-第三变换炉出口阀；15-煤气换热器管程手阀；16-第二变换炉调节阀；17-变换界区阀；18-中压氮气手阀；19-去火炬放空阀；20-放空手阀；21-上游开工氮气；22-下游开工氮气；23-中压氮气；24-火炬；25-煤气管线；26-中压氮气管线；27-一变前放空管线；28-合成气放空管线。
具体实施方式：
原变换降温有两种方式：一种为通过开工氮气降温，另一种是按照工艺流程进行降温。第一种降温方式需要倒通第一变换炉入口氮气阀8、第一变换炉出口氮气阀9、第二变换炉入口氮气阀10、第二变换炉出口氮气阀11、第三变换炉入口氮气阀12、第三变换炉出口氮气阀13处的盲板，由于开工氮气管线管径较大，倒6块盲板耗用较大人力和物力，且开工氮气阀门较大，存在泄露的可能，倒盲板的安全风险很大。第二种降温方式由于在降温过程中有部分换热器(煤气预热器5和煤气换热器4)相互换热，导致降温效果差，降温时间长。
根据存在的问题，我们设计开发了如下方案：在原有设备及阀门保持不变的基础上，在第一变换炉入口手阀7前增加一放空管线和放空手阀20。
如图3所示，一种加快变换炉降温***包括第一变换炉1，第二变换炉2，第三变换炉3，煤气换热器4，煤气预热器5，换热器组6，第一变换炉入口阀7，第三变换炉出口手阀14，煤气换热器管程手阀15，第二变换炉调节阀16，变换界区阀17，中压氮气手阀18，火炬放空阀19，第一变换炉放空阀20。在变换界区阀17后连接煤气管线25，中压氮气管线26通过中压氮气手阀18与煤气管线相连，煤气管线之后分成两股，一股与煤气预热器5管程入口相连，另一股通过第二变换炉调节阀16与第二变换炉2入口相连，煤气预热器5管程出口与煤气换热器4的管程入口相连，煤气换热器4的管程出口依次通过煤气换热器管程手阀15，第一变换炉入口阀7与第一变换炉1入口相连，在第一变换炉入口阀7前连接一变前放空管线27，在一变前放空管线27上安装第一变换炉放空阀20。第一变换炉1出口与煤气换热器4的壳程入口相连，煤气换热器4的壳程出口与第二变换炉2入口相连，第二变换炉出口与第三变换炉3入口相连，第三变换炉3出口通过第三变换炉出口手阀14手阀与煤气预热器5壳程入口相连，煤气预热器5壳程出口与合成气放空管线28相连，在合成气放空管线28上安装火炬放空阀19。
在需要降温时，关闭变换界区阀17和煤气换热器管程手阀15，打开中压氮气手阀18、第二变换炉调节阀16、第一变换炉入口阀7、第一变换炉放空阀20、第三变换炉出口手阀14和去火炬放空阀19。中压氮气23通过第二变换炉调节阀16分成两路，一路中压氮气通过煤气换热器4壳程进入第一变换炉1，再通过第一变换炉入口阀7及第一变换炉放空阀20放空至火炬24，完成第一变换炉1的降温；另一路中压氮气依次通过第二变换炉2及第三变换炉3，出第三变换炉3后经过第三变换炉出口阀14进入煤气预热器5的壳程，最后再经过换热器组6后通过去火炬放空阀19排放至火炬24。
在降温期间避免了第一变换炉进出口换热和第三变换炉出口与中压氮气换热的过程，使中压氮气最大限度的带走三台变换炉的热量，进而达到最佳的降温效果。
我们在变换装置停车，停车时第一变换炉炉温467℃，第二变换炉炉温336℃，第三变换炉炉温248℃，之后按照上述实施方式进行降温，经过26个小时降温，第一变换炉炉温降至36℃，第二变换炉炉温46℃，第三变换炉炉温41℃，比原流程降温降温时间72小时提前近46小时，降温效果显著。

Claims (6)

1.一种加快变换炉降温***；其特征是在换热器进口或出口管线上增加旁路管线和阀门。
2.如权利要求1所述的变换炉降温***；其特征是变换炉为多台变换炉，在两台变换炉之间设置放空阀，或者两台变换炉之间连接低温中压氮气管线，避免从变换炉出来的热氮气进入下一台变换炉。
3.如权利要求2所述的变换炉降温***；其特征是在具有三台变换炉的降温***中，在第一变换炉入口手阀(7)前增加一放空管线和放空手阀(20)。
4.如权利要求2所述的变换炉降温***；其特征是包括第一变换炉，第二变换炉，第三变换炉，煤气换热器，煤气预热器，换热器组，第一变换炉入口阀，第三变换炉出口手阀，煤气换热器管程手阀，第二变换炉调节阀，变换界区阀，中压氮气手阀，火炬放空阀，第一变换炉放空阀；在变换界区阀后连接煤气管线，中压氮气管线通过中压氮气手阀与煤气管线相连，煤气管线之后分成两股，一股与煤气预热器管程入口相连，另一股通过第二变换炉调节阀与第二变换炉入口相连，煤气预热器管程出口与煤气换热器的管程入口相连，煤气换热器的管程出口依次通过煤气换热器管程手阀，第一变换炉入口阀与第一变换炉入口相连，在第一变换炉入口阀前连接一变前放空管线，在一变前放空管线上安装第一变换炉放空阀；第一变换炉出口与煤气换热器的壳程入口相连，煤气换热器的壳程出口与第二变换炉入口相连，第二变换炉出口与第三变换炉入口相连，第三变换炉出口通过第三变换炉出口手阀手阀与煤气预热器壳程入口相连，煤气预热器壳程出口与合成气放空管线相连，在合成气放空管线上安装火炬放空阀。
5.权利要求2的加快变换炉降温***的操作方法，其特征是将热氮气放空，将冷氮气输送至变换炉入口，使其各变换炉入口的中压氮气温度保证最低，换热后的热氮气通过放空阀放空，避免将热量带到下一个变换炉中。
6.权利要求3的加快变换炉降温***的操作方法，其特征是在需要降温时，关闭变换界区阀和煤气换热器管程手阀，打开中压氮气手阀、第二变换炉调节阀、第一变换炉入口阀、第一变换炉放空阀、第三变换炉出口手阀和去火炬放空阀；中压氮气通过第二变换炉调节阀分成两路，一路中压氮气通过煤气换热器壳程进入第一变换炉，再通过第一变换炉入口阀及第一变换炉放空阀放空至火炬，完成第一变换炉的降温；另一路中压氮气依次通过第二变换炉及第三变换炉，出第三变换炉后经过第三变换炉出口阀进入煤气预热器的壳程，最后再经过换热器组后通过去火炬放空阀排放至火炬。
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CN112899041A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 中国神华煤制油化工有限公司 水煤气变换***及其预热方法

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