合成氨生产作业变换岗位操作规程.docx
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合成氨生产作业变换岗位操作规程
合成氨生产作业变换岗位操作规程
一、本岗位任务
1、变换：
压缩三段来半水煤气，在一定温度、压力催化剂的条件下使CO与水蒸汽反应，将CO转换为CO2脱除至规定的指标（≤0.5%）范围内，同时生成合成氨生产所需的原料气H2，并在中变触媒的作用下将90%以上的有机硫转变为无机硫。
负责向合成、岗位输送合格的除氧水、脱盐水。
二、反应原理:
1、变换工段反应原理：
CO在一定条件下,半水煤气中的CO与水蒸汽反应，转变为CO2、H2的工艺过程，其反应的化学方程式如下：
CO+H2O＝CO2+H2+41KJ/MOL
反应特点：
这是一个可逆放热反应，从化学平衡来看，降低反应温度，增加水蒸汽的用量，有利于上述反应生成CO2、H2的方向移动，从而提高平衡转换率。
另外提高变换压力，可加快变换反应速度，提高催化剂的催化能力。
2、中变触媒还原反应原理：
中变触媒装炉时状态为Fe2O3，其本身并不具有活性，必须将其进行还原后，才具有活性，具体反应为：
3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO23Fe2O3+H2＝2Fe3O4+H2O
还原态的触媒极易与氧发生氧化反应，放出大量的氧化热，所以还原过程中要严格控制氧含量，严防因氧超标，烧坏触媒。
氧化反应为：
4Fe3O4+O2＝6Fe2O3
低变触媒硫化反应原理：
低变触媒使用前为氧化钴，氧化钼它本身不具有催化活性，必须将其硫化后才具有活性，硫化反应为：
COO+H2S=COS+H2OMOO3+2H2S+H2=MOS2+3H2O
三、工艺流程
1、工艺流程简图
中压蒸汽
⑴变换工序气相流程简图水煤气
饱和塔
分离器
热交管内
中变电加
除油器
压缩三出来气
dffhhjj
低变二三段
调温水加
低变一段
热交管间下
中间二段
热交段
中变三段
中变一二段
第二增湿器
第二增湿器
一水加
去脱碳
循环冷却水
软水加热器
冷却器
分离器
热水塔
变换气变换气
恩德
机械除油器
低压蒸汽
⑵软水流程
合成废锅
软水加热器
一、二增湿器
电厂来脱盐水
除氧泵
除氧器
热水塔
饱和塔
调温水加
一水加
热水泵
2、工艺流程叙述
⑴变换工序：
变换工艺采用中低变换工艺。
1）气体流程：
①工艺气体流程：
压缩三段来温度约≤30℃、压力1.7—1.8MPa的半水煤气经除油器除去气体夹带的油、水等，然后进入焦炭过滤器进一步除油水及杂质，然后由饱和塔下部进入（T10701）与顶部来的热水逆流充分接触增湿提温（≤150℃），与外管网来的饱和蒸汽按一定比例（汽气比0.4—0.45左右）混合，水煤气水分离器分离水后，进入热交换器下部管内分别与中变二段、三段来气进行换热，（在热交换器进出口有股副线用于调节中变炉二、三段温度）加热至380℃左右，经中变电加热器（F10701）进入中变炉（R10701）增湿降温进行初步变换反应，然后进入第一增湿器进行补充增加变换中的水分，达到节约蒸汽的目的后在进入变换炉二段继续变换反应后进入热交换器，上段管间与水煤气进行换热后进入变换炉三段进行变换反应，进入热交换器下段与水煤气进行换热，提高半水煤气温度，降低变换气温度后进入第二增湿器经变换器增加水分，同时降低变换气温度降至185℃左右，进入低变炉（R10702）上段进行变换反应，反应后的气体进入调温水加热器（E10702）管间，与一水加热器（E10703）来的热水换热后进入低变炉（R10702）的中下段继续反应，反应后的气体（CO≤0.5%）经一水加热器（E10703）降温后，进入热塔（T10701）下部降温，再依次经过软水加热器（E10704），变换气冷却器（E10705）降温至35℃~40℃左右，经变换气气水分离器（V10705）分离水分后送脱碳岗位。
②蒸汽流程：
来自管网2.45MPa的蒸汽，经变换蒸汽分支管进入界区，一路进入蒸汽汽水分离器分离水分后，再进入半水煤气汽水分离器，参加变换反应；另一路进入第一、二增湿器（V10703）。
自外网来的低压蒸汽一路进入旋膜除氧器以达到除去氧气的目的，另一路进入机械除油器用于除去油杂质等。
2）水流程：
①热水流程：
由热水塔出来的热水（温度125℃左右），经热水泵（P10701A、B）加压至2.0—2.2MPa，经一水加热器（E10703）与变换气换热后进入调温水加（E10702）与低变一段反应后的气体换热，提温至150℃左右，由顶部进入饱和塔（T10701）与半水煤气传质传热后，经U型水封进入热水塔与变换气传质传热，循环使用。
③循环水流程：
来自循环水工序的循环冷却水（0.3~0.4MPa32℃），经送变换气冷却器的管间冷却变换气，由变换气冷却器出来的热水进入回水管道，经冷却塔降温后循环使用。
4）除氧系统:
电厂来0.5MPa左右的脱盐水，进入软水加热器一路送到油水分离器清洗油分用（以防突发事故，起到临时储存的作用），另一路送至除氧器，在除氧器内利用低压蒸汽加热至102℃—106℃，除氧合格后（O2≤0.1mg/l），经除氧水泵加压至（3.7—4.0MPa），一路送合成废锅，一路送变换第一、二增湿器一路送至热水塔补水等。
四、工艺、技术指标
一、温度
1、
热水塔出口温度
≤110
℃
6、
低变一段入口温度
185～195
℃
2、
中变一段入口温度
290±10
℃
7、
低变一层热点温度
205±10
℃
3、
中变一层热点温度
430±10
℃
8、
低变二段入口温度
170-185
4、
中变二层热点温度
400±10
℃
9、
系统出口变换气温度
25～35
℃
5、
中变二段入口温度
305±5
10、
除氧器工作温度
102～106
℃
工艺、技术指标（续表）
二、压力
1、
系统压力
1.7～1.8
MPa
5、
除氧水泵出口压力
2.3～3.2
MPa
2、
系统压差
≤0.07
MPa
6、
除氧器压力
≤0.02
MPa
3、
热水泵出口压力
2.0～2.2
MPa
7、
除氧水泵入口压力
≥0.05
MPa
4、
中压蒸汽压力高于系统压力
0.25～0.3
MPa
三、液位
1、
饱和塔液位
0.5～0.7（50%～70%）
m
4、
除氧器液位
0.5～0.7（50%～70%）
m
2、
热水塔液位
0.5～0.7（50%～70%）
m
四、分析
1、
半水煤气O2
0.1～0.5
%
7、
电厂来脱盐水PH
≥9.0
2、
中变出口CO
3.5～6.0
%
8、
除氧水泵出口除氧水O2
≤0.1
mg/L
3、
低变出口CO
≤0.30
%
9、
中变炉入口汽/气
0.4～0.45
4、
热水总固体
100～400
mg/L
5、
热水PH
8.0～8.5
ppm
6、
脱盐水槽出口脱盐水PH
＞7.0
五、电流
1、
热水泵
＜83
A
3、
除氧泵
＜242.3
A
2、
脱盐水加压泵
＜29.4
A
4、
五、主要设备一览表
序号
设备名称
规格及参数
材质
数量
1
中变炉
Ф3800×16340×60151m3三段触媒型号B11376.24T设计压力2.0MPa
15CrMoR
1台
2
低变炉
ф4100×16125178m3三段触媒型号B303Q74m3除氧剂3m3压力2.7MPa
16MnR
1台
3
饱和热水塔
ф2400×32040内装不锈钢规整波纹板填料，共装填63m3压力2.0MPa
0Cr18Ni9
11台
4
变换气气水分离器
Ф2000×713019.2m3压力1.7MPa
0Cr18Ni9
1台
5
气水分离器
Ф1000×65804.5m3压力2.2MPa
0Cr18Ni9
1台
6
除油器
Ф1600×4090压力1.7MPa
16MnR
1台
7
第一增湿器
ф2000×6950不锈钢阶梯环填料，高度1500mm压力1.7MPa
0Cr18Ni9
1台
8
第二增湿器
ф2000×6945藏气压力1.7MPa
不锈钢阶梯环填料，高度1500mm
0Cr18Ni9
1台
9
变换气冷却器
压力1.8MPa
壳程ф1400×8600F=615m2压力0.45MPa
0Cr18Ni9
Q235B
1台
序号
设备名称
规格及参数
材质
数量
10
热交换器
壳程ф1400×14785
上部F=258m2下部F=173m2压力1.8MPa
0Cr18Ni9
1台
11
调温水加热器
壳程ф1000×6285F=93m2压力1.8MPa
0Cr18Ni9
Cr18Ni9
1台
12
软水加热器
壳程ф1400×10000压力0.45MPa
压力1.8MPa
F=395m2
0Cr18Ni9
1台
13
一水加热器
壳程ф1100×7820压力1.8MPa
管程ф25×2.5×6200压力2.2MPa
F=178m2
0Cr18Ni9
1台
14
中变电加热器
ф800×6590压力0.25MPa
电热元件60支10KW/支N=600KW
1
0Cr18Ni9
0Cr18Ni9
1台
15
低变电加热器
Ф1200×7010压力2.7MPa
电热元件120支10KW/支N=1200KW
16MnR
1台
16
CS2槽
ф1400×4365×8压力0.5MPa5.7m3
Q235B
1台
17
精脱硫槽
Ф2600×14.75A槽装T102二段B槽装T104二段压力1.7MPa
16MNR
2台
18
旋膜式除氧器
Ф2000×800150m3压力0.30MPa
Q235B
1台
19
1#热水循环泵
ZE100-100—200Q=120m3/hH=50mP=30KW2950r/min
附电机YBZ2002.1-2IP55转速2950r/min55.5A
1台
20
2#热水循环泵
GR150—70Q=150m3/hH=71m2960r/min
附电机Y225M-245KW380V转速2980r/min
1台
21
除氧水泵
DG25-30×9多级离心泵Q=22-30m3/hH=280m2950r/minP=37KW
附电机YBZ200L2-237KW
12台
六、本岗位正常开停车步骤
1、开车步骤：
⑴开车前的准备工作：
1）仪表空气（氮气），除氧水送至界区。
2）热水泵单体试车合格。
3）中、低压蒸汽暖管合格送至界区排净积水备用。
4）联系调度送电。
5）中、低变电炉绝缘良好合格备用。
6）自调阀调试合格。
7）循环水系统开车，送至界区。
⑵变换开车步骤：
1）变换系统开车时所用循环水为无压回水。
开热水泵建立好热水循环，调节好液位。
2）根据调度指令，压缩工段送气后，开启系统入口放空阀，适当放空后取样分析氧含量合格即关闭。
当进口压力略高于系统压力后，开启系统进口阀，向系统送气，稍开蒸汽阀，向系统补加蒸汽，同时开启各导淋阀排净冷凝水，随着系统生产负荷的增加，逐渐开大蒸汽阀，开系统出口放空阀放空，待成分合格后，再与下工段联系，提压与工段压力基本相同，向后工段送气。
3）根据催化剂床层温度和系统内各点的温度及气量来调节蒸汽补加量和催化剂段间冷却附线。
4）合成工段转入正常后，逐渐关小外供蒸汽，启用合成废锅蒸汽。
2、停车步骤：
接到减量信号后，逐渐减少蒸汽加入量、增温器喷水量、热水循环量、氮气加入量，接到全部停车信号后，关闭外供蒸汽阀，两增温器喷水及前后切断阀，关闭各冷激付线及旁路阀，关闭系统配氮阀，变换进出口大阀及旁路阀，根据情况系统保温保压，短时停车，不必停热水循环。
七、本岗位正常控制要点：
1、严格控制触媒各段温度。
2、控制变换气中一氧化碳含量在指标范围内。
3、勤观察蒸汽，除氧水压力，发现其波动较大时，及时处理。
4、控制好倒淋、排污，防止积水入变换炉。
5、加强巡检，控制好饱和热水塔液位。
6、加强对转动设备的巡检，发现不正常情况及时处理。
7、根据分析结果，调整好热水排污量。
9、按时巡检：
巡检内容：
⑴检查运转设备的震动，润滑、温度、压力及各备用泵的状态。
⑵检查各塔温度、压力、液位情况。
⑶检查各自动仪表和现场仪表是否一致，调节阀开度情况，如有偏差及时报告班长，请仪表工校正准确。
⑷检查工艺管线，设备阀门、法兰的跑冒、滴、漏情况，发现问题及时处理或报告。
⑸冬季要检查各防冻点，伴热管线是否畅通，低点导淋是否及时排放，所停伴热是否排净积水。
⑹检查工器具及消防器材的存放及备用情况。
⑺检查动静设备本体及现场的卫生情况。
八、不正常情况原因及处理方法。
序号
不正常情况
原因
处理方法
1
饱和塔出口温度低
①热水循环量过大，热水温度低过小带入热量太少。
②除氧水补入量较大。
③热水塔排污量过大。
④管道设备保温不好，热损失较大。
⑤测温点不准。
①调整热水循环量至正常范围。
②适当减少除氧水补入量。
③适当控制热水塔排污量。
④联系对管道设备保温。
⑤联系仪表人员处理测温点
2
系统阻力大
①饱和塔或热水塔液位控制过高。
②蒸汽加入量大。
③除氧水水质差，饱和塔填料结垢，堵塞催化剂床层。
④换热器换热管堵。
⑤催化剂质量差，强度低易粉化。
⑥操作温度大且频繁，催化剂颗粒反复膨胀、收缩，直至破碎。
⑦床层温度过高，时间过长催化剂烧结。
⑧水进入床层，催化剂受潮破碎结块。
⑨系统内积水未及时排放。
⑩系统阀门开度小。
①控制好饱和塔、热水塔液位至正常范围内。
②适当减少蒸汽加入量。
③联系有关部门控制好除氧水水质。
填料堵塞严重时停车处理。
④停车处理换热管。
⑤采用质量好的催化剂。
⑥⑦稳定操作控制好炉温。
⑧⑨及时排放各导淋，严防积水。
⑩检查系统各阀门，将其开到正常位置。
3
变换出口CO超标
①外供蒸汽压力或蒸汽加入阀开度过小致蒸汽加入量少。
②循环热水量波动大，致使温度低产生的蒸汽少。
③热交换热器换热管漏。
④低变炉近路未关严。
⑤饱和塔液位过低，饱和热水塔串气。
⑥CO分析仪偏低。
⑦系统加量过快。
⑧触媒使用时间长，中毒、失灵、衰老、结皮破碎粉化活性下降。
⑨操作温度突然升高或降低，温度波动大而频繁不在活性范围内
①联系调度提蒸汽压力适当开大蒸汽加入阀②控制好热水循环量，提高热水温度③更换热交器④关严近路⑥安排仪表人员校正一氧化碳分析仪⑦联系调度稳定系统气量⑧更换触媒⑨加强责任心稳定操作确保炉温在指标范围内
4
低变触媒反硫化
①蒸汽加入量大②低变炉温控制过高③系统氧含量超标④半脱后硫化氢控制过低⑤低变炉进口气体带水
①稳定蒸汽压力②适当降低低变炉温③联系调度作减量处理，待氧含量正常后再加量④适当提高半脱后硫化氢⑤开低变炉进口管倒淋排净其内积水
不正常情况原因及处理方法
序号
不正常情况
原因
处理方法
5
中变炉温波动大
①蒸汽压力波动大。
②系统气量波动大。
③除氧水压力波动大。
④氧含量超标。
⑤中变炉进口气体带水。
⑥触媒活性不好。
⑦热水补水量不稳。
⑧热水循环量波动大。
①稳定蒸汽压力。
②稳定系统气量。
③稳定除氧水压力。
④减量。
⑤排净中变炉进口管内积水。
⑥更换触媒。
⑦稳定补水量。
⑧稳定热水循环量。
6
低变炉温波动
①蒸汽压力较大。
②系统气量波动大。
③热水循环量波动大。
④调温水加热器或第二段间加热换热管漏。
⑤低变炉进口前设备管道导淋排放不及时致使进低变炉进口气体带水。
①稳定蒸汽压力。
②稳定系统气量。
③稳定除氧水压力。
④停车处理或更换设备。
时排净设备管道内积水。
九、本岗位安全操作要点
1、稳定控制中、低变炉，严禁超温。
2、及时排放油水，保证热水水质，保护催化剂。
3、控制好饱和热水塔液位，防止串气抽空造成事故。
4、对各自调阀仪表自动分析加强检查，保证灵敏准确好用。
5、排放导淋应在上风处排放，防止煤气中毒的发生。
6、加强分析控制进低变炉的蒸汽量，H2S含量，防止出现低变催化剂的反硫化。
7、加强对除氧水泵的检查保证系统供水正常，保证全厂脱盐水的供应。
8、严格交接程序，加强对岗位消防器材、安全用品的检查和保养，做到齐全好用。
9.严格控制系统出口CO含量严禁超标。
十、安全指标
序号
项目
低限
高限
指标
单位
指标
单位
1
中变一段热点温度
490
℃
2
低变一段入口温度
250
℃
3
低变一段热点温度（常压）
420
℃
4
低变二段入口温度
150
℃
5
电炉温度
400
℃
6
系统压力
2.4
Mpa
7
中压蒸汽压力
2.4
Mpa
8
饱和塔液位
20
%
90
%
9
热水塔液位
20
%
90
%
10
半水煤气O2含量
0.5
%
11
低变出口CO
0.6
%
12
精脱硫系统出口总硫
0.1
ppm
13
饱和热水塔热水PH值
7.5
8.5
14
变换炉升降温速率
60
℃/h
附件一、中变催化剂（NB113）升温还原方案
1、还原原理：
中变催化剂的主要成分是r-Fe2O3，它本身没有催化活性，只有一定条件下还原成Fe3O4才具有催化活性。
催化剂的还原反应：
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+Q3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O+Q
还原反应是放热反应，因此，要严格控制进气的CO、H2含量，缓慢增加其浓度，防止过量超温。
催化剂还原后，若遇氧会重新被氧化。
反应式为：
4Fe3O4+O2=6Fe2O3+Q
氧化反应放出的热量更大，温升更猛，因此开始还原前必须彻底置换系统中的氧，并严格控制气体中的氧含量，以防止发生催化剂重新氧化，造成温升过猛，使催化剂烧结失去活性。
2、触媒型号：
我厂采用NB113型中变催化剂，总计装填量约80吨。
位置
型号
数量
上段
NB113
19.34T
12.2m3
中段
NB113
4.75T
15.64m3
下段
NB113
31.9T
20.18m3
3、准备工作：
⑴仪表气供应正常，所有电器、仪表（包括DCS系统）均调试合格。
⑵循环水、脱盐水、3.0MPa过热蒸汽暖管、送至界区备用。
除氧系统试运转正常，能送出除氧水。
⑶中变电加热器各组电热元件测试绝缘良好备用，并指派专人负责升温还原期间的停送电工作。
⑷升温还原所需分析仪器、药品及分析人员安排到位，并准备好分析，并做好原始记录。
⑸岗位配备安全消防器材，包括灭火器、消防蒸汽胶管、防毒面具、长管面具等。
⑹软水加热器、变换冷却器通冷却水。
⑺检查阀门的开关情况：
1）应关闭的阀门：
高压蒸汽进界总阀、所有氮气置换阀、变换系统进口阀、变换系统出口阀、低变炉进、出口阀（和低变炉隔离）、中变一段冷激调节阀主付线、中变二段冷激阀调节阀主付线阀、中变气放空阀、第一二增湿器加水调节阀主付线阀、除氧水泵出口阀、除氧水泵至合成废锅阀。
2）应打开的阀门：
饱和塔液位调节阀主付线阀并建立正常水封、变换系统出口放空阀、热交煤气进口阀、第一二增湿器付线阀、低变系统近路阀以及除油器付线阀。
4、升温还原步骤：
⑴脱硫岗位开一台罗茨风机，从进口吸入空气，出口控制200～250mmHg。
开一台压缩机，开三四直通阀、六回四阀、全开一回一阀，控制三出压力0.5MPa，向变换系统送气。
⑵当变换系统入口压力达到0.5MPa时，缓慢打开变换系统进口阀，从变换系统后放空。
通过调节变换系统后放空阀或联系增加压缩来气量的方法，稳定控制中变系统压力0.5MPa。
向系统导入空气后，及时排放除油器、汽水分离器、热交以及增湿器导淋阀，排净系统内水。
⑶启运中变电加热器，加电12组。
控制升温速率15℃/h，如果升温速率超过15℃/h，则联系压缩调整一回一，增加气量，并及时调整变换后系统放空，以控制中变系统压力稳定在0.5MPa。
⑷空气升温至第一层触媒120℃/h时，恒温6小时，以脱除催化剂物理水，缩小各触媒层之间的温差。
如果一、二、三层触媒床层温差太大，可适当延长升温时间，直至第三层触媒床层温度拉至120℃。
⑸启动除氧水系统向热水塔加热水，启动热水泵建立热水循环。
⑹逐渐增大电加功率，继续升温，控制升温速率～15℃/h当第一层触媒床层温度升至180℃时，联系调度开3.0MPa蒸汽，向空气中配加蒸汽升温（加蒸汽前要先排净蒸汽管路及设备冷凝水。
）升温至250℃。
⑺当第一层触媒层升温至250℃时，停止加空气，关闭变换系统入口阀，联系停压缩机，以蒸汽恒温6小时，缩小一、二、三层触媒床层温差，如温差太大，可适当延长恒温时间，直至第三层底部温度接近250℃。
开始对系统进行置换。
⑻变换系统置换：
1）压缩机自身盘车，进行氮气置换至三出总管。
变换系统前放空，取样分析O2含量≤0.2%为置换合格；2）通蒸汽升温时对系统进行正流程置换分离器、热交、中变炉、第一增湿器、第二增湿器，从中变出口放空，合格后关闭放空阀；同时从系统近路置换一水加、热水塔、软水加、冷却器、分离器至系统出口放空，直至取样分析合格。
反流程置换饱和塔、除油器，至系统入口放空，直至取样分析合格，关闭入口放空阀。
（蒸汽置换时及时排放各塔器导淋阀，防止冷凝水带入炉内）。
3）脱硫系统从气柜出口水封出口加氮气置换合格后，通过4#、5#罗茨风机向低变电加热器方向置换，从低变出口放空，正流程置换低变电加、低变炉、调温水加，直至取样分析合格。
（详见系统置换方案）4）系统置换完毕，转入配煤气还原阶段。
⑼联系脱硫开罗茨风机、压缩开压缩机向变换送合格煤气，进行配煤气还原。
配煤气还原时，为防止还原反应速度过快，炉温猛涨，所以必须以蒸汽为主，逐渐加入煤气，可用系统入口充压小阀（DN50）向蒸汽中缓慢加入煤气，待小阀全开之后，再通过主阀来调节。
观察触媒层床温变化情况，通过调整气量、电加功率控制温升速率～10℃/h，升温至第一层触媒层温度340℃，调整变换炉入口温度及气量控制温升速率在～2℃/h,逐渐缩小床层温差，升温至360℃，使二、三层床温接近360℃。
若温升过快，可适当减小煤气气量和电加热器功率。
⑽增加煤气量，控制温升速率～7℃/h，使床层温度升至430℃，恒温缩小各床层温差，如果二、三层温度提升困难，一层温度可提高至450℃，使下层温度接近430℃即可，恒温4小时。
待各床层温度平稳后，多次分析出口CO≤3.5％，即可认为还原结束。
⑾待低变硫化结束后，中变串低变。
5、升温还原注意事项：
⑴升温速度和恒温时间需严格遵守，120℃时恒温是使触媒脱除物理水，并拉平床层各点温度。
⑵加入蒸汽前，床层各点温度均应在150℃以上，否则恒温加大空速、缩小温差。
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