CN106865568A - 一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温系统及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种通过合成透平机高低压缸单转利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的系统及其工艺，节省成本，并且降低了污染，同时避免了催化剂中毒；采用的技术方案为：分子筛再生气管线经过改造，由以前的变脱系统进口管线进行连接，改到经过变脱、预脱、水解、精脱、脱碳后的管线进行连接，在升温时将脱碳出口阀关闭，双甲升温管线停用，由分子筛再生气管线替代。通过脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线充分起到缓冲作用，合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线中的阀门关闭，合成透平机低压缸合成透平机高压缸在蒸汽透平机的驱动下单独进行运转。

Description

一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温系统及其工艺
技术领域
本发明一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温系统及其工艺，属于合成氨装置技术领域。
背景技术
合成氨系统在进行小修短暂开停车过程中，合成透平压缩机冲转后对双甲催化剂升温时均使用系统中配置的低压升温还原管线利用工艺气结合氮气进行升温，但是升温过程中：1、合成透平压缩机要将进出口阀门关闭隔离，由于双甲系统设计在合成透平压缩机的高低压缸之间，为确保合成透平压缩机机组本体的安全稳定运行，避免发生喘振，造成机组本体位移、振值上涨，机组运行过程中必须确保高低压缸连通，不能单独运行，这样就造成含CO和CO2工艺气进入合成透平压缩机的高压缸体，虽然表面看到双甲出口CO和CO2微量指标合格，但是实际高压缸内的气体微量严重超标，且很多企业未发现，造成在双甲催化剂升温结束后，合成塔进气的指标超标，合成催化剂会轻微中毒，这样开停车次数稍多后，合成催化剂就会出现活性严重下降，但是原因分析不清；2、虽然部分企业能发现这样的问题，但是由于高压缸的循环量达到300000m3/h，造成合成透平压缩机的高压缸体极难将CO和CO2微量置换合格，合成塔长时间不能接气，造成大量的工艺气放空浪费；3、同时在升温结束后，需要对低压升温还原管线进行倒盲板作业，过程中双甲系统需要停止循环升温数小时，造成已经升好的催化剂温度下降等问题很多。
急需一种设备结合工艺的优化控制，避免合成系统开车过程中CO和CO2微量不合格的气体进入合成透平压缩机高压缸，从而进入合成塔损坏合成催化剂。不仅要节约CO和CO2微量的置换时间，节约合成氨系统的开车时间，减少开车成本，且过程中要解决控制合成透平压缩机机组本体的位移和振值上涨的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种通过合成透平机高低压缸单转利用分子筛再生气对双甲催化剂升温系统及其工艺，合成氨系统开车总时间节省15小时以上，避免的大量工艺气的放空，大幅节省了开车成本，且避免的放空噪音对周边生活环境的噪音污染时间；同时确保了合成透平压缩机高低压缸和汽轮机不发生喘振，位移和振值正常；更避免了合成催化剂因CO和CO2中毒现象的发生。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种通过合成透平机高低压缸单转利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的系统，包括脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线、合成透平机低压缸、合成透平机高压缸、合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线、分子筛再生气管线、双甲升温管线、和合成氨反应系统；
所述合成透平机低压缸和合成透平机高压缸之间是双甲和分子筛系统，之间依次是甲醇塔、甲烷化塔和分子筛吸附塔，所述甲醇塔、甲烷化塔和分子筛吸附塔的一个塔属于串联关系，分子筛吸附塔的另一个塔属于再生塔，分子筛吸附塔、分子筛吸附塔两塔依吸附再生，循环使用。
所述分子筛再生气管线经过改造，由以前的变脱系统管线进行连接，改到经过变脱、预脱、水解、精脱、脱碳后的管线进行连接，在升温时将脱碳出口阀关闭，双甲升温管线停用，由分子筛再生气管线替代。
所述合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线中的阀门关闭，合成透平机低压缸、合成透平机高压缸在蒸汽透平机的驱动下单独进行运转，同时将分子筛吸附塔的出口阀门关闭，确保合成透平机低压缸、甲醇塔、甲烷化塔和分子筛吸附塔内微量CO+CO2≥5ppm的不合格气体无法进入合成透平机高压缸。
所述分子筛吸附塔的进口阀打开，将双甲升温管线的阀门关闭，合成透平机低压缸、甲醇塔、甲烷化塔和分子筛吸附塔内的气体通过分子筛吸附塔中的一个吸附塔后，再分子筛吸附塔中的一个再生塔，经过分子筛再生气管线，进入到脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线，再通过合成透平机低压缸的进口阀HV2000和低压缸进口管线进入到合成透平机系统进行循环升温，直到甲醇塔和甲烷化塔升温结束，压力提到2.5MPa后，出口气体微量CO+CO2≤5ppm时，打开合成透平机高压缸的进口阀HV2006，气体进入合成透平机高压缸，打开HV2002阀门，气体进入合成氨反应系统，由于升温前后合成透平机高压缸内未进入不合格的气体，大幅降低合成透平机高压缸置换微量的时间，同时避免不合格的气体进入合成氨反应系统，造成合成催化剂中毒。
停用双甲升温管线，由改造后的分子筛再生气管线替代，通过脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线充分起到缓冲作用，避免合成透平机低压缸、蒸汽透平机、合成透平机高压缸因合成透平机低压缸和合成透平机高压缸的单独运转，缓冲空间不足发生喘振现象。
本发明一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的工艺，按以下步骤执行：
第一步：所述分子筛吸附塔和分子筛吸附塔，运行16小时后倒一次塔，将其中再生塔的再生气直接送往脱碳系统出口阀与压缩机低压缸进口阀HV2000之间；
第二步：在合成透平压缩机停车后，压缩机高压缸和低压缸保压，且不打开低压缸出口至高压缸直接连通管线中的连通阀，并将甲醇塔和甲烷化塔、分子筛吸附塔和再生塔以及和蒸汽透平机隔离，在准备开车前，先关闭脱碳系统出口阀，打开合成透平压缩机低压缸进口切断阀HV2000，分子筛吸附塔和再生塔组成的分子筛调整好运行程序，缓慢打开分子筛再生气出口阀，将甲醇塔和甲烷化塔组成的双甲系统压力同压缩机低压缸压力充平，充平后压力为3MPa，打开高压缸放空阀，将高压缸内压力也卸至3MPa；
第三步：低压缸压力与双甲系统压力充平后，打开压缩机低压缸出口切断阀HV2005，蒸汽透平机进蒸汽准备带双甲系统进行冲转，蒸汽透平机转速达到9500r/min主控接管时，稳定到这个转速，甲醇塔和甲烷化塔加蒸汽开始升温，此时压缩机低压缸和高压缸在单独运行，由低压缸带双甲系统利用分子筛再生气升温；
第四步：双甲系统升温结束后，直接缓慢打开脱碳出口阀，双甲系统接工艺气进行反应，因双甲系统压力高于2.5MPa，甲醇塔和甲烷化塔均反应正常，没有超温现象，此时出甲烷化塔气体中CO和CO2微量已经小于5ppm，气体进入分子筛吸附工艺气中的水分，在双甲系统接工艺气的同时，打开压缩机高压缸进口阀HV2006，稍开高压缸出口放空阀；
第五步：因高压缸内原气体是合成工段的循环气，气体中有4%的气氨，但是气体中的CO和CO2微量小于5ppm，不会在管道内形成碳氨，也不会影响高压缸出口气体中的CO和CO2微量，此时从低压缸过来的工艺气直接经过甲醇塔、甲烷化塔、分子筛进入高压缸后，出高压缸的气体微量合格，经过提压后合成工段可以直接接气。
将甲醇塔和甲烷化塔组成的双甲系统压力同压缩机低压缸压力充平后，若压力高于3MPa，则打开压缩机低压缸出口放空阀泄压至3MPa，要保证双甲系统压力不能低于2.5MPa，若低于2.5MPa双甲系统接低压缸工艺气时甲醇塔基本不反应，会导致甲烷化塔超温。
本发明与现有技术相比具有的益效果是：本发明经过设备技术和工艺技术改造后，合成氨系统开车总时间节省15小时以上，避免的大量工艺气的放空，大幅节省了开车成本，且避免的放空噪音对周边生活环境的噪音污染时间；同时确保了合成透平压缩机高低压缸和汽轮机不发生喘振，位移和振值正常；也避免了合成催化剂中毒现象的发生。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的流程示意图。
图中：1为脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线、2为低压缸进口管线、3为合成透平机低压缸、4为蒸汽透平机、5为合成透平机高压缸、6合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线、7为甲醇塔、8为甲烷化塔、9和10为分子筛吸附塔、11为分子筛再生气管线、12为双甲升温管线。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种通过合成透平机高低压缸单转利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的系统，包括脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线（1）、合成透平机低压缸（3）、合成透平机高压缸（5）、合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线（6）、分子筛再生气管线（11）、双甲升温管线（12）、和合成氨反应系统；
所述合成透平机低压缸（3）和合成透平机高压缸（5）之间是双甲和分子筛系统，之间依次是甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10），所述甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10）的一个塔属于串联关系，分子筛吸附塔（9、10）的另一个塔属于再生塔，分子筛吸附塔（9）、分子筛吸附塔（10）两塔依吸附再生，循环使用。
所述分子筛再生气管线（11）经过改造，由以前的变脱系统管线进行连接，改到经过变脱、预脱、水解、精脱、脱碳后的管线进行连接，在升温时将脱碳出口阀关闭，双甲升温管线（12）停用，由分子筛再生气管线（11）替代。
所述合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线（6）中的阀门关闭，合成透平机低压缸（3）、合成透平机高压缸（5）在蒸汽透平机（4）的驱动下单独进行运转，同时将分子筛吸附塔（9、10）的出口阀门关闭，确保合成透平机低压缸（3）、甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10）内微量CO+CO2≥5ppm的不合格气体无法进入合成透平机高压缸（5）。
所述分子筛吸附塔（9、10）的进口阀打开，将双甲升温管线（12）的阀门关闭，合成透平机低压缸（3）、甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10）内的气体通过分子筛吸附塔（9、10）中的一个吸附塔后，再分子筛吸附塔（9、10）中的一个再生塔，经过分子筛再生气管线（11），进入到脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线（1），再通过合成透平机低压缸（3）的进口阀HV2000和低压缸进口管线（2）进入到合成透平机系统进行循环升温，直到甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）升温结束，压力提到2.5MPa后，出口气体微量CO+CO2≤5ppm时，打开合成透平机高压缸（5）的进口阀HV2006，气体进入合成透平机高压缸（5），打开HV2002阀门，气体进入合成氨反应系统，由于升温前后合成透平机高压缸（5）内未进入不合格的气体，大幅降低合成透平机高压缸（5）置换微量的时间，同时避免不合格的气体进入合成氨反应系统，造成合成催化剂中毒。
停用双甲升温管线（12），由改造后的分子筛再生气管线（11）替代，通过脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线（1）充分起到缓冲作用，避免合成透平机低压缸（3）、蒸汽透平机（4）、合成透平机高压缸（5）因合成透平机低压缸（3）和合成透平机高压缸（5）的单独运转，缓冲空间不足发生喘振现象。
本发明一种通过合成透平机高低压缸单转利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的工艺，按以下步骤执行：
第一步：所述分子筛吸附塔（9）和分子筛吸附塔（10），运行16小时后倒一次塔，将其中再生塔的再生气直接送往脱碳系统出口阀与压缩机低压缸（3）进口阀HV2000之间；
第二步：在合成透平压缩机停车后，压缩机高压缸（5）和低压缸（3）保压，且不打开低压缸（3）出口至高压缸（5）直接连通管线（6）中的连通阀，并将甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）、分子筛吸附塔（9）和再生塔（10）以及和蒸汽透平机（4）隔离，在准备开车前，先关闭脱碳系统出口阀，打开合成透平压缩机低压缸（3）进口切断阀HV2000，分子筛吸附塔（9）和再生塔（10）组成的分子筛调整好运行程序，缓慢打开分子筛再生气出口阀，将甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）组成的双甲系统压力同压缩机低压缸（3）压力充平，充平后压力为3MPa，打开高压缸（5）放空阀，将高压缸内压力也卸至3MPa；
第三步：低压缸（3）压力与双甲系统压力充平后，打开压缩机低压缸（3）出口切断阀HV2005，蒸汽透平机（5）进蒸汽准备带双甲系统进行冲转，蒸汽透平机（5）转速达到9500r/min主控接管时，稳定到这个转速，甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）加蒸汽开始升温，此时压缩机低压缸（3）和高压缸（4）在单独运行，由低压缸（3）带双甲系统利用分子筛再生气升温；
第四步：双甲系统升温结束后，直接缓慢打开脱碳出口阀，双甲系统接工艺气进行反应，因双甲系统压力高于2.5MPa，甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）均反应正常，没有超温现象，此时出甲烷化塔（8）气体中CO和CO2微量已经小于5ppm，气体进入分子筛吸附工艺气中的水分，在双甲系统接工艺气的同时，打开压缩机高压缸（5）进口阀HV2006，稍开高压缸（5）出口放空阀；
第五步：因高压缸（5）内原气体是合成工段的循环气，气体中有4%的气氨，但是气体中的CO和CO2微量小于5ppm，不会在管道内形成碳氨，也不会影响高压缸出口气体中的CO和CO2微量，此时从低压缸（3）过来的工艺气直接经过甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）、分子筛进入高压缸（5）后，出高压缸（5）的气体微量合格，经过提压后合成工段可以直接接气。
将甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）组成的双甲系统压力同压缩机低压缸（3）压力充平后，若压力高于3MPa，则打开压缩机低压缸（3）出口放空阀泄压至3MPa，要保证双甲系统压力不能低于2.5MPa，若低于2.5MPa双甲系统接低压缸（3）工艺气时甲醇塔（7）基本不反应，会导致甲烷化塔（8）超温。
本发明的工作过程：
1、在双甲催化剂升温过程中，将合成透平压缩机的高压缸隔离，关闭高低压缸的连通阀，并将分子筛出口阀关闭，使合成透平压缩机的高低压缸单独运行，利用低压缸单独对双甲催化剂升温，杜绝CO和CO2微量进入高压缸体内和合成催化剂，不仅避免合成催化剂中毒，同时节约高压缸体微量置换时间10小时。
2、分子筛系统有两个塔，一个塔吸附，另一个塔再生，将再生塔的再生气管线进行改造，改造前分子筛的再生气送至变脱塔进口，现将分子筛再生气进行改造，直接送往脱碳净化气出口阀后与压缩机低压缸进口阀之间，可以节约低压升温管线抽堵盲板作业时间3小时。且对双甲催化剂来讲，以前使用升温管线升温结束后，抽堵盲板的作业过程双甲系统需要切气，会有一定程度的温度下降，而采用新方法升温结束后双甲系统不需要切气，可以直接接气，避免了温度下降过多造成垮温或重新升温风险。
3、合成透平压缩机的高低压缸单独运行，负荷不平衡时会造成机组的位移不平衡，为避免机组位移上涨跳车，利用分子筛再生气进行升温，将分子筛再生气由变脱塔进口改至脱碳系统出口，合成透平压缩机高低压缸单独运行时，打开进口阀门，关闭脱碳出口阀门，利用脱碳系统出口的长80m、DN350的管线作为缓冲管线，增加合成透平压缩机进口的缓冲空间，避免机组发生喘振，导致位移、振值上涨跳车。
4、直接接气通过脱碳出口阀控制缓慢补气提压，可以避免以前方法接气后压力提不起甲醇塔不反应，造成微量直接进入甲烷塔，造成甲烷催化剂超温。
经过设备技术和工艺技术改造后，合成氨系统开车总时间节省15小时以上，避免的大量工艺气的放空，大幅节省了开车成本，且避免的放空噪音对周边生活环境的噪音污染时间；同时确保了合成透平压缩机高低压缸和汽轮机不发生喘振，位移和振值正常；也避免了合成催化剂中毒现象的发生。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的系统，其特征在于：包括脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线（1）、合成透平机低压缸（3）、合成透平机高压缸（5）、合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线（6）、分子筛再生气管线（11）、双甲升温管线（12）、和合成氨反应系统；
所述合成透平机低压缸（3）和合成透平机高压缸（5）之间是双甲和分子筛系统，之间依次是甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10），所述甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10）的一个塔属于串联关系，分子筛吸附塔（9、10）的另一个塔属于再生塔，分子筛吸附塔（9）、分子筛吸附塔（10）两塔依吸附再生，循环使用；
所述分子筛再生气管线（11）经过改造，由以前的变脱系统管线进行连接，改到经过变脱、预脱、水解、精脱、脱碳后的管线进行连接，在升温时将脱碳出口阀关闭，双甲升温管线（12）停用，由分子筛再生气管线（11）替代；
所述合成透平机低压缸和高压缸的直接连通管线（6）中的阀门关闭，合成透平机低压缸（3）、合成透平机高压缸（5）在蒸汽透平机（4）的驱动下单独进行运转，同时将分子筛吸附塔（9、10）的出口阀门关闭，确保合成透平机低压缸（3）、甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10）内微量CO+CO2≥5ppm的不合格气体无法进入合成透平机高压缸（5）。
2.根据权利要求1所述的一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的系统，其特征在于：所述分子筛吸附塔（9、10）的进口阀打开，将双甲升温管线（12）的阀门关闭，合成透平机低压缸（3）、甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）和分子筛吸附塔（9、10）内的气体通过分子筛吸附塔（9、10）中的一个吸附塔后，再分子筛吸附塔（9、10）中的一个再生塔，经过分子筛再生气管线（11），进入到脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线（1），再通过合成透平机低压缸（3）的进口阀HV2000和低压缸进口管线（2）进入到合成透平机系统进行循环升温，直到甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）升温结束，压力提到2.5MPa后，出口气体微量CO+CO2≤5ppm时，打开合成透平机高压缸（5）的进口阀HV2006，气体进入合成透平机高压缸（5），打开HV2002阀门，气体进入合成氨反应系统，由于升温前后合成透平机高压缸（5）内未进入不合格的气体，大幅降低合成透平机高压缸（5）置换微量的时间，同时避免不合格的气体进入合成氨反应系统，造成合成催化剂中毒。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的系统，其特征在于：停用双甲升温管线（12），由改造后的分子筛再生气管线（11）替代，通过脱碳系统出口阀至合成透平机进口阀间的长80m、DN350的缓冲管线（1）充分起到缓冲作用，避免合成透平机低压缸（3）、蒸汽透平机（4）、合成透平机高压缸（5）因合成透平机低压缸（3）和合成透平机高压缸（5）的单独运转，缓冲空间不足发生喘振现象。
4.一种如权利要求1所述的利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的工艺，其特征在于，按以下步骤执行：
第一步：所述分子筛吸附塔（9）和分子筛吸附塔（10），运行16小时后倒一次塔，将其中再生塔的再生气直接送往脱碳系统出口阀与压缩机低压缸（3）进口阀HV2000之间；
第二步：在合成透平压缩机停车后，压缩机高压缸（5）和低压缸（3）保压，且不打开低压缸（3）出口至高压缸（5）直接连通管线（6）中的连通阀，并将甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）、分子筛吸附塔（9）和再生塔（10）以及和蒸汽透平机（4）隔离，在准备开车前，先关闭脱碳系统出口阀，打开合成透平压缩机低压缸（3）进口切断阀HV2000，分子筛吸附塔（9）和再生塔（10）组成的分子筛调整好运行程序，缓慢打开分子筛再生气出口阀，将甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）组成的双甲系统压力同压缩机低压缸（3）压力充平，充平后压力为3MPa，打开高压缸（5）放空阀，将高压缸内压力也卸至3MPa；
第三步：低压缸（3）压力与双甲系统压力充平后，打开压缩机低压缸（3）出口切断阀HV2005，蒸汽透平机（5）进蒸汽准备带双甲系统进行冲转，蒸汽透平机（5）转速达到9500r/min主控接管时，稳定到这个转速，甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）加蒸汽开始升温，此时压缩机低压缸（3）和高压缸（4）在单独运行，由低压缸（3）带双甲系统利用分子筛再生气升温；
第四步：双甲系统升温结束后，直接缓慢打开脱碳出口阀，双甲系统接工艺气进行反应，因双甲系统压力高于2.5MPa，甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）均反应正常，没有超温现象，此时出甲烷化塔（8）气体中CO和CO2微量已经小于5ppm，气体进入分子筛吸附工艺气中的水分，在双甲系统接工艺气的同时，打开压缩机高压缸（5）进口阀HV2006，稍开高压缸（5）出口放空阀；
第五步：因高压缸（5）内原气体是合成工段的循环气，气体中有4%的气氨，但是气体中的CO和CO2微量小于5ppm，不会在管道内形成碳氨，也不会影响高压缸出口气体中的CO和CO2微量，此时从低压缸（3）过来的工艺气直接经过甲醇塔（7）、甲烷化塔（8）、分子筛进入高压缸（5）后，出高压缸（5）的气体微量合格，经过提压后合成工段可以直接接气。
5.根据权利要求4所述的一种利用分子筛再生气对双甲催化剂升温的工艺，其特征在于，将甲醇塔（7）和甲烷化塔（8）组成的双甲系统压力同压缩机低压缸（3）压力充平后，若压力高于3MPa，则打开压缩机低压缸（3）出口放空阀泄压至3MPa，要保证双甲系统压力不能低于2.5MPa，若低于2.5MPa双甲系统接低压缸（3）工艺气时甲醇塔（7）基本不反应，会导致甲烷化塔（8）超温。
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