变换装置工艺流程见图 1。

图 1

变换装置工艺流程

来自煤气化装置的粗煤气(175 ℃，3.8 MPa)先经洗涤分离塔洗去大量煤灰和少量焦油后进入气气换热器，与来自二变炉的变换气进行换热，预热后的粗煤气进入2台并联的过滤器，经过滤器过滤后进入一变炉进行CO变换反应；出一变炉的变换气经第1淬冷器降温、增湿后进入二变炉进行CO变换反应，出二变炉的变换气首先进入气气换热器预热粗煤气，然后经第2淬冷器降温、增湿后进入三变炉进行CO变换反应；出三变炉的变换气经第3淬冷器降温、增湿后进入四变炉继续进行CO变换反应，出四变炉的变换气经多次降温、分离后出界区。

催化剂的装填是个十分重要的步骤，为了保证催化剂装填密度分布均匀，应采用分层装填，即每装填约1 m的床层高度后都需整平1次床层，之后再继续装填；催化剂装填完成后，床层必须平整均匀。QDB系列催化剂具有较高的强度，因此在装填前未对催化剂进行过筛处理。QDB系列催化剂装填情况见表 2。

采用纯N₂对催化剂床层进行升温。催化剂硫化方法：用N₂+H₂对催化剂进行一次放空硫化，即采用N₂+H₂(控制床层出口气体含H₂体积分数在5%～10%)和CS₂对催化剂进行一次放空硫化。

2013年11月20日开始对变换系统升温，低压氮气在升温气加热器内被中压过热蒸汽加热后进入过滤器，对一变炉、二变炉、三变炉和四变炉逐台串联升温，升温结束后4台变换炉串联硫化；一变炉穿透、高温硫化结束后，切出一变炉闷炉，二变炉、三变炉和四变炉继续串联硫化；二变炉穿透、高温硫化结束后，切出二变炉闷炉，三变炉和四变炉继续串联硫化；三变炉穿透、高温硫化结束后，切出三变炉闷炉，四变炉单独继续硫化；四变炉穿透、高温硫化结束后，与一变炉、二变炉和三变炉并联统一降温置换。2013年12月13日，4台变换炉完成硫化，共计消耗CS₂约27 t。

2014年1月4日，气化装置单台BGL炉开车正常，煤气产量约45 000 m³/h。导气前，一变炉床层温度在280 ℃左右，二变炉床层温度在230～260 ℃，三变炉床层温度在210～260 ℃，四变炉床层温度在220～260 ℃。11：40，变换系统开始引煤气暖管；14：39，暖管合格，炉前排冷凝液结束后，开始逐渐打开过滤器入口大阀导气入炉，均压后，打通系统流程，进行1.0 MPa导气；15：01，煤气全部导入变换系统，由于系统导气负荷过低(仅21%负荷)，为控制催化剂床层温度，配入近30 000 m³/h氮气。在导气过程中，催化剂床层热点温度最高上升至559 ℃。在导气完成后的提压过程中，BGL炉跳车，变换系统紧急停车。1月11日，气化装置单台BGL炉开车正常，变换系统导气负荷约30%，配入13 000 m³/h氮气再次完成导气；氮气完全退出并调整稳定后，一变炉床层热点温度仅432 ℃。由于新装置初始开车，前、后工段影响因素较多，变换系统经多次开、停车才实现满负荷稳定运行。

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司BGL炉制得的粗煤气干基组分为：φ(CO)57.61%，φ(CO₂)4.9%，φ(H₂)26.09%，φ(CH₄)8.20%，φ(N₂+Ar)2.06%，φ(H₂S+COS)0.27%，φ(C_nH_m)0.86%。粗煤气压力3.8 MPa(表压)，温度175 ℃，单系列变换对应煤气量177 001 m³/h(标态，干基，下同)，变换系统产品气规格φ(CO)1.5%。QDB系列催化剂运行数据汇总见表 3。

(1) 2014年1月11日至1月16日，仅单台BGL炉运行，变换系统负荷只有30%，催化剂床层空速偏小，一变炉入口气体温度偏高，催化剂床层热点温度高达515 ℃。由于QDB-05催化剂具有良好的抗甲烷化副反应的功能，因此床层没有出现飞温现象。通过将一变炉入口气体温度和水汽比分别降至211 ℃和0.19时，一变炉床层热点温度可控制在440 ℃以下运行，且出口气体中CO含量满足产品气要求。

(2) 2014年7月24日至7月26日，变换系统运行负荷在70%～80%，一变炉入口气体温度和水汽比分别控制在230 ℃和0.32，无需添加蒸汽，一变炉催化剂床层热点温度可稳定在400 ℃以下运行，且出口气体中CO含量满足产品气要求。

(3) 2014年10月29日至11月3日，变换系统运行负荷为100%，一变炉入口气体温度和水汽比分别控制在235 ℃和0.30，无需添加蒸汽，一变炉催化剂床层热点温度可稳定在390 ℃以下运行，且出口气体中CO含量满足产品气要求。

(4) 2015年1月11日至1月13日，对变换系统进行性能考核，当变换系统运行负荷达到107%时，变换系统需添加蒸汽9 t/h，整个变换系统阻力降不超过0.35 MPa，出口气体中φ(CO)＜1.1%，完全能满足出口气体中φ(CO)＜1.5%的设计要求。