年創效1千萬，我國大型等溫變換裝置獲突破

6月30日，河北陽煤正元化工集團有限公司宣布，由該公司自主開發的具有完全知識產權的ZY型等溫變換技術，已在滄州正元化肥有限公司「60-80」（即年產60萬噸合成氨、80萬噸尿素）項目成功應用超過2年，並通過中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。專家一致認為，該技術工業運行指標優異，穩定可靠，達到國際先進水平，標誌著我國大型等溫變換技術取得重大突破。

圖為中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定會會場。

經業內專家對合成氨等溫變換裝置進行72小時連續運行考核，結果表明：該裝置的國產化率達100%，合成氨產量達到平均2186.3噸/天，在汽氣比為0.52的條件下，等溫變換出口CO含量為6.95%，等溫變換爐壓降為0.018MPa，各項指標達到或優於設計要求。

據了解，正元公司「60-80」大型合成氨項目氣化工序採用航天爐煤氣化工藝，干基粗煤氣中CO含量大於65%，絕熱變換爐在CO含量高、水氣比高的情況下發生變換反應，爐溫很難控制，極易「飛溫」。如果反應的同時能將反應熱通過某種方式移走，就能解決床層溫度高的問題，等溫變換爐內置換熱管能及時移走反應熱，成為解決此問題的適宜方案。

圖為陽煤正元化工集團滄州正元化肥有限公司全景。

據介紹，該技術是利用正元公司自有的「一種水管型反應器」專利技術，結合在固定床常壓氣化變換系統的使用經驗，自主研發的大型等溫變換技術。為了更好調節催化劑床層溫度，床層移熱裝置採用了非均勻布管，使反應溫度更加接近最佳溫度曲線，這樣可增加反應速率，提高轉化率，節省催化劑用量，最大程度回收熱量。同時，該公司還開發了多汽包專利技術，反應器布有至少兩層管束組，分別連接各自的汽包。通過汽包副產不同壓力的水蒸氣控制循環水的飽和溫度，使等溫變換爐的終端反應溫度進一步降低，以適應深度變換和縮短變換流程的需要。

陽煤正元公司副董事長、該項目總負責人劉金成告訴記者，該項目應用於目前國內已投運的最大合成氨裝置，是CO含量超過65%的等溫變換工藝首套裝置。等溫變換爐設備直徑4000mm，設計壓力4.2MPa，其連續運行情況達到了設計目標，解決了絕熱床層觸媒層超溫的問題，出口CO含量低，變換氣出口溫度低。

圖為正元塔器設備有限公司外景。

等溫變換爐、等溫變換爐催化劑框採用軸徑向結構，分氣流道和集氣流道採用「π」型結構，氣體分布均勻；內件的換熱管為小弧形管板結構，換熱管長度一致；採用中心可抽出的方式，方便自卸觸媒。

另外，等溫變換爐內件採用弧形換熱管束組合式結構，無大型管板及法蘭，催化劑裝填均勻；換熱管長度一致，加工難度小，設備造價低，易於大型化和模塊化；外筒頂部設置小型法蘭孔，便於內件組裝檢修；內件底部採用軟連接，易於卸出觸媒。

與傳統絕熱變換工藝相比，該技術流程簡單，操作方便，可低壓、低負荷接氣，開車時間大幅縮短，且設備及管道操作溫度低，耗電量降低，降低了生產成本；高溫設備和管道大幅度減少，合成氨裝置的安全性能大幅度提高。經過計算，採用該等溫變換工藝後，高品位蒸汽增加約16.4t/h，並且節省壓縮功耗約333.3kW/h ，相當於氨產量增加約4kW/t，全年運行帶來的直接經濟效益1026萬元，長周期運行帶來的年間接經濟效益237.6萬元。

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