相較于其他煤化工裝置, CO變換裝置具有高溫、高壓、易腐蝕和成本高等特點。所以在工廠設計中, CCOO變換裝置設備的布置十分重要, 直接關系到企業能否實現生產的低能耗和低成本。因此, 有必要對寬溫耐硫CO變換裝置設備布置問題展開研究, 以便通過優化CCOO變換裝置設備布置促進煤化工企業的發展。
1 寬溫耐硫CO變換裝置設備布置原則
在布置煤化工產業凈化裝置的過程中, 需要在滿足工藝流程要求和相關標準規范的基礎上, 根據設備檢修、維護、吊裝、施工、消防和操作等要求進行設備布置, 并為完成相鄰單元設備布置的統籌考量。而寬溫耐硫CO變換裝置可以將粗煤氣中的CO變換成CO2和H2, 其裝置為使用了Co-Mo系寬溫耐硫技術, 由分段配氣和三段低水氣比寬溫耐硫工藝流程構成。在進行CO變換裝置的設備布置時, 除了滿足安全和性能要求, 在分區的過程中還要注重美觀性, 并且盡量使其保持經濟合理, 從而有效降低設備能耗。具體來講, 就是實現裝置設備布置的露天化、集中化、定型化和流程化。按照這一原則, 考慮到CO變換裝置內含有可燃氣體的問題, 需要根據工廠的生產流程和各部分生產特點及火災危險性, 并且根據風向和地形特點進行設備功能分區。采取露天布置的方式, 則能夠使投資資金得到有效節省, 并且能夠防止有害氣體積聚。而由于裝置材料較貴, 并且始終處在高溫高壓狀態, 所以需要考慮管線應力問題[1]。此外, 需要使立式設備靠近管道布置, 并且考慮好設備基礎大小、吊裝空間、催化劑更換和日常檢修等問題。
2 寬溫耐硫CO變換裝置設備布置優化
2.1 傳統設備布置問題
根據寬溫耐硫CO變換裝置工藝流程, 需要使設備布置呈現東西向, 并且使其擁有南北共兩個系列, 從而使裝置呈現鏡像布置形態。其次, 需要使用同一套氮氣鼓風機房和泵房進行兩個系列的布置, 并且在裝置東南側進行公用部分的單獨布置。在管廊北側, 可以進行風機廠房的布置。在管廊南側, 可以進行冷凝液泵房的布置。采取該種布置方式, 能夠使兩個系列非同開同停的工藝生產要求得到滿足。同時, 可以使裝置生產與CO變換相對獨立, 所以可以不做防火抗暴處理。此外, 還要在公共部分和變換系列之間進行消防通道的設置[2]。就目前來看, 采取該種傳統布置方式容易出現設備布置缺乏靈活性的問題。隨著CO變換處理煤氣量的增加, 還應實現設備布置的優化處理, 從而適應CO變換處理能力的變化。
在CO變換處理能力增大的情況下, 采取傳統布置方式將會出現內管廊寬度增大和布置不緊湊的問題。而管線長度的增加, 將會導致管道安裝和外保溫的費用增加。同時, 管線布置不緊湊將會導致裝置損失較多的熱量。此外, 隨著換熱器和變換爐等設備之間的管線的增長, 管線的熱位移也將增大, 從而不利于管線應力補償。而這些問題的出現, 將會導致寬溫耐硫CO變換裝置設備布置耗費過多的成本, 并且不利于設備的檢修。
2.2 設備布置問題優化
考慮到CO變換的煤氣處理能力問題, 可以采用框架布置換熱器進行CO變換裝置系列設備布置優化, 從而滿足工藝管道的坡度要求。而采取該種布置, 能夠使管道低點得到減少, 并且避免冷凝液聚集。在框架南側, 則為裝置內管廊。隨著管道數量的變化, 可以進行管廊寬度的調整, 從而使設備布置緊湊。在框架北側, 可以進行無結構遮擋的道路的布置。而采取該種布置, 能夠為設備吊裝和換熱器的檢修提供便利, 并且能夠為催化劑的更換和設備日常檢修提供便利。再者, 可以將與CO變換裝置立式設備有關的換熱器劃分成多組, 即煤氣化單元分離器與過濾器、變換爐及相關分離器、淬冷過濾器和換熱器。采取該種布置, 能夠實現框架的分割, 并且將設備分組布置在框架孔隙之間。而使換熱器和分離過濾器等設備圍繞變換爐布置, 不僅能夠使工藝流程要求得到滿足, 還能夠使管道連接成本得到降低[3]。此外, 采取該種布置方式也能使設備管口和框架的空間距離得到充分利用, 并且使管線熱位移得到自然補償消除, 所以能夠使管道得到保溫的同時, 降低設備的能耗。
3 結語
總而言之, 在進行寬溫耐硫CO變換裝置設備的布置時, 需要遵循相應的原則, 以便在滿足工藝生產需求的同時, 降低設備安裝和運行成本。為此, 在進行CO變換裝置設備布置時, 需要做好裝置處理能力和能耗因素的綜合考慮, 并且盡量實現設備的集中布置, 從而在實現管線應力自然補償的同時, 為設備安裝和檢修提供便利。
摘要：在煤化工產業生產中, CO變換裝置是重要的組成部分。就目前來看, 國內多采用寬溫耐硫變換工藝進行煤化工生產, 但在裝置布置方面卻未有統一的規定和要求。而能否實現裝置設備的合理布置, 將直接影響煤化工生產效益?；谶@種認識, 本文對寬溫耐硫CO變換裝置設備布置問題展開了探討, 從而為關注這一話題的人們提供參考。
關鍵詞：寬溫耐硫,CO變換裝置,設備布置
參考文獻
[1] 連奕新, 楊意泉, 方維平.鈷鉬基水煤氣變換催化劑及其催化反應工藝[J].石油化工, 2011, 04:347-357.
[2] 李松連.以殼牌煤氣化為原料氣源的CO變換裝置的工藝設計與管線選材[J].化肥設計, 2011, 04:30-32.
[3] 王文善.從CO變換工藝技術的歷史演變看等溫變換的歷史性貢獻[J].化肥工業, 2013, 06:24-27+40.