我公司三期100 kt/a甲醇裝置建設情況簡介

(山西陽煤豐喜集團臨猗分公司，山西 臨猗 044100)

陽煤豐喜臨猗分公司是陽煤集團最大的甲醇生產(chǎn)基地，一期100 kt/a裝置于2004年投產(chǎn)，二期100 kt/a裝置于2007年投產(chǎn)。2008年以來，由于甲醇行情下滑，三期100 kt/a裝置被迫停建。2013年底甲醇行情強勢反彈，公司決定恢復三期100 kt/a裝置的建設。2014年3月底，三期100 kt/a甲醇裝置建成投產(chǎn)。加上600 kt/a合成氨裝置聯(lián)醇工藝副產(chǎn)的近100 kt/a甲醇，至2014年4月份，公司甲醇產(chǎn)能達到400 kt/a?，F(xiàn)就三期100 kt/a甲醇裝置的建設情況作一簡介。

1 工藝流程

1.1 凈化工藝(圖1)

凈化工藝為低溫甲醇洗工藝，原是為氨合成工段送精煉氣，現(xiàn)改為向甲醇合成工段送合成氣。由氣化送來的208 ℃的粗煤氣，不再進熱交換器而是在進入低壓蒸發(fā)冷凝器(0.6 MPa廢鍋)前與經(jīng)蒸汽過熱器換熱后的變換氣混合，以保證變換氣成分(CO 18%)。然后，混合氣經(jīng)脫碳脫硫后送入甲醇合成工段。

圖1 凈化工藝流程簡圖

(1)改造后濕煤氣量為100 000 m3/h，全部進變換爐，變換系統(tǒng)出口氣量70 000 m3/h，成分為CO 1.3%、CO244.2%、H253.4%。

(2)改造后22 000 m3/h濕煤氣走副線直接到0.6 MPa廢鍋進口，與經(jīng)2.5 MPa廢鍋換熱后的氣體混合；變換系統(tǒng)出口氣量60 535 m3/h，成分為CO 18%、CO234%、H248%。

(3)改造前，2.5 MPa廢鍋產(chǎn)蒸汽6.5 t/h，0.6 MPa廢鍋產(chǎn)蒸汽47 t/h；改造后，2.5 MPa廢鍋產(chǎn)蒸汽5 t/h，0.6 MPa廢鍋產(chǎn)蒸汽44 t/h。

1.2 甲醇合成工藝(圖2)

來自凈化工序溫度為40 ℃左右、壓力為3.0～3.3 MPa的新鮮氣進入合成透平壓縮機壓縮，升壓至6.48 MPa，經(jīng)壓縮段出口冷卻器分離水后與合成回路循環(huán)氣混合，進入循環(huán)段壓縮至6.8 MPa(溫度48 ℃)后，送入合成系統(tǒng)。出循環(huán)段的合成氣先經(jīng)中間換熱氣管間，被管內反應后氣體加熱至220～225 ℃后由合成塔頂部斜向45°進入反應管頂端絕熱層，沿軸向進入反應管。反應管內裝有銅基催化劑，在此H2、CO、CO2發(fā)生合成反應生成粗甲醇，并伴有微量的副反應。從反應器底部出來的含甲醇約7.0%、溫度為225 ℃的氣體，從上部進入中間換熱器管內，與管間氣體換熱后被降至100 ℃左右(在此，有少量的甲醇氣體冷凝)，進入最終冷卻器A/B的管內，被管間的冷卻水冷卻至30～40 ℃后，再從甲醇分離器兩側進入，分離粗甲醇后，從分離器頂部出來的氣體由洗醇塔中部進入，與洗醇塔上部來的稀醇水在塔盤中接觸，氣體中少量的甲醇被吸收。吸收少量甲醇的稀醇水經(jīng)減壓后進入稀醇水槽，由洗醇泵打入洗醇塔內，循環(huán)吸收。當甲醇濃度達到8%～10%后，由洗醇塔后調節(jié)閥直接排入精餾工段。

圖2 甲醇合成工藝流程簡圖

洗醇塔頂部出來的氣體，絕大部分是未反應的合成氣及惰性氣。為防止惰性氣在系統(tǒng)中累積，必須將一部分氣體排放；大部分作為循環(huán)氣，進入透平壓縮機的循環(huán)段，繼續(xù)進行循環(huán)。弛放氣送至總廠壓縮四段回收利用。

甲醇分離器底部排出的粗甲醇，送入閃蒸槽，在此減壓至0.3～0.4 MPa，并閃蒸出大部分溶解的氣體，閃蒸氣送入廠氣柜，閃蒸槽出來的粗甲醇則送往粗甲醇計量槽或直接送至精餾工段。

甲醇合成塔管間環(huán)隙通過汽包給水泵不斷地打入鍋爐給水。反應器與汽包通過上升管及下降管相連接，形成一個獨立的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。汽包蒸汽出口管線設有壓力控制閥，通過調節(jié)蒸汽壓力來控制催化劑床層反應溫度的恒定。

2 新增設備

因為在上二期甲醇裝置的時候，就把三期甲醇裝置的設備訂購了，如甲醇合成塔、中間換熱器、最終冷卻器、甲醇分離器已經(jīng)到貨，后來因為市場形勢項目中斷，后續(xù)設備沒有回來。故此次只需采購剩余的幾臺設備就行了，具體如表1。

表1 新增設備一覽表

由于最終冷卻器A是用脫鹽水對合成氣進行冷卻，但冷卻后的熱脫鹽水如何排放卻成為一個難題，排地溝吧，給污水處理系統(tǒng)增加壓力且造成浪費，因為脫鹽水本身是干凈的；回脫鹽水站吧，需要配很長的管線，還需要增加2臺泵；建脫鹽水冷卻池吧，現(xiàn)場沒有多余的空地；直接加入合成汽包吧，水質又不合格，達不到鍋爐用水標準。本來公司脫鹽水供應就比較緊張，如果不斷地給冷卻器補充新鮮的脫鹽水，會給脫鹽水站的運行帶來很大的壓力。思來想去，決定新增1臺脫鹽水冷卻器，用循環(huán)水對脫鹽水進行冷卻，因為附近有1座10 km3/h的涼水塔。就這樣，新增1臺脫鹽水冷卻器和2臺脫鹽水泵后，脫鹽水冷卻問題迎刃而解。脫鹽水進行局部循環(huán)而不出合成界區(qū)，定期進行排放再補充即可。

3 安裝過程中出現(xiàn)的問題

此次安裝工程量不是很大，因為此前合成汽輪機已經(jīng)安裝完成并投入使用。很多公共管線在上馬二期裝置時已經(jīng)預留接口，且有4臺主要設備(合成塔、中間換熱器、最終冷卻器B、甲醇分離器)不必等招標采購手續(xù)可直接安裝，使整個工期大大縮短。但也出現(xiàn)以下兩個問題。

(1)原合成塔到中間換熱器采用φ426×22 mm不銹鋼管線，從合成塔出口到換熱器進口管線剛開始按照圖紙報的是3D彎頭，但彎頭回來后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場空間不夠，3D彎頭展不開。沒辦法，只好重報計劃，按1.5D彎頭來設計，由于是不銹鋼厚壁管，彎頭的加工周期長，這也耽誤了不少工期，而且原3D彎頭無法退貨，只好積壓在庫房。

(2)閃蒸槽頂部有氮氣管口、粗醇管口、閃蒸氣管口及放空管口，配管時按圖紙施工，并沒有打開頂部人孔觀察。待安裝完成打開人孔后發(fā)現(xiàn)，粗醇管線和閃蒸氣管線連接錯了，兩者都是DN50管口，粗醇管直通到槽底，閃蒸氣管只用一片法蘭連接。而安裝過程中沒有仔細觀察，好在發(fā)現(xiàn)得早，要不然就會出大問題。

4 運行情況

4.1 稀醇水進口鍛件焊縫裂

2014年3月28日，三期甲醇裝置順利投入運行。3月30日，發(fā)現(xiàn)洗醇塔洗醇水進口管漏水，水霧很大，不得不停車。檢查后發(fā)現(xiàn)，進口鍛件焊縫開裂，如圖3所示。安裝公司對鍛件打磨重焊后，問題才得以解決。經(jīng)分析，屬設備制造問題，是設備在加工制造過程中對質量控制做得不好所致。

圖3 洗醇塔進口鍛件開裂示意

4.2 甲醇循環(huán)水涼水塔負荷重

汽輪機循環(huán)油冷卻采用循環(huán)水冷卻，三套甲醇裝置循環(huán)冷卻水總管都是φ426×8 mm碳鋼管，都接在φ1 400×10 mm的來自甲醇循環(huán)水涼水塔的循環(huán)冷卻水總管上。運行一段時間后發(fā)現(xiàn)循環(huán)水上水和回水溫差在8～9 ℃，而一般涼水塔溫差都在3～5 ℃，表明涼水塔負荷較重。另外，三套甲醇裝置合成汽輪機油溫都有上升，高于工藝指標(指標為40±5 ℃)，運行至今三期裝置汽輪機已經(jīng)跳閘3次。分析原因主要是，在三期甲醇系統(tǒng)投運后，3臺汽輪機全開(以前是開2備1)，導致循環(huán)水量不足，而且三期裝置新加了1臺脫鹽水冷卻器(一、二期裝置沒有)，又消耗了一部分循環(huán)冷卻水，所以三期裝置汽輪機油溫高，最高達52 ℃；一期裝置汽輪機油溫最低，為45 ℃左右；二期次之，為47 ℃。這也表明三期裝置涼水塔負荷較重。

為解決這一問題，公司決定改變三期甲醇裝置循環(huán)冷卻水管線，現(xiàn)在是氣化車間、凈化車間、合成車間共用上述的10 km3/h的涼水塔，計劃氣化車間從另外一座10 km3/h涼水塔引一條冷卻水管，而現(xiàn)有的10 km3/h涼水塔專供甲醇合成和凈化車間，如此可使3臺汽輪機在炎熱的夏天能夠正常運轉。目前，氣化車間新增冷卻水管線的工作正緊張進行中。

4.3 工藝氣成分(表2)

表2 一、二、三期甲醇裝置工藝氣成分 %

注：CH4含量包含在惰性氣成分里面。

由于三期甲醇裝置是新建項目，催化劑是新的，活性好，故轉化率高，惰性氣含量也高，H/C[(H2-CO2)/(CO+CO2)]高。為控制反應速率，保證合成塔溫度不超過指標，投運初期惰性氣含量應保證在15%～20%。相較一、二期甲醇裝置，催化劑活性好，合成反應溫度低，副反應少，粗甲醇濃度高，如表3。

表3 一、二、三期甲醇裝置合成系統(tǒng)運行情況

注：①粗甲醇濃度為質量濃度；②時間截至2014年7月1日。

4.4 目前運行情況

三期甲醇裝置目前已運行3個多月，入口氣體流量約110 000 m3/h，系統(tǒng)壓力約5.5 MPa，合成塔出口氣體溫度約227 ℃。三套甲醇裝置粗甲醇產(chǎn)量約為1 080 t/d。