低溫甲醇洗生產(chǎn)運(yùn)行問題分析

陸正紅（惠生（南京）清潔能源股份有限公司，江蘇南京　210047）

·問題與建議·

低溫甲醇洗生產(chǎn)運(yùn)行問題分析

陸正紅
（惠生（南京）清潔能源股份有限公司，江蘇南京210047）

摘要：討論林德低溫甲醇洗工藝運(yùn)行中遇到的問題，分析裝置出現(xiàn)問題，并采取必要措施，存在問題得到了改進(jìn)和解決。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗；問題分析；措施

0　前言

低溫甲醇洗是一種基于物理吸收的氣體凈化方法，以工業(yè)甲醇為吸收劑（溶劑）。該法用低溫甲醇可同時或分段脫除氣體中的硫化氫、硫氧化碳和二氧化碳等酸性氣體及水汽等，能達(dá)到很高的凈化度。甲醇對一氧化碳和氫氣的溶解度卻相當(dāng)小，且在溶液解壓時能優(yōu)先解吸，可通過分級閃蒸來回收，減少有效氣體成分的損失；同時，低溫下甲醇的蒸氣壓很小，溶劑損失量很小。

惠生（南京）清潔能源股份有限公司采用的是林德公司低溫甲醇洗工藝為一步法吸收H2S、COS 的7塔聯(lián)合流程。由于產(chǎn)品生產(chǎn)需要，與單純生產(chǎn)合成氨或甲醇的流程有所不同，有兩個甲醇洗滌塔，分別為生產(chǎn)甲醇和生產(chǎn)氣態(tài)CO的CO/H2分離裝置即冷箱輸送合格的原料氣（兩塔出口原料氣組成要求不同）；未變換甲醇洗滌塔抽出的半貧液甲醇送到變換甲醇洗滌塔上段中上部，充分利用甲醇的吸收能力；在冷箱停車時兩個洗滌塔又可以同時為生產(chǎn)甲醇輸送原料氣。設(shè)置兩級閃蒸系統(tǒng)，極大限度地回收有用氣體H2和CO；設(shè)置兩級氣提，進(jìn)入甲醇再生塔前經(jīng)過加熱的甲醇通過CO2氣提塔，用低壓氮?dú)鈿馓崞渲械腃O2，增加甲醇再生塔頂出口氣體中硫化氫濃度，減少或不用富硫化氫氣體回流，降低能耗，減少冷量損失；為了滿足環(huán)保要求，增加了尾氣洗滌塔；甲醇水分離塔的設(shè)計能力大，能更快地降低系統(tǒng)甲醇中水含量，保證系統(tǒng)運(yùn)行。

制冷系統(tǒng)由兩臺螺桿式丙烯壓縮機(jī)組成，額定流量：376.4 kg/min；進(jìn)口壓力：29 kPa；進(jìn)口溫度：-35℃；排氣壓力：1.558 MPa；排氣溫度：82.2℃；電機(jī)功率：1 818 kW；制冷量：2 185 kW。

1　裝置問題分析及措施

低溫甲醇洗裝置從2007年開車以來，雖無大的事故發(fā)生，但由于操作經(jīng)驗的原因，裝置在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了各種各樣的問題，本文就這些問題做出總結(jié)并加以分析。

1.1低溫甲醇洗回溫

1.1.1低溫甲醇洗回溫

2012年6月2號，貧甲醇溫度TT51由-45℃升至-40℃，且兩臺冰機(jī)負(fù)荷都由原來的80%加至100%，但制冷系統(tǒng)氣相丙烯的壓力還是升至0.045 MPa，遠(yuǎn)高于正常值（0.029 MPa），此時洗滌塔T1/ T2出口的CO2在線分析數(shù)值已出現(xiàn)上漲趨勢，為防止工藝氣超標(biāo)，洗滌塔須減少進(jìn)氣。為防止洗滌塔出口工藝氣超標(biāo)，一邊減少洗滌塔進(jìn)氣量，一邊檢查工況，分析原因。

對于低溫甲醇洗來說，冷量的來源主要有：①水冷器：低溫甲醇洗工段有E18、E20，冰機(jī)有E501作為冷量來源；②丙烯冷卻器：E3、E6、E10、E13、E15、E22液態(tài)丙烯蒸發(fā)為系統(tǒng)提供冷量；③T3塔中CO2解吸帶走熱量：在H2S濃縮塔T3中，減壓并加入N2氣提，CO2被解吸出，同時帶走熱量，上塔富甲醇溫度降低，經(jīng)P3泵增壓后送出與貧甲醇換熱后，將貧甲醇進(jìn)一步降溫，而富甲醇再次回至T3下塔。酸性氣體濃縮塔如圖1所示。

圖1　酸性氣體濃縮塔

對裝置所有水冷器進(jìn)行檢查，水冷器是正常的。另外檢查制冷系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)也不存在任何問題，由于丙烯的蒸發(fā)量越大，冰機(jī)的負(fù)荷也就越大，因此主要問題在于甲醇洗本身。從DCS數(shù)據(jù)我們看到，甲醇儲罐的液位從55%下降到45%后穩(wěn)定，但這段時間，T1/T2的進(jìn)氣量及進(jìn)氣成分無大波動，在此情況下，甲醇洗的液位，特別是甲醇儲罐的液位不會出現(xiàn)此類波動。

同時T3塔的塔底富甲醇溫度TT50呈快速下降趨勢，立即判斷T3塔上塔的液位LT56顯示58%是假的（此時LT56是根據(jù)調(diào)節(jié)閥LV56投自動設(shè)定58%自動調(diào)節(jié)），可能T3塔上塔真實液位已滿量程，并且已升高至升氣帽，富甲醇從升氣帽直接落至下塔，從而造成T3塔的塔底富甲醇溫度TT50快速降低。立即手動開大出T3上塔液位調(diào)節(jié)閥LV56，查看現(xiàn)場液位計LI57，檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場液位計LI57顯示已滿量程。在開大LV56大約15 min后，T3塔上塔遠(yuǎn)程液位計LT56從58%下降至50%，現(xiàn)場液位計LI57的液位顯示下降至90%左右。此時甲醇儲罐的液位也慢慢上漲至53%左右，貧甲醇溫度TT51也開始緩慢下降，制冷系統(tǒng)的氣相壓力也開始緩慢下降。可以看出，整個系統(tǒng)已開始恢復(fù)至正常工況。對T3塔上塔液位變送器LT56進(jìn)行校驗，但檢查結(jié)果顯示，液位變送器LT56無任何問題，根據(jù)正負(fù)壓差計算，顯示值的確為50%，那么為何現(xiàn)場液位計LI57顯示90%。

1.1.2原因分析及措施

對于遠(yuǎn)程液位計與現(xiàn)場液位計不相符的現(xiàn)象，我們進(jìn)行了技術(shù)檢查。①從數(shù)據(jù)可以看出T3塔上塔液位調(diào)節(jié)閥LV56投自動，設(shè)定值58%，已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行3個月，LV56的設(shè)定值都低于55%，期間甲醇洗工況運(yùn)行穩(wěn)定。②從巡檢記錄中看出，前3個月每隔固定時間對液位變送器LT56數(shù)值與現(xiàn)場液位計LT57數(shù)值對照值，它們間差值一般不大，也在正常誤差范圍；③但本月裝置負(fù)荷與前3個月不同之處在于，因下戶CO的需求量降低，系統(tǒng)工況進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，T1塔負(fù)荷從45%加至65%，T2塔負(fù)荷從100%降至70%。

通過以上的數(shù)據(jù)分析，我們懷疑液位變送器顯示偏小，很可能是系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)整造成的，由于T1塔負(fù)荷增加，也就是增加了變換氣量，那么同時富甲醇中CO2含量也就高了，相對富甲醇的密度就降低，這樣就會造成液位變送器的顯示偏小。變送器LT56顯示偏小是由于富甲醇的密度變小而造成的。

在日常生產(chǎn)中因存在很多因素。從變送器方面解決這類問題，難度很大。解決此問題的方法是工況調(diào)整時，及時將變送器LT56數(shù)值與現(xiàn)場液位計LI57數(shù)值相對比，得出誤差值，然后根據(jù)誤差值，作出相應(yīng)的調(diào)整，運(yùn)行良好。

1.2甲醇再生塔再沸器蒸汽量受限

從2014年4月起，低溫甲醇洗的甲醇再生塔T5的再沸器E23的蒸汽調(diào)節(jié)閥FV20開始緩慢開大，此時FV20設(shè)定值5 400 t/h并投自動。此時在蒸汽調(diào)節(jié)閥FV20開至80%，疏水器旁路開半圈及冷凝液直排備用水池的冷凝液手閥全開的情況下，蒸汽量只能加至5 350 kg/h，F(xiàn)V20全開情況下，蒸汽量提至5 500 kg/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離最大設(shè)計值8 700 kg/h。甲醇再生系統(tǒng)如圖2所示。

甲醇再生塔再沸器蒸汽量受限，原因如下：①受甲醇/水分離塔再沸器E26冷凝液的影響；②E23冷凝液疏水器損壞，不流暢；③0.5 MPa蒸汽管道中間輸水器故障，蒸汽直流；④T5右室液位低（左右室聯(lián)通管堵塞）；⑤E23殼層中有不凝氣；⑥E23殼層中折流板部分掉落，造成通道堵塞；⑦FV20流量計不準(zhǔn)；⑧E23列管結(jié)垢或異物堵塞。

我們對存在的可能性進(jìn)行了逐一的分析排除了①～⑦。

認(rèn)為E23列管結(jié)垢或異物堵塞可能性最大，E23從2007年開車至今，從未進(jìn)行清洗，T5塔也只在2012年大檢修中打開入孔從外面看過，塔壁呈深藍(lán)色，未至內(nèi)部檢查，長期運(yùn)行后不排除E23結(jié)垢的可能性。另從DCS曲線看，PT60的壓力從4月開始上升。因變電所斷電，造成P6A跳車，在P6B開機(jī)后，將LV63全開，甲醇洗大幅度波動，是否有可能此時將T5塔壁或塔盤上某些雜物沖下，最終流至E23底部，堵塞了部分列管，因此造成了現(xiàn)在E23的換熱效果差。從上述來看，E23列管結(jié)垢或異物堵塞的可能性比較大，分析結(jié)果大體如下：

隨原料氣帶入甲醇洗工序的羰基鐵與羰基鎳，在洗滌塔T1/T2中被甲酵全部吸收，在硫化氫濃縮塔T3、T4中，羰基化合物仍在甲醇中保持溶解狀態(tài)，當(dāng)甲醇經(jīng)E19加熱送至甲醇再生塔T5時，甲醇中溶解的CO就會隨CO2和H2S一起閃蒸出去，而羰基化合物應(yīng)該與硫化氫反應(yīng)生成硫化物：

Fe（CO）5+H2S——FeS+5CO+H2

Ni（CO）4+H2S——NiS+4CO+H2

由于上述硫化物的生成，會造成E19管程嚴(yán)重結(jié)垢和T5塔的塔盤、塔壁上嚴(yán)重結(jié)垢。因此本次E23蒸汽受限，很有可能是在P6B啟動及LV63全開后，大量的甲醇將E19管程及T5塔盤、塔壁上的垢層掉落，最終流至E23中，將E23的列管堵塞住。

2015年9月裝置的大檢修中，我們打開了T5塔入口及E23上下封頭，在E23底部確實存在垢層。針對這個情況我們對E19進(jìn)行了清洗，T5的塔盤及塔壁也進(jìn)行了清洗。根據(jù)這次經(jīng)驗，制訂了逢大修對E19、E23及T5定期清洗的計劃。

圖2　甲醇再生系統(tǒng)

2　結(jié)束語

低溫甲醇洗裝置是我廠甲醇裝置及生產(chǎn)氣態(tài)CO高負(fù)荷、低消耗、長周期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，隨著這些問題的不斷改進(jìn)和解決，甲醇洗裝置工藝將會更加完善。

中圖分類號：TQ028.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1003-3467（2016）04-0055-03

收稿日期：2016-01-16

作者簡介：陸正紅（1985-），男，助理工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，電話：18061223551。