低溫甲醇洗氨冷器微量泄漏處理辦法

郜龍飛(河南能源集團(tuán)中原大化公司甲醇事業(yè)部， 河南 濮陽 457000)

低溫甲醇洗氨冷器微量泄漏處理辦法

郜龍飛(河南能源集團(tuán)中原大化公司甲醇事業(yè)部， 河南 濮陽 457000)

隨著我國煤化工的深入發(fā)展，低溫甲醇洗裝置在國內(nèi)開始大量使用。該裝置利用甲醇在低溫下的良好選擇吸收性，對煤氣化裝置送來的合成氣進(jìn)行凈化，所凈化的氣體中H2S含量低，且CO2可以回收做為汽化爐載氣，有效組分(CO+H2)的含量高。筆者所在的河南能源集團(tuán)中原大化公司甲醇事業(yè)部采用的是德國盧奇7塔低溫甲醇洗技術(shù)，自投產(chǎn)以來，運(yùn)行十分穩(wěn)定。在多年的操作中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，譬如對氨冷系統(tǒng)泄露問題的處理。低溫甲醇洗對甲醇溫度要求苛刻，主洗甲醇溫度應(yīng)不高于零下50℃度。本文就以氨冷器泄露導(dǎo)致溫度難以降低的現(xiàn)象展開，并討論了一種可行的處理辦法。

低溫甲醇洗；氨冷器；壓縮機(jī)；換熱器泄露

1 工藝簡介

低溫甲醇洗原理是以拉烏爾定律和亨利定律為基礎(chǔ)，依據(jù)低溫狀態(tài)下的甲醇具有對H2S和CO2等酸性氣體的溶解吸收性大，而對H2和CO溶解吸收性小的這種選擇性來脫除變換氣中的硫化氫和二氧化碳等酸性氣體，從而達(dá)到凈化變換氣的目的。上述過程是物理吸收過程，吸收后的甲醇經(jīng)過減壓加熱再生，分別釋放CO2和H2S氣體。

圖1

如圖1所示，經(jīng)洗氨并冷卻到零下14.9℃度的變換器進(jìn)入吸收塔的預(yù)洗段，在此段洗去NH3，H2O，羰基化合物和HCN等雜質(zhì)后，通過塔盤進(jìn)入H2S吸收段。在此H2S和COS被飽和了CO2的低溫甲醇洗滌下來，原料氣去CO2吸收段，甲醇送去中壓閃蒸。脫硫后的原料氣向上通過塔盤進(jìn)入CO2吸收段，在此除去CO2。由于甲醇吸收二氧化碳溫度升高，對下段的洗氣過程不利，所以二氧化碳吸收段分兩層，在上層吸收了二氧化碳的甲醇經(jīng)氨冷器降溫至零下37℃，進(jìn)入下層二氧化碳吸收段。

圖2

如圖2所示，液氨由液氨罐的靜壓壓至氨冷器，液氨在氨冷器的殼側(cè)蒸發(fā)吸熱，由氨壓縮機(jī)將氨蒸汽抽走，氨的蒸發(fā)量可有氨冷器殼側(cè)液氨液位控制。液位高蒸發(fā)量就大，帶走的熱量大，但是應(yīng)該防止氨壓縮機(jī)帶液。液位低，蒸發(fā)量小，吸熱量也就小。氣氨經(jīng)氣液分離器后進(jìn)入壓縮機(jī)一段，加壓后經(jīng)企業(yè)分離進(jìn)入壓縮機(jī)二段，經(jīng)過兩級(jí)壓縮后換熱冷卻變?yōu)闅獍边M(jìn)入液氨罐。液氨由靜壓壓入氨冷器。至此，冷卻系統(tǒng)完成一次循環(huán)，達(dá)到冷卻目的。

2 氨冷器發(fā)生泄漏的確定

要確定氨冷器是否發(fā)生泄漏的直接方法就是取樣分析。分別對液氨罐，氨冷器殼側(cè)，壓縮機(jī)氣液分離器中的液氨進(jìn)行檢測。本廠此次氨冷器發(fā)生泄漏時(shí)，經(jīng)檢測，液氨中的甲醇含量在1%左右，經(jīng)多次取樣分析，斷定為甲醇泄漏至氨側(cè)造成的工況惡化。

3 氨冷器內(nèi)部發(fā)生泄漏的現(xiàn)象總結(jié)

氨冷器管程壓力為3.4兆帕，殼程的壓力為負(fù)29千帕。管束在低溫，高壓差，強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中長期使用必定發(fā)生泄漏。在常溫常壓下，甲醇的沸點(diǎn)為64.7度，氨的沸點(diǎn)為零下33.5度。兩者沸點(diǎn)相差較大，一旦氨冷器發(fā)生泄漏，甲醇在殼側(cè)一部分無法揮發(fā)，便沉積下來。一小部分與液氨形成共沸物，被壓縮機(jī)抽走。整個(gè)制冷系統(tǒng)被污染后將會(huì)出現(xiàn)下列明顯現(xiàn)象：

①壓縮機(jī)氣液分離器液位上漲，高于經(jīng)驗(yàn)操作值；

②壓縮機(jī)干氣密封裝置頻繁堵塞；

③壓縮機(jī)入口氣量不穩(wěn)定，頻繁出現(xiàn)氣量驟減現(xiàn)象；

④氨冷器殼側(cè)液位不穩(wěn)定，液位偏高；

⑤壓縮機(jī)制冷效果下降，提高負(fù)荷，制冷效果依然不理想。

4 氨冷器泄露后的處理

化工生產(chǎn)是以安全生產(chǎn)的前提下取得效益最大化為目的，所以，應(yīng)以保持裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行，取得最大經(jīng)濟(jì)效益為目的。在工藝指標(biāo)可以勉強(qiáng)控制的情況下，應(yīng)以改善工況為目的入手采取措施。待計(jì)劃停車時(shí)，再徹底解決問題。

本廠在此次運(yùn)行周期中，并未遇到其他重大問題，停車檢修從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮并不合適。于是，技術(shù)人員決定對氨冷器殼側(cè)的氨進(jìn)行定期置換，具體步驟如下。

圖3

如圖3所示，從氨冷器殼側(cè)導(dǎo)淋增加架設(shè)一根管線連接新加設(shè)備“負(fù)壓罐”，負(fù)壓罐通過底部導(dǎo)淋與氨水罐相連，其具體置換步驟如下。

①確認(rèn)負(fù)壓罐沖洗，吹掃合格，各法蘭連接處無漏點(diǎn)。②負(fù)壓罐頂部氣相管線與氨冷器氣相管線相連，負(fù)壓罐用氮?dú)庵脫Q，通過導(dǎo)淋排放。負(fù)壓罐充氮?dú)庵?50千帕，其最高報(bào)警值為180千帕。確認(rèn)氣相管線導(dǎo)淋關(guān)閉，打開氣相管線的出口，通過壓縮機(jī)將其抽至負(fù)壓。關(guān)閉氣相出口管線。③打開氨冷器底部導(dǎo)淋閥，每次排放量為，氨冷器殼測液位下降5%，或者負(fù)壓罐液位漲至30%，然后關(guān)閉氨冷器底部導(dǎo)淋閥。氨水罐加脫鹽水至液位20%，用以稀釋液氨。④打開負(fù)壓罐氮?dú)忾y，給負(fù)壓罐充壓至150千帕，調(diào)節(jié)氮?dú)忾y門開度，維持此壓力。⑤打開負(fù)壓罐底部導(dǎo)淋閥，將液氨緩慢壓入氨水罐。此過程中，閥門開度不能過大，因?yàn)樗桶被旌鲜且粋€(gè)放熱過程，發(fā)出大量熱，會(huì)造成氨水罐震動(dòng)。⑥當(dāng)負(fù)壓罐液位排空時(shí)，關(guān)閉其底部導(dǎo)淋閥，關(guān)閉氮?dú)忾y，打開其頂部氣相閥。⑦每4小時(shí)排放一次。密切關(guān)注液氨罐液位，液位過低應(yīng)及時(shí)補(bǔ)氨。具體排放頻率可視氨冷器泄漏量做相應(yīng)調(diào)整。⑧氨水罐中的氨水通過泵送去動(dòng)力廠氨法脫硫工序。⑨氨冷器導(dǎo)淋閥前加一氮?dú)忾y，用于對管線進(jìn)行吹掃，因?yàn)榘焙图状蓟旌蠒?huì)生成少量的白色泡沫狀甲胺，進(jìn)而堵塞液氨管線。

5 結(jié)語

經(jīng)過定期的置換，氨冷器殼側(cè)甲醇含量下降，壓縮機(jī)入口氣量穩(wěn)定，壓縮機(jī)入口氣液分離器中甲醇含量為零，氨冷器制冷恢復(fù)正常。保證主裝置安全完成了長周期運(yùn)行。

經(jīng)分析，氨冷器泄露的主要原因是其管束材質(zhì)有問題，在此后一次的大修中，將原有的碳鋼管束換成不銹管管束，解決了頻繁泄露問題。

氨置換法雖然保證了長周期運(yùn)行，但是也造成了液氨的浪費(fèi)，同時(shí)存在一定安全隱患，有許多地方需要改進(jìn)。綜上所述，筆者認(rèn)為，對于有大型制冷設(shè)備的企業(yè)，一定要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮介質(zhì)對材料的腐蝕，選擇合適的材質(zhì)。同時(shí)，有必要在設(shè)計(jì)時(shí)，保留一套制冷劑置換設(shè)備，防止工況迅速惡化，無法及時(shí)應(yīng)對。

郜龍飛，男，漢族，河南滑縣道口人，學(xué)士,研究方向：煤氣凈化。