180萬噸/年煤制甲醇合成裝置存在問題的原因分析及處理措施

陳峻賢

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

180萬噸/年煤制甲醇合成裝置存在問題的原因分析及處理措施

陳峻賢

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

本文針對某180萬t·a-1DAVY甲醇合成裝置自原始開車以來出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和探討，采取切實(shí)有效的措施解決了運(yùn)行期間存在的問題，實(shí)現(xiàn)了甲醇合成裝置的長周期、高負(fù)荷運(yùn)行。

DAVY甲醇合成工藝；存在問題；解決措施

某180萬t·a-1煤制甲醇合成裝置以煤為原料，通過煤氣化制甲醇，甲醇合成裝置采用DAVY專利技術(shù),使用莊信萬豐催化劑，于2010年7月份投料一次性產(chǎn)出合格MTO級甲醇。自原始開車至今，已更換了3爐甲醇合成催化劑，生產(chǎn)期間出現(xiàn)的許多問題在一定程度上影響了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。技術(shù)人員從實(shí)際出發(fā)，逐一分析并提出解決措施，為后續(xù)的生產(chǎn)運(yùn)行積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了甲醇合成裝置的長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。離,這股循環(huán)氣返回1號甲醇合成反應(yīng)器。通過弛放氣排出多余的氫氣并控制回路的惰性氣體。

1 甲醇合成工藝流程簡介

DAVY甲醇合成回路設(shè)置2臺蒸汽上升反應(yīng)器，流程布置為串/并聯(lián)耦合方式，氣體由中心分布管進(jìn)入，沿徑向通過裝填在殼側(cè)的催化劑床層，發(fā)生甲醇合成反應(yīng)。反應(yīng)器中分布大量的換熱管，內(nèi)通鍋爐給水，吸收合成反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱，副產(chǎn)蒸汽，反應(yīng)器內(nèi)溫度由管內(nèi)上升的蒸汽壓力控制。從界區(qū)外來的合成氣凈化后大部分和循環(huán)氣混合，經(jīng)過合成回路1號中間換熱器加熱后進(jìn)入1號甲醇合成反應(yīng)器。1號甲醇合成反應(yīng)器出口的熱氣體分別通過合成回路1號中間換熱器、1號粗甲醇冷凝器、1號粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器冷卻，最終在1號粗甲醇分離器中粗甲醇與循環(huán)氣分離。循環(huán)氣與另一部分合成氣混合，經(jīng)過循環(huán)氣壓縮機(jī)加壓，通過合成回路2號中間換熱器進(jìn)入2號甲醇合成反應(yīng)器。2號甲醇合成反應(yīng)器出口的熱氣體分別通過合成回路2號中間換熱器、2號粗甲醇冷凝器、2號粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器冷卻，最終在2號粗甲醇分離器中粗甲醇與循環(huán)氣分

2 合成系統(tǒng)運(yùn)行過程存在的問題及原因分析

該裝置自2010年7月開車以來運(yùn)行較為穩(wěn)定，但在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了一系列問題，如甲醇合成塔床層溫度高、粗甲醇分離器分離效率不佳、甲醇合成系統(tǒng)循環(huán)量高、甲醇合成系統(tǒng)設(shè)計(jì)氣體組分與實(shí)際運(yùn)行組分偏離較大、甲醇合成系統(tǒng)結(jié)蠟、甲醇合成系統(tǒng)馳放氣通過普利森膜組排放不足等問題。

2.1 甲醇合成塔床層溫度高

該裝置2010年7月份開車運(yùn)行期間，甲醇合成塔頂部及底部床層均出現(xiàn)了不同程度的超溫情況。在60%負(fù)荷運(yùn)行期間，2臺甲醇合成塔頂部及底部的最高溫度可達(dá)300℃，隨著生產(chǎn)負(fù)荷的提升，甲醇合成塔頂部及底部的溫度也會隨之上漲，最高點(diǎn)溫度可達(dá)320℃。甲醇合成催化劑為銅基催化劑，溫度過高會影響甲醇合成催化劑的使用壽命，同時(shí)也會導(dǎo)致甲醇合成副反應(yīng)增加。

2.1.1 甲醇合成塔設(shè)計(jì)存在缺陷

甲醇合成塔為徑向塔，合成氣從合成塔底部中心管進(jìn)入，從中部流出，運(yùn)行期間勢必會出現(xiàn)塔頂部與底部氣流低于中間的氣流，由于氣流較少，在甲醇合成塔頂部及底部會出現(xiàn)甲醇合成氣體流通不暢的現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)帶走。同時(shí)甲醇合成塔頂部及底部換熱管分布較少，存在換熱死區(qū)。甲醇合成塔頂部及底部裝填了甲醇合成催化劑，氣體進(jìn)入甲醇合成塔的頂部及底部后，合成氣在甲醇合成催化劑的作用下發(fā)生甲醇合成反應(yīng)，放出的熱量不能及時(shí)被鍋爐水及氣流帶走，因此出現(xiàn)了超溫的現(xiàn)象。甲醇合成塔早期設(shè)計(jì)存在缺陷是導(dǎo)致甲醇合成塔超溫的主要因素。

2.1.2 工藝操作的影響

由于甲醇合成塔結(jié)構(gòu)存在缺陷，甲醇合成塔頂部及底部出現(xiàn)溫度高的現(xiàn)象是不可避免的，但是工藝參數(shù)若控制不佳也會加劇甲醇合成塔床層溫度升高，主要表現(xiàn)在以下方面：①空速過低。在生產(chǎn)運(yùn)行期間，若加負(fù)荷期間不及時(shí)提高壓縮機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速及系統(tǒng)操作壓力，或者在高負(fù)荷期間壓縮機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速過低，就會出現(xiàn)床層超溫。②氣體組分控制不當(dāng)。若新鮮氣中CO2含量控制過低，CO含量控制過高，CO發(fā)生甲醇合成反應(yīng)的放熱量遠(yuǎn)高于CO2的放熱量，將導(dǎo)致甲醇合成塔頂部及底部床層溫度高。③甲醇合成系統(tǒng)惰性氣體含量控制過低，甲醇合成反應(yīng)劇烈也將導(dǎo)致床層超溫。

2.1.3 甲醇合成塔中心管部分堵塞

甲醇合成塔為徑向塔，從運(yùn)行期間甲醇合成塔床層溫度的分布情況可以看出，上下床層溫差較大，同時(shí)同一徑向?qū)觾?nèi)或軸向?qū)觾?nèi)的甲醇合成塔床層溫度偏差較大，最高溫度相差約70℃。并且在運(yùn)行期間中層也有超溫的現(xiàn)象。從運(yùn)行現(xiàn)象分析，存在甲醇合成塔中心管堵塞情況。2013年和2015年大檢修期間將中心管拆出，發(fā)現(xiàn)中心管堵塞較為嚴(yán)重，一定程度上影響了氣流分布，也是造成甲醇合成塔床層溫度高的一個(gè)因素。

2.2 粗甲醇分離器分離效率不佳

裝置原始開車初期，甲醇合成生產(chǎn)系統(tǒng)負(fù)荷較低，同時(shí)系統(tǒng)較為潔凈，兩粗甲醇分離器的分離效率較好。隨著裝置生產(chǎn)負(fù)荷的增加及粗甲醇分離器運(yùn)行時(shí)間的延長，甲醇合成系統(tǒng)的石蠟生成量逐漸增加，兩粗甲醇分離器的分離效率明顯下降，甲醇合成反應(yīng)效率急劇變差。實(shí)際運(yùn)行期間在粗甲醇分離器進(jìn)出口進(jìn)行同位素監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析，測得氣相出口液相甲醇夾帶量高達(dá)13%，已嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值。

根據(jù)兩粗甲醇分離器的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合2016年度大檢修兩粗甲醇分離器內(nèi)件的拆檢情況，分析影響因素。在實(shí)際運(yùn)行期間兩粗甲醇分離器的負(fù)荷為800t·h-1，超出設(shè)計(jì)負(fù)荷的35%，因此粗甲醇分離器的運(yùn)行負(fù)荷增加是造成分離器分離效率下降的一個(gè)主要因素。在運(yùn)行期間甲醇合成系統(tǒng)石蠟生成量較多，石蠟吸附在分離器葉片上，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，石蠟逐漸將葉片的流道及降液管全部堵塞，造成分離器葉片無法起到分離作用，進(jìn)而造成分離器分離效率下降。

2.3 甲醇合成系統(tǒng)循環(huán)量大

甲醇循環(huán)氣壓縮機(jī)自2010年7月開車以來，循環(huán)氣壓縮機(jī)始終處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，最高負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的1.4倍。甲醇合成系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)量為608 t·h-1，而實(shí)際運(yùn)行中循環(huán)量達(dá)860t·h-1。分析原因如下：1）甲醇合成塔結(jié)構(gòu)存在缺陷，甲醇合成塔的換熱面積設(shè)計(jì)偏小，反應(yīng)熱無法及時(shí)帶走，影響甲醇合成反應(yīng)。2）甲醇合成催化劑運(yùn)行后期，催化劑活性下降。3）甲醇合成系統(tǒng)結(jié)蠟，粗甲醇冷凝器換熱效果變差，出口溫度升高，分離器出口甲醇含量高，抑制了甲醇合成反應(yīng)。4）粗甲醇分離器結(jié)蠟，阻塞降液管，分離效果差，粗甲醇分離器出口合成氣甲醇含量增加，抑制了甲醇合成反應(yīng)。5）追求甲醇產(chǎn)量，甲醇合成系統(tǒng)氣體重組分偏多。這些原因使得甲醇合成反應(yīng)變差，導(dǎo)致循環(huán)氣壓縮機(jī)的循環(huán)量上漲，循環(huán)壓縮機(jī)的負(fù)荷增加。

2.4 甲醇合成系統(tǒng)結(jié)蠟問題

甲醇合成系統(tǒng)石蠟生成的原因比較復(fù)雜，不但與催化劑、原料氣、甲醇合成塔結(jié)構(gòu)、甲醇合成系統(tǒng)潔凈度及設(shè)備材質(zhì)有關(guān)，還與合成反應(yīng)工藝條件以及操作方法有關(guān)。

甲醇合成反應(yīng)生成的石蠟經(jīng)分析后，認(rèn)為該物質(zhì)是含有一定量氧和一定量不飽和鍵的混合物，是長碳鏈物質(zhì)，與標(biāo)準(zhǔn)石蠟比較后認(rèn)為，其沸點(diǎn)在350℃以上（常壓下），因工況條件是高壓，其相對應(yīng)的沸點(diǎn)要高得多。常壓下其熔點(diǎn)指標(biāo)為：起始熔點(diǎn)73.3℃，102.5℃時(shí)全部熔化。

2.4.1 蠟質(zhì)生成的影響因素

1）DAVY甲醇合成技術(shù)中使用的合成催化劑為莊信萬豐甲醇合成催化劑，新催化劑在生產(chǎn)、貯運(yùn)、充裝過程中與鐵制容器接觸，容器上夾帶的鐵銹會粘附在催化劑表面或摻雜到催化劑中，合成塔進(jìn)行催化劑裝填時(shí)未吹除干凈，在系統(tǒng)生產(chǎn)期間鐵銹的存在加劇了石蠟的生成。

2）隨著催化劑使用時(shí)間的延長，粗甲醇產(chǎn)品、設(shè)備、管道中的結(jié)蠟現(xiàn)象日益突顯。主要原因是甲醇合成回路開車前管道內(nèi)鐵銹未處理干凈，同時(shí)由于甲醇合成系統(tǒng)大部分設(shè)備均是碳鋼材質(zhì)，在使用期間受腐蝕的影響，會生成羰基鐵Fe(CO)5、Ni(CO)4。Fe(CO)5、Ni(CO)4是促使CO與H2反應(yīng)生成石蠟的催化劑。

3）隨著原料氣中夾帶的少量硫緩慢地在催化劑表面沉積，在一定程度上加劇了對甲醇合成塔換熱管的腐蝕，發(fā)生羧基化反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致石蠟的生成加劇。

4）進(jìn)入甲醇合成塔的氣相中夾帶的甲醇含量超標(biāo)易生成蠟質(zhì)。隨著生產(chǎn)周期的延長，粗甲醇分離器的分離效果不佳，較多夾帶而未被分離的甲醇，再次進(jìn)入催化劑的床層，甲醇中的高級醇、醚、醛、烷烴等雜質(zhì)可使副反應(yīng)加劇，生成高級醇及長碳鏈烷烴。

2.4.2 操作條件的影響

1）合成塔床層溫度控制太低，使得入塔氣在低于催化劑正常活性溫度的情況下進(jìn)入催化劑層，生成粗甲醇的同時(shí)伴有石蠟生成。此種情況主要集中在開車投料階段。合成塔反應(yīng)溫度還未達(dá)到正常操作值就進(jìn)行開車操作，以及在停車過程中，合成塔反應(yīng)溫度急劇下降，而原料氣又未置換干凈，這兩個(gè)階段產(chǎn)生石蠟最多。同時(shí)甲醇合成系統(tǒng)加減負(fù)荷溫度波動幅度大也易結(jié)蠟。當(dāng)反應(yīng)溫度超過300℃時(shí)，就容易發(fā)生甲烷化反應(yīng)。甲烷含量的增加間接加速了石蠟的產(chǎn)生。

2）甲醇合成系統(tǒng)因氣體組分失調(diào)等原因反應(yīng)不佳，導(dǎo)致壓力升高，使得合成反應(yīng)向生成高級烷烴的方向移動，生成烴類的碳鏈越長，結(jié)蠟的機(jī)率越增加。

3）甲醇合成系統(tǒng)低負(fù)荷生產(chǎn)階段空速過低，合成反應(yīng)在接近平衡狀態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)速度較低，反應(yīng)物及產(chǎn)物在催化劑表面上停留時(shí)間延長，對副反應(yīng)的進(jìn)行有利，對碳鏈長的反應(yīng)尤為有利，這在一定程度上也加劇了石蠟的生成。

4）甲醇合成催化劑使用末期，隨著甲醇合成塔入口溫度的提高，甲醇合成塔床層溫度整體升高，甲醇合成副反應(yīng)增加，也加劇了石蠟的生成。

2.5 甲醇合成系統(tǒng)弛放氣排放不足

隨著甲醇合成催化劑運(yùn)行周期的延長，弛放氣的排放量越來越大，原有膜組設(shè)計(jì)排放量偏小，無法滿足合成系統(tǒng)要求的惰性氣體含量（原設(shè)計(jì)甲醇合成系統(tǒng)弛放氣的排放量為22000Nm3·h-1）。與實(shí)際運(yùn)行期間合成系統(tǒng)弛放氣的排放量不匹配，導(dǎo)致合成系統(tǒng)弛放氣排放受阻，系統(tǒng)內(nèi)惰性氣體含量無法通過膜組排放弛放氣來控制，只能通過火炬放空進(jìn)行控制，造成有效氣體損失，增加了消耗。

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行期間，弛放氣通過普利森膜組排放量不足的原因主要是由于該甲醇合成裝置是首套以煤為原料生產(chǎn)甲醇的大規(guī)模裝置，設(shè)計(jì)模型存在一定的偏差。同時(shí)甲醇合成塔的換熱面積設(shè)計(jì)偏小，影響甲醇合成反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而出現(xiàn)甲醇合成系統(tǒng)內(nèi)累積的碳含量高于設(shè)計(jì)值。

3 處理措施

3.1 甲醇合成塔床層溫度高

針對運(yùn)行期間出現(xiàn)的問題，技術(shù)人員從實(shí)際出發(fā)，提出并實(shí)施了一系列解決措施。

1）提高新鮮氣中CO2含量。在生產(chǎn)運(yùn)行期間根據(jù)甲醇合成催化劑不同的使用周期，及時(shí)調(diào)整新鮮氣中的CO2含量。一般甲醇合成催化劑使用初期，控制新鮮氣中CO2含量在3.5%左右，在催化劑運(yùn)行末期控制新鮮氣中的CO2在2.0%～2.5%。

2）降低新鮮氣的CO含量，從而降低甲醇合成塔的床層溫度。在生產(chǎn)運(yùn)行期間控制新鮮氣中CO2含量，調(diào)整CO含量，維持新鮮氣的H/C為2.05～2.10。

3）提高甲醇合成系統(tǒng)的惰性氣體含量。一般催化劑運(yùn)行初期惰性氣體含量控制在20%左右，隨著催化劑使用周期的延長，逐漸降低惰性氣體的含量，在運(yùn)行末期甲醇合成系統(tǒng)的惰性氣體含量低于10%。

4）提高甲醇合成系統(tǒng)空速。由于甲醇合成塔塔型的限制，在氣體組分一定的情況下，甲醇合成塔床層溫度的降低主要是通過空速來實(shí)現(xiàn)的，特別是甲醇合成塔頂部及底部床層溫度的降低。在壓縮機(jī)喘振裕度及壓縮機(jī)負(fù)荷允許的情況下，盡量提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，提高合成系統(tǒng)的空速。

通過采取以上措施，甲醇合成塔床層溫度得到了有效控制，甲醇合成塔頂部最高點(diǎn)溫度下降了約10℃，而甲醇合成反應(yīng)并未受到明顯的影響。

3.2 粗甲醇分離器分離效率不佳

根據(jù)上面對分離器分離效果不佳原因的分析，制定整改措施，采取了兩方面的措施，即調(diào)整操作和技術(shù)改造。

3.2.1 調(diào)整操作

1）嚴(yán)格控制分離器前水冷器出口溫度在50℃以下，夏天最高溫度不超過65℃。2)嚴(yán)格控制系統(tǒng)負(fù)荷，循環(huán)量嚴(yán)禁超過850t·h-1，正常生產(chǎn)情況下控制在800t·h-1以下。3）大檢修時(shí)對分離器葉片及降液管結(jié)蠟進(jìn)行徹底清理，確保分離器潔凈。

3.2.2 技術(shù)改造

對兩粗甲醇分離器實(shí)施技術(shù)改造，主要包含以下幾個(gè)方面：1）將原有蘑菇頭式氣體進(jìn)料分布器直管段下降，以增加蘑菇頭出口至分離葉片底部的距離，改善氣相分布情況。2）將原有葉片框架切斷，根據(jù)新設(shè)計(jì)的框架尺寸增加相應(yīng)的鋼板，對框架進(jìn)行拼焊。將原有的4根2″的降液管，改為4根3″的降液管，以提高分離器的降液能力。3）取消降液管自液封，降液管底部深入到低低液位以下，以解決實(shí)際運(yùn)行期間降液管容易堵塞的問題。4）將粗甲醇分離器葉片上的石蠟全部清理干凈，并與新增葉片組合安裝。

通過技術(shù)改造和操作調(diào)整后，兩粗甲醇分離器氣相出口的甲醇含量明顯降低，粗甲醇分離器氣相出口的液相甲醇含量降低為0.69%，每1000Nm3合成氣中的甲醇含量為0.89kg的液相甲醇，有效降低了甲醇合成塔入口的甲醇含量。

3.3 甲醇合成系統(tǒng)循環(huán)量大

對影響合成循環(huán)氣壓縮機(jī)負(fù)荷的因素進(jìn)行研究并優(yōu)化調(diào)整，以達(dá)到促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)，降低循環(huán)壓縮機(jī)負(fù)荷的目的。

3.3.1 調(diào)整新鮮氣比例分配

按照DAVY工藝包的內(nèi)容，在甲醇合成催化劑使用初期，新鮮氣比例分配值為0.45；當(dāng)催化劑進(jìn)入末期后，新鮮氣比例分配值為0.2。

3.3.2 提高甲醇合成塔的床層溫度

隨著甲醇合成催化劑使用周期的逐漸延長，甲醇合成催化劑的活性下降，需要逐步提高甲醇合成催化劑的反應(yīng)溫度，以促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)的進(jìn)行，降低合成系統(tǒng)循環(huán)量。主要的技術(shù)措施為提高甲醇合成汽包的壓力設(shè)定值和甲醇合成塔的入口溫度。當(dāng)合成塔床層溫度出現(xiàn)外移時(shí)，即采取提溫操作，每次對甲醇合成塔入口提溫0.5℃，甲醇合成汽包壓力設(shè)定值提高0.05MPa(G),在提溫期間觀察甲醇合成塔床層溫度變化情況及反應(yīng)情況。

3.3.3 甲醇合成系統(tǒng)在線除蠟操作

針對結(jié)蠟情況，制定合成系統(tǒng)在線除蠟方案，關(guān)小循環(huán)水冷卻器回水閥門，提高換熱器的溫度，將在線除蠟期間的溫度控制在80℃，以達(dá)到將石蠟溶解的目的，進(jìn)而降低了粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器出口溫度，促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)，維持壓縮機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷不增加或降低。

3.3.4 粗甲醇冷凝器反沖洗

在甲醇合成系統(tǒng)運(yùn)行期間，由于循環(huán)水中有污泥、柳絮等雜物，導(dǎo)致?lián)Q熱器換熱效果下降，甲醇合成系統(tǒng)粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器冷凝效果不好（換熱器的進(jìn)出口溫差僅為6℃），粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器出口溫度偏高，導(dǎo)致合成系統(tǒng)在運(yùn)行期間甲醇合成反應(yīng)不佳。為此，對粗甲醇冷凝器循環(huán)水側(cè)進(jìn)行反沖洗，主要是將粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器循環(huán)水上水閥后帶壓開口的3個(gè)DN50閥，配接消防水帶接至甲醇裝置區(qū)內(nèi)雨水井內(nèi),通過緩慢關(guān)閉循環(huán)水的上回水閥門，打開配接的3個(gè)臨時(shí)管路進(jìn)行排水來進(jìn)行反沖洗操作，反復(fù)沖洗3次后投用粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器。通過反沖洗，換熱器進(jìn)出口溫差由原來的6℃提高至10℃，提高了換熱器的換熱效果。

3.3.5 粗甲醇冷凝器化學(xué)清洗

粗甲醇冷凝器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)自建成開車后已連續(xù)運(yùn)行多年，但是隨著運(yùn)行周期的延長，換熱效果下降，初步分析原因是系統(tǒng)中可能存在鐵銹、厭氧微生物黏泥；粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器表面形成碳酸鹽、磷酸鹽結(jié)垢等，影響換熱效率。為此，對粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器實(shí)施不停車化學(xué)清洗，主要步驟為黏泥剝離劑清洗、水沖性、除垢清洗、水沖洗、中和鈍化。

化學(xué)清洗操作后，換熱器進(jìn)出口溫差提高2℃，并且在化學(xué)清洗過程中，在排放口處可以看見大量的泥沙沖出，同時(shí)清洗公司定期分析的酸濃度（排去循環(huán)水上回水閥門內(nèi)漏的情況）是逐漸下降的，證明添加的氨基磺酸與循環(huán)水側(cè)的垢發(fā)生了反應(yīng)。

3.3.6 甲醇合成系統(tǒng)內(nèi)部石蠟清洗

由于甲醇合成系統(tǒng)為密閉系統(tǒng)，在生產(chǎn)期間無法將石蠟清出，裝置利用大檢修期間對甲醇合成回路（包括粗甲醇調(diào)節(jié)冷凝器換熱管、粗甲醇分離器內(nèi)件、粗甲醇過濾內(nèi)部）的石蠟進(jìn)行人工清理，保證在開車期間石蠟不會帶入甲醇合成催化劑及循環(huán)壓縮機(jī)干氣密封或葉輪上，以促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)，及保護(hù)壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3.7 粗甲醇分離器內(nèi)件改造

甲醇裝置合成單元中粗甲醇分離器的主要作用是將生成的粗甲醇與循環(huán)氣進(jìn)行分離，其分離效果好，粗甲醇分離器氣相夾帶的甲醇含量少，則甲醇合成效率高，副反應(yīng)減少。設(shè)計(jì)進(jìn)入粗甲醇分離器的循環(huán)氣量為608t·h-1，但目前合成塔的床層穩(wěn)定性高，移熱效果差，后續(xù)冷卻能力不足，導(dǎo)致實(shí)際的循環(huán)氣量增加。優(yōu)化后，循環(huán)氣壓縮機(jī)的負(fù)荷未見增加，而循環(huán)量由優(yōu)化前的860t·h-1下降至目前的800t·h-1，汽輪機(jī)消耗4.1MPa(G)的蒸汽量由原有的122t·h-1下降至目前的110.8t·h-1，實(shí)現(xiàn)了裝置高負(fù)荷運(yùn)行。

3.4 甲醇合成系統(tǒng)結(jié)蠟

甲醇合成系統(tǒng)結(jié)蠟是不可避免的，國內(nèi)現(xiàn)有裝置還沒有較好的除蠟技術(shù)能將系統(tǒng)中的蠟除去，基本都是通過提高溫度來除去換熱器管壁上的蠟，以期不影響或減少換熱器的降溫效果。具體措施如下：1）適當(dāng)停用空冷器運(yùn)行臺數(shù)，減少冷卻水用量，用溫度較高的合成氣來熔化石蠟。2）石蠟生成后會導(dǎo)致粗甲醇過濾器前后壓差增加，此時(shí)可通過切換粗甲醇過濾器對過濾器進(jìn)行清洗，將石蠟清除。3）精餾系統(tǒng)生產(chǎn)期間為避免石蠟的存在影響正常運(yùn)行，需要定期清理各泵的入口過濾器。4）利用停車機(jī)會，使用低壓蒸汽加熱熔化吸附在各換熱器列管、粗甲醇分離器除霧器上的石蠟，進(jìn)而將石蠟徹底從系統(tǒng)中移出。

3.5 甲醇合成系統(tǒng)弛放氣排放不足

在現(xiàn)有膜分離單元東側(cè)增加新的膜組共6套，新增膜分離單元包括冷卻除蠟系統(tǒng)、預(yù)處理單元及膜回收單元3個(gè)部分，新增膜分離單元處理能力為22000Nm3·h-1。新增膜分離單元的滲透氣返回合成系統(tǒng)，非滲透氣輸送至燃料氣管網(wǎng)。新增膜分離裝置后，實(shí)現(xiàn)了甲醇合成系統(tǒng)弛放氣的順利排放，回收了甲醇合成系統(tǒng)弛放氣。

4 結(jié)語

大規(guī)模甲醇生產(chǎn)裝置各系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，影響甲醇合成反應(yīng)效率的因素也較多，且相互影響相互制約。對該180t·a-1甲醇合成生產(chǎn)裝置出現(xiàn)的問題，我們均找到了切實(shí)有效的解決方案并整改落實(shí)（除了設(shè)備結(jié)構(gòu)問題無法解決外），保證了甲醇合成裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了甲醇合成裝置的滿長周期負(fù)荷運(yùn)行，最高生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到了110%，采取的措施在現(xiàn)有大規(guī)模甲醇生產(chǎn)裝置中具有較好的推廣及借鑒價(jià)值。

Cause Analysis and Treatment Measures of Existing Problems in Coal to Methanol Plant

CHEN Junxian
(Shenhua Baotou Coal Chemical Co. Ltd., Baotou 014010, China)

TQ 546

B

1671-9905(2017)10-0068-05

陳峻賢（1971-），男，長期從事煤制甲醇、合成氨行業(yè)的生產(chǎn)、技術(shù)管理工作。E-mail: chenjunxian@csclc.com

2017-07-04