甲醇合成裝置水冷器在線運(yùn)行煮蠟總結(jié)

秦連滿，劉世陽(yáng)

(大化集團(tuán)大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

甲醇合成裝置水冷器在線運(yùn)行煮蠟總結(jié)

秦連滿，劉世陽(yáng)

(大化集團(tuán)大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

我公司煤制甲醇項(xiàng)目采用冷管式均溫型甲醇合成塔，分析甲醇合成水冷器結(jié)蠟的原因，提出在線煮蠟措施及方案，實(shí)施后取得良好效果。

煤化工；甲醇合成；水冷器；結(jié)蠟；在線煮蠟

目前，國(guó)內(nèi)大多的甲醇生產(chǎn)裝置由于受氣體組分、生產(chǎn)工藝、操作參數(shù)及合成催化劑等原因，導(dǎo)致甲醇合成過(guò)程中極易產(chǎn)生石蠟，造成水冷器結(jié)蠟，設(shè)備堵塞換熱效果差，導(dǎo)致甲醇分離器分離效果下降，甲醇產(chǎn)量降低，未冷凝的甲醇?xì)怏w循環(huán)回去又與新鮮氣混合進(jìn)入合成塔內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，使合成裝置運(yùn)行效率降低，造成經(jīng)濟(jì)損失。

1 工藝流程

大化集團(tuán)大連碳化工煤制甲醇項(xiàng)目中，甲醇合成工序采用杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司的專利技術(shù)，為冷管式均溫型甲醇合成塔。

從低溫甲醇洗來(lái)的合成氣，經(jīng)過(guò)脫硫、脫碳調(diào)節(jié)后，由合成氣壓縮機(jī)壓縮至7.4 MPa，與循環(huán)氣混合壓縮8.1 MPa，首先經(jīng)過(guò)入塔氣預(yù)熱器和開工加熱器加熱到合成塔所要求的溫度進(jìn)入合成塔。在入塔氣預(yù)熱器之前引出一路冷激氣，跨過(guò)入塔氣預(yù)熱器。合成塔出口氣經(jīng)廢熱鍋爐副產(chǎn)0.65 MPa(A)蒸汽以回收反應(yīng)放出熱量，出廢熱鍋爐的反應(yīng)氣進(jìn)入入塔氣預(yù)熱器的管程，加熱殼程的入塔氣。反應(yīng)氣離開入塔氣預(yù)熱器依次進(jìn)入脫鹽水預(yù)熱器、水冷器冷至40 ℃以下，經(jīng)甲醇分離器分離出粗甲醇。分離粗甲醇后的工藝氣大部分返回壓縮機(jī)循環(huán)段，另一部分弛放氣經(jīng)氫回收裝置回收富氫氣補(bǔ)入合成氣中。出分離器的粗甲醇經(jīng)閃蒸槽減壓閃蒸后送至精餾或粗甲醇貯槽，閃蒸氣送至燃料氣管網(wǎng)作為燃料。工藝流程圖，見圖1。

圖1 甲醇合成裝置工藝簡(jiǎn)圖

2 水冷器結(jié)蠟的原因

我公司煤制甲醇項(xiàng)目甲醇合成裝置運(yùn)行40天左右后，發(fā)現(xiàn)甲醇分離器入口溫度上升，水冷器換熱效果大幅下降，循環(huán)水進(jìn)出口溫度壓差減小，經(jīng)分析水冷器結(jié)蠟嚴(yán)重，其主要原因如下：

2.1 與合成反應(yīng)溫度有關(guān)

我廠使用的低壓法合成甲醇，采用銅基催化劑。銅基催化劑在過(guò)低或過(guò)高溫度下會(huì)促使CO與H2反應(yīng)生成石蠟。我廠合成工序經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超溫和垮溫現(xiàn)象，尤其合成塔溫度在180～210 ℃時(shí)，極易產(chǎn)生石蠟。

2.2 與鐵元素有關(guān)

甲醇工序的設(shè)備大都是碳鋼,設(shè)備中含有的鐵質(zhì)可以與工藝氣中的CO發(fā)生羰基反應(yīng)，生成羰基鐵，帶入催化劑，使催化劑生成高級(jí)烷烴。

2.3 與裝置反復(fù)開停車有關(guān)

剛開始導(dǎo)氣時(shí)合成塔反應(yīng)溫度還未達(dá)到正常操作溫度,工藝氣通過(guò)催化劑層進(jìn)行低溫反應(yīng)極易產(chǎn)生結(jié)蠟。停車階段,系統(tǒng)置換不徹底,未置換干凈的CO、H2在催化劑層進(jìn)行低溫反應(yīng)也易產(chǎn)生石蠟 。

該裝置自投運(yùn)開車以來(lái)，由于前工序采用殼牌氣化爐，經(jīng)常出現(xiàn)反復(fù)開停、燒嘴跳車，使合成裝置出現(xiàn)工藝氣大幅波動(dòng)，甚至退氣，本次開車氣化共計(jì)停車1次，燒嘴跳車多次。

裝置此次運(yùn)行40天后，出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)蠟問(wèn)題，導(dǎo)致水冷器換熱效果下降，使甲醇分離器溫度升高，造成甲醇分離效果不好，最終導(dǎo)致合成反應(yīng)效率低。而且結(jié)蠟導(dǎo)致甲醇?xì)怏w在分離器中不能完全冷凝，未冷凝的甲醇?xì)怏w循環(huán)回去又與新鮮氣混合進(jìn)入合成塔內(nèi)發(fā)生副反應(yīng)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行還能造成壓縮機(jī)帶液事故，導(dǎo)致壓縮機(jī)葉輪受損，造成更大的損失。

3 在線煮蠟措施及方案

經(jīng)分析，決定煮蠟處理，但傳統(tǒng)的煮蠟方法必須合成系統(tǒng)停車，泄壓、置換合格后，關(guān)閉水冷器循環(huán)水進(jìn)出口閥，并在水冷器管程通蒸汽，加熱水冷器管程，使水冷器列管內(nèi)的石蠟熔化流入甲醇分離器排出。此方法主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)必須切氣泄壓時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響甲醇產(chǎn)量。有鑒于此，公司技術(shù)人員決定進(jìn)行在線煮蠟。

首先測(cè)石蠟熔點(diǎn)，取以前煮蠟的蠟塊讓化驗(yàn)室進(jìn)行水浴加熱觀察蠟塊熔化溫度，當(dāng)溫度達(dá)到75 ℃時(shí)蠟塊開始熔化，到80 ℃以上溫度時(shí)，石蠟熔化速度加快。經(jīng)論證，將甲醇分離器入口溫度提高至85 ℃，石蠟基本會(huì)融化為液態(tài)，進(jìn)入甲醇分離器排出，能夠解決水冷器結(jié)蠟問(wèn)題。

其次用測(cè)溫槍測(cè)水冷器循環(huán)水的進(jìn)出口溫度，水冷器循環(huán)水進(jìn)出口溫差只有1.5 ℃，并觀察變換除氧器入水量為130 m3/h，煮蠟時(shí)確保除氧器入水量130 m3/h以上，另外讓變換除氧器工序適當(dāng)增加蒸汽量，確保除氧器溫度。 最后對(duì)合成進(jìn)行了在線煮蠟。首先將甲醇分離器與甲醇閃蒸槽液位控制在20%。 然后緩慢打開脫鹽水換熱器水側(cè)旁路，旁路打至全開后，緩慢關(guān)小脫鹽水換熱器主路閥門直至關(guān)閉。脫鹽水換熱器水側(cè)主路全部關(guān)閉后甲醇分離器入口溫度漲到68 ℃左右不在上漲，繼續(xù)緩慢關(guān)閉水冷器水側(cè)入口閥門，使甲醇分離器入口溫度緩慢上升至85 ℃。當(dāng)溫度達(dá)到80 ℃時(shí)，甲醇分離器與閃蒸槽出口調(diào)節(jié)閥門改走旁路，粗甲醇送出改送精餾雜醇油罐，以便防止調(diào)節(jié)閥被堵和石蠟進(jìn)入中間罐區(qū)增加精餾的負(fù)擔(dān)。有條件的可以事先在甲醇分離器出口管線配置管徑100 mm的專用排蠟管線，將含有石蠟的甲醇直接裝車環(huán)保處理。當(dāng)溫度上升至85 ℃，由于熱平衡的破壞，溫度會(huì)繼續(xù)上升，此時(shí)通過(guò)微調(diào)水冷器水側(cè)入口閥門來(lái)維持溫度，不宜繼續(xù)上升，持續(xù)30～40 min后，可以緩慢將水冷器水側(cè)入口閥緩慢打開至全開，脫鹽水換熱器水側(cè)主路緩慢打開至全開，旁路緩慢關(guān)閉，給裝置降溫，直至各參數(shù)正常后可以恢復(fù)生產(chǎn)，此時(shí)水冷器換熱效果明顯上升，效果顯著。煮蠟前后效果對(duì)比表，見表1。

表1 煮蠟前后溫度對(duì)比表

4 結(jié) 語(yǔ)

大化集團(tuán)大連碳化工有限公司煤制甲醇項(xiàng)目中甲醇合成裝置結(jié)蠟的問(wèn)題，通過(guò)在線煮蠟處理以后，取得顯著效果，大大減少了系統(tǒng)波動(dòng)，為企業(yè)提高了經(jīng)濟(jì)效益。

TQ223.12

B

1005-8370(2017)03-47-02

2017-02-17