液氮洗日常運(yùn)行過(guò)程中影響塔壓差的原因及處理方法

楊亮亮， 閆璐路， 樊成林

(河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司， 河南沁陽(yáng) 454592)

液氮洗工段主要用于合成氨系統(tǒng)，與低溫甲醇洗工段協(xié)同作用起到凈化氣體的功用，原料氣先經(jīng)分子篩脫除殘余甲醇和二氧化碳等后送往氮洗塔，再經(jīng)液氮洗滌凈化氣中的一氧化碳后送往合成工段?，F(xiàn)簡(jiǎn)單介紹該工段流程及實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中造成氮洗塔壓差高的原因及相應(yīng)的處理辦法。

1 工藝流程

自低溫甲醇洗來(lái)的原料氣過(guò)分子篩吸附器后，再經(jīng)兩組換熱器換熱降溫，先進(jìn)入原料氣分離器分離液態(tài)的甲烷，然后送往氮洗塔，氮洗塔分兩段，氣體從下段分離器進(jìn)入上塔進(jìn)行洗滌,脫除一氧化碳[1]。

2 影響氮洗塔壓差的原因及處理方法

氮洗塔壓差為上塔塔釜和塔頂?shù)膲毫Σ?，是反映日常操作的一個(gè)重要指標(biāo)。塔壓差主要由干板壓力降、液層壓力降和克服液體表面張力的壓力降等三部分組成。不考慮塔自身設(shè)計(jì)原因?qū)е碌膲翰罱?，僅討論實(shí)際運(yùn)行中影響塔壓差的原因及處理辦法。

(1) 洗滌氮量過(guò)大導(dǎo)致的壓差高

當(dāng)進(jìn)口氣量為正常值時(shí)，洗滌氮量過(guò)大，導(dǎo)致在每層塔板產(chǎn)生的液層厚度較厚，氣體上升遇到的阻力會(huì)變大，此時(shí)洗滌氮溫度比正常時(shí)要低，綜合產(chǎn)生的壓降比正常時(shí)高，壓差也偏高，但導(dǎo)致液泛的可能性較小。一般通過(guò)降低洗滌氮量即可恢復(fù)到正常的塔壓差。

(2) 進(jìn)口氣量大，超出設(shè)計(jì)負(fù)荷，導(dǎo)致壓差變高

當(dāng)進(jìn)口氣體負(fù)荷過(guò)高時(shí)，不能保證出口氣體中一氧化碳降至5×10-6以下，洗滌氮量也大于設(shè)計(jì)值，此時(shí)在塔板上形成的液層厚度變厚，上升氣體穿過(guò)液層時(shí)，阻力變大，壓差變高。負(fù)荷過(guò)高時(shí)穿過(guò)固定塔板產(chǎn)生的干板壓降較大，導(dǎo)致壓差升高，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)溢流液泛和夾帶液泛，最明顯的特征就是塔頂部的出料溫度突升突降。針對(duì)該情況，增加塔底采出量，可有效降低塔壓差，雖能維持較為正常的操作，但塔壓差還是處于一個(gè)高位，日常操作仍需提高警惕。

(3) 進(jìn)口原料氣溫度過(guò)低導(dǎo)致壓差升高

對(duì)于同樣的氣量和洗滌氮量，在溫度過(guò)低時(shí)，通過(guò)下塔進(jìn)入上塔，同樣的氣量穿過(guò)同樣的液層厚度、同樣的塔板，表面張力會(huì)在溫度低時(shí)變大，導(dǎo)致壓差變高。在保證出口一氧化碳含量不超標(biāo)的前提下，可以通過(guò)適當(dāng)提高進(jìn)塔溫度來(lái)降低塔壓差，盡量減少向系統(tǒng)補(bǔ)充冷量。

(4) 進(jìn)口原料氣成分發(fā)生變化也會(huì)導(dǎo)致塔壓差升高

原料氣中的甲烷氣體含量會(huì)影響塔壓差，塔壓差隨甲烷氣體含量的升高變大。此時(shí)可分為原料氣中甲烷成分在下塔能否完全分離兩種情況。

原料氣中甲烷若能在下塔完全分離，其中的甲烷氣體經(jīng)過(guò)兩個(gè)分離器分離后，不會(huì)帶入上塔，此時(shí)氮洗塔能正常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。甲烷含量的升高，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)口溫度變高，進(jìn)入上塔的氣體溫度同樣會(huì)變高，為了維持正常的上塔操作，需加大洗滌氮量。隨著洗滌氮量的增多，液層厚度變厚，氣體穿過(guò)產(chǎn)生的壓降也變大，此時(shí)壓差較高。通過(guò)聯(lián)系調(diào)度降低進(jìn)口氣體負(fù)荷，改變進(jìn)口氣體成分來(lái)降低壓差[2-3]。

原料氣中的甲烷若不能完全在下塔分離，也會(huì)導(dǎo)致壓差升高。這種情況下，甲烷氣體通過(guò)下塔進(jìn)入上塔，在被液氮洗滌的過(guò)程中，隨著上升的氣體溫度降低，先是被液化，然后被冷凝為固態(tài)，此時(shí)塔壓差會(huì)慢慢上漲。上升的氣體遇到冷凝為固態(tài)的甲烷，阻力大大增加，變?yōu)橐簯B(tài)的甲烷，增加了液層厚度，極易形成夾帶液泛和溢流液泛，使整個(gè)塔充滿液體，上塔液位也同時(shí)處于滿液位狀態(tài)。為了降低塔壓差，一方面聯(lián)系調(diào)度降低負(fù)荷，改變成分；另一方面，加大下塔和上塔的采出量，盡量減少甲烷氣體帶入上塔。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，可通過(guò)技改增加甲烷的分離量，保證甲烷氣體在原料氣分離器上基本全部被分離排出系統(tǒng)，減少夾帶，保證壓差處于正常值，以滿足生產(chǎn)需求[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)進(jìn)料負(fù)荷、洗滌氮、進(jìn)料組成、進(jìn)料溫度等因素發(fā)生變化引起塔壓變化時(shí)，塔壓差也會(huì)跟著變化。為了能提高氮洗塔的工作效率，根據(jù)不同的原因，采取不同的處理辦法，及時(shí)降低塔壓差，保證正常的生產(chǎn)。