400萬噸/年煤制油脫碳裝置存在問題及應(yīng)對措施

張飛躍　魏紅紅

摘 要：本文通過對神華寧煤400萬噸/年煤炭間接液化項目油品合成裝置尾氣脫碳裝置運行存在的問題進行分析，并提出應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：熱鉀堿；脫碳；問題；分析；措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.027

神華寧煤400萬噸/年煤炭間接液化項目油品合成裝置尾氣脫碳單元采用南化院的熱鉀堿脫碳工藝，將費托反應(yīng)產(chǎn)生的合成尾氣中的二氧化碳脫除，脫除后的脫碳凈化氣大部分返回至費托合成循環(huán)反應(yīng)，少量送至低溫油洗單元生產(chǎn)氫氣，正常100%負荷工況處理費托尾氣氣量為608309.86 Nm3/h，其中CO2含量14.71%，脫碳后CO2含量≤2.0mol，2016年原始試車以來，總體運行良好，脫碳凈化氣實際運行指標可低至0.5%；貧液碳化指數(shù)設(shè)計指標1.22～1.26，半貧液碳化指數(shù)設(shè)計指標1.42～1.45，實際運行中半貧液碳化指數(shù)可低于貧液設(shè)計指標，保證系統(tǒng)再生完全，提高了吸收效果。

1 存在問題分析

1.1 機泵密封沖洗水設(shè)計不合理

原設(shè)計機泵密封沖洗水來自凈化氣分離器底部分離液，確保系統(tǒng)水平衡，但系統(tǒng)實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)分離液中雜質(zhì)較多，且?guī)в蛧乐?，造成貧液、半貧液泵的機械密封經(jīng)常泄漏，影響設(shè)備的安全運行。

1.2 吸收塔底富液調(diào)節(jié)閥閥桿頻繁斷裂

尾氣脫碳單元在運行過程中，溶液吸收CO2后，富液通過CO2吸收塔液位控制閥LV0301ABC送至富液閃蒸槽及溶液再生系統(tǒng)，富液在通過液位控制閥LV0301ABC時前后壓差1.3MPa，由于壓差過大，同時富液中有氣體閃蒸，閥門容易發(fā)生氣蝕，液位控制閥LV0301BC調(diào)節(jié)過程中受力過大，超出調(diào)節(jié)閥設(shè)計受力負載，導(dǎo)致閥桿斷裂，閥芯脫落且無法在線交出，導(dǎo)致貧液、半貧液循環(huán)量無法達到設(shè)計值，直接影響了系統(tǒng)滿負荷運行。

1.3 吸收塔壓差偏高

自2016年12月至2017年6月5日投料試車，吸收塔上部壓差均在10Kpa以下（吸收塔上段壓降設(shè)計值為5Kpa）； 2017年6月24日裝搶修完成后，開始進行系統(tǒng)負荷調(diào)整，在7月17日提負荷過程中，當入脫碳單元合成尾氣量為60萬Nm3/h時，CO2吸收塔上部壓差已超過10Kpa；氣量達到64萬Nm3/h時，全塔壓差上漲達到52Kpa（全塔壓差設(shè)計值為30Kpa），上部壓差達到48Kpa，塔出現(xiàn)輕微液泛。大檢修經(jīng)過對吸收塔塔內(nèi)件進行拆檢，發(fā)現(xiàn)吸收塔上段共18層規(guī)整填料堵塞嚴重，填料空隙全部被雜質(zhì)堵死。

堵塞物質(zhì)經(jīng)過分析為活性炭和油類物質(zhì)，造成壓差高的原因有：（1）吸收塔LV0301CO2液位調(diào)節(jié)閥過量小，為了控制吸收塔液位，降低吸收塔下段半貧液量，造成下段氣量與循環(huán)量不匹配，上段氣量較大，造成上段填料攔液；（2）機械過濾器濾芯為聚酯材質(zhì)，不抗堿液，濾芯發(fā)生溶解，污染溶液，未起到過濾作用；（3）活性炭過濾器原設(shè)計要求三個月更換一次，實際活性炭過濾器自開車投用達6個月未進行更換，使活性炭破碎嚴重，吸附效果低，未有效吸附費托尾氣所攜帶油類物質(zhì)；（4）貧液循環(huán)過濾量設(shè)計過小，原設(shè)計僅為200m3/h，按照貧液循環(huán)過濾量為系統(tǒng)溶液總循環(huán)量1/10考慮，貧液循環(huán)過濾量至少應(yīng)該達到600m3/h；（5）吸收塔上部冷貧液正常運行溫度為90℃，實際運行中87℃，低于設(shè)計指標，造成冷貧液出現(xiàn)結(jié)晶及雜質(zhì)析出。

2 采取應(yīng)對措施

（1）將沖洗水改為新鮮脫鹽水，凈化氣分離液體單獨送至費托合成單元油水分離器進行處理，既保護了機泵的機械密封，又避免分離液中的雜質(zhì)和油進入系統(tǒng)，污染堿液。

（2）將二氧化碳吸收塔上段18層塔盤填料全部拆除并進行高壓清洗回裝，對部分損壞的填料進行更換。

（3）對吸收塔底部調(diào)節(jié)閥LV0301ABC結(jié)構(gòu)進行改造，閥體底座增加開孔，進行多級減壓，并對LV0301ABC增加前后切斷閥及旁路閥。

（4）機械過濾器濾芯材質(zhì)更換為聚芳硫醚（PPS），能耐PH=13碳酸鉀溶液腐蝕和130℃設(shè)計溫度。更換后效果明顯，濾芯吸附效果見下圖1：

（5）對3臺活性炭過濾器活性炭全部進行更換。嚴格按照設(shè)計要求每三個月更換一次活性炭過濾器活性炭，確保去除有機物及發(fā)黏物質(zhì)。

（6）增加一臺600m3/h貧液過濾泵，確保滿足貧液過濾循環(huán)量，有效去除系統(tǒng)雜質(zhì)。

（7）加強工藝指標控制。在保證吸收效果的前提下，將冷貧液溫度提至90℃以上，同時在系統(tǒng)加減負荷時，盡量避免氣量波動過大，平穩(wěn)操作，以防止吸收塔壓差上漲過快，系統(tǒng)堿液泡高控制在30mm，消泡時間<5S，壓差超標時及時加入消泡劑進行處理。

通過采取以上應(yīng)對措施，目前基本解決了制約脫碳系統(tǒng)滿負荷生產(chǎn)的瓶頸問題，確保脫碳裝置長周期穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]何歡.脫碳系統(tǒng)問題分析及整改措施[J].化肥設(shè)計，2014（02）：

50-53.

作者簡介：張飛躍（1983-），男，寧夏銀川人，本科，中級，研究方向：煤化工生產(chǎn)運行管理。