250 kt甲醇變換裝置運(yùn)行問題分析

徐廣偉

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司， 寧夏銀川 750001)

神寧集團(tuán)250kt甲醇變換裝置采用的是QCS-03觸媒，以鈷鉬為活性成分(氧化態(tài)化學(xué)組成為MoO3和CoO)的催化劑，使用前需要先硫化。2017年12月初變換裝置出現(xiàn)原料氣預(yù)熱器換熱效果下降現(xiàn)象，初步判斷為工藝氣帶灰將變換工段某處堵塞，2018年3月堵塞情況進(jìn)一步加劇。因變換裝置調(diào)節(jié)困難，氫碳比失調(diào)，合成裝置運(yùn)行一段時(shí)間后需要放空合成氣來降低系統(tǒng)壓力，同時(shí)將大量集聚不能反應(yīng)的一氧化碳輸送至火炬燃燒，造成裝置運(yùn)行較為困難[1]。

1 變換工段簡介

來自氣化的粗水煤氣經(jīng)過氣體增濕器D-501加溫增濕后進(jìn)入原料氣預(yù)熱器E-503，用來自變換爐R-501的變換氣預(yù)熱后從頂部進(jìn)入預(yù)變換爐R-502，E-503出口溫度用旁路閥TV0504調(diào)節(jié)，PDT0501用來監(jiān)測預(yù)變換爐進(jìn)出口壓差。從R-502底部出來的粗煤氣從頂部進(jìn)入變換爐R-501。用TIA0509～TIA0514監(jiān)測R-501各點(diǎn)溫度，PDT0502用來監(jiān)測其進(jìn)出口壓差。在變換爐內(nèi)發(fā)生下面反應(yīng)：

CO+H2O==H2+CO2+Q

出變換爐的變換氣經(jīng)原料氣預(yù)熱器E-503用粗煤氣冷卻后進(jìn)入1#蒸汽發(fā)生器E-502，副產(chǎn)1.0MPa的低壓蒸汽，PV0508控制出E502的蒸汽壓力，LV0507控制E-502 液位。出E-502的變換氣進(jìn)入2#蒸汽發(fā)生器E-508，副產(chǎn)0.5MPa的低壓蒸汽，PV0507控制出E-508的蒸汽壓力，LV-0505控制E-508 液位至正常液位。為了滿足甲醇合成對CO濃度的要求，來自氣化的粗煤氣有一部分不經(jīng)過變換爐，并在此與E-508出來冷卻后的變換氣混合進(jìn)入脫鹽水預(yù)熱器E-507，冷卻后進(jìn)入汽液分離器D-504進(jìn)行汽液分離，再經(jīng)過脫鹽水冷卻器E-501和水冷卻器E-504冷卻，進(jìn)入分離器D-502進(jìn)行氣液分離。出D-502的變換氣，正常情況下送往低溫甲醇洗工段進(jìn)行酸性氣體脫除,有一小部分送至吹灰氣壓縮工段對輻射換熱器和對流換熱器進(jìn)行吹灰，在凈化工段不具備受氣情況下，變換氣送至火炬燃燒后放空。水冷卻器E-504 進(jìn)口和出口管線上配有中壓過熱蒸汽(MSS),當(dāng)工藝管線上由于碳銨結(jié)晶堵塞時(shí)，采用MSS進(jìn)行短時(shí)間吹掃，MSS溫度為450 ℃、壓力為3.82MPa。

2 變換裝置存在的問題

2.1 變換工段的現(xiàn)象

目前變換爐床溫較難維持，變換系統(tǒng)出口一氧化碳含量高，造成氫碳比失調(diào)[2]。正常時(shí)與目前情況下的變換床層溫度及變換出口一氧化碳含量見表1。

表1 正常時(shí)與目前情況下變換工段參數(shù)對比

2.2 氣化工段的現(xiàn)象及分析

氣化工段表現(xiàn)為氣化爐壓力高，氣化爐壓力變化情況見表2。

表2 氣化爐壓力變化值

由表2可知：在2018年2月氣化A爐運(yùn)行期間，氣化A爐壓力偏高，平均比平時(shí)高0.6 MPa，而同期氣化B爐和變換工段壓力正常，說明是氣化爐本身造成A爐壓力偏高；2018年3月運(yùn)行期間氣化爐B和C的壓力均偏高，說明是后系統(tǒng)造成的。在這三段時(shí)間內(nèi)，變換工段壓力變化不大，說明造成氣化爐壓力的原因在變換前、氣化爐之后。其間只有兩個(gè)設(shè)備，分別為變換工段的氣體增濕器D-501和變換原料氣預(yù)熱器E-503。為了更準(zhǔn)確地找出問題原因，在D-501出口管線導(dǎo)淋上增加臨時(shí)壓力表，臨時(shí)壓力表顯示與運(yùn)行氣化爐壓力一致，由此可判斷是E-503堵塞造成氣化爐壓力偏高。

在2018年1月22至2月28日A爐運(yùn)行期間，碳洗塔底泵P-128打量偏差，正常流量在60 m3/h，實(shí)際只有35 m3/h，造成A爐工藝氣洗滌效果差，工藝氣將灰?guī)е磷儞Q工段，將原料氣預(yù)熱器E-503列管堵塞。A爐停車后拆檢，發(fā)現(xiàn)文式洗滌器堵塞嚴(yán)重；將碳洗塔至變換管線孔板流量計(jì)拆開檢查，10個(gè)孔中有8個(gè)孔被堵塞。

“娛悲舒憂”的基本意義為排遣悲傷，抒發(fā)憂思。這種情緒在陸游的作品中亦多有表現(xiàn)。《跋〈吳夢予詩編〉》云：“君子之學(xué)，蓋將堯舜其君民。若乃放逐憔悴，娛悲舒憂，為風(fēng)為騷，文人之不幸也?！盵1](15冊，P193)《謝參政啟》云：“學(xué)但慕于俚儒，娛憂紓悲于山巔水涯之旁，文不供于世用。”[1](13冊，P204)《通判夔州謝政府啟》云：“動心忍性，庶幾或進(jìn)于豪分；娛憂紓悲，亦當(dāng)勉見于言語?！盵1](13冊，P238)誠如論者所言：“陸游結(jié)合自身的經(jīng)歷，清楚地認(rèn)識到詩騷類作品實(shí)產(chǎn)生于人之不幸，并將之推及到詩文創(chuàng)作的一般規(guī)律，思想淵源上繼承的是先秦以來中國士人以天下為己任的傳統(tǒng)?！盵11]

2.3 變換工段出現(xiàn)問題的原因分析

2.3.1 原料氣預(yù)熱器E-503列管堵塞

E-503原料氣出口溫度TI0503持續(xù)下降，見圖1，TV0504閥位與氣化爐壓力的關(guān)系見圖2。

圖1E-503原料氣出口溫度情況

圖2 TV0504閥位與氣化爐壓力曲線

從圖1和圖2中可以看出:變換爐入口溫度調(diào)節(jié)閥TV0504閥位從2017年10月的50%逐漸關(guān)至目前10%左右，變換爐入口溫度調(diào)節(jié)閥TV0504關(guān)小,氣化爐壓力PI10264上漲； TV0504開大，氣化爐壓力下降，變換爐床層溫度下降，變換出口CO含量升高，說明原料氣預(yù)熱器堵塞；而原料氣預(yù)熱器E-503原料氣出口溫度TI0503由2017年10月的355 ℃持續(xù)下降至現(xiàn)在的250 ℃，但是原料氣預(yù)熱器E-503變換氣出口溫度TI0501無明顯變化，說明原料氣預(yù)熱器換熱效果下降，但是熱量仍然有損失，可判斷原料氣預(yù)熱器列管有內(nèi)漏現(xiàn)象。

2.3.2 觸媒處于中后期，活性下降

從2017年5月6日至2018年4月10日,變換爐內(nèi)上、中、下床層溫度變化情況見圖3。

圖3變換爐床層溫度變化曲線

由圖3可知：變換爐中層床溫持續(xù)上升，而上、下層床溫上升不明顯，可判斷變換觸媒活性有所降低。

2.4 原料氣預(yù)熱器E-503堵塞的原因分析

(1) 氣化爐輻射廢鍋水冷壁泄漏

氣化爐從2007年5月投料試車以來，在氣化爐改造未加激冷水前，氣化爐內(nèi)積灰為干灰，加入激冷水后期，輻射廢鍋、對流廢鍋水冷壁頻繁泄漏，造成工藝氣內(nèi)含灰量較大，在碳洗塔內(nèi)部洗滌不徹底，工藝氣將灰?guī)е磷儞Q裝置。

(2) 氣化爐帶病運(yùn)行

2018年1月22日至2月28日A爐運(yùn)行期間，氣化A爐壓力高，而系統(tǒng)壓力不高，且A系列碳洗塔底泵運(yùn)行效果差，造成A爐工藝氣將灰?guī)е磷儞Q裝置，堵塞原料氣預(yù)熱器列管。

2.5 應(yīng)對及預(yù)防措施

因存在物資計(jì)劃及產(chǎn)量要求，同時(shí)合成裝置還能堅(jiān)持運(yùn)行，故公司未計(jì)劃停車檢修，造成變換裝置操作彈性小且很脆弱。因此，制定了相關(guān)應(yīng)急處理措施[3-4]。

2.5.1 應(yīng)對措施

(1) 提高氣化爐碳洗塔出口工藝氣溫度和變換入口溫度。

(2) 適當(dāng)增加氣化爐汽包D-130A壓力，通過增大水冷壁泄漏量及粗煤氣中水汽比，來增加進(jìn)變換工段粗煤氣的水汽比(期間D-130A所產(chǎn)10.0 MPa蒸汽，由于水冷壁泄漏而放空，壓力控制在5.0 MPa)。

(3) 在進(jìn)氣體增濕器D-501中壓蒸汽閥FV0502閥間導(dǎo)淋處增加臨時(shí)壓力表，用來確定碳洗塔出口是否堵塞。

(4) 車間編寫E-503換熱器清洗查漏、堵漏方案，車間擇機(jī)對E-503進(jìn)行拆洗、查漏、堵漏。

2.5.2 預(yù)防原料氣預(yù)熱器E-503堵塞措施

(1) 單爐檢修時(shí)，對碳洗塔底泵P-128及其管線進(jìn)行徹底的清洗疏通，保證文丘里的洗滌效果，現(xiàn)已將3臺氣化爐碳洗塔底泵P-128進(jìn)出口管線全部高壓清洗完成，今后計(jì)劃對文丘里形式進(jìn)行改造[5]。

(2) 在氣化爐改造前盡量更換已泄漏和變薄的水冷壁管，以保證氣化爐在水冷壁不泄漏的情況下運(yùn)行。

(3) 氣化爐停車后對激冷水噴頭進(jìn)行檢查，保證充足的激冷水量和良好的霧化效果，提高對粗煤氣的洗滌能力。

3 拆檢情況

2018年5月3日，由于空分裝置某換熱器需要消漏，裝置停車小修，車間趁機(jī)將原料氣預(yù)熱器E-503及氣體增濕器D-501拆開檢查并清洗。D-501內(nèi)部積渣情況見圖4，E-503列管堵塞情況見圖5。

圖4 D-501內(nèi)部積渣

圖5 E-503列管堵塞

4 結(jié)語

化工生產(chǎn)是個(gè)連續(xù)、前后相互影響的過程，任一環(huán)節(jié)發(fā)生異常情況都會使整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)波動。在生產(chǎn)中，要時(shí)刻關(guān)注裝置運(yùn)行參數(shù)，出現(xiàn)問題，積極查找原因，制定應(yīng)對措施，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，避免造成不可挽回的損失。

本文對250 kt甲醇裝置存在的問題進(jìn)行了分析，并制定了應(yīng)急及預(yù)防措施，為今后的工作提供了保障，為解決同類問題提供了依據(jù)。