潞安費托合成分離系統(tǒng)運行中存在問題及整改措施

劉新偉， 趙 夢

（山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046000）

引 言

潞安100萬t／a煤制油項目采用的是中科合成油公司核心技術(shù)，該項目是山西省重點轉(zhuǎn)型煤化工項目，對于山西省目前制定的“爭當全國能源革命排頭兵”計劃具有重大的示范意義。費托合成反應作為該項目的核心技術(shù)，其分離系統(tǒng)的平穩(wěn)運行對整個項目的長周期穩(wěn)定運行影響深遠。

費托合成反應分離系統(tǒng)主要包括：反應器中部的過濾管、反應器頂部的懸液分離器、循環(huán)換熱分離器、輕質(zhì)油分離器、壓縮機入口分液罐、油水分離器、汽提塔等。分離系統(tǒng)目前存在的問題有：反應器中部過濾管堵塞及破損、反應器頂部懸液分離器帶出催化劑、循環(huán)換熱分離器包邊撕裂、油水分離器破乳效果差及油側(cè)容積設計較小、汽提塔中部穩(wěn)定重質(zhì)油溫度較低。

1 反應器中部過濾管堵塞及破損問題

1.1 反應器中部過濾管堵塞

反應器中部過濾管作用是將反應生產(chǎn)的蠟和反應器內(nèi)部的催化劑進行分離，過濾完成后通過順控程序?qū)崿F(xiàn)浸泡－反吹－過濾的可逆性周期操作。過濾管堵塞后，會導致重蠟產(chǎn)品無法正常分離，進而導致反應器液位持續(xù)上漲。

過濾管堵塞主要原因：1）反應器過濾壓差、反吹壓差、反吹時間等參數(shù)控制不嚴格，造成過濾管不可逆性破壞；2）反應器中部溫度控制過高造成過濾管結(jié)炭。

整改措施：1）系統(tǒng)停車后，對品質(zhì)較好的舊過濾管沖洗后重新回裝；2）対破壞較為嚴重的過濾管進行更換；3）初始投用過濾組，參數(shù)設置如下，過濾壓差1KPa、反吹壓差300KPa、反吹時間10s，系統(tǒng)負荷變化后可微量調(diào)整參數(shù)；4）嚴格控制反應器溫度，嚴禁反應器飛溫。

1.2 反應器中部過濾管破損

過濾管破損后會導致重蠟產(chǎn)品中帶出催化劑，重蠟中鐵含量超標，進而會導致蠟過濾單元過濾器壓差升高，甚至會造成過濾器癱瘓。

過濾管破損主要原因：反吹壓差和反吹時間控制不嚴格。

整改措施：1）停車后更換破損過濾管；2）嚴格控制反吹壓差和反吹時間［1］。

2 反應器頂部懸液分離器帶出催化劑

懸液分離器的作用是將反應器頂部的高溫油氣和催化劑顆粒進行分離，高溫油氣分離后通過頂部管線進入后系統(tǒng)，催化劑顆粒經(jīng)過分離后經(jīng)過降液管回落至反應器中部。懸液分離器帶出催化劑后會導致后系統(tǒng)產(chǎn)品帶黑，進而堵塞設備和管線。

懸液分離器帶出催化劑的原因：1）反應器液位控制過高；2）懸液分離器分離效果較差。

整改措施：1）嚴格控制反應器液位，PDI00203控制16KPa～18KPa，嚴禁反應器液位過高；2）系統(tǒng)停車后，將反應器原來的10個大懸液分離器更換為40個小型懸液分離器，提高分離效果。

3 循環(huán)換熱分離器包邊撕裂

3.1 循環(huán)換熱分離器包邊撕裂后果

循環(huán)換熱分離器上端部分為換熱功能模塊，下端部分為分離模塊，換熱模塊、分離模塊在兩個壓力容器圓殼內(nèi)。整體設備將換熱功能、高溫油氣氣液分離功能融為一體。

循環(huán)換熱分離器包邊撕裂后，造成氣體走短路致使換熱效果變差。造成的后果主要有：1）換熱器出口低溫油氣溫度比設計值高出25℃左右；2）油氣夾帶催化劑進入換熱器底部，造成底部分離器堵塞。

3.2 整改措施

3.2.1 正常運行期間

當系統(tǒng)不具備停車檢修時機時，為了防止循環(huán)換熱分離器底部黑料直接進入汽提塔，造成汽提塔油蠟產(chǎn)品不合格，可以在循環(huán)換熱分離器底部管線至油水分離器前增加一條臨時跨線，進而可以使黑料進入合成水中進行稀釋，可保證系統(tǒng)在短期內(nèi)平穩(wěn)運行。

3.2.2 系統(tǒng)大修期間

系統(tǒng)停車大修期間，對循環(huán)換熱分離器進行隔離、置換后，對分離器內(nèi)部包邊進行補焊，從根本上解決了這個設備隱患。

4 油水分離器破乳效果差及油側(cè)容積設計較小

4.1 油水分離器破乳效果差

油水分離器的作用主要是將來自輕質(zhì)油分離器及其他單元的輕質(zhì)油水進行油水氣三相分離，氣相通過頂部分離后進入后系統(tǒng)，經(jīng)過破乳后分離出的輕質(zhì)油和合成水分別進入后系統(tǒng)。

油水分離器破乳效果差會造成合成水中油含量超標，要改善破乳效果，需要更改破乳板型號及尺寸，此問題需設計院進一步論證后進行處理。

4.2 油側(cè)容積設計較小

系統(tǒng)滿負荷運行后，啟動輕質(zhì)單臺泵運行，經(jīng)過反復修改輕質(zhì)油液位控制單回路PID參數(shù)，均無法保證輕質(zhì)油測液位穩(wěn)定，最后輕質(zhì)油雙臺泵運行后，液位趨于穩(wěn)定。目前輕質(zhì)油雙臺泵運行，沒有備用設備，系統(tǒng)風險較大。造成此問題的主要原因是輕質(zhì)油測設計容積較小，液位回路控制穩(wěn)態(tài)性差，此問題需設計院進一步論證后處理。

5 汽提塔中部重質(zhì)油溫度較低

輕質(zhì)油、重質(zhì)油、重質(zhì)蠟、重質(zhì)蠟釋放氣分別從上、中、下部位進入氣提塔進行分離，分離后的輕質(zhì)油氣從頂部排出經(jīng)空冷冷卻后送至氣提塔頂分液罐，穩(wěn)定重質(zhì)油從中部排出送至油品加工，穩(wěn)定蠟從底部排出送至蠟過濾單元。

費托合成1系列、2系列滿負荷運行后，汽提塔中部穩(wěn)定重質(zhì)油溫度一直處于120℃左右，距離設計值149℃～169℃有一定差距，從穩(wěn)定重質(zhì)油取樣檢測結(jié)果看，產(chǎn)品水含量超標，給下游分離工段帶來一定風險。

為解決這一問題，本項目做出來如下整改措施：1）重質(zhì)油加熱器由原來的1臺增加為2臺，均由5.0MPa飽和蒸汽作為加熱介質(zhì)，進而增大了換熱效率；2）由輕質(zhì)油加熱器進口前至第1臺重質(zhì)油加熱器進口增加1條跨線，從而使汽提塔中部組分比熱容減小，更有利于溫度提升。

6 結(jié)語

經(jīng)過以上技術(shù)改造，目前費托1系列、2系列滿負荷平穩(wěn)運行，分離系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)中間產(chǎn)品被催化劑帶黑現(xiàn)象，循環(huán)換熱分離器出口低溫油氣溫度穩(wěn)定在125℃左右，汽提塔中部已達到155℃左右，各項工藝指標均已達到設計值范圍。

這些技術(shù)改造在潞安100萬t／a煤制油項目得到了良好地應用，對同行業(yè)煤制油項目設備技改有一定的指導意義。