低溫甲醇洗貧甲醇換熱器泄漏冷量平衡優(yōu)化

馬 偉，劉克存

（陜西咸陽化學(xué)工業(yè)有限公司，陜西西安 712000）

陜西咸陽化學(xué)工業(yè)有限公司年產(chǎn)600kt甲醇合成工藝以煤為原料，采用多元料漿氣化制取粗煤氣，部分粗煤氣經(jīng)過耐硫變換調(diào)整H2/CO比例、然后經(jīng)過低溫甲醇洗氣體凈化制備合格的合成氣，再經(jīng)過甲醇合成、精餾生產(chǎn)精甲醇。2018年11月12日，我公司低溫甲醇洗裝置貧甲醇水冷器E1611（甲醇/循環(huán)水）微漏，貧甲醇泄漏至循環(huán)水中，嚴(yán)重影響循環(huán)水單元的穩(wěn)定運(yùn)行。通過工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了E1611循環(huán)水在線切出隔離條件下，確保了系統(tǒng)冷量再次平衡，同時(shí)通過提前蓄冷量加負(fù)荷過程中釋放冷量的方式克服了高溫天氣系統(tǒng)加負(fù)荷、開車過程中冷量不足問題，避免了一次專項(xiàng)停車檢修。

1 低溫甲醇洗的工藝簡介

我公司低溫甲醇洗工段采用林德的4塔流程工藝，由甲醇洗滌塔T1601，中壓閃蒸罐D(zhuǎn)1602、D1603，H2S濃縮塔T1603，N2氣提塔T1606組成，甲醇熱再生塔T1604和甲醇/ 水分離塔T1605組成。甲醇洗滌塔T1601分為上塔和下塔，上塔共分3段。甲醇洗滌塔上塔上段吸收CO2，使出洗滌塔塔頂?shù)膬艋瘹庵蠧O2含量在2.7%（v），總硫含量控制在0.1×10-6（v）以下。來自貧甲醇儲(chǔ)罐D(zhuǎn)1605的貧液經(jīng)過P1605泵加壓，依次經(jīng)過換熱冷卻溫度降至-54.7℃，進(jìn)入甲醇洗滌塔進(jìn)行洗滌。甲醇洗滌塔上塔下段底部富CO2甲醇液溫度為-16.7℃，這股溶液分兩部分，一部分經(jīng)甲醇換熱器E1607和丙烯冷卻器E1604換熱，溫度降至-36.3℃后去循環(huán)氣閃蒸罐D(zhuǎn)1602，另一部分進(jìn)入甲醇洗滌塔下塔頂部吸收硫化氫和總硫。甲醇洗滌塔下塔主要用來脫硫，從下塔底部來的富硫化氫甲醇溶液被冷卻至-31.4℃后，進(jìn)入循環(huán)氣閃蒸罐D(zhuǎn)1603。中壓區(qū)閃蒸氣進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)C1601壓縮到5.8MPa后，經(jīng)水冷器冷卻到41℃送入系統(tǒng)，以回收利用有效氣H2、CO。富甲醇依次經(jīng)過氮?dú)馄?，使CO2氣體解析，然后進(jìn)過熱再生塔再生，使H2S氣體以及CO2充分解析，酸氣經(jīng)過硫化氫濃縮塔提濃后，H2S含量達(dá)到25%～45%送至硫回收裝置處理。CO2尾氣經(jīng)過尾氣洗滌塔T1607洗滌甲醇，然后排放至大氣。

2 系統(tǒng)冷量平衡原理

系統(tǒng)冷量平衡原理以CO2氣體在不同壓力、溫度的條件下，在甲醇溶液中的溶解度不同為依據(jù)，合理分配CO2氣體解析過程釋放的冷量，以達(dá)到系統(tǒng)冷量平衡的目的。

1）CO2氣體從甲醇中解析是個(gè)吸熱過程。降低T1603塔氣提氮?dú)饬髁?，增加了CO2氣體的分壓，提高了溶解度，使CO2氣體在T1603塔底解析量減少，吸收的熱量也隨之減少，因此其下塔溫度上漲。

2）增加T1606塔氣提氮?dú)饬髁?，降低了CO2氣體在T1606塔的分壓，降低了溶解度，使CO2氣體在T1606塔充分解析量，解析的冷量增加，從而使系統(tǒng)冷量從T1603塔后移至T1606塔，因此出T1606塔的富甲醇溫度降低，經(jīng)過E1610換熱后，出E1610的貧甲醇溫度降低，D1605罐甲醇隨之降低，因此P1605泵進(jìn)出口貧甲醇溫度降低。

3）提高T1603塔壓力，使中壓區(qū)進(jìn)入T1603塔富甲醇中CO2分壓增加，溶解度增加，氣體解析量減少，吸收的熱量隨之減少，因此其尾氣溫度TI16059、上塔溫度TI16060上漲。T1603塔上塔富液經(jīng)過E1608、E1606換熱后，溫度升高，CO2氣體溶解度降低，在D1604罐中閃蒸，CO2氣體解析量相對(duì)增大，出D1604罐富甲醇溫度相對(duì)降低，因此，T1603塔底溫度TI16062、T1606塔底溫度TI16072降低。

3 系統(tǒng)冷量平衡思路

1）滿負(fù)荷生產(chǎn)過程中，通過平衡T1603、T1606氣提氮?dú)饬髁康姆绞剑档蚑1606塔底溫度，平衡系統(tǒng)冷量。

2）系統(tǒng)加負(fù)荷前，提前給系統(tǒng)蓄冷量。

首先，通過降低丙烯機(jī)組一段入口壓力，降低系統(tǒng)溫度；其次，提高冷區(qū)富甲醇存量，系統(tǒng)加負(fù)荷過程中逐漸降低液位，釋放冷量；再次，保持熱區(qū)貧甲醇儲(chǔ)罐正常液位，禁止高液位。通過以上三種措施，彌補(bǔ)因E1611缺失系統(tǒng)加負(fù)荷過程中冷量供應(yīng)不足的缺陷。

3）系統(tǒng)加負(fù)荷過程中，嚴(yán)禁D1605罐、T1604塔高液位大幅度降低，盡可能保持平衡。例如：系統(tǒng)加負(fù)荷過程中，D1605罐液位從2 600mm降低至1 800mm，那么系統(tǒng)熱介質(zhì)流量大于冷介質(zhì)流量，換熱不平衡，導(dǎo)致系統(tǒng)溫度偏高。

4）系統(tǒng)減負(fù)荷過程中，冷量充裕，貧液溫度偏低，一方面影響CO2的調(diào)整，另一方面冷量從T1603塔后移至T1604塔，進(jìn)入T1604塔富甲醇溫度降低，CO2溶解量增加，需要從T1604塔中解析，增加了T1604塔的再生負(fù)荷。因此，在減負(fù)荷過程中，盡可能逐漸提高D1602液位，平衡系統(tǒng)冷量，同時(shí)當(dāng)T1606塔底溫度大于30℃時(shí)，再逐漸減少T1603塔氮?dú)饬髁俊?/p>

5）系統(tǒng)加負(fù)荷過程中，主要控制D1605罐貧液溫度，防止P1605泵出口超溫。因此，增加T1603塔氮?dú)饬髁勘仨殰笥谙到y(tǒng)加負(fù)荷的比例，待T1606塔底溫度穩(wěn)定在100%負(fù)荷控制指標(biāo)，方可恢復(fù)T1603塔氮?dú)饬髁恐?00%負(fù)荷控制指標(biāo)。

6）T1603、T1606塔氮?dú)饬髁靠刂浦饕罁?jù)T1606塔底、T1604塔頂溫度。只要T1606塔底溫度大于30℃且T1604塔頂溫度大于86℃，可判斷再生系統(tǒng)正常。

4 不同工況的控制指標(biāo)

4.1 100%負(fù)荷運(yùn)行

（1）通過變換工段E1509循環(huán)水調(diào)整，將變換氣溫度TI15018控制在25～35℃，盡可能控制在低限，降低貧液溫度。

（2）T1603塔氣提氮?dú)饬髁坑?1 400m3/h減少至5 500m3/h，減少CO2氣體在T1603塔中解析量，減少解析冷量。T1606塔氣提氮?dú)忾y由20%增加至FV16034控制在55%，增加CO2氣體在T1606塔中解析量，增加解析冷量。

（3）T1606塔底溫度TI16072控制在30～35℃，其設(shè)計(jì)值30℃，若低于30℃，T1606塔底富甲醇中CO2溶解度增加，解析量減少，解析冷量減少，需要增加T1604塔蒸汽，將其CO2解析，不僅損失冷量，而且增加T1604塔運(yùn)行負(fù)荷。

（4）T1603塔壓力PV16042控制在105～120kPa。

（5）丙烯機(jī)組一段入口壓力控制在130～140kPa。

（5）入706界區(qū)液態(tài)丙烯溫度TI71003控制在-40～-20℃

（6）D1602罐液位控制在900～2 000mm。

4.2 50%負(fù)荷運(yùn)行

（1）T1603塔氣提氮?dú)忾yFV16018控制在5%～15%，再次減少CO2氣體在T1603塔中解析量，減少解析冷量。T1606塔氣提氮?dú)忾yFV16034控制在50%～55%，增加CO2氣體在T1606塔中解析量，增加解析冷量。

（2）T1606塔塔底溫度、T1603塔壓力、入706界區(qū)液態(tài)丙烯溫度與100%負(fù)荷運(yùn)行控制指標(biāo)相同。

（3）根據(jù)中壓區(qū)壓力，丙烯機(jī)組一段入口壓力控制在130～145kPa，控制系統(tǒng)溫。

（4）D1605罐液位控制在1 800～2 100mm，控制系統(tǒng)熱介質(zhì)貧甲醇儲(chǔ)存量。D1602罐液位控制在2 000mm，提高系統(tǒng)冷介質(zhì)富甲醇儲(chǔ)存量，若系統(tǒng)液位不足，可適當(dāng)補(bǔ)充甲醇。

4.3 加負(fù)荷運(yùn)行

系統(tǒng)加負(fù)荷前，706崗位與調(diào)度、氣化、空分崗位充分溝通，確定加負(fù)荷時(shí)間。

（1）提前1h提高機(jī)組負(fù)荷，將丙烯機(jī)組一段入口壓力控制在120～135kPa，T1606塔塔底溫度TI16072控制在26～32℃。

（2）提前2h將E7102液位控制在600～700mm，E1605液位控制在800～900mm，T1604塔液位LV16061控制在1 000～ 1 300mm，T1603塔下塔液位LV16048控制在1 600～2 200mm，D1602罐液位提高至2 000mm，D1605罐液位控制在1 800～ 2 100mm。

（3）系統(tǒng)加負(fù)荷過程中，逐漸降低D1602罐液位，30min鐘從2 000mm降低至900mm，釋放21.5t，-61℃的富碳甲醇溶液至T1603塔中，增加了T1603塔冷量解析量。相當(dāng)于加負(fù)荷過程中冷介質(zhì)富液甲醇量增加了43t/h，為系統(tǒng)提供了充足冷量。

（4）入706界區(qū)液態(tài)丙烯溫度TI71003控制在-40～-20℃。

（5）P1605泵出口溫度TI16074控制小于58℃，若超過55℃，將T1603塔壓力提高至120kPa，減少CO2氣體在T1603塔中解析量，減少解析冷量，增加CO2氣體在T1606塔中解析量，增加解析冷量，使冷量后移，降低P1605泵出口甲醇溫度。若超過58℃，停止加負(fù)荷，待系統(tǒng)冷量恢復(fù)后再增加負(fù)荷。

5 結(jié)語

1）通過降低T1603塔氣提氮?dú)饬髁浚黾恿薈O2氣體的分壓，提高了溶解度，使CO2氣體在T1603塔底解析量減少；增加T1606塔氣提氮?dú)饬髁?，降低了CO2氣體在T1606塔的分壓，降低了溶解度，使CO2氣體在T1606塔充分解析量，解析的冷量增加，從而使系統(tǒng)冷量后移，因此出T1606塔的富甲醇溫度降低，經(jīng)過E1610換熱后，出E1610的貧甲醇溫度降低，D1605罐甲醇隨之降低，因此P1605泵進(jìn)出口貧甲醇溫度降低。通過平衡T1603、T1606氣提氮?dú)饬髁康姆绞剑档蚑1606塔底溫度，平衡了系統(tǒng)冷量，解決了E1611切出后P1605泵進(jìn)口貧甲醇超指標(biāo)運(yùn)行的問題。

2）通過提前降低丙烯機(jī)組一段入口壓力，提高機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷，降低系統(tǒng)溫度；提高冷區(qū)富甲醇存量，系統(tǒng)加負(fù)荷過程中逐漸降低液位，釋放冷量；保持熱區(qū)貧甲醇儲(chǔ)罐正常液位，避免熱區(qū)貧甲醇高位存量。通過以上三種措施，彌補(bǔ)因E1611缺失系統(tǒng)加負(fù)荷過程中冷量供應(yīng)不足的缺陷。通過提前蓄冷量加負(fù)荷過程中釋放冷量的方式，克服了E1611在線切出后高溫天氣系統(tǒng)加負(fù)荷、開車過程中冷量不足問題，同時(shí)避免了一次專項(xiàng)停車檢修。