甲醇制烯烴工藝急冷水與水洗水系統(tǒng)儀表技改長周期運行對策

趙兆甲（中煤蒙大新能源化工有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017300）

0 引言

本工藝設(shè)計是基于乙烯和丙烯產(chǎn)品比例約為1（重量比），出裝置界區(qū)產(chǎn)品為輕烯烴混合氣，且乙烯和丙烯比例可以在適當(dāng)范圍內(nèi)進行調(diào)整，正常工況下輕烯烴產(chǎn)品混合氣的主要組成28種之多。在輕烯烴混合氣去下游裝置以前，要去除混合氣中的催化劑和酸性物質(zhì)，在MTO裝置經(jīng)過急冷塔和水洗塔后去除混合氣中的催化劑和酸性物質(zhì)，使得急冷水和水洗水中含有大量的廢催化劑，且pH值較低，對儀表長周期穩(wěn)定運行帶來行業(yè)挑戰(zhàn)。

以某單位180萬噸甲醇制烯烴裝置為例，富含乙烯、丙烯的反應(yīng)氣進入急冷塔下部，反應(yīng)氣自下而上與急冷塔頂急冷水逆流接觸，洗滌反應(yīng)氣中攜帶的少量催化劑，同時降低反應(yīng)氣的溫度，經(jīng)過急冷后的反應(yīng)氣經(jīng)急冷塔頂進入水洗塔下部，反應(yīng)氣自下而上經(jīng)與水洗水逆流接觸，降低反應(yīng)氣的溫度，最后送至下游烯烴分離裝置。其中急冷水?dāng)y帶絕大部分廢催化劑，水洗水?dāng)y帶少部分廢催化劑，在用普通壓力（差壓）儀表測量急冷水和水洗水流量、壓力時，容易造成導(dǎo)壓管堵塞等問題，溫度套管、節(jié)流元件、閥門閥座與閥芯等沖刷比較嚴(yán)重，影響工藝生產(chǎn)。

1 儀表閥門面臨的挑戰(zhàn)

由于工藝技術(shù)的特點和要求，儀表及閥門面臨如下挑戰(zhàn)：

（1）導(dǎo)壓管堵塞造成儀表指示波動。由于在測量介質(zhì)為液體（水），取壓點一般在測量管線的中心線位置及以下，測量介質(zhì)含有大量廢催化劑，長時間容易讓導(dǎo)壓管拐彎或低點處沉積大量廢催化劑等其他固體物質(zhì)，使導(dǎo)壓管堵塞，造成儀表波動。

（2）酸性物質(zhì)、強堿(20%NaOH）對儀表腐蝕嚴(yán)重。在急冷塔內(nèi)和水洗塔內(nèi)，輕烯烴混合氣中的酸性物質(zhì)溶于水中，形成具有很強腐蝕性的酸性物質(zhì)，為了中和酸性物質(zhì)對設(shè)備的腐蝕，工藝在控制中每小時大約加入900Kg（具體量由生產(chǎn)負荷決定）的20%NaOH 溶液，因此，測量儀表的取源部件和控制閥閥體在選型上把握好接液材質(zhì)選擇的重要性。

（3）控制閥門的閥座與閥芯沖刷嚴(yán)重。介質(zhì)中含有大量的廢催化劑顆粒，顆粒硬度高，介質(zhì)流速快，使控制閥門的閥體、閥座、閥芯磨損嚴(yán)重，更甚者會把閥體磨破。

（4）溫度套管和其他測量儀表的取源部件沖刷嚴(yán)重。與控制閥門遇到問題相同，介質(zhì)中含有大量催化劑，顆粒硬度高，介質(zhì)流速快，使得溫度套管磨穿，孔板圓孔磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象。

（5）工藝介質(zhì)在儀表設(shè)備上結(jié)垢嚴(yán)重。由于急冷水系統(tǒng)和水洗水系統(tǒng)介質(zhì)比較臟，在流動速度比較慢的儀表死角、儀表膜盒等處，容易形成堆積物，使儀表測量誤差增大，增加脫氧水反沖洗裝置能有效避免此種現(xiàn)象發(fā)生造成的測量誤差。

（6）工藝介質(zhì)含有易結(jié)晶物質(zhì)，在常溫下易結(jié)晶，造成末端儀表測量誤差增加。工藝介質(zhì)中的結(jié)晶物在常溫下容易在儀表取壓管口、閥體上閥蓋處、儀表膜盒等處形成結(jié)晶體，造成儀表測量誤差增大，控制閥門閥位不到位等現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)過對結(jié)晶體分析，在80℃以上結(jié)晶體容易融化，所以應(yīng)該加強伴熱。

（7）在維護甲醇制烯烴裝置儀表時，還需要在北方的冬季面臨凍表問題。在裝置運行時間越長久時，部分儀表伴熱容易形成不暢而導(dǎo)致儀表發(fā)生凍堵問題。

2 長周期運行對策

（1）前期建設(shè)時儀表選用很重要，在選用帶節(jié)流裝置儀表時盡量少選帶導(dǎo)壓管儀表，對比相同單位，其中某單位在帶節(jié)流元件的測量儀表選用楔形節(jié)流元件，雙法蘭膜盒變送器，更好的解決了儀表測量管路的堵塞問題，減少儀表維護的工作量。

（2）測量儀表選型要考慮接液材質(zhì)問題；在甲醇制烯烴裝置中的急冷水系統(tǒng)和水洗水系統(tǒng)的儀表選型上要考慮工藝波動時，造成PH 突然增大或減小，都是對儀表的一次考驗，因此在選型上需要注意接液材質(zhì)的選擇的重要性。

（3）溫度及溫度套管和節(jié)流元件選用時要選耐磨材料。由于急冷水系統(tǒng)和水洗水系統(tǒng)中工藝介質(zhì)含有大量催化劑，介質(zhì)在有節(jié)流和管道轉(zhuǎn)彎處流速會增大，在此處安裝的儀表更容易受到介質(zhì)的沖刷。因此在建設(shè)前期選型時選用耐磨材料是非常重要的。

（4）儀表控制閥門選型更為重要，在控制甲醇制烯烴工藝流程的急冷水/水洗水系統(tǒng)中，閥門控制的重要性直接對下游裝置的平穩(wěn)起關(guān)鍵性作用，在實際生產(chǎn)中，水系統(tǒng)中閥門沖蝕比較嚴(yán)重，長時間運行對裝置平穩(wěn)運行帶來巨大挑戰(zhàn)，在閥門選型時，閥芯、閥座選擇耐磨材質(zhì)，定期下線維護閥門，做好閥芯、閥座備件是關(guān)鍵。

（5）在易結(jié)垢的地方增加反沖洗裝置，減輕維護工作量。工藝介質(zhì)中含有很細小的催化劑，在長時間的運行中，會積聚在儀表取源部件表面，如：在法蘭變送器膜盒表面會積聚成一層垢殼，長時間會越來越厚，造成儀表測量誤差增大。增加反沖洗裝置定期對儀表取源部件定期沖洗，確保儀表測量的準(zhǔn)確性。

（6）部分儀表的取壓點存在毛刺或死角，造成工藝介質(zhì)流動緩慢或禁止?fàn)顟B(tài)，造成在取壓點等死角地方溫度下降，工藝介質(zhì)中容易析出結(jié)晶物質(zhì)在此地方，長時間積聚造成儀表測量誤差增大，更甚者會從甲醇制烯烴（MTO）裝置帶到下游裝置，如在下游裝置烯烴分離（LORU）裝置產(chǎn)品氣壓縮機（C401）一段吸入罐測量液位一般用浮筒液位計，控制用三取二方式聯(lián)鎖控制產(chǎn)品氣壓縮機（C401）跳車聯(lián)鎖，結(jié)晶物質(zhì)會在浮筒液位計法蘭口結(jié)晶，容易造成產(chǎn)品壓縮機（C401）跳車，在實踐過程中，在法蘭口和一次閥位置增加蒸汽伴熱，全年強制伴熱，減少了儀表誤報頻率。

3 加強維護，提高儀表的使用壽命

（1）做好儀表防護工作。做好定期維護工作是儀表長周期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵作用，由于MTO裝置水洗水系統(tǒng)和急冷水系統(tǒng)需要大量清洗換熱器，容易造成部分介質(zhì)外流，在此區(qū)域安裝的儀表設(shè)備容易被工藝介質(zhì)腐蝕，做好儀表防腐工作是關(guān)鍵第一步，除儀表本體設(shè)備，對此區(qū)域的儀表接線箱、穿線管、橋架、閥門及附件等有關(guān)儀表設(shè)備都做好隔離防護措施，防止儀表設(shè)備被腐蝕造成工藝波動或跳車等安全事故發(fā)生。

（2）閥門定期下線檢查。MTO裝置水洗水系統(tǒng)和急冷水系統(tǒng)閥門大多數(shù)能做到在線維修，制定定期檢查制度，一般半年期檢查一次；查看閥體、閥芯沖刷的嚴(yán)重程度，單座調(diào)節(jié)閥閥體堵塞等來判斷維修工作量和維修頻次；檢查執(zhí)行機構(gòu)是否有進水現(xiàn)象，如有進水，會對執(zhí)行機構(gòu)的膜頭、氣缸、膜片、密封環(huán)、彈簧、O 型圈等慢慢腐蝕，會使閥門的閥位調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性下降，增加工藝調(diào)節(jié)難度，定期清理執(zhí)行機構(gòu)減少閥門的維修頻次和降低維修成本。定期檢查閥門附件，對定位器、電磁閥、氣控閥等設(shè)備進行檢查，確定其可靠性，避免閥門的誤動作造成工藝生產(chǎn)的波動或停車等安全事故。

（3）對反沖洗、伴熱等系統(tǒng)定期維護。定期對儀表設(shè)備進行反沖洗，防止導(dǎo)壓管堵塞等，確保儀表測量的準(zhǔn)確性；經(jīng)常檢查儀表強制伴熱，蒸汽伴熱長時間運行時，容易在焊接和接頭處出現(xiàn)沙眼、裂紋等，及時的消缺補漏是增加儀表平穩(wěn)運行時間的關(guān)鍵之一。

（4）儀表平穩(wěn)運行要看備件的可靠性和庫存值的安全性。作為儀表專業(yè)人員，需要對工藝生產(chǎn)流程做好全面的學(xué)習(xí)和判斷，對工藝介質(zhì)的理化特性（如高溫、高壓、腐蝕、有毒、有害等）了解掌握。對儀表備品備件的安全數(shù)量的控制，一方面能夠有效保障現(xiàn)場安全生產(chǎn)，另一方面可以優(yōu)化儀表庫存。

（5）加強巡檢檢查力度。定期巡檢，儀表指示、記錄是否正常；檢查儀表保溫、伴熱狀況；檢查儀表本體和連接件損壞和腐蝕情況；檢查儀表和工藝接口泄漏情況；查看儀表完好狀況。儀表完好狀況可參照化學(xué)工業(yè)部頒發(fā)的《設(shè)備維護檢修規(guī)程》進行檢查；定期排污主要有兩項工作，其一是排污，其二是定期進行吹洗，由于測量介質(zhì)含有粉塵、油垢、微小顆粒等在導(dǎo)壓管內(nèi)沉積（或在取壓閥內(nèi)沉積），直接或間接影響測量，排污周期可由儀表工根據(jù)實踐自行確定；檢查儀表保溫伴熱，它關(guān)系到節(jié)約能源，防止儀表凍壞，保證儀表測量系統(tǒng)正常運行，是儀表維護不可忽視的一項工作。

4 結(jié)語

綜上所述，甲醇制烯烴（MTO）工藝在生產(chǎn)中對水洗水系統(tǒng)和急冷水系統(tǒng)儀表出現(xiàn)的故障，進行技術(shù)改造后達到長周期運行的對策。