解決洗氨塔帶水問題的研究

郝小明(淄礦集團內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

0 引言

在甲醇生產(chǎn)過程中，大部分企業(yè)都是采用一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法來生產(chǎn)出甲醇。其中，比較典型的流程包括以下幾個步驟：首先是原料氣制造，其次是把原料氣凈化，再次合成甲醇，最后把粗甲醇精餾這幾道工序。天然氣、石腦油、重油、煤及其加工產(chǎn)品(焦炭、焦爐煤氣)、乙炔尾氣等均可作為生產(chǎn)甲醇合成氣的原料。淄礦集團內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司下屬的世林化工有限公司主要依托黃陶勒蓋煤礦，以煤為原料生產(chǎn)甲醇。在以固體燃料(比如煤)為原料時，可用間歇氣化或連續(xù)氣化制水煤氣。間歇氣化法以空氣、蒸汽為氣化劑，將吹風、制氣階段分開進行，連續(xù)氣化以氧氣、蒸汽為氣化劑，過程連續(xù)進行。

1 問題的提出

淄礦集團內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司下屬的世林化工有限公司為年產(chǎn)30 萬噸煤制甲醇廠。在整個系統(tǒng)中甲醇車間的主要任務是將從氣化來的粗合成氣轉(zhuǎn)變?yōu)榧状?，并對其進行提純得到精甲醇產(chǎn)品。而甲醇車間變換工序是通過相關化學反應，調(diào)節(jié)來自氣化車間的粗合成氣中H2、CO和CO2之間的比例，用來滿足后工序的需求，隨著系統(tǒng)生產(chǎn)負荷的提升，發(fā)現(xiàn)變換氨洗塔出口工藝氣中出現(xiàn)嚴重帶液現(xiàn)象，造成后系統(tǒng)貧甲醇中水含量超標，影響貧甲醇的脫硫脫碳效果，并且水含量升高加速了設備的腐蝕速率，嚴重制約著系安全、穩(wěn)定、高負荷運行。

2 問題的解決和應用效果

2017年利用停車大檢修機會對變換氨洗塔進行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)除沫器完好，主要問題是塔板浮閥太少，導致下液不暢，造成氨洗塔出口變換氣帶液現(xiàn)象。經(jīng)過和設計院技術人員溝通決定，對氨洗塔塔板進行改造，技改為浮閥加篩板，解決開孔率不足問題，核心技術數(shù)據(jù)由設計院提供，具體改造由我公司加工完成的，單層開孔數(shù)約2800個，大小為φ14，共為6 層。技改完成后，變換氣量在118000NM3/h 能夠滿足工藝要求，若繼續(xù)加負荷就出現(xiàn)帶液現(xiàn)象。主要問題還時塔盤開孔率不足的問題，為了滿足擴能提產(chǎn)需要，2019年決定對變換氨洗塔塔盤進行第二次技改。本次技改是將普通浮閥加篩板技改為3D 窄條導向浮閥，提高開孔率，同時對原除沫器進行擴徑改造，直徑由800mm 增大到直徑為2200mm，用來解決帶液問題，通過運行，技改效果良好，出口工藝氣中目測沒有水分，凈化貧甲醇中水分也降到了0.5 以內(nèi)，達到了技改的目的。技改前后各部位的情況如圖1 至圖7 所示。

圖1 第一次改造前塔板圖片

圖2 操作工對塔板進行加工鉆孔

圖3 第一次技改后塔板開孔情況

圖4 第二次技改前浮閥加篩板圖片

圖5 第二次技改后3D導向浮閥塔盤

圖6 原除沫器圖片

圖7 技改后除沫器圖片

技改中涉及到的內(nèi)件資料統(tǒng)計見表1。

表1 技改資料統(tǒng)計表

3 創(chuàng)新點

經(jīng)過充分借鑒以往汽提塔結(jié)構(gòu)設計工程實踐經(jīng)驗，結(jié)合我公司實際工藝和設備條件，對氨洗塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)進行重新設計：⑴ 將傳統(tǒng)浮閥加篩板結(jié)構(gòu)的塔盤技改為3D 窄條導向浮閥塔盤，該浮閥具有較好的傳質(zhì)性能，氣液接觸面積充分，其綜合性能更好。⑵ 對原有除沫器進行了技改，將除沫器直徑由800mm擴大到2200mm，增加了除沫效果。

3D 窄條導向浮閥的主要優(yōu)點為：(1)3D 窄條導向浮閥為窄長形，窄邊設有閥腿，寬邊設有氣體導流片，可使氣體分流分層次多方位進人液體。(2)該條閥具有較大的長寬比，從而為氣液接觸提供了更大的接觸面積，增大氣液傳質(zhì)面積，提高二相接觸概率。(3)特殊設計的閥腿以及閥蓋上開有向下沖壓的導向孔，其共同作用具有良好的導流作用，在減小液面梯度和傳質(zhì)死區(qū)的同時，消除閥頂傳質(zhì)盲區(qū)。(4)與閥體同寬的定位絆腳以及雙曲線過渡，使浮閥開啟自如，浮動平穩(wěn)，不卡死，避免了傳統(tǒng)浮閥的轉(zhuǎn)動，磨損小，不易脫落。

4 結(jié)語

通過本次創(chuàng)新，可使貧甲醇中水含量由4.2%降至0.5%，氨含量由35ppm 降到10ppm，相同氣量的情況下減少貧甲醇的循環(huán)用量，提高吸收效率，同時提高有效氣體成份，增加甲醇產(chǎn)量，每天可多產(chǎn)精甲醇3t。