低溫甲醇洗系統(tǒng)過濾器運行問題分析

孔秋福，張亞杰

（新疆心連心能源化工有限公司，新疆昌吉 832200）

1 過濾器基本概況

新疆心連心公司低溫甲醇洗系統(tǒng)設計4臺過濾器，硫化氫濃縮塔（T3）底出液口設置兩臺S3102A/B，一開一備；熱再生塔底（T4）出液口設置貧2臺S3101A/B，一開一備。因熱再生塔進料加熱器E3110出現(xiàn)換熱效率下降，2019年中修，把一臺富甲醇過濾器從硫化氫濃縮塔（T3）底部出液口移至氮氣氣提塔（T7）底部出液口作為S3103使用。S3103在2020年中修后投用。一臺富甲醇過濾器移走后，原位置用管道連接，作為近路使用。

2 低溫甲醇洗系統(tǒng)雜質的產生及堵塞情況

2.1 低溫甲醇洗系統(tǒng)雜質產生的原因

2.1.1 低溫甲醇洗腐蝕

在甲醇洗系統(tǒng)中有水的情況下，甲醇中溶解的H2S、CO2將使其呈酸性，與之相接觸的管道、設備均處在酸性環(huán)境中，極易發(fā)生電化學腐蝕，生成硫化亞鐵。因此低溫甲醇洗系統(tǒng)中的水含量要求控制在0.5%以下，但工藝運行經常會出現(xiàn)水含量超標的現(xiàn)象，特別是開停車階段，超標嚴重時可達3%～5%，因此系統(tǒng)不可避免地存在電化學腐蝕。

低溫甲醇洗在運行一段時間后，由于腐蝕系統(tǒng)內會產生一定量的硫化亞鐵等，在停車檢修前，雖對系統(tǒng)進行水洗可將大部分硫化物沖洗掉，但不可避免地會有一定的硫化物殘留在系統(tǒng)中；當打開設備時，將有空氣進入，硫化亞鐵與水遇空氣會發(fā)生強放熱反應，進一步對設備造成腐蝕。

2.1.2 外部雜質帶入

氣化水洗后產生的殘余煤灰，會隨工藝氣帶入到后系統(tǒng)，現(xiàn)場取樣證明：變換系統(tǒng)由于催化劑和煤氣過濾器床層阻攔，煤灰雜質較少；未變換系統(tǒng)沒有煤氣過濾器和變換爐，帶灰較多。

變換洗氨水設計3t/h，2018年中修因洗氨塔腐蝕，停用。未變換洗氨水設計2t，聯(lián)醇開車后未投用，2020年中修后，分析E3110泄漏原因時，發(fā)現(xiàn)變換氣和未變換氣往低溫甲醇洗帶煤灰，2020年10月投用未變換氣洗氨水1.9t，投用變換氣洗氨水2.5t。對比2020年度中修期間檢查的變換洗氨塔塔盤情況，可知變換洗氨塔塔盤較干凈，未變換洗氨塔塔盤發(fā)黑。將低溫甲醇洗系統(tǒng)進口未變換氣、變換氣通入純凈甲醇溶液瓶后發(fā)現(xiàn)變換氣雜質少，液體干凈；未變換氣雜質漂浮較多，液體發(fā)黑。

對未變換氣雜質進行元素分析結果，如表1所示。

表1 變換氣雜質分析

元素分析結果顯示，清理出的雜質中，碳元素占比一半以上，其次為鐵、硫等，說明未變換氣攜帶大量碳雜質進入低溫甲醇洗系統(tǒng)。

2.2 低溫甲醇洗系統(tǒng)運行過程堵塞情況

（1）P3105進口過濾器，2020年7月3日、8月7日、8月12日，2020年9月中修開車后頻繁堵塞；

（2）P3108進口過濾器，2020年中修前，啟泵前過濾器偶爾堵塞，啟備泵正常運行，2020年中修后兩臺泵都堵塞不能正常運行；

（3）富甲醇過濾器S3102，每年拆開清洗一次；

（4）貧甲醇過濾器S3101：

調結構產業(yè)升級改造項目采用未變換氣，設計上沒有煤氣過濾器和變換爐阻擋煤灰等雜質。2019年12月調結構產業(yè)升級改造項目開車后，S3101B（2.5μm）使用10～15d在線沖洗一次，過于頻繁，E3110換熱效率快速下降。尤其是2020年6月，洗滌塔段間冷卻器E3105處高點排氣投用后，系統(tǒng)負荷進一步加大，S3101A/B需每3d在線沖洗一次，更為頻繁，E3110冷端溫差增加尤為明顯，中修對E3110化學清洗，造成E3110泄漏問題。

（5）中修開車后，9月27日至10月12日，貧甲醇過濾器S3101流量70m3/h以上。第一階段，投用5h后，壓差迅速升至140kPa，采用在線沖洗方式，即灌入蒸汽凝液、加入氮氣擾動、排水，如此操作發(fā)現(xiàn)排水對比中修以前不是很臟，但投用后壓差迅速上漲，人員操作頻繁但沒有效果。第二階段，壓差達到140kPa后，拆開過濾器，采用敲打和鋼刷刷洗的方法把濾芯不銹鋼纖維氈夾層中的固體雜質清理出來一部分，然后放入檸檬酸清洗液中浸泡4h以上，再用蒸汽凝液沖洗干凈，吹干后回裝備用。如此操作后，S3101的使用周期逐漸加長；12月對各過濾器濾芯進行混裝，使得濾芯運行時間進一步 延長。

2.3 低溫甲醇洗固體雜質產生及堵塞部位分析

通過中修期間對E3110管殼程的沖洗水判斷，E3110管程較臟，固體不容顆粒較多。具體如圖1～圖2所示。

圖1 第一遍沖洗水圖

圖2 取樣圖

對硫化物濃度最高的碳鋼部位：T4塔、V3106、P3106出口管道、P3108出口管道進行測厚，通過數(shù)據(jù)對比分析，表明低溫甲醇洗硫化物濃度最高的碳鋼部位均未有明顯腐蝕。

2.4 結論

低溫甲醇洗系統(tǒng)固體雜質主要來源于熱再生之前的系統(tǒng)，在E10管程沉積，降低換熱效率，只有日常運行管理把過濾器使用好，才能把固體雜質進入換熱器前過濾下來，才能保證換熱器的換熱效率不下降，同時也能消除垢下腐蝕和清洗腐蝕的風險。

3 低溫甲醇洗過濾器的運行情況

3.1 甲醇過濾器運行

甲醇過濾器運行壓差指標為≤150kPa，實際運行中壓差達到140kPa時，進行清洗。2015年原始開車至聯(lián)醇項目開車前（2019年12月），富甲醇過濾器S3102（50μm）運行壓差比較穩(wěn)定，每年拆開清洗一次；2015年原始開車后，貧甲醇過濾器S3101新增一套2.5μm濾芯運行使用，10μm濾芯備用。S3101運行初期（2016年），采用拆開過濾器，取出濾芯，加入FeS清洗劑浸泡，然后用“銀貓”水槍把生活水加壓0.7MPa，把濾芯清洗干凈，然后吹干備用。后來為減輕工作量，同時也根據(jù)過濾器的設計，采用在線沖洗的方式，即過濾器從系統(tǒng)切出后，加滿蒸汽凝液，然后通入氮氣擾動30min，然后排水，如此重復操作直至排出清水，然后氮氣吹干備用。2015年原始開車至調結構產業(yè)升級改造項目開車運行情況，如表2所示。

表2 開車運行情況

3.2 2019年12月甲醇項目開車至今

（1）2019年12月至2020年9月中修調結構產業(yè)升級改造項目投產后，富甲醇過濾器壓差變化，未進行清洗。貧甲醇過濾器在線沖洗，沖洗頻次逐漸升高，沖洗效果變差，E3110換熱效果下降明顯。

（2）2020年9月中修后至10月30日E3110更換前。中修開車過程P3108、P3105進口過濾器嚴重堵塞，貧甲醇兩臺過濾器一直輪流清洗，失去過濾作用。開車后堵塞情況仍然存在，改變清洗方式、投用變換系統(tǒng)、未變換系統(tǒng)洗氨水、加大清洗力度后逐漸消除。

（3）第三階段2020年11月至今。在第二階段的基礎上，采取濾芯混裝的措施，目前運行穩(wěn)定，泵進口過濾器堵塞問題消除，過濾器使用周期延長。

3.3 系統(tǒng)濁度變化

目前衡量低溫甲醇洗系統(tǒng)的干凈程度采用濁度檢測的方法，每周一中班在T3107、V3104取樣分析。目前行業(yè)內對低溫甲醇洗系統(tǒng)濁度沒有明確標準，對比行業(yè)內其他廠家也都不做濁度分析，工業(yè)甲醇生產標準中，對濁度也沒有規(guī)定，只有盡可能去降低。

4 過濾器下步運行控制措施

4.1 過濾精度的控制

行業(yè)內現(xiàn)有的資料表明，低溫甲醇洗中的固體顆粒直徑在2μm～10μm，對標行業(yè)內其他廠家使用2.5μm濾芯后換熱器運行數(shù)據(jù)對比證明，2.5μm濾芯可以保證低溫甲醇洗的穩(wěn)定運行。

從新疆公司目前E10運行情況分析，調結構產業(yè)升級改造項目開車后E10冷端溫差急劇升高，采取措施后，E10冷端溫差無明顯變化，證明目前過濾器運行控制措施有效，2.5μm濾芯完全可以滿足低溫甲醇洗的運行使用。

4.2 濾芯清洗方法的控制

不再在線沖洗，采用拆開清洗的方法，5h內完成過濾器的切換、濾芯更換、置換、備用、投用，減少與空氣接觸時間并徹底清洗干凈濾芯。

4.3 濾芯混裝，控制濁度

低溫甲醇洗系統(tǒng)濁度行業(yè)內沒有參考依據(jù)，對比日常飲用水檢測國家標準，要求濁度小于1NTU，當水源與凈水技術條件限制時小于3NTU。根據(jù)低溫甲醇洗的運行情況，在E3110冷端溫差穩(wěn)定的條件下，要求T3107甲醇濁度小于3NTU，當濁度高于3NTU時，S3102中增加10μm濾芯數(shù)量，減少50μm濾芯數(shù)量；要求T3104甲醇濁度小于1NTU，當濁度高于1NTU時，S3103中增加10μm、2.5μm濾芯數(shù)量，減少50μm濾芯數(shù)量。