低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣中氫含量高的原因分析及對策

李永強(qiáng)　張　鵬

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)

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低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣中氫含量高的原因分析及對策

李永強(qiáng)張鵬

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)

河南心連心化肥有限公司四分公司低溫甲醇洗系統(tǒng)采用七塔工藝，尾氣放空量20 000 m3/h(標(biāo)態(tài))。運(yùn)行初期，尾氣中氫含量與設(shè)計值相差較大，日積月累會造成極大資源浪費(fèi)。

1　現(xiàn)狀調(diào)查

從原始開車起，低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣中氫含量一直未達(dá)到設(shè)計值，并且與設(shè)計值偏差較大。經(jīng)計算，尾氣排放的氫氣折合成合成氨為0.8～1.0 t/d。影響低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣成分的主要?dú)怏w分析結(jié)果如表1所示。

表1　影響低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣成分的主要?dú)怏w分析結(jié)果

由表1可知，CO2閃蒸罐(V1608)出口氣中氫含量實(shí)際值比設(shè)計值大很多，可判定尾氣中氫含量高的直接原因是V1608出口氣中氫含量高。

2　原因分析

針對尾氣中氫含量高的問題展開討論，歸納、總結(jié)出原因分析樹狀示意如圖1所示。主要末端因素如下：①含硫甲醇閃蒸罐(V1602)、無硫甲醇閃蒸罐(V1603)壓力控制得過高，閃蒸不完全；②V1602和V1603液位控制得過高，閃蒸不完全；③原料氣分離罐(V1601)液位顯示假液位；④原料氣冷卻器(E1601)殼程排污閥沒有關(guān)閉；⑤E1601殼程排污閥內(nèi)漏。歸納、匯總造成尾氣中氫含量高的末端因素進(jìn)行要因確認(rèn)，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場調(diào)查、現(xiàn)場驗證等方法對所有末端因素進(jìn)行認(rèn)真分析，要因確認(rèn)計劃如表2所示。

圖1　原因分析樹狀示意

表2　要因確認(rèn)計劃

2.1末端因素一

末端因素一即V1602和V1603壓力控制得過高，閃蒸不完全。確認(rèn)過程：據(jù)V1602和V1603壓力控制數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其壓力在1.58～1.65 MPa，而工藝指標(biāo)為1.55～1.70 MPa。

結(jié)論：V1602和V1603壓力控制在工藝指標(biāo)內(nèi)且較為穩(wěn)定，對其他工藝未造成影響，其為非要因。

2.2末端因素二

末端因素二即V1602和V1603液位控制得過高，閃蒸不完全。確認(rèn)過程：據(jù)V1602和V1603液位控制數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其液位在950～1 140 mm，而工藝指標(biāo)為900～1 300 mm。

結(jié)論：V1602和V1603液位控制在工藝指標(biāo)內(nèi)且較為穩(wěn)定，其為非要因。

2.3末端因素三

末端因素三即V1601液位顯示假液位。確認(rèn)過程：針對V1601現(xiàn)場和微機(jī)液位進(jìn)行比對。

結(jié)論：V1601微機(jī)液位和現(xiàn)場液位顯示基本一致，且在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，其為非要因。

2.4末端因素四

末端因素四即E1601殼程排污閥未關(guān)閉。確認(rèn)過程：關(guān)閉E1601殼程排污閥，對關(guān)閉該排污閥前、后的尾氣進(jìn)行分析對比，其結(jié)果如表3所示。

表3　E1601殼程排污閥對尾氣中φ(H2)的影響　%

結(jié)論：關(guān)閉E1601殼程排污閥后，尾氣中氫含量明顯降低。因此，判定E1601殼程排污閥未關(guān)閉為要因。

2.5末端因素五

末端因素五即E1601殼程排污閥內(nèi)漏。進(jìn)一步分析，在正常情況下，關(guān)閉E1601殼程排污閥，E1601殼程液體應(yīng)進(jìn)入V1601，液位應(yīng)有所上升，但實(shí)際液位與關(guān)閉前無明顯變化，確定可能為E1601殼程排污閥內(nèi)漏，導(dǎo)致變換氣進(jìn)入V1601液相管線內(nèi)，然后進(jìn)入V1608，再經(jīng)閃蒸后進(jìn)入T1603，導(dǎo)致尾氣中氫含量高。

為了進(jìn)一步確認(rèn)排污閥內(nèi)漏導(dǎo)致尾氣中氫含量偏高，采取了將V1608氣相切至火炬的措施，以確定原因。分析對比了2014年1月V1608出口φ(H2)(表1)與2014年3月V1608氣相切火炬前、后尾氣中φ(H2)(表4)。

表4　V1608氣相切火炬前、后尾氣中φ(H2)對比　%

結(jié)論：V1608氣相切火炬后尾氣中氫含量降低比較明顯，且比單獨(dú)關(guān)閉排污閥效果顯著。因此，判定E1601殼程排污閥內(nèi)漏為要因。

3　解決措施

2014年3月，利用停車機(jī)會對E1601殼程排污閥門進(jìn)行更換，更換閥門后尾氣中φ(H2)在0.115%～0.184%。

鞏固完善措施：①每月對操作人員進(jìn)行不少于2次的培訓(xùn)，以彌補(bǔ)經(jīng)驗不足的缺陷；②每周對尾氣進(jìn)行檢測，監(jiān)控尾氣中氫含量變化；③及時對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

4　結(jié)語

針對甲醇洗尾氣中氫含量高的原因進(jìn)行分析并整改，經(jīng)計算，尾氣中降低的氫含量折合為合成氨可增加0.8～1.0 t/d，按氨價2 000元/t、年運(yùn)行時間300 d計，則每年可節(jié)約費(fèi)用約48萬元；低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣中φ(H2)由4.0%左右降至0.2%以下，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2015- 10- 02)