低温甲醇洗装置运行中突出问题的分析与解决.pdf

氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月作者简介:赵小存()男助理工程师从事低温甲醇洗装置生产操作.低温甲醇洗装置运行中突出问题的分析与解决赵小存(中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司 宁夏灵武)摘 要:介绍中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司低温甲醇洗装置在运行中的突出问题 分析冷量不平衡、丙烯压缩机入口分离器长期高液位、低温甲醇洗热再生塔憋压、尾气甲醇含量超标、净化系统压力与合成压缩机进口压力一致等问题并进行有效解决为低温甲醇洗行业提供宝贵经验 关键词:低温甲醇洗 尾气改造 解决方法 中图分类号:文献标志码:文章编号:():./.工艺流程中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司(简称宁夏能化)的低温甲醇洗净化工段采用德国林德低温甲醇洗的工艺包具有净化度高、吸收选择性好、低能耗的特点 原设计中处理干煤气能力为 万/年扩能改造后处理干煤气能力为 万/来自变换工段的变换气成分复杂有大量的、还有少量的、氢氰酸()、氩气()等低温甲醇洗是物理吸收过程以低温甲醇为吸收溶剂 甲醇具有优秀的选择性、吸收性、稳定性、低毒性等特点不起泡、不易被腐蚀 利用甲醇在高压低温下对变换气中的、以及各种有机硫溶解吸收性大而对 和 溶解吸收性小的特性来脱除变换气中的酸性气严格控制出工段净化气总硫质量分数在 以下 粗合成气经过氨预洗塔后进入低温变换气洗涤塔()主要脱除粗合成气中大量的、和少量的、经过下塔的脱硫与上塔的脱碳后得到新鲜的合成气低温甲醇洗装置的操作弹性为 低温甲醇洗装置运行中的问题 低温甲醇洗冷量不平衡低温甲醇洗的主要冷量来源于 浓缩塔上塔甲醇中 的解吸 吸收了大量 的低温甲醇通过汽提介质 在甲醇中降低 的气相分压解吸出 的同时带走热量将上塔中甲醇的温度降到最低 生产中发现上塔甲醇量缓慢减少导致甲醇输送泵入口压力不足甲醇输送泵经常出现气蚀现象而 浓缩塔下塔甲醇量增多下塔甲醇温度下降到 左右甲醇输送泵出口后段低温碳钢管线设置 的低联锁给碳钢管线和操作带来了挑战出现了系统冷量不平衡的问题 同时间接削弱了丙烯深冷器对贫甲醇的制冷作用甚至冬天经常会出现丙烯深冷器中气态丙烯冷凝成液态丙烯的情况丙烯压缩机入口气态丙烯量大幅度减少影响丙烯压缩机正常运行 结合实际工况优化操作方法修改上塔液位操作数据制定检修计划准备在大检修期间对 浓缩塔进行检修分析工况和参数判断 浓缩塔上塔与下塔隔板处有较大的漏点停车后交出 浓缩塔进行检修 检修中发现在浓缩塔上塔积液箱边缘与上下塔隔板焊缝处有宽度约为 、长度约为 的裂缝(见图)约有/的低温甲醇从此裂缝处漏到下塔去甲醇换热器的低温甲醇量减少直接导致进低温甲醇洗涤塔内贫甲醇温度的升高 检修完成后正常开车运行工况和参数恢复到正常状态 丙烯压缩机入口分离器长期高液位 年 月装置经过扩能技术改造后甲醇产量由原来的 万/增加到 万/高负氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月图 浓缩塔上下塔隔板焊缝处裂纹荷运行可产 万/所有装置开车成功后发现丙烯压缩机入口分离器的液位长期在高联锁附近徘徊且液位波动幅度较大给丙烯压缩机的安全稳定运行造成严重威胁 丙烯压缩机是给低温甲醇洗提供冷量的装置如果丙烯压缩机入口丙烯气带液丙烯压缩机的叶轮将严重受损迫使低温甲醇洗装置停车在扩能技术改造中合成气生产能力由原来的 万/提升到 万/大量 在甲醇中溶解会产生大量的溶解热导致进丙烯深冷器的热量增加丙烯蒸发量加大丙烯深冷器的液位调节阀开度明显比之前的开度要大 左右 由于液态丙烯进深冷器的流量大、速度快会冲溅表面的液态丙烯溅起的丙烯小液滴随高速气态丙烯进入总管在气态总管内聚集在一起达到一定量后瞬间进入压缩机入口分离器造成分离器液位大幅度波动 缓慢降低丙烯深冷器的丙烯液位从 降至 时丙烯压缩机入口分离器的液位开始下降 丙烯深冷器液位控制在左右时对 的冷量没有影响低温甲醇洗装置和丙烯压缩机装置恢复到正常的工况 酸性气换热器经常出现堵塞低温甲醇洗热再生塔()利用低压蒸汽为热源将富甲醇中浓缩吸收的、等气体闪蒸出来使循环甲醇得到再生 酸性气经过水冷器和丙烯深冷器降温后冷凝并分离出甲醇低温酸性气()在酸性气换热器()管程复温后送往 湿法制硫酸工段酸性气中的铵盐类在 管程中不断累积成结晶 所有列管流通性变差造成堵塞引起 憋压酸性气送不出去 含有酸性气的甲醇再生不彻底含有酸性气的低温甲醇在 中对粗合成气中、的吸收洗涤净化能力变差长时间累积会造成合成新鲜气中硫含量超标迫使合成工段退气分析进低温甲醇洗的变换气和两路未变换气出变换气氨洗塔()的氨质量浓度为/出 未变换气氨洗塔()的氨质量浓 度 是 /出 未 变 换 气 氨 洗 塔()的氨质量浓度是 /台氨洗塔出口工艺气中的氨质量浓度都大于设计值(/)这些铵盐随着工艺气进入甲醇洗涤塔内被甲醇吸收富有氨的甲醇在 内被加热再生氨随着酸性气一起进入 的管程低温酸性气在列管内缓慢结晶造成 堵塞针对 台氨洗塔出口氨含量超标问题优化配煤比例稳定出气化炉的粗煤气中氨含量保障进氨洗塔的粗合成气的温度低于 同时加大进 台氨洗塔的中压锅炉水量保障其出口氨含量在控制范围内同时优化改造热再生酸性气工艺系统增加进 壳程的温度点()与丙烯深冷器液位调节阀()选 的串级组态逻辑(图)通过切换选择两者的串级功能来控制丙烯深冷器的液位调节阀()根据铵盐的溶解度在 以下铵盐容易结晶平时操作选择用 来控制 为了防止铵盐结晶可使 稳定在铵盐结晶温度之上以此保证 畅通运行 但是其弊端是酸性气携带的甲醇含量会增加增加甲醇的消耗量当 列管堵塞较严重时要及时复温如果复温太快或者旁路副线阀门开度太大大量铵盐会随酸性气进入 湿法制硫酸工段使固定污染物氮氧化物排放数据超标引起环保事故在复温时微开 管程的副线阀门保证 不超压以及 湿法制硫酸工况稳定运行缓慢提升 使结晶的铵盐缓慢气化 管线逐步畅通 尾气中甲醇含量超标原先设 计 尾 气 处 理 采 用 水 洗 涤 塔()加旁路的方式但是尾气洗涤方案氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月丙烯深冷器 分离器图 串级组态逻辑中尾气中甲醇质量浓度小于 /不能满足 石油化学工业污染物排放标准中甲醇质量浓度的排放限值(/)装置扩能技术改造后新建了一套 万/变压吸附 分离提纯装置甲醇循环量增加了 万/尾气量增加约 尾气中甲醇质量浓度由 /上涨至 /左右增加 台尾气洗涤塔与原来的尾气洗涤塔并联运行洗涤全部 尾气 但是尾气中的甲醇含量仍然超标较多 经过化验室取样分析尾气中甲醇平均质量浓度依然在/左右 原水洗涤塔采用浮阀塔盘设计动能因子较高(数值为)造成塔内雾沫夹带过大、气相中带液较多影响洗涤效果 出 浓缩塔的尾气量为 万/是消耗甲醇量的主要因素此外还包括新鲜合成气、酸性气、甲醇水分离塔废水以及跑冒滴漏等其它因素 统计补甲醇总量的数据后可知整个系统年耗甲醇质量近 针对尾气中含甲醇量较多的问题停车检修 浓缩塔发现除沫器损坏严重(图)利用停车检修的机会对除沫器以及拦液板进行加强固定保障装置的完整性避免因装置损坏后尾气携带大量甲醇的现象再次出现图 浓缩塔除沫器损坏情况 考察多家公司尾气改造项目发现国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司采用德国林德低温甲醇洗工艺包的使用效果良好排放指标满足国家标准尾气带走的甲醇量较少 于是优化原有工艺将两套独立装置的水洗涤塔、甲醇水分离塔整合在一起利用甲醇水分离塔塔釜分离水作为尾氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月气洗涤塔的洗涤水可节约大量洗涤水 根据天津奥展兴达公司设计和技术模拟采用双层垂直筛板(塔盘)只需要 尾气洗涤塔()就可满足尾气洗涤的要求降低改造成本 双层垂直筛板(塔盘)的塔板采用双层气液并流的方式在水平板上安装双层垂直筛板帽罩尾气通过塔板上的气孔上升到内层垂直筛板塔帽罩中与洗涤水进行混合及动能交换后气液冲击帽罩顶板后可部分返回经过一级和二级垂直筛板帽罩的侧孔进行分散液体形成很小的液滴进一步提高塔板的传热、传质效率 经计算比原尾气洗涤效率提升了 降低了物耗和能耗甲醇水分离塔可分离得到 /的甲醇且纯度为 以上有效降低损失 净化系统压力与合成压缩机进口压力相等在低温甲醇洗高负荷操作时由于压力波动较大净化系统去合成系统的净化变换气压力调节阀()开关幅度较大 操作人员在操作 深冷分离工段时发现进净化未变换气系统到 深冷分离系统的气量一直在减少且调节未变换气量特别困难及时查看变换气系统 参数发现净化变换气系统压力由 降至 左右 调节 不起作用净化系统压力与合成压缩机进口压力相等 经过分析和判断低温甲醇洗中变换气系统和未变换气系统为并联管线确定原因为 卡在较大的开度且无法动作为及时稳住低温甲醇洗系统和 深冷分离系统合成压缩机调大新鲜合成气的防喘振阀门将合成压缩机进口压力缓慢提升至 左右低温甲醇洗系统压力也缓慢至 深冷分离系统气量恢复到正常工况 车间技术员总结操作要点并下发降负荷时各工段的操作指令 大检修时将对 进行检修和维护保养 结语宁夏能化低温甲醇洗装置自开车运行以来出现了许多问题对装置的稳定运行带来了重大挑战 车间技术管理人员和操作人员对装置运行中遇到的问题及时做出准确的分析和判断快速有效地化解了一次次危机并不断优化改进部分工艺设备和操作参数使装置的运行质量达到了新的高度也满足了新的环保排放标准为装置的平稳运行奠定了基础也为同类型低温甲醇洗装置的操作提供参考参考文献 毕勇.低温甲醇洗装置运行中出现的问题及解决措施.氮肥技术 ():.申玉梅.低温甲醇洗气体净化工艺的应用.化肥设计():.袁和 于晨阳 姜泊 侯晶晶 梁斌.低温甲醇洗系统氮氨结晶分析及控制 .云南化工 ():.王金华.低温甲醇洗装置甲醇消耗问题探讨.石化技术 ():.(收稿日期)新洋丰农业科技 多喷嘴对置式水煤浆气化炉已连续运行 以上 新洋丰农业科技股份有限公司 万/合成氨项目气化装置采用兖矿国拓与华东理工共同开发的四喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 年 月 日气化车间 炉原始开车截至 年 月 日炉已连续运行 累计运行 该 气化炉长开车运行以来气化车间面临煤质变化、水质较差等诸多不利因素 针对气化炉渣口压差波动、气化炉液位低、磨机、板框压滤机故障率高等突出问题车间采用针对性工艺调整和预防性检维修等措施优化指标、严抓管理、查找隐患、及时处理制定最优运行方案同时严格控制气化炉压力负荷曲线根据煤质、煤浆、水质、合成气分析等数据综合判断及优化煤浆制备、气化炉、渣水处理等各项运行参数确保气化装置安全、高效、稳定运行(新洋丰)