甲醇Ⅰ系統長周期運行優化

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甲醇Ⅰ系統長周期運行優化

常春肖紅玲

(兗礦魯南化工有限公司山東滕州277527)

1項目背景

兗礦魯南化工有限公司東廠區有3臺德士古氣化爐，后系統配套年產200 kt甲醇系統和產能為8 000 m3/h的CO變壓吸附裝置，其中甲醇系統(即甲醇I系統)由凈化裝置(部分變換、NHD濕法脫硫脫碳工序組成)與4臺往復式甲醇聯合壓縮機、3臺絕熱-管殼式甲醇合成塔并聯低壓合成系統及2套并聯的雙效三塔精餾工藝裝置組成。為提高甲醇裝置的經濟運行質量，進行了一系列的優化改造及創新調節，3年來甲醇系統突破了煤化工行業提出的連續穩定運行1 065 d的要求，達到了1 070 d。2014年，連續運行361 d，產量達235.6 kt，實現了長周期高效運行。

2存在的問題及改造措施

2.1　甲醇系統新鮮氣來源單一

在東廠區凈化系統減量、停車的情況下，甲醇合成系統新鮮氣斷供，被迫減量運行或停車，造成甲醇精餾裝置工況波動，進而影響甲醇質量。針對此問題，采取了以下措施。

(1) 增設東、西廠區精制氣連通管線，自西廠區凈化系統出工段配管直至甲醇聯合壓縮機入口總管上，可以充分發揮東、西廠協同效應，實現西廠區富余精制氣送往甲醇聯合壓縮機提高甲醇產量的同時，達到在東廠區甲醇凈化系統停車的情況下，甲醇合成系統接西廠區精制氣繼續運行的目的。

(2) 實施了甲醇尾氣回收綜合利用項目(見圖1)。該項目將東廠區甲醇裝置與西廠區甲醇裝置的2路甲醇弛放氣送入膜分離氫回收裝置處理，回收的氫氣并入東廠區甲醇合成裝置用于生產甲醇，尾氣可送入合成氨凈化裝置或吹風氣鍋爐回收利用。通過膜分離氫回收裝置，設計達到如下效果：H2回收率≥87%，φ(H2)≥90%，產品H2壓力≥2.0 MPa(表壓)。

圖1甲醇尾氣回收綜合利用工藝流程

(3) 對甲醇合成原料氣流程進行改造，將變壓吸附裝置的副產品H2回收至精制氣管線；在甲醇凈化系統停車時，還可將部分CO產品氣和回收的吹掃氣引入，可維持甲醇合成系統單獨運行。變壓吸附裝置生產的高濃度CO主要用來生產醋酐，富余的部分氣量送往甲醇凈化系統，用來生產甲醇。

(4) 研究將甲醇凈化主副系統氣量相互彌補，在副系統或主系統檢修時，能夠實現脫硫塔前和脫硫塔后氣體相互連通。在不影響甲醇產量的前提下，實現對部分設備和管道進行檢修。

(5) 研究增加水煤氣連通。通過技術改造，實現在德士古氣化爐檢修時將東、西廠區的四噴嘴氣化爐的合成氣通過水煤氣連通管線送往甲醇凈化系統，以保證甲醇系統長周期運行。

2.2　甲醇水冷器結蠟

在催化劑使用中、后期，出現甲醇系統副產物多、甲醇水冷器結蠟嚴重、粗甲醇品質下降明顯等情況，影響了精甲醇的產品質量。另外，合成系統放空量大，新鮮氣消耗也高。針對此問題，采用以下措施。

(1) 將甲醇合成催化劑更換為RK- 05型銅系催化劑，降低合成反應產生的副產物，優化合成反應，減少蠟的生成，延長了系統運行時間。

(2) 在正常生產中，針對甲醇水冷器出口溫度指標，對水冷器進行在線煮蠟；利用系統檢修時，對水冷器進行拆封頭煮蠟。

(3) 通過對催化劑選型、裝填、升溫還原、輕負荷期控制、催化劑使用中各個階段的指標控制等方面研究，探索出獨特的操作經驗，使第3爐甲醇催化劑使用壽命達58個月，達到了國內領先水平。延續以往的操作經驗，延長了催化劑的使用壽命，減少了副反應的發生，優化合成塔的操作工藝，對甲醇系統的長周期穩定運行起到了關鍵的作用。

2.3　甲醇精餾蒸汽冷凝液管道沖刷減薄

精餾預塔、加壓塔再沸器均采用1.3 MPa蒸汽加熱，冷凝液直接外送至其他工序。由于冷凝液管線彎頭、三通處局部阻力大，受流動沖刷影響最為嚴重，水蒸氣在冷凝成水時，高壓狀態下汽泡破裂，高壓水沖擊管道表面，形成蜂窩狀氣蝕孔，會出現管壁減薄而產生泄漏，造成系統停車。為此，需提高蒸汽冷凝液材料等級，使用耐沖刷材質對管道全部進行測厚，確保管道完好。

2.4　聯合壓縮機不能長周期運行

甲醇聯合壓縮機主要負責將甲醇合成所需原料氣在Ⅰ、Ⅱ級壓縮段進行連續壓縮，將壓力由1.90 MPa升至5.15 MPa后送往合成系統，以滿足生產的需要。但B#甲醇聯合壓縮機二段大頭瓦、主軸瓦使用壽命只有2～3個月，每次拆檢均有軸瓦損壞嚴重。經分析，判定曲軸與連桿以及活塞桿等垂直度不好，故以十字頭滑道和刮油器安裝設備本體為基準，對B#甲醇聯合壓縮機二段氣缸水平度進行測量。由于原始安裝問題及基礎沉降不均勻，二段十字頭滑道中心至氣缸端面處向南偏移。為保證曲軸與連桿以及活塞的垂直度，對連桿大頭瓦進行了改造，將其設計成偏心軸瓦形式，以滿足使用要求。

2.5　循環氣中甲醇含量高

甲醇合成塔出口氣體經過預熱器、水冷器后送入甲醇分離器，將液體甲醇分離下來，塔頂即為循環氣，2臺相同大小的甲醇分離器未設水洗裝置，僅頂部設除沫絲網，分離效果差，導致循環氣中的甲醇體積分數高達2 000×10-6以上。針對此問題，將原有的甲醇分離器更換為全收率分離器，循環氣中的甲醇體積分數降至500×10-6以下。

3結語

(1) 兗礦魯南化工有限公司充分實現東、西廠區資源共享，增設精制氣連通管、水煤氣連通管及CO氣連通管，較好地平衡系統負荷，同時在甲醇Ⅰ前系統切氣時，可發揮協同效應，維持甲醇系統運行，是保證甲醇Ⅰ系統實現“三年一大修”的重要前提。

(2) 甲醇Ⅰ、甲醇Ⅱ系統的弛放氣送往膜分離氫回收裝置，其中大部分的H2及CO回收至甲醇合成壓縮機入口，氫氣回收率為88.38%，實現合成氨負荷向甲醇系統轉移，提高了甲醇產能。

(3) 大膽采用RK- 05型銅系甲醇催化劑，噸甲醇新鮮氣消耗降至2 350 m3(標態)。

(4) 甲醇B#聯合壓縮機采用偏心主軸瓦，抵消了基礎沉降不均勻造成的影響，提高了曲軸箱對曲軸的承載能力，避免了主軸瓦反復損壞。采用傾斜連桿，減輕了十字頭滑道與曲軸垂直度偏差過大的影響，改善了軸瓦單邊受力的狀況，延長了大頭瓦使用壽命。

(5) 去除傳統的甲醇分離器，改用全收率分離器，增加脫鹽水水洗流程，相當于1臺分離器和1臺水洗塔組合在一起。

系統優化項目實施后，甲醇Ⅰ系統實現了“三年一大修”的任務目標，有效延長了裝置的長周期穩定運行時間，同時多項產量創歷史新高，2014年累計生產甲醇235.6 kt，創甲醇系統開車以來最好水平。

(收稿日期2015- 06- 01)