低壓醇烴化裝置技改小結

趙保倉，張亞茹

（河南能源化工集團安化公司，河南安陽 455133）

低壓醇烴化裝置技改小結

趙保倉，張亞茹

（河南能源化工集團安化公司，河南安陽 455133）

介紹了河南能源化工集團安化公司二套合成氨/尿素系統低壓醇烴化裝置自2010年系統擴能改造后，出現了醇烴化裝置結蠟現象嚴重，出口微量偏高，影響合成氨觸媒使用周期，合成氨產量受到影響，并造成壓縮機五段帶水，氣閥較大損害等一系列的問題。通過增加蒸發冷、烴分、除蠟器技術改造，投運效果較好，最終問題得到了解決。

醇烴化裝置；結蠟；微量；技術改造；合成氨觸媒；效果

河南能源化工集團安化公司二套合成氨/尿素系統采用煤制氣生產合成氨工藝，2010年經過系統擴能改造，系統由8萬t/a合成氨的生產模式改為5萬t/a甲醇、14萬t/a合成氨的運行模式。其中凈化工序采用中串低CO變換、NDC技術脫硫、PSA變壓吸附代替原熱加堿法脫碳，精脫硫，低壓醇烴化技術代替原氧化鋅甲烷化技術送出合格的精制氣，送往合成工序生成合成氨，同時副產的粗甲醇，送往甲醇精餾工序生成甲醇。醇烴化技改工程，自2010年12月份建成投產，為我國首套全低壓醇烴化系統。由西安同大公司設計的組合型水洗甲醇分離裝置和高效微震膜相結合的工藝設備，目的用來吸收、分離工藝氣體中氣態、霧態、液態甲醇和烴化物，凈化工藝氣體。在實現產能最大化的同時，保證合成氨工序的工藝氣符合要求，降低甲醇、乙醇及烴化物含量。烴分運行至2015年以來，出現了醇烴化出口微量偏高，影響合成氨觸媒活性，從而合成氨產量，并造成壓縮機五段帶水，損壞氣閥等一系列的問題。通過有針對性的研究，對醇烴化裝置進行技改，改造完成后，醇烴化出口微量得到了有效控制，達到了預期效果，延長合成氨觸媒使用壽命。

1 工藝與設備情況簡介

1.1 工藝流程簡介

自壓縮來的≤5.0MPa原料氣經過油分后，與出循環氣油分的氣體匯合，經過甲醇預熱器，被反應出口氣加熱至190～200℃，進低壓甲醇塔，反應后的熱氣經熱交冷卻到60～70℃進水冷，經分離器分離醇后，一部分氣體經循環機加壓與原料氣混合，循環反應。另一部分醇后氣經過醇烴化預熱器，被出醇烴化塔的反應氣加熱至200℃左右，從低壓醇烴化塔底部進塔，經中心管進入低壓醇烴化觸媒表面，軸向通過水管換熱器，經過恒溫反應后的氣體，進入烴化段，將氣體中＜0.3%的CO+CO2轉化為烴化物以后出塔。反應后的熱氣經過醇烴化預熱器，溫度降到60～70℃進水冷器，出水冷的氣體進入醇烴洗滌分離器（以下簡稱烴分），分離水分后，氣體送入后工序。

1.2 主要設備簡介

1.2.1 甲醇塔

DN2400 H凈=15m 外筒∶?2 710/?2 510×16 995 內件∶?2 390×16 933

工作壓力≤5.5MPa 容積∶V=65.0m3觸媒筐∶VCM=31.0m3換熱器∶F=1 960m2

設計壓差∶3.0MPa

1.2.2 醇烴化塔

DN2200 H凈=12m 工作壓力＜5.5MPa 容積∶V=44.0m3觸媒筐∶VCM=36.6m3換熱器∶F=357m2設計壓差∶2.0MPa電加熱器功率∶1 200kW 電壓∶380kV

1.2.3 甲醇預熱器

DN1400 H凈=15 500 外筒∶?1 650/?14 50×18 000 內件∶?1 378×17 602

工作壓力≤5.5MPa 設計溫度∶100℃，（上部三通250℃）換熱面積∶F=2 230m2

1.2.4 醇烴化預熱器

DN1000 H凈=13 500 外筒∶?1 254/?1 054×16 197 內件∶?978×16203

工作壓力≤5.5MPa 設計溫度∶100℃，（上部三通250℃）換熱面積∶F=1 000m2

1.2.5 醇化蒸發式水冷器TRCL-D-3800-0 工作壓力∶5.0MPa 工作溫度∶80℃風機∶風量100 000m3/h 水泵功率∶7.5kW Q=143m3/h

1.2.6 甲醇分離器

DN1800 ?1 870×8 323 V=15.5m3設計壓力∶5.5MPa設計溫度∶60℃

1.2.7 烴化物分離洗滌器

DN1200 ?1 250×17 400 V=17.3m3設計壓力∶5.5MPa設計溫度∶60℃

D-29/49-53 附電TK400-16/1 730 排氣量29m3/min

入口壓力4.9MPa 出口壓力5.3MPa 電機功率400kW 電壓6kV。

2 裝置在運行過程中出現過的問題

醇烴化出口微量≤10×10-6（控制指標），該系統自2010年投運后，于2015年以來，檢測出五段壓縮機入口緩沖罐中排液量較大，即氣體出口中帶液嚴重，通過減小入烴分注水量的手段，出醇烴化工序帶水減少，但不利于甲醇、乙醇的洗滌和分離。在檢修期間，打開烴分下部鍋底人門進行檢查，發現烴分下部鍋底結蠟較嚴重，過濾絲網堵塞嚴重，造成合成氨系統新鮮氣分離器、循環氣分離器排出大量蠟狀有機物，造成精制氣出口微量偏高，影響合成氨觸媒使用壽命，出口精制氣含甲醇、乙醇等雜質超高（控制指標≤200×10-6）。但是通過加大入烴分注水量烴化物的洗滌和分離效果提高，但是出醇烴化工序帶水嚴重，造成壓縮機五段帶水，氣閥損害較大等，直接影響設備運行周期。針對這些問題必須對系統進行技改。

改造前的各項操作指標如下∶

烴蒸發冷出口溫度∶37℃（控制指標≤36℃）烴分壓差∶0.05MPa

醇烴化出口微量（體積分數）∶10.4×10-6

壓縮機五入氣閥檢修更換周期∶兩個月/次

出口精制氣中甲醇、乙醇等雜質含量∶301×10-6

2)采用預先配制NaOH 10g-50 mLH2O溶液與K3Fe(CN)610g-50 mLH2O按1：1比例混合使用，金相試樣腐蝕的時間為60 s。

主要存在以下幾個方面的問題∶

（1）去壓縮機五入帶水，縮短壓縮機運行周期；（2）烴分洗滌分離水洗效果差；

（3）設備結蠟嚴重，影響分離洗滌效率。

3 原因分析及優化方案

3.1 去壓縮機五入帶水

原因分析∶甲醇系統設計有兩臺蒸發冷；烴化系統設計有一臺蒸發冷。在夏季氣溫最高時間里，甲醇系統蒸發冷出口氣體溫度可以達到32℃以下，能夠滿足生產需求；但是烴蒸發冷出口氣體溫度達到37℃超出控制指標，冷卻效果變差，進入下部烴分分離效果差出現蠟狀物帶入上部塔盤。檢修期間打開烴分后，烴分下部積滿蠟狀物；系統運行期間由于蠟狀物附著在塔板上，導致開凈醇泵水洗時，起不到水洗效果，脫鹽水集聚在塔盤上，隨氣體帶到壓縮機五段，導致壓縮五入帶水。

優化方案∶根據目前的系統負荷，更換一臺大功率蒸發冷，更換型號為TRCL-D-3800-0的蒸發冷，由原來的單臺水泵、三臺風機運行，改為雙臺水泵運行、四臺風機運行；風量由60 000m3/h提高至100 000m3/h；提高了冷卻效果，將大部分的烴化物冷凝分離，減少堵塞塔盤的情況；同時從進出口管線配蒸汽吹掃管線，可在機會停車的時候進行熱洗，保證夏季最熱時候蒸發冷的換熱效果，減少了蠟狀物在烴分下部的沉積，自優化以來，烴分結蠟現象明顯減少，開凈醇泵水洗時未出現過壓縮機五入帶水的現象。

3.2 烴分洗滌分離效果差

原因分析∶醇烴化工藝易生成蠟狀物，在高分子有機雜質較多的工藝狀況下，烴分設備采用組合型醇烴化高效+水洗過濾裝置（三合一形式）。由于烴分設備采用的技術所限，內部結構中極易造成網狀結構堵塞，增加氣體通過阻力，造成氣體有效通徑大大減少，引起帶液，大量液體被氣體夾帶上竄，無法對下部液體進行洗滌，造成了水洗分離效果的惡化。

優化方案∶新增一臺采用三段五級高效分離形式的醇烴化分離洗滌塔，針對醇烴化分離的專用組合式高效分離技術，將氣液分離、水洗吸收、精密除霧功能組合在一個塔體內，與原烴分并聯，結構緊湊，占地面積小。吸收段采用新型高效泡罩塔板，塔板設置檢修通道，方便安裝檢修。專用雙囊葉片結構設計及絲網結構，有效保證分離效率，同時在葉片和絲網相對位置設置蒸汽噴吹口，便于停車后進行徹底吹掃，除去附著的微量石蠟。原有醇烴化分離洗滌塔維持不動（作為備用），洗滌水泵及稀醇槽等利用原有設備。實現了烴分出現問題后的在線進行熱洗的問題，減少停車費用，保證醇烴化生產系統連續正常運行。

3.3 設備結蠟嚴重

原因分析∶在醇烴化反應過程中，不可避免的會發生一些副反應，生成石蠟等長鏈烴類。該石蠟熔點（凝固點）在68～72℃。根據現場采集到的工藝操作參數，醇烴化塔出口氣體溫度為240℃，此溫度下副產石蠟為氣態。醇烴化預熱器出口氣體溫度為66℃，此溫度與石蠟初熔溫度比較接近，石蠟趨于軟化固體。

優化方案∶在醇烴化預熱器之后，醇烴蒸發式冷卻器之前，新增加兩臺（一開一備）籃式除蠟器，利用絲網攔截除去氣體中的固體石蠟。含有固體石蠟的氣體從外向內穿越絲網，呈不規則形狀的固體石蠟被攔阻在絲網層外表面，當一臺設備絲網阻力增大時切換備用設備，用設在除蠟器頂部的蒸汽吹掃熔化絲網上附著的石蠟，從底部排凈口排放收集，有效保護醇烴化分離洗滌塔。

4 投入后的運行效果

通過制定以上措施，固化操作，下表為醇烴化裝置技改前后各項數據比較見表1∶

表1 系統主要監控數據比較

由表1可以看出，自2016年6月系統醇烴化技改完成，項目開車投運后，烴蒸發冷的冷卻效果也有了明顯提高，在夏季溫度高時蒸發冷出口溫度能達到31℃，比投運前有明顯降低，至今未出現壓縮五入帶水情況發生；在新增烴分的投運后，當一臺烴分出現阻力升高等異常問題后，可以切換為另外一臺烴分運行，自新增烴分投運后，期間已倒換兩次，實現了烴分在線熱洗，烴分壓差從技改前的0.05MPa降低到技改后的0.03MPa；將新增除蠟器投入系統，減少去往烴分攜帶的蠟質，根據除蠟器壓差情況進行倒換，已倒換過六次，倒換熱洗出部分蠟狀物，能夠達到除蠟的效果，除蠟器壓差最高升至4.5kPa，（設計小于10kPa）；醇烴化出口微量從技改前的10.4×10-6降低到技改后的3×10-6，從而有效的保護合成氨觸媒，并且合成氨產量由技改前的20.3t/h提升至技改后的20.8t/ h，可以看出本次技改對冷卻溫度和微量都有好的改觀，且達到了預期效果。

5 經濟效益分析

1）減少壓縮五入帶水現象，延長壓縮機運行周期，減少壓縮機檢修頻次；

2）微量有效降低，延長了合成氨觸媒使用壽命（1a以上），一爐合成氨觸媒60萬左右，可節約更換催化劑費用約20萬元。

3）合成氨產量達到有效提升，每小時提高產量0.5t，每年產生效益72萬元。

6 結束語

醇烴化系統通過對裝置的不斷優化改進，自新增蒸發冷、烴分和除蠟器投運后，減少了蠟質帶入烴分及后系統，提高了水洗效果，降低了對壓縮機五段氣閥的損壞；并有效降低了出口微量，保護了合成氨觸媒，提升了合成氨產量。下一步將繼續對裝置、操作優化，通過對氨醇比合理調整，產能不斷優化，充分發揮裝置設備的能力。

Low Alcohol Alkylation Plant of Summary

Zhao Bao-cang，Zhang Ya-ru

Henan energy chemical industry group company，we are introduced two sets of ammonia/urea system of low alcohol alkylation unit system after revamping/expansion since 2010，a serious alcohol alkylation plant wax，export trace on the high side，threat of ammonia catalyst use cycle，synthetic ammonia production is affected，and cause the compressor five sections with water，a series of problem such as larger valve damage.By increasing the evaporation cooling，hydrocarbon，dewaxing technology reform，put into effect is good，eventually problem solved.

alcohol alkylation plant；wax；trace；technical reformation；ammonia catalyst；effect

TQ113.264.3

B

1003-6490（2017）02-0005-02

2017-02-02

趙保倉（1981—），男，河南安陽人，助理工程師，主要從事凈化車間工藝管理及現場問題技術攻關工作。