液氮洗日常運行過程中影響塔壓差的原因及處理方法

楊亮亮， 閆璐路， 樊成林

(河南晉煤天慶煤化工有限責任公司， 河南沁陽 454592)

液氮洗工段主要用于合成氨系統，與低溫甲醇洗工段協同作用起到凈化氣體的功用，原料氣先經分子篩脫除殘余甲醇和二氧化碳等后送往氮洗塔，再經液氮洗滌凈化氣中的一氧化碳后送往合成工段。現簡單介紹該工段流程及實際運行過程中造成氮洗塔壓差高的原因及相應的處理辦法。

1 工藝流程

自低溫甲醇洗來的原料氣過分子篩吸附器后，再經兩組換熱器換熱降溫，先進入原料氣分離器分離液態的甲烷，然后送往氮洗塔，氮洗塔分兩段，氣體從下段分離器進入上塔進行洗滌,脫除一氧化碳[1]。

2 影響氮洗塔壓差的原因及處理方法

氮洗塔壓差為上塔塔釜和塔頂的壓力差，是反映日常操作的一個重要指標。塔壓差主要由干板壓力降、液層壓力降和克服液體表面張力的壓力降等三部分組成。不考慮塔自身設計原因導致的壓差降，僅討論實際運行中影響塔壓差的原因及處理辦法。

(1) 洗滌氮量過大導致的壓差高

當進口氣量為正常值時，洗滌氮量過大，導致在每層塔板產生的液層厚度較厚，氣體上升遇到的阻力會變大，此時洗滌氮溫度比正常時要低，綜合產生的壓降比正常時高，壓差也偏高，但導致液泛的可能性較小。一般通過降低洗滌氮量即可恢復到正常的塔壓差。

(2) 進口氣量大，超出設計負荷，導致壓差變高

當進口氣體負荷過高時，不能保證出口氣體中一氧化碳降至5×10-6以下，洗滌氮量也大于設計值，此時在塔板上形成的液層厚度變厚，上升氣體穿過液層時，阻力變大，壓差變高。負荷過高時穿過固定塔板產生的干板壓降較大，導致壓差升高，嚴重時出現溢流液泛和夾帶液泛，最明顯的特征就是塔頂部的出料溫度突升突降。針對該情況，增加塔底采出量，可有效降低塔壓差，雖能維持較為正常的操作，但塔壓差還是處于一個高位，日常操作仍需提高警惕。

(3) 進口原料氣溫度過低導致壓差升高

對于同樣的氣量和洗滌氮量，在溫度過低時，通過下塔進入上塔，同樣的氣量穿過同樣的液層厚度、同樣的塔板，表面張力會在溫度低時變大，導致壓差變高。在保證出口一氧化碳含量不超標的前提下，可以通過適當提高進塔溫度來降低塔壓差，盡量減少向系統補充冷量。

(4) 進口原料氣成分發生變化也會導致塔壓差升高

原料氣中的甲烷氣體含量會影響塔壓差，塔壓差隨甲烷氣體含量的升高變大。此時可分為原料氣中甲烷成分在下塔能否完全分離兩種情況。

原料氣中甲烷若能在下塔完全分離，其中的甲烷氣體經過兩個分離器分離后，不會帶入上塔，此時氮洗塔能正常超負荷運轉。甲烷含量的升高，會導致進口溫度變高，進入上塔的氣體溫度同樣會變高，為了維持正常的上塔操作，需加大洗滌氮量。隨著洗滌氮量的增多，液層厚度變厚，氣體穿過產生的壓降也變大，此時壓差較高。通過聯系調度降低進口氣體負荷，改變進口氣體成分來降低壓差[2-3]。

原料氣中的甲烷若不能完全在下塔分離，也會導致壓差升高。這種情況下，甲烷氣體通過下塔進入上塔，在被液氮洗滌的過程中，隨著上升的氣體溫度降低，先是被液化，然后被冷凝為固態，此時塔壓差會慢慢上漲。上升的氣體遇到冷凝為固態的甲烷，阻力大大增加，變為液態的甲烷，增加了液層厚度，極易形成夾帶液泛和溢流液泛，使整個塔充滿液體，上塔液位也同時處于滿液位狀態。為了降低塔壓差，一方面聯系調度降低負荷，改變成分；另一方面，加大下塔和上塔的采出量，盡量減少甲烷氣體帶入上塔。從長遠考慮，可通過技改增加甲烷的分離量，保證甲烷氣體在原料氣分離器上基本全部被分離排出系統，減少夾帶，保證壓差處于正常值，以滿足生產需求[4]。

3 結語

當進料負荷、洗滌氮、進料組成、進料溫度等因素發生變化引起塔壓變化時，塔壓差也會跟著變化。為了能提高氮洗塔的工作效率，根據不同的原因，采取不同的處理辦法，及時降低塔壓差，保證正常的生產。