低溫甲醇洗裝置運(yùn)行問題解析及對策

趙建衛(wèi)，張宗飛2，南云杰

(1.內(nèi)蒙古伊泰化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017400；2.中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

1 工藝流程

內(nèi)蒙古伊泰化工有限責(zé)任公司(以下簡稱伊泰化工)120萬t/a精細(xì)化學(xué)品示范項(xiàng)目主要生產(chǎn)1#低芳溶劑、3#低芳溶劑、輕液體石蠟、重液體石蠟、十六烷值改進(jìn)劑、LPG、硫磺、硫酸銨、混醇等。該項(xiàng)目由空分、氣化、凈化、尾氣轉(zhuǎn)化、合成和加工6套主工藝裝置及配套的鍋爐、供電、供水、輸煤、儲(chǔ)運(yùn)等公用、輔助工程組成。主工藝采用西北院多元料漿氣化和航天粉煤加壓氣化技術(shù)、原料氣部分變換工藝、林德低溫甲醇洗工藝、中科合成油高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成技術(shù)等。

伊泰化工低溫甲醇洗采用的是林德公司的工藝包，由中國五環(huán)工程有限公司(以下簡稱中國五環(huán))進(jìn)行設(shè)計(jì)。工藝流程為一步法吸收H2S、COS和CO2氣體的5塔聯(lián)合流程。由于裝置規(guī)模較大和生產(chǎn)產(chǎn)品的需要，設(shè)置2臺(tái)并列的變換氣甲醇洗滌塔、1臺(tái)未變換氣甲醇洗滌塔、1臺(tái)尾氣制氫變換氣甲醇洗滌塔，為合成裝置、PSA制氫裝置輸送凈化氣；4臺(tái)甲醇洗滌塔共用一套甲醇再生系統(tǒng)，設(shè)置兩級閃蒸系統(tǒng)，可極大限度地回收有用氣體H2和CO；高純度CO2作為煤粉輸送的載氣，進(jìn)入甲醇再生塔前經(jīng)過加熱的甲醇通過N2汽提塔用低低壓氮?dú)馄岬图兌鹊腃O2。為滿足環(huán)保要求設(shè)置了尾氣洗滌塔，將尾氣中的甲醇降至50 mg/Nm3。

2 試車存在的問題及措施

伊泰化工低溫甲醇洗裝置為目前國內(nèi)單套處理能力最大的裝置，由中國五環(huán)設(shè)計(jì)，其中單臺(tái)貧、富甲醇泵的規(guī)模為制造商目前制造最大的設(shè)備，其管線直徑較大，泵入口管線均為800～1 000 mm，這給設(shè)備選型和布置等設(shè)計(jì)工作以及設(shè)備的運(yùn)行均帶來了很大挑戰(zhàn)。低溫甲醇洗裝置自2017年運(yùn)行以來，創(chuàng)造了原始開車一次成功、連續(xù)運(yùn)行378 d的記錄，但由于工藝條件的變化，裝置在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了各種各樣的問題，筆者就這些問題作出總結(jié)和分析。

2.1 系統(tǒng)水聯(lián)運(yùn)期間頻繁盤不動(dòng)車

2017年4月低溫甲醇洗單元開始進(jìn)行水聯(lián)運(yùn)試車，試車過程中4臺(tái)進(jìn)口的蘇爾壽貧甲醇泵運(yùn)行平穩(wěn)，但停車后頻繁出現(xiàn)盤不動(dòng)車的情況。經(jīng)過分析認(rèn)為：水聯(lián)運(yùn)期間泵入口過濾器嚴(yán)格按照泵的使用說明書要求，配置了40目的濾網(wǎng)(對應(yīng)的孔徑42.5道)沒有問題。由于本項(xiàng)目規(guī)模較大，配套的貧甲醇泵為制造商最大的能力，為了保證泵的效率，制造商對泵的口環(huán)間隙設(shè)置為30道。停車后孔徑接近42.5道的雜質(zhì)進(jìn)入口環(huán)中，導(dǎo)致泵盤不動(dòng)車。

整改措施：根據(jù)實(shí)際情況，考慮到試車進(jìn)度要求，對其中已經(jīng)盤不動(dòng)車的2臺(tái)貧甲醇泵口環(huán)間隙擴(kuò)大至60道，滿足水聯(lián)運(yùn)期間的運(yùn)行，剩余2臺(tái)泵待水聯(lián)運(yùn)結(jié)束，系統(tǒng)干凈后再運(yùn)行，不進(jìn)行改造。經(jīng)過改造后，4臺(tái)貧甲醇泵運(yùn)行平穩(wěn)。

2.2 CO2產(chǎn)品氣中硫化氫及甲醇含量超標(biāo)

2017年6月開車以來，系統(tǒng)在80%負(fù)荷工況下運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，CO2產(chǎn)品氣中硫化氫的含量為80 mg/m3、甲醇為600 mg/m3(設(shè)計(jì)值硫化氫<5 mg/m3、甲醇<400 mg/m3)，均高于設(shè)計(jì)指標(biāo)，嚴(yán)重影響到粉煤輸送。以下分析造成CO2產(chǎn)品氣中硫化氫、甲醇超標(biāo)的原因。

(1)循環(huán)甲醇溫度的影響。循環(huán)甲醇溫度的高低會(huì)影響二氧化碳產(chǎn)品塔和硫化氫濃縮塔溫度，對二氧化碳產(chǎn)品氣中的硫化氫、甲醇含量有直接影響。

調(diào)整措施：通過提高各丙烯冷卻器的負(fù)荷來降低系統(tǒng)循環(huán)甲醇的溫度，讓二氧化碳產(chǎn)品塔和硫化氫濃縮塔溫度明顯降低，二氧化碳產(chǎn)品氣中的硫化氫、甲醇含量明顯下降。工況調(diào)整前后硫化氫、甲醇的變化見表1。

表1 工況調(diào)整前后硫化氫、甲醇的變化

(2)循環(huán)甲醇分配量的影響。循環(huán)甲醇在甲醇洗滌塔的上、下段的分配量和去二氧化碳產(chǎn)品塔上下段的分配量，決定了二氧化碳產(chǎn)品氣的質(zhì)量。去甲醇洗滌塔下段、二氧化碳產(chǎn)品塔上段的富二氧化碳甲醇太少，二氧化碳產(chǎn)品中的硫化氫含量超標(biāo)，影響粉煤氣化；若去甲醇洗滌塔下段、二氧化碳產(chǎn)品塔下段的量太大，會(huì)造成二氧化碳產(chǎn)品塔閃蒸的二氧化碳產(chǎn)品氣量少，甲醇含量超標(biāo)。

整改措施：緩慢調(diào)整循環(huán)甲醇在各塔的分配量，在二氧化碳產(chǎn)品氣中甲醇含量不超的前提下盡量加大去塔頂?shù)募状剂浚詼p少產(chǎn)品中的硫化氫對粉煤氣化的影響。

2.3 貧甲醇中硫化物及氨含量嚴(yán)重超標(biāo)

低溫甲醇洗裝置自2017年6月開車，10月發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的甲醇顏色由之前的青黑色逐漸變至濃茶水顏色，并且貧甲醇中的硫化物含量一度升高至850 mg/L(設(shè)計(jì)值≤60 mg/L)、氨含量一度升高至102 mg/L(設(shè)計(jì)值≤30 mg/L)，嚴(yán)重影響到凈化氣指標(biāo)。主要原因分析如下。

2.3.1循環(huán)甲醇中氨含量的影響

洗氨塔洗氨效果差，造成氨帶入系統(tǒng)。為減少系統(tǒng)甲醇損失，操作上未定期排氨，造成氨在系統(tǒng)中累積，熱再生系統(tǒng)換熱器銨鹽結(jié)晶。整改措施如下。

(1)加大洗氨塔洗滌水量，盡可能的將原料中的氨洗滌下來，減少系統(tǒng)中氨的進(jìn)入量。整改前后的氨含量見表2。

表2 整改前后的氨含量

通過分析后發(fā)現(xiàn)，該措施沒有明顯的效果，說明氨洗塔內(nèi)件可能有問題。2018年大檢修，拆開發(fā)現(xiàn)變換氣氨洗塔塔板浮閥大面積腐蝕、脫落，隨后更換。

(2)定期通過低溫甲醇洗防碳銨結(jié)晶管線排氨，但存在甲醇消耗過大的問題，后來為了降低甲醇消耗改為液相排氨，將熱再生塔塔頂回流罐中的甲醇定期排入地下槽，用氮?dú)馄岷笤偎突叵到y(tǒng)。整改前后硫化物和氨含量見表3。

表3 整改前后硫化物和氨含量

通過以上措施貧甲醇中的硫化物含量緩慢降至502 mg/L、氨含量降至52 mg/L，暫時(shí)降低了凈化氣中硫化氫超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，但沒有從根本上解決問題。

2.3.2工藝氣中夾帶不明物質(zhì)

針對甲醇顏色變化、貧甲醇中硫化物和氨的超標(biāo)問題，經(jīng)過組織技術(shù)分析，并與類似廠家交流后，判斷為上游工藝氣中夾帶不明物質(zhì)。根據(jù)伊泰化工整體安排，全廠大檢修后，暫停了回用水進(jìn)入氣化裝置作為系統(tǒng)補(bǔ)充水的做法，經(jīng)過1個(gè)多月的試驗(yàn)，甲醇顏色逐漸恢復(fù)至青黑色，系統(tǒng)中硫化物、氨的指標(biāo)趨于正常設(shè)計(jì)值。由此可以判斷造成貧甲醇中硫化物、氨含量超標(biāo)影響凈化氣指標(biāo)的主要原因?yàn)榛赜盟袏A帶不明物質(zhì)。

整改措施：由于氣化裝置使用回用水，涉及全廠水平衡和零排放，綜合考慮后，回用水繼續(xù)進(jìn)入氣化裝置，低溫甲醇洗通過加大洗氨塔洗氨水、定期對系統(tǒng)進(jìn)行排氨操作，維持系統(tǒng)中硫化物含量在400～550 mg/L、氨含量在40～60 mg/L之間，保證凈化氣中總硫不超標(biāo)。

3 結(jié)語

低溫甲醇洗裝置在工藝氣夾帶不明物質(zhì)的條件下，通過不斷摸索和改進(jìn)，在系統(tǒng)貧甲醇中硫化物、氨含量超標(biāo)的情況下，依然保證了凈化氣的總硫指標(biāo)。

因此，只有抓住問題的本質(zhì)，本著科學(xué)的態(tài)度和方法，結(jié)合生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真的分析、總結(jié)，才能使裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)的運(yùn)行。