低溫甲醇洗凈化氣夾帶甲醇原因分析及增產(chǎn)降耗措施

王濤 薛亞超 潘文良 郭強(qiáng)（甘肅華亭煤電股份有限公司煤制甲醇分公司，甘肅平?jīng)?44100）

0 引言

甘肅華亭煤電股份有限公司煤制甲醇分公司單套60 萬噸甲醇裝置低溫甲醇洗裝置采用大連理工大學(xué)五塔流程，脫除從變換工段來的變換氣中CO2、H2S及有機(jī)硫等雜質(zhì)，同時(shí)也脫除變換氣中夾帶的飽和水，制得：CO2≤3.42±0.2%，總硫＜0.1ppm的合格凈化氣送至合成氣壓縮機(jī)。

低溫甲醇洗裝置自2010年開車以來，甲醇損耗均控制在設(shè)計(jì)指標(biāo)1.5kg/噸粗甲醇內(nèi)，運(yùn)行良好。2018年6月之后，甲醇消耗日益增加，6～12 月份甲醇消耗分別為4.93、5.82、7.69、6.18、9.28、12.43、19.88kg/噸粗甲醇，已嚴(yán)重影響后續(xù)合成氣壓縮機(jī)、合成塔運(yùn)行。

1 工藝原因分析

在生產(chǎn)過程中，根據(jù)裝置運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)造成甲醇消耗高的原因進(jìn)行了分析，分析如下：

1.1 操作壓力

根據(jù)亨利定律，在一定溫度下，氣體在液體里的溶解度和該氣體的平衡分壓成正比。低溫甲醇洗CO2吸收塔C-2201 系統(tǒng)操作壓力按照設(shè)計(jì)值保持在5.34MPa 左右，未出現(xiàn)大幅度波動(dòng)。

1.2 溫度

溫度是影響甲醇洗凈化效果的最重要因素之一。通過對(duì)比相同負(fù)荷下的原運(yùn)行工況，變換氣進(jìn)氣溫度、貧甲醇溫度、段間冷卻溫度均未發(fā)現(xiàn)大幅度波動(dòng)，排除工藝操作導(dǎo)致甲醇消耗增加。

1.3 裝置各塔、罐液位計(jì)檢查

考慮到各塔、罐遠(yuǎn)傳液位計(jì)損壞會(huì)導(dǎo)致各塔、罐超液位運(yùn)行，甲醇在各塔、罐積液，系統(tǒng)不斷補(bǔ)充甲醇。對(duì)CO2吸收塔、H2S濃縮塔、熱再生塔、進(jìn)料氣體/甲醇水分離器、含硫甲醇液閃蒸槽、無硫甲醇液閃蒸槽、貧甲醇罐、循環(huán)甲醇閃蒸罐遠(yuǎn)傳液位計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)進(jìn)行在線比對(duì)，以上塔、罐液位計(jì)均顯示良好，液位調(diào)節(jié)閥無大幅度波動(dòng)，無塔、罐超液位運(yùn)行現(xiàn)象。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)管道、機(jī)泵跑冒滴漏檢查

（1）現(xiàn)場(chǎng)管道、機(jī)泵、換熱器、過濾器底部導(dǎo)淋盲板均處于導(dǎo)盲位置，未發(fā)現(xiàn)存在跑冒滴漏。

（2）繞管式換熱器、過濾器吹掃氮?dú)忾y門關(guān)閉、盲板均處于導(dǎo)盲位置，現(xiàn)場(chǎng)打開導(dǎo)淋無甲醇排出。

（3）低溫甲醇洗返甲醇調(diào)節(jié)閥前、后閥均關(guān)閉，閥后管線測(cè)溫20℃，污甲醇儲(chǔ)罐液位未上漲，從而判斷不存在內(nèi)漏。

1.5 氨冷器、水冷器、再沸器檢查

（1）現(xiàn)場(chǎng)對(duì)3 臺(tái)氨冷器進(jìn)行檢查，并與中控比對(duì)液位，液位顯示良好。氨壓縮機(jī)未發(fā)現(xiàn)入口分離罐液位上漲，判斷氨冷器不存在內(nèi)漏。

（2）現(xiàn)場(chǎng)對(duì)熱再生塔頂水冷器進(jìn)行循環(huán)水取樣，未發(fā)現(xiàn)甲醇及H2S，從而判斷水冷器不存在內(nèi)漏。

1.6 火炬管線檢查

對(duì)低溫甲醇洗工藝氣、甲醇管線安全閥前后管道溫度進(jìn)行測(cè)溫，判斷安全閥均不存在內(nèi)漏。

1.7 尾氣系統(tǒng)檢查

為防止2#貧甲醇冷卻器管程側(cè)高壓甲醇內(nèi)漏至殼程側(cè)CO2尾氣，對(duì)2#貧甲醇冷卻器殼程底部導(dǎo)淋排液檢查，未發(fā)現(xiàn)積聚甲醇，且工藝氣為干氣狀態(tài)，分析CO2尾氣中甲醇含量為0.0055 %。

1.8 無硫甲醇冷卻器內(nèi)漏

無硫甲醇冷卻器出現(xiàn)內(nèi)漏后，無硫甲醇將泄漏至凈化氣管道，甲醇隨凈化氣夾帶至合成氣壓縮機(jī)，甲醇消耗增加。利用前系統(tǒng)停車機(jī)會(huì)對(duì)無硫甲醇冷卻器進(jìn)行水壓試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。

1.9 凈化氣分析

對(duì)CO2吸收塔48層、55層、63層氣相及凈化氣進(jìn)行分析，48層、55層、63層氣相甲醇含量在設(shè)計(jì)指標(biāo)內(nèi)，凈化氣甲醇含量在0.47%～1.6%之間，嚴(yán)重超標(biāo)（設(shè)計(jì)指標(biāo)0.0152%），判斷為凈化氣夾帶甲醇導(dǎo)致甲醇損耗超標(biāo)。

2 解決措施

通過上述工藝方式判斷甲醇損耗的主要原因?yàn)閮艋瘹鈯A帶。凈化氣夾帶甲醇的原因主要為以下幾點(diǎn)：

（1）CO2吸收塔旋風(fēng)除沫器故障：2019 年4 月，我公司更換了新的旋分除霧器，更換過后，甲醇損耗與更換前無區(qū)別，仍在16.00kg/噸粗甲醇左右，基本排除該問題。

（2）CO2吸收塔液泛：CO2吸收塔壓差一直在50～75kPa 之間，且各運(yùn)行參數(shù)正常，基本排除此問題。

（3）CO2吸收塔頂部塔盤堵塞、變形：2018年11月利用前系統(tǒng)停車機(jī)會(huì)對(duì)塔內(nèi)進(jìn)行檢查，塔盤無變形，浮閥動(dòng)作靈活，塔盤干凈無雜物。

（4）精洗段與主洗段液阻、氣阻：通過打開吸收塔段間冷卻器的高點(diǎn)排氣，管道無氣阻現(xiàn)象。

（5）精洗段與主洗段升氣管上防護(hù)罩脫落：檢查情況良好，未發(fā)現(xiàn)防護(hù)罩脫落現(xiàn)象。

（6）旋分除霧器下降管與進(jìn)料箱底部間距過小，旋分除霧器積液，氣體穿液：原設(shè)計(jì)旋分除霧器分離甲醇自下降管進(jìn)入進(jìn)料箱，與貧甲醇混合。自2010年開車以來，下降管與進(jìn)料箱底部間距為4cm，期間未進(jìn)行改造，此問題可排除。

（7）貧甲醇進(jìn)料箱3層濾板濾網(wǎng)堵塞，一方面貧甲醇從進(jìn)料箱前端頂部溢流產(chǎn)生飛濺，甲醇被工藝氣裹挾，發(fā)生霧沫夾帶現(xiàn)象。另一方面因?yàn)V板濾網(wǎng)堵塞、甲醇溢流、進(jìn)料箱內(nèi)無液層，工藝氣進(jìn)入旋分除霧器下降管，造成下降管降液不暢，旋分除霧器液泛，凈化氣帶液。

通過對(duì)以上問題的排查：1～6項(xiàng)問題排查開車后甲醇夾帶問題仍舊存在。2019年6月對(duì)貧甲醇進(jìn)料箱3層濾板濾網(wǎng)進(jìn)行清理發(fā)現(xiàn)，第3 層濾板濾網(wǎng)堵塞較嚴(yán)重，約1/3 面積堵塞，見圖1：

圖1：第3層濾板堵塞情況

我廠CO2洗滌塔進(jìn)料箱設(shè)計(jì)三層濾板，其濾網(wǎng)目數(shù)分別為：10、10、50。低溫甲醇洗系統(tǒng)一旦出現(xiàn)固態(tài)雜物，并在富甲醇過濾器過濾效果下降的情況下，系統(tǒng)固態(tài)雜質(zhì)極易在CO2洗滌塔進(jìn)料箱濾板濾網(wǎng)處進(jìn)行聚集堵塞，對(duì)CO2洗滌塔進(jìn)料甲醇的分布影響極大，大量霧狀甲醇噴射并隨上升凈化氣夾帶至CO2洗滌塔頂部除沫器處，使塔頂除沫器由于過負(fù)荷而喪失處理能力，最終凈化氣攜帶大量甲醇，造成低溫甲醇洗系統(tǒng)甲醇消耗巨增，同時(shí)影響到后續(xù)工段的運(yùn)行。

通過查閱、對(duì)比、分析林德多套低溫甲醇洗裝置CO2洗滌塔進(jìn)料箱設(shè)計(jì)圖紙，均無進(jìn)料箱濾板，只有φ28×9mm 的鐵板網(wǎng)。我公司拆除現(xiàn)有進(jìn)料箱三層濾板濾板，僅保留濾板（濾板孔徑φ 50），避免濾板濾網(wǎng)堵塞造成甲醇從進(jìn)料箱前端頂部溢流產(chǎn)生飛濺引起新鮮氣夾帶甲醇，并制定低溫甲醇洗系統(tǒng)拆除濾板濾網(wǎng)后的管控方案，加強(qiáng)了低溫甲醇洗系統(tǒng)過濾器的清理頻次，提高了系統(tǒng)甲醇貧度。

3 結(jié)語

拆除濾板濾網(wǎng)后，經(jīng)過168小時(shí)性能考核，新鮮氣醇含量下降至0.02%左右，系統(tǒng)甲醇消耗由19.88kg/噸粗甲醇降低至0.8kg/噸粗甲醇，日減少甲醇損耗約45噸，日節(jié)省約6.75萬元。新鮮氣量由16萬增加至22萬（110%負(fù)荷），日甲醇產(chǎn)量由夾帶期間的1550噸增加至現(xiàn)階段2100噸，日增產(chǎn)約600噸，日增益約90萬元，運(yùn)行至今，再未出現(xiàn)凈化氣帶液?jiǎn)栴}，完全滿足運(yùn)行要求。（噸甲醇按照1500元計(jì)算）。改進(jìn)措施取得明顯的增產(chǎn)降耗成效。