低壓甲醇合成系統(tǒng)優(yōu)化改造工作總結(jié)

摘要：通過(guò)理論計(jì)算和對(duì)低壓甲醇合成系統(tǒng)不斷實(shí)施優(yōu)化改造，最終解決了管道氣柱共振的頑固性難題，2021年9月c循環(huán)機(jī)成功并入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低壓甲醇的高產(chǎn)能長(zhǎng)周期的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：甲醇合成;氣柱振動(dòng);循環(huán)機(jī);穩(wěn)定運(yùn)行

前言

自2019年12月甲醇項(xiàng)目投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行中裝置出現(xiàn)了一些難題，經(jīng)過(guò)論證分析，2020年中修期間對(duì)甲醇系統(tǒng)進(jìn)行了一系列技改工作，但甲醇合成利舊循環(huán)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，更無(wú)法并入系統(tǒng)的問(wèn)題仍未得到解決。

隨著甲醇市場(chǎng)正常化，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，為保障甲醇合成裝置運(yùn)行穩(wěn)定性和解決對(duì)氨合成局部檢修的特殊工況下合成氣大量放空的問(wèn)題，我司決定對(duì)甲醇合成裝置運(yùn)行中出現(xiàn)（利舊）c循環(huán)機(jī)難以并入系統(tǒng)的難題進(jìn)行攻關(guān)、系統(tǒng)優(yōu)化改造，以實(shí)現(xiàn)甲醇合成裝置產(chǎn)能達(dá)到500噸/天以上的目標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目年產(chǎn)15萬(wàn)噸精醇的目標(biāo)。

1 現(xiàn)狀分析

甲醇合成裝置自開(kāi)車以來(lái)，基本穩(wěn)定在53--60%低負(fù)荷運(yùn)行，但循環(huán)機(jī)管道振動(dòng)伴隨著整個(gè)生產(chǎn)，日常運(yùn)行時(shí)嚴(yán)格控制系統(tǒng)入塔氫氣含量72-78（基本控制在75-77%之間），甲醇塔出口氮?dú)夂炕究刂圃?5%左右。管道經(jīng)過(guò)前期加固，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)放空調(diào)整降低氬氣含量和控制系統(tǒng)中氬氣含量小于3%等操作手段后，管道振動(dòng)穩(wěn)定在8mm/s左右。

a循環(huán)機(jī)因軸瓦磨損嚴(yán)重于2020年10月、12月被迫停機(jī)檢修，用時(shí)9小時(shí)/次，2021年1月軸瓦磨損，調(diào)整電機(jī)與主機(jī)軸對(duì)中停機(jī)，用時(shí)27小時(shí)。c循環(huán)機(jī)為利舊機(jī)組，目前無(wú)法單獨(dú)或并入系統(tǒng)（a或b）正常運(yùn)行，每次停機(jī)無(wú)備機(jī)，成為項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)的難題和絆腳石。

2 問(wèn)題分析和處理措施

首先，由于甲醇合成裝置循環(huán)機(jī)在應(yīng)用的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生氣流和壓力，氣流壓力和速度都會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)，也就是所謂的氣流脈動(dòng)。其次，在管線系統(tǒng)運(yùn)作的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比較大的共振現(xiàn)象，這種共振現(xiàn)象主要分為兩類，其中一類是氣柱共振，另一類則是管線機(jī)械共振。

一般情況下，甲醇合成裝置循環(huán)機(jī)管線內(nèi)輸送的氣體，其流速與聲速進(jìn)行比較之后是能夠忽略不計(jì)的，在這種情況之下，可以將氣體視為是靜止的，這一類氣體就被稱作是氣柱，氣柱在周期性排氣和吸氣的影響之下，就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象，其主要的外觀表現(xiàn)就是壓力脈動(dòng)，當(dāng)激發(fā)的頻率與氣柱自身的頻率相等或者是極其相近的情況之下，氣柱自身會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈動(dòng)，也就是所謂的氣柱共振現(xiàn)象了，此時(shí)其他的壓力的波動(dòng)幅度也是最大的。

而所謂的管線機(jī)械共振現(xiàn)象，其實(shí)是正在脈動(dòng)的氣柱遇到彎頭、三通以及其他的截面變化元件情況之下而產(chǎn)生激振力，而在前文也提及到，激振力一旦產(chǎn)生，后續(xù)整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)響應(yīng)現(xiàn)象，也就是管線機(jī)械共振現(xiàn)象，當(dāng)激振力的頻率與管線結(jié)構(gòu)的固有頻率相等或者是相近的情況之下，管線振動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)最大的振動(dòng)幅度，對(duì)于相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)的影響也比較大。

通過(guò)對(duì)機(jī)組管道整體作脈動(dòng)計(jì)算分析，引起c循環(huán)機(jī)不能并入系統(tǒng)或單獨(dú)運(yùn)行的原因是氣柱共振現(xiàn)象導(dǎo)致的。為此，經(jīng)過(guò)詳細(xì)論證、核算，最終形成了可實(shí)施的改造方案，以滿足裝置ab、bc、ac、abc四種工況運(yùn)行的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目年產(chǎn)15萬(wàn)噸精醇的目標(biāo)。

循環(huán)機(jī)入口改造：1、a和b循環(huán)機(jī)入口進(jìn)兩缸的匯合改到樓上;2、V1904出口管加π型彎;3、c循環(huán)機(jī)緩沖器進(jìn)口（管道側(cè)）增加孔板，c循環(huán)機(jī)管道不需要變更。

循環(huán)機(jī)出口改造：1、V1901移至ab機(jī)之間大小頭處，走水平斜管與原斜管相接，進(jìn)V1901水平直管段取消，最短連接;c循環(huán)機(jī)切斷閥連同大小頭移至分支三通處。2、b循環(huán)機(jī)緩沖器出口（管道側(cè)）增加孔板;3、V1901出口管加π型彎;4、c循環(huán)機(jī)緩沖器出口（管道側(cè)）增加孔板;5、C循環(huán)機(jī)出口管線增加一緩沖罐。

與此同時(shí)，c循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)速需要改造成與ab機(jī)組一致，缸徑不變，保留原來(lái)，排氣量比ab機(jī)組大，可在進(jìn)口氣量波動(dòng)不大的情況下，通過(guò)一回一閥進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)，以降低管道振動(dòng)的可能性，同時(shí)原電機(jī)也隨之進(jìn)行匹配改造。

3 改造投資與效益分析

3.1 改造投資

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析：

根據(jù)財(cái)務(wù)報(bào)表，裝置按照一年300天運(yùn)行，甲醇產(chǎn)量日增加200噸，噸利潤(rùn)300元，即年凈利潤(rùn)為1800×0.85=1530萬(wàn)元，折舊費(fèi)共計(jì)17萬(wàn)元，投資回收期為0.18年。

4 小結(jié)

通過(guò)理論計(jì)算和對(duì)低壓甲醇合成系統(tǒng)不斷實(shí)施優(yōu)化改造，最終解決了管道氣柱共振的頑固性難題，2021年9月c循環(huán)機(jī)成功并入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低壓甲醇的高產(chǎn)能長(zhǎng)周期的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

作者簡(jiǎn)介：王彥軍（1986.7-），男，河南省原陽(yáng)縣人，工程師，從事化工工程建設(shè)管理和技術(shù)研究工作。