低溫甲醇洗熱再生塔冷凝器在線堵漏技術(shù)研究

梁志敏（中海石油化學(xué)股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

0 引言

中海石油化學(xué)股份有限公司所屬天野化工是年產(chǎn)300 kt合成氨，520 kt尿素的大型化肥企業(yè)，原設(shè)計(jì)合成氨裝置采用Shell渣油氣化，原料氣凈化采用LVRGL兩步法低溫甲醇洗工藝聯(lián)合液氮洗的工藝，1996年投產(chǎn)[1]。

熱再生塔冷凝器為兩步法低溫甲醇洗熱再生塔的循環(huán)水冷卻器。裝置運(yùn)行過(guò)程中,循環(huán)水COD持續(xù)走高，從最初的COD＜10 mg/L，經(jīng)過(guò)11 d的運(yùn)行上漲到41 mg/L，循環(huán)水品質(zhì)逐漸惡化，直接威脅到裝置的安全運(yùn)行及環(huán)境保護(hù)。經(jīng)過(guò)排查最終發(fā)現(xiàn)該水冷器內(nèi)漏。經(jīng)過(guò)研究，采取一系列措施，避免了裝置停車檢修該換熱器，為公司大大節(jié)約成本。

1 基本信息介紹

1.1 低溫甲醇洗熱再生工藝流程

低溫甲醇洗脫硫后的甲醇經(jīng)過(guò)回收有效氣后通過(guò)GA201泵加壓送至H2S熱再生塔（DA203），甲醇蒸汽和酸性氣體混合物，從DA203塔頂部抽出，經(jīng)過(guò)EA210和EA208降溫回收其中的甲醇,回收甲醇進(jìn)FA204罐。來(lái)自熱FA204的氣體，通過(guò)EA211和EA212冷卻，甲醇和酸性氣在FA206分離，酸性氣賦熱后送出界區(qū)，甲醇回收送DA203做回流[2]。

再生完畢的貧甲醇由GA202泵送至脫碳單元。系統(tǒng)缺甲醇時(shí)，由FB201內(nèi)新鮮甲醇補(bǔ)充。硫化氫熱再生流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 硫化氫熱再生流程簡(jiǎn)圖

1.2 泄漏設(shè)備基本信息

泄漏設(shè)備為熱再生塔冷凝器（EA208），固定管板換熱器，管側(cè)及殼側(cè)材質(zhì)均為碳鋼。換熱面積為171 m2，列管規(guī)格：19×2×6 000×484，殼側(cè)介質(zhì)為酸性氣，管側(cè)介質(zhì)為循環(huán)冷卻水。

1.3 泄漏原因分析

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況總結(jié)泄漏原因主要為以下幾點(diǎn)：一是EA208殼側(cè)管側(cè)均為碳鋼設(shè)備，長(zhǎng)時(shí)間在含有微量水的酸性氣環(huán)境下工作，導(dǎo)致列管腐蝕減薄。二是近幾年冬季作為原料的天然氣緊缺，每年冬季11至12月份天野化工停車。第二年2至3月份開車，在停車期間為使設(shè)備防凍，對(duì)該換熱器拆封頭吹水防凍。導(dǎo)致碳鋼管線長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，導(dǎo)致腐蝕減薄。三是循環(huán)水水質(zhì)較差，長(zhǎng)時(shí)間腐蝕導(dǎo)致列管泄漏。

2 在線堵漏實(shí)施措施

2.1 總體思路

再生塔冷凝器（EA208）是硫化氫熱再生塔酸性氣的最主要冷凝設(shè)備，目的是將酸性氣中的甲醇冷凝回收。酸性氣走殼側(cè)，循環(huán)水走管側(cè)，而EA208堵漏必須停循環(huán)水拆封頭作業(yè)。該換熱器停循環(huán)水后將面臨以下四項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)：一是酸性氣溫度升高，夾帶大量甲醇，將會(huì)造成管線無(wú)法滿足輸送氣量要求，硫化氫熱再生塔壓力升高；二是甲醇將跑到火炬系統(tǒng)，給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)壓力；三是系統(tǒng)從硫化氫熱再生塔氣相大量跑甲醇，系統(tǒng)面臨斷甲醇循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)；四是熱再生塔回流泵（GA204）入口甲醇溫度升高，汽蝕導(dǎo)致不打量，硫化氫熱再生塔回流槽（FA204）液滿形成氣封，導(dǎo)致硫化氫熱再生塔工況大幅波動(dòng)。因此該換熱器在線堵漏的關(guān)鍵點(diǎn)為降低酸性氣溫度。降低酸性氣溫度一是可通過(guò)改變硫化氫熱再生塔回流溫度進(jìn)行降低酸性氣溫度，二是減少再沸器加熱蒸汽，降低甲醇蒸發(fā)量；三是通過(guò)配置管線降低FA204罐內(nèi)溫度。維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。由于酸性氣夾帶甲醇，系統(tǒng)內(nèi)要及時(shí)補(bǔ)充甲醇，補(bǔ)充量必須滿足正常生產(chǎn)時(shí)硫化氫熱再生塔回流量F210的量，系統(tǒng)補(bǔ)甲醇泵（GA206）能夠滿足該需求。后系統(tǒng)夾帶甲醇量為F210的甲醇量。

2.2 前期準(zhǔn)備工作

從GA206B出口止逆閥處配置管線到GA204A出口止逆閥管線，使用冷甲醇做DA203塔回流，降低酸性氣溫度。GA204B入口管線制作臨時(shí)噴淋裝置，臨時(shí)噴淋裝置采用碳鋼管線焊接成蜈蚣形狀，主管線采用3.33 cm管線，支管線采用六分管線，支管線每隔1 cm開φ1 mm的小孔。使用內(nèi)徑3.33 cm的膠管接至現(xiàn)場(chǎng)生消水處。從低溫甲醇洗裝置其他部位導(dǎo)淋配置冷甲醇至預(yù)洗甲醇換熱器（EA210）殼側(cè)管線導(dǎo)淋及硫化氫吸收塔下塔液位調(diào)節(jié)閥LCV216管線導(dǎo)淋及排氣導(dǎo)淋，最終將-60 ℃甲醇輸入FA204罐中，降低甲醇溫度，減少甲醇揮發(fā)至氣相。以上所配制的管線經(jīng)氮?dú)獯祾吆细窈蠓娇赏队茫渲频墓芫€開閥試壓無(wú)泄漏方可投用。提前對(duì)EA208兩側(cè)封頭處搭架子，拆除保溫，切割樓板，安裝導(dǎo)鏈，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，封頭

處安裝防爆風(fēng)機(jī)一臺(tái)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境空氣通風(fēng)流通。EA208上部及FA204罐提前拆保溫，在其上部分別制作臨時(shí)噴淋裝置，臨時(shí)噴淋裝置采用碳鋼管線焊接成蜈蚣形狀，主管線采用4.995 cm管線，支管線采用六分管線，支管線每隔1 cm開φ1 mm的小孔。將臨時(shí)管線焊接固定在EA208及FA204罐上部，使用生消水帶就近連接到消防水栓處。（備用措施）提前檢查硫化氫放空管線投用正常。檢查熱再生塔系統(tǒng)壓力PC203B到火炬系統(tǒng)管線暢通，合成火炬分離罐液位正常，總火炬洗滌液切換至事故罐。EA208兩側(cè)封頭排氣及管線導(dǎo)淋處接臨時(shí)膠管引到遠(yuǎn)處。

2.3 工藝隔離交出EA208過(guò)程

兩臺(tái)氣化爐負(fù)荷由滿負(fù)荷天然氣量由16.8 kNm3/h 減至13 kNm3/h；尿素裝置負(fù)荷減由28 kNm3/h至 20 kNm3/h。最終將酸性氣量減至1 300 km3/h，保證更換過(guò)程安全。減少再沸器加熱蒸汽量，減少硫化氫熱再生塔內(nèi)甲醇蒸發(fā)量。調(diào)整CO2再生塔壓力由 25 kPa提至30 kPa，同時(shí)全開CO2再生塔至酸性氣深冷器（EA212）的氣提氣閥門。增加EA212管側(cè)中氣提氣量降低酸性氣溫度，進(jìn)行回收甲醇。逐漸緩慢關(guān)閉EA208循環(huán)水，操作步驟：隔離EA208循環(huán)水①逐漸關(guān)小EA208循環(huán)水上水閥及回水閥，直至全關(guān)；②關(guān)閥過(guò)程中，需時(shí)刻觀察EA208殼側(cè)出口溫度T219溫度變化的變化情況。溫度上漲時(shí)，投用從GA206B出口止逆閥到GA204A泵出口止逆閥的技改管線。投用時(shí)，GA204A入口閥全關(guān)，出口閥全關(guān)，GA206B入口閥全開，出口閥全關(guān)。由于止逆閥拆除，啟動(dòng)GA206B要防止GA204B泵熱甲醇倒流至GA206B，產(chǎn)生氣蝕，影響打量。應(yīng)嚴(yán)格按照啟泵操作要求啟泵后，緩慢開出口閥。GA206B出口閥逐漸全開，用FA204的液位LCV210調(diào)節(jié)閥調(diào)整F210流量至5.4 m3/h，同時(shí)配合再沸器負(fù)荷控制溫度硫化氫熱再生塔塔頂溫度T215＜80 ℃。GA204A泵出口閥關(guān)小，控制硫化氫熱再生塔回流槽液位LCA210液位，LCA210液位低時(shí)，停GA204A，全關(guān)出口閥。液位高時(shí)啟動(dòng)GA204A泵。啟動(dòng)GA204前將GA204入口管線生消水噴淋打開，降溫。穩(wěn)定后LCA210液位不在變化，GA204A泵停。由于系統(tǒng)原料由渣油改天然氣后，系統(tǒng)內(nèi)羰基硫及氫氰酸大幅度減少，因此可減少低溫甲醇洗硫化氫吸收塔下塔甲醇。即EA210殼側(cè)流量由3 m3/h可減至1.5 m3/h。減少流向硫化氫熱再生塔回流槽的甲醇，同時(shí)方便在該管線配入低溫甲醇洗脫碳單元更低溫度的甲醇。EA208循環(huán)水側(cè)隔離后，打開導(dǎo)淋和排氣進(jìn)行泄壓和排液。導(dǎo)淋和排氣進(jìn)行泄壓后，檢查換熱器漏量情況，并注意觀察風(fēng)向，將泄漏氣用提前接的膠管引至下風(fēng)向；在拆除和堵漏的過(guò)程中可適當(dāng)降低硫化氫熱再生塔系統(tǒng)壓力PC203壓力，方便檢修。

安排專人檢查合成處火炬分離罐液位，并及時(shí)啟泵，維持液位在30%以下；如液位仍上漲，及時(shí)安排人員從導(dǎo)淋閥排入油桶中，防止液位滿，火炬液封造成事故。

停用原料氣氨冷器，提高入硫化氫吸收塔原料氣溫度，降低酸性氣在甲醇中的溶解度，達(dá)到降低酸性氣的目的。適當(dāng)降低甲醇循環(huán)量，提高入硫化氫吸收塔甲醇溫度，降低酸性氣量[2]。

根據(jù)酸性氣系統(tǒng)壓力投用EA208上部及FA204冷卻水噴淋裝置。停EA208換熱器停用前后工況關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 停EA208換熱器停用前后工況關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比表

分析說(shuō)明：指標(biāo)變化后對(duì)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在系統(tǒng)跑甲醇。需在火炬分離罐中回收甲醇。因系統(tǒng)減負(fù)荷及平橫系統(tǒng)內(nèi)甲醇消耗，F(xiàn)210量實(shí)際控制5.4 m3/h 為最佳值，且GA204B泵不用啟泵，工況平穩(wěn)。

2.4 EA208檢修過(guò)程

EA208切出循環(huán)水后等待系統(tǒng)穩(wěn)定后，通知檢修人員作業(yè)。為節(jié)省檢修時(shí)間可將檢修和監(jiān)護(hù)人員分兩組，佩戴防甲醇面具，同時(shí)拆兩側(cè)封頭。

檢修過(guò)程中監(jiān)護(hù)人員隨時(shí)檢測(cè)環(huán)境內(nèi)硫化氫濃度，實(shí)際作業(yè)過(guò)程中作業(yè)環(huán)境硫化氫未檢出。

拆下封頭后發(fā)現(xiàn)明顯3根根列管泄漏，其中一根泄漏量大，檢修人員佩戴長(zhǎng)管面具，使用提前準(zhǔn)備好的錐形銷（18×23 mm）在列管兩側(cè)用錘頭砸緊封堵并電氣焊焊接，根據(jù)酸性氣實(shí)際成分及作業(yè)點(diǎn)環(huán)氣做樣情況，泄漏點(diǎn)不具備著火爆炸條件，因此最終決定封堵后焊接。實(shí)際作業(yè)進(jìn)度：工藝調(diào)整用時(shí)1.5 h；工況檢查用時(shí)1 h；拆封頭1.5 h；堵漏回裝3 h，共計(jì)用時(shí)7 h。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際在線堵漏作業(yè)過(guò)程中，考慮到工況穩(wěn)定，EA208及FA204外部臨時(shí)加裝噴淋裝置未投用，系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充冷甲醇臨時(shí)管線未投用。但GA204A泵運(yùn)行時(shí)，入口噴淋裝置必須投用，否則泵氣蝕不打量。系統(tǒng)內(nèi)除DA203回流補(bǔ)充的新鮮甲醇外，無(wú)需其他措施補(bǔ)充甲醇。停用EA208循環(huán)水時(shí)必須做好應(yīng)急處置措施，如導(dǎo)致甲醇循環(huán)中斷，或再生工況惡化無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，原料氣退至氣化崗位放空，凈化及后工序做停車處理，停甲醇循環(huán)，EA208隔離泄壓交出檢修。循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)量35 000 m3/h，后期利用10 d的時(shí)間逐漸小流量置換，同時(shí)循環(huán)水內(nèi)加入大量殺菌劑，循環(huán)水指標(biāo)逐漸恢復(fù)正常。平時(shí)因嚴(yán)格控制低溫甲醇洗甲醇中水含量，控制循環(huán)水各項(xiàng)指標(biāo)，減少設(shè)備腐蝕。制定更新計(jì)劃，利用大修機(jī)會(huì)更換該設(shè)備，徹底解決該隱患。六塔循環(huán)低溫甲醇洗中硫化氫熱再生塔冷卻器是比較常見，因受到實(shí)際生產(chǎn)酸性環(huán)境的影響，在運(yùn)行中難免出現(xiàn)管束內(nèi)漏現(xiàn)象，如流程和我公司相似，可以借鑒我公司堵漏措施，可以減少系統(tǒng)停車次數(shù)和時(shí)間，保障系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行，節(jié)約檢修成本[3]。