甲醇水分離塔在線清洗研究

摘" 要：

針對低溫甲醇洗裝置粗煤氣中含有煤粉、煤焦油等物質，在甲醇水分離塔塔盤、再沸器表面附著，造成甲醇水分離塔分離效果下降的問題，分析了產生的原因，采取了三種切實可行的在線清洗措施，避免了低溫甲醇洗及后系統降負荷，實現裝置連續運行639d，為同行業、同類裝置長周期運行，提供參考與借鑒。

關鍵詞：低溫甲醇洗；甲醇水分離塔；塔板堵塞；煤焦油

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.002

中圖分類號：TQ053.5

文獻標識碼：B

文章編號：

1004-8901（2024）04-0007-03

作者簡介：

張麥真（1990年—），男，河南周口人，2020年畢業于河南理工大學化學工程與工藝專業，工程師，現主要從事工業氣體凈化、低溫分離、氣體壓縮等生產管理及技術工作。

Online Cleaning Research on Methanol Water Separation Column

ZHANG Mai-zhen

（Henan Longyu Coal Chemical Co.， Ltd， Shangqiu Henan 476600， China）

Abstract：

To solve the decreasing effect of methanol water separation column due to coal powder， coal tar and other substances from the crude gas of Rectisol plant adhering on the surfaces of column plate and reboiler， it analyzes the causes and proposes three practical online cleaning measures to avoid load shedding in the Rectisol and following systems. As a result， the plant can continuously operate for 639 days， providing a reference for long-cycle operation of similar plants in the industry.

Keywords：

methanol water separation column; plate clogging; coal tar

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.002

低溫甲醇洗裝置是河南龍宇煤化工有限公司二期40萬t/a乙酸和40萬t/a乙二醇配套項目。該套裝置采用德國魯奇設計工藝包，以拉烏爾定律和亨利定律為基礎，采用急冷后的甲醇作為吸收溶劑。這種甲醇溶劑易于獲得，具有高穩定性，利用其對CO2、H2S、NH3等酸性氣體溶解吸收性大、對H2、CO溶解吸收性能小的選擇性，來脫除煤氣中的酸性氣體。溶解吸收后的甲醇解析方便，便于循環使用。

來自變換的粗煤氣161 147.6 Nm3/h進入低溫甲醇洗裝置，經低溫甲醇溶解吸收后，脫除粗煤氣的CO2、H2S等酸性氣體，產出127 563 Nm3/h的合成氣進入深冷分離裝置。溶解吸收酸性氣體的甲醇，經閃蒸塔降壓閃蒸獲得48 000 Nm3/h的CO2產品氣，經熱再生塔加熱后獲得800 Nm3/h克勞斯氣。

粗煤氣中含有0.01%的氨，在低溫甲醇溶解吸收前需用鍋爐水對煤氣中的氨進行洗滌，經洗滌后粗煤氣中帶有少量的水，這部分水在甲醇溶解吸收酸氣過程中溶入甲醇中，最終循環到甲醇水分離塔得到脫除。

1" 存在的問題

1.1" 甲醇水分離塔分離效果下降的危害

（1）甲醇水分離塔對低溫甲醇洗裝置起到控制循環甲醇中的水含量低于1%的作用，保證甲醇對H2S、CO2等酸性物質有較強的溶解吸收性。當該塔分離效果下降后，甲醇循環中的水含量逐漸升高，使得甲醇洗滌液對粗煤氣中的酸性物質吸收能力下降，導致合成氣中酸性物質超過設計指標，造成該裝置被迫降負荷。

（2）由于甲醇水分離塔分離效果下降，該塔再沸器使用低壓蒸汽量由正常的2.5 t/h逐漸增加至5.8 t/h，勉強維持該塔運行，造成低壓蒸汽大量浪費。

（3）該塔分離效果下降后，塔溫控制難度增加，塔內物料平衡、熱量平衡、氣液平衡被破壞，導致塔底廢水中甲醇含量逐漸由正常值10 mg/L上漲至673 mg/L，造成污水處理難度增加。

1.2" 原因分析

原料煤粉經過煤氣化后，粗煤氣中含有少量的煤粉和煤焦油，在低溫甲醇洗前系統未得到徹底脫除。粗煤氣進入該裝置后經甲醇溶解吸收后，煤焦油、煤粉等雜質隨甲醇循環進入甲醇水分離塔。由于煤焦油具有黏附性，與少量煤粉混合后附著在塔盤和再沸器表面，隨著運行周期的延長，塔板、再沸器換熱管附著物逐漸增厚，附著的塔盤逐漸增多，導致塔盤分離效果下降，再沸器傳熱效率降低，低壓蒸汽使用量增加，低溫甲醇洗裝置被迫降負荷。

2" 采取的措施及達到的效果

本周期低溫甲醇洗連續運行639 d，甲醇水分離塔在運行244 d后開始出現塔溫異常，再沸器使用蒸汽量增加，塔頂水含量逐漸超標。從該塔運行異常開始至停車大修，在不同的工況、不同的時間共采取了三種在線清洗方法，保證了該裝置連續穩定運行。

2.1" 方法一：在線加藥清洗

2.1.1" 處理措施

根據甲醇水分離塔塔板結構及煤焦油的特性，向甲醇水分離塔內間歇添加5%氫氧化鈉溶液。氫氧化鈉溶液具有較強堿性和吸濕性，易溶于水。油脂類物質在堿性環境下水解，生成鈉鹽和醇類，鈉鹽和醇類易溶解于水，水解后隨廢水排出，達到了去除油污的目的。

化學反應方程式：NaOH+RCOOH=RCOONa+H2O（生產物質溶于水，隨廢水排出）。

在加入氫氧化鈉溶液的過程中，需控制濃度逐漸增加，并對塔底的pH值進行分析，當塔內pH值為9～10時進行清洗。加入時間周期以塔盤分離效果恢復為準，最長不超24 h，防止加入時間過長對塔內件及管道材質造成影響。在加入氫氧化鈉溶液過程中需對塔底導淋定時排放，防止煤粉在塔底導淋等低凹處集聚，造成導淋或排液管堵塞。

2.1.2" 達到的效果

在甲醇水分離塔未加氫氧化鈉溶液之前，該裝置負荷由105%降至97%，再沸器低壓蒸汽使用量為6.2 t/h（流量計滿量程），且不能保證當前負荷運行。加入氫氧化鈉溶液后該裝置負荷提升至107%，再沸器使用低壓蒸汽量下降至2.9 t/h，滿足本裝置高負荷運行要求。

2.2" 方法二：高溫煮塔清洗

2.2.1" 處理措施

低溫甲醇洗裝置運行至359 d時，塔內靈敏板、塔頂溫度再次出現波動。根據上一次加入氫氧化鈉溶液的經驗，再次向塔內加入氫氧化鈉溶液，該塔整體溫度有了明顯的好轉，再沸器低壓蒸汽使用量緩慢下降。但經過一天的運行后發現，該塔壓差出現急劇波動，正常運行控制在25 kPa，波動時18 min上漲至100 kPa，當壓差出現下降時急劇降低，同時塔溫跟隨波動。

通過觀察甲醇水分離塔各溫度點及壓差變化，結合該塔使用的篩板塔盤結構形式，判斷造成塔壓波動的原因如下：兩次加入氫氧化鈉溶液清洗，塔盤上的煤焦油、煤粉從上層塔盤剝離后，隨進料流入了最下部幾層塔盤，堵塞了塔盤部分升氣孔和收液槽，導致塔內出現了液泛現象，從而造成壓差上漲、塔溫波動。

依據分析判斷結果，對該塔在線隔離10 h，停止進料。同時，向塔內注入除鹽水至進料口位置，控制塔內除鹽水pH值為8，使用200 ℃低壓蒸汽進入再沸器對塔內進行加熱，使塔內除鹽水沸騰，利用加熱后的氣泡對塔盤進行清洗，除去進料口以下積累的煤粉和煤焦油，在進行高溫煮塔期間每隔20 min進行一次塔底排污，防止塔底管線堵塞，加熱后的蒸汽從塔頂排出進入水洗塔水洗處理。

在甲醇水分離塔在線隔離期間，低溫甲醇洗裝置中含醇水經過熱再生塔水濃縮段濃縮后，91 ℃甲醇水間歇排入地下槽，在地下槽靜置冷卻后送入雜醇油罐區。

2.2.2" 達到的效果

經過10 h的高溫煮塔后，該塔投入使用，在進料量1.4 m3/h的工況下，塔溫、塔壓穩定，但該塔低壓蒸汽使用量由最初的2.5 t/h升至3.8 t/h，除低壓蒸汽量增加外，高負荷運行穩定。

2.3" 方法三：在線隔離檢修清洗

2.3.1處理措施

當低溫甲醇洗裝置運行至556d，該塔再次出現塔溫和塔壓波動、分離效果下降問題，在采取方法一、方法二處理后，該塔操作穩定性未出現明顯好轉，各流量、壓力、溫度控制閥因參數波動大，無法實現自動控制，操作難度驟增。計劃對該塔采取48h隔離檢修，在檢修期間低溫甲醇洗裝置水含量控制由熱再生塔水濃縮段濃縮后，排入地下槽，靜置冷卻后送入雜醇油罐區。甲醇水分離塔流程圖見圖1。

在對甲醇水分離塔注入除鹽水煮塔3次后，分析塔內氣相、液相，當甲醇含量小于10 mg/m3后，對該塔進行隔離。在閥1、閥3、閥4、閥5、閥6、閥7處加盲板，關閉閥2、閥8、閥9并打開閥后導淋，確保無泄漏。打開C05塔 M1-M4人孔和各層塔盤通道孔檢查，發現下部兩層塔盤脫落、收液槽被煤泥、渣、鐵銹填滿（見圖2、圖3）。該現象與運行期間塔壓波動液泛現象判斷相吻合，隨即對損壞塔盤進行修復，并使用高壓水槍對43層塔盤、收液槽逐層進行清理后回裝。

拆除E01再沸器上下封頭進行檢查，發現再沸器管板、管束表面附著大量的煤泥，導致再沸器傳熱效率下降，低壓蒸汽消耗量增加。使用高壓水槍對再沸器進行物理清洗，清除管板、管束表面煤泥，對管板、管束進行氣密試驗后回裝。再沸器清洗前后照片見圖4、圖5。

2.3.2" 達到的效果

甲醇水分離塔檢修清洗后再次投用，塔溫梯度良好，塔壓穩定，107%負荷低壓蒸汽使用量2.7 t/h，消除了低溫甲醇洗長周期運行瓶頸，保證了系統高負荷運行至639 d。

3" 結語

經過與多家具有相同低溫甲醇洗裝置的工廠進行交流，在長周期運行過程中均存在甲醇水分離塔進料組分雜質多、長周期運行困難等問題。通過運行摸索和技術交流，本公司總結了一套低溫甲醇洗甲醇水分離塔短、中、長期運行方法，為同行業、同類裝置長周期運行提供了處理方法和參考經驗。

參考文獻：

［1］ 門俊杰，劉曉恒.低溫甲醇洗運行過程中出現的問題及解決措施［J］.化肥設計，2020（3）：58-60.

［2］ 樊飛，張麥真，等.一種煤化工生產渦流式加壓送藥裝置：中國，ZL2018 2 1987493.2［P］.2019-11-09.

修改稿日期：

2024-05-26