張幸磊(河南龍宇煤化工有限公司 河南 476600)

一、工藝概述

河南龍宇煤化工有限公司建有50萬噸/年甲醇裝置一套，該裝置于2008年4月投產(chǎn)，配套氣體凈化單元采用Lurgi低溫甲醇洗工藝，設(shè)計處理能力為 211693 Nm3/h（干基），其操作彈性范圍為50-110%。

該工藝原理是以拉烏爾定律和亨利定律為基礎(chǔ)，依據(jù)低溫狀態(tài)下的甲醇具有對H2S和CO2等酸性氣體的溶解吸收性大、而對H2和CO溶解吸收性小的這種選擇性，來脫除粗合成氣中的H2S、CO2等酸性氣體和NH3、HCN、HCl、羰基化合物等微量組分，從而達(dá)到凈化粗變換氣的目的。該過程在吸收塔內(nèi)實現(xiàn)，吸收后的甲醇經(jīng)過減壓后送至熱再生塔，徹底釋放出CO2、H2S氣體。

二、熱再生系統(tǒng)存在的問題

熱再生冷凝回流系統(tǒng)系統(tǒng)包含熱再生塔C04，酸氣冷卻,冷凝器 E01、E02、E03、E04，回流槽 T01，回流泵 P01，分離槽 S01 等設(shè)備，見圖1。

吸收過H2S和CO2的富甲醇，經(jīng)降壓閃蒸后進(jìn)入熱再生塔C04，再次閃蒸后的甲醇經(jīng)液位控制進(jìn)入熱再生段，通過與來自塔底的熱甲醇蒸氣進(jìn)行傳質(zhì)過程，徹底釋放出甲醇中吸收的H2S和CO2及其他微量組分，再生后的甲醇經(jīng)過冷卻后重新回到吸收塔吸收粗煤氣中雜質(zhì)氣體。

釋放出的含有甲醇蒸汽的氣體混合物稱為酸性氣，溫度約為89℃，依次進(jìn)入E01殼程、E02殼程，冷卻至55-60℃，一部分甲醇被冷凝下來，進(jìn)入回流槽T01分離，酸性氣經(jīng)E03、E04進(jìn)一步冷卻至-20℃左右后，進(jìn)入分離器S01中，在此甲醇冷凝液被收集并送回到回流槽T01，出分離器的酸性氣經(jīng)復(fù)熱后送界區(qū)。回流槽T01中收集的甲醇，通過回流泵P01加壓后，大部分返回到熱再生塔C04的頂部作回流用，一小部分被引出至界區(qū)，以防微量組份在系統(tǒng)中有累積。

該系統(tǒng)運行至今已超過5年，期間經(jīng)過技術(shù)管理人員不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，使得工藝逐步完善，運行更加穩(wěn)定。運行中的問題主要有以下幾點：

1、酸性氣溫度過高：在滿足再生后貧甲醇質(zhì)量要求的前提下，出再生塔C04的酸性氣溫度過高，導(dǎo)致最終送至界外的酸性氣溫度過高。

2、回流泵頻繁氣蝕：回流泵P01頻繁出現(xiàn)氣蝕，導(dǎo)致運行泵與備用泵頻繁切換檢修。

3、閃蒸氣量過大：熱再生塔頂閃蒸氣量過大，高負(fù)荷時甚至導(dǎo)致塔頂超壓。

這些問題在一段時間內(nèi)都嚴(yán)重影響了熱再生系統(tǒng)的運行和管理難度。

三、原因分析和應(yīng)對措施

1、酸性氣溫度過高問題：

出界區(qū)的酸性氣，設(shè)計溫度為25℃，被送至硫回收裝置用以回收其中的含S氣體，生產(chǎn)工業(yè)硫磺，變廢為寶。在運行初期，在滿足再生后貧甲醇純度的前提下，出界區(qū)的酸性氣體經(jīng)常在40℃以上，這導(dǎo)致出界區(qū)酸性氣中夾帶過多甲醇，進(jìn)入硫回收裝置后，甲醇在燃燒爐內(nèi)不完全燃燒而析碳，附著在管道和設(shè)備內(nèi)，導(dǎo)致硫回收裝置經(jīng)常發(fā)生管道堵塞而檢修，現(xiàn)場環(huán)境較差。另一方面也使低溫甲醇洗裝置甲醇消耗達(dá)到設(shè)計值的近十倍。

分析原因，其一是系統(tǒng)熱量輸入較設(shè)計值有所增加。由于粗煤氣中微量組分較設(shè)計值偏高，導(dǎo)致再生所需的熱量增加。針對該情況，經(jīng)過平衡計算，繪制不同情況下系統(tǒng)熱量需求曲線，用于指導(dǎo)操作，確保在滿足再生需求時，盡量減少熱量輸入，降低冷凝系統(tǒng)移熱負(fù)荷。其二是冷凝系統(tǒng)換熱器設(shè)計負(fù)荷過小，導(dǎo)致熱量移出不夠。主要表現(xiàn)在水冷器E02，由于安裝位置較高，換熱面積不足，導(dǎo)致出水冷器酸氣溫度高出設(shè)計值20℃。后更換換熱器，并通過冷介質(zhì)重新分配，增大進(jìn)入E04換熱器的冷介質(zhì)流量，最終增大冷凝系統(tǒng)移熱能力，使出界區(qū)酸氣溫度降至-20℃左右，確保了后系統(tǒng)硫回收裝置穩(wěn)定運行，降低甲醇消耗至設(shè)計指標(biāo)以內(nèi)。

2、回流泵頻繁氣蝕問題：

在上述問題解決后，熱再生系統(tǒng)回流經(jīng)常出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致回流液不能外送，系統(tǒng)需緊急向地下儲槽排放甲醇。同時回流泵頻繁切換，也導(dǎo)致泵機(jī)械密封滲漏現(xiàn)象頻繁，滲漏的甲醇含有H2S、雜醇及其他微量組分，惡臭味較大，對現(xiàn)場環(huán)境及操作工人身健康造成潛在威脅。

分析原因，由于回流槽T01內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)（見圖1），自S01來的冷甲醇在T01底部流動至P01入口，自E02來的熱酸氣在T01頂部流動至出口去E03，兩者同向流動。由于冷甲醇溫度較低（-25℃左右），在S01中重新吸收了一定量的酸性氣，而進(jìn)入T01后由于冷態(tài)密度較大，在其底部平流，至P01入口處，由于葉輪做功升溫而析出部分氣體，導(dǎo)致在葉輪處發(fā)生氣蝕?，F(xiàn)場兩點顯現(xiàn)可以驗證，其一是泵入口管線結(jié)霜與氣蝕同步出現(xiàn)；其二是當(dāng)排空T01內(nèi)液位至很低時，泵氣蝕現(xiàn)象很大程度緩解（此時冷甲醇與熱酸氣接觸換熱，析出酸氣）。

針對上述情況進(jìn)行改造，其一，對T01內(nèi)部進(jìn)行改造（見圖2），將來自S01的冷甲醇進(jìn)口管線加長并設(shè)置分布器，分布器開口向上，使冷甲醇向上噴出與熱酸氣充分接觸換熱，既能使冷甲醇充分加熱釋放吸收的酸氣，又能在一定程度上降低酸氣溫度。其二，交換酸氣進(jìn)出口，使兩者改為逆流接觸，充分換熱。其三，將P01由離心泵改為屏蔽泵，徹底杜絕機(jī)封泄漏問題。通過改造，徹底解決了回流泵P01的氣蝕想象，杜絕了滲漏，改善現(xiàn)場環(huán)境。

3、閃蒸氣量過大問題：

隨著低溫甲醇洗達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)及運行負(fù)荷的逐步提高，熱再生塔T01頂部閃蒸氣量逐漸增大，壓力調(diào)節(jié)閥經(jīng)常需要打開副線來調(diào)節(jié)壓力，以避免系統(tǒng)超壓。分析原因，主要是輸送至熱再生塔T04的甲醇中氣體含量過多，同時壓力調(diào)節(jié)閥口徑過小，導(dǎo)致閃蒸氣輸送量受限。

針對上述情況進(jìn)行改造，其一是降低前系統(tǒng)閃蒸塔T02、T03的操作壓力，維持在接近操作下線范圍。其二是增加壓力調(diào)節(jié)閥閥芯套筒開孔數(shù)，增大閃蒸氣輸送量。通過改造，確保了壓力調(diào)節(jié)閥開度在50%左右，同時也減小了熱再生負(fù)荷，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

結(jié)束語

通過上述幾項改造及其他一些改造，影響我公司低溫甲醇洗裝置熱再生系統(tǒng)運行的因素基本消除，裝置現(xiàn)場操作及檢修工作量大幅減小，裝置管理難度也顯著降低，運行穩(wěn)定可靠，在今年更是連續(xù)穩(wěn)定運行超過300天后，隨造氣裝置一同計劃停車檢修。