曾慶顏 葉響鈴

(福建省長(zhǎng)慶化工有限公司 福建漳州363902)

福建省長(zhǎng)慶化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)慶公司)30 kt/a甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)(單醇生產(chǎn)裝置)配置Φ1 400 mm甲醇分離器，采用機(jī)械式分離，分離效率較低，氣體中帶出甲醇液霧，在循環(huán)機(jī)進(jìn)口管排污閥有甲醇液滴出現(xiàn)。為改善實(shí)際生產(chǎn)中循環(huán)機(jī)帶液、裝置生產(chǎn)能力低、產(chǎn)品流失、副反應(yīng)多等現(xiàn)象，經(jīng)反復(fù)研討，決定采用高效分離技術(shù)改造甲醇分離器，利用原設(shè)備外殼，采用高效分離內(nèi)件，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際狀況，結(jié)合擬改設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行改造。

1 主要工藝參數(shù)及工藝流程

主要工藝參數(shù)：循環(huán)氣量96 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，工作壓力5.2 MPa，出甲醇分離器溫度≤40 ℃，進(jìn)、出塔氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)分別為1%左右和5%左右。甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程

2 問題討論分析

長(zhǎng)慶公司甲醇生產(chǎn)工藝屬于典型的魯奇工藝，甲醇單程轉(zhuǎn)化率較低、循環(huán)量較大，故對(duì)甲醇分離器的分離效率有更苛刻的要求。由于傳統(tǒng)機(jī)械式分離結(jié)構(gòu)分離效率低，導(dǎo)致大量未被分離的甲醇在系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)，對(duì)甲醇生產(chǎn)造成以下負(fù)面影響。

(1)系統(tǒng)甲醇分離是在1臺(tái)甲醇分離器內(nèi)完成，如果分離效果不好，會(huì)使甲醇收率下降，產(chǎn)量降低。

(2)分離甲醇后的氣體進(jìn)行循環(huán)，未被分離出的甲醇即在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，加大了系統(tǒng)的循環(huán)量，使系統(tǒng)能耗上升。

(3)合成塔進(jìn)口氣體中甲醇含量升高，表現(xiàn)最明顯的是最上層催化劑床層溫度迅速下降，液態(tài)甲醇被汽化，合成反應(yīng)惡化，塔內(nèi)壓力上升，甚至超壓被迫放空，甲醇合成率下降。

(4)部分未被分離出的甲醇帶入循環(huán)機(jī)，造成循環(huán)機(jī)氣閥易損壞；嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)生“液擊”現(xiàn)象，進(jìn)而損壞氣缸和活塞，影響系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。

綜上所述，甲醇分離效果的好壞對(duì)合成反應(yīng)有很大影響。該單醇生產(chǎn)裝置采用低壓工藝，使用均溫型合成塔內(nèi)件和機(jī)械式分離內(nèi)件，進(jìn)塔氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)在1 %左右，出塔氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)在5%，即系統(tǒng)存在20%的甲醇進(jìn)行循環(huán)，影響了甲醇的產(chǎn)量和能耗。為了徹底解決上述問題，決定采用高效分離內(nèi)件改造原甲醇分離器。

3 高效甲醇分離器內(nèi)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)高效甲醇分離器采用四級(jí)分離：第1級(jí)分離是內(nèi)件外筒的螺旋羽片進(jìn)行機(jī)械分離，第2級(jí)采用旋流板結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離，第3級(jí)采用絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離，第4級(jí)采用膜分離。

(2)設(shè)有防結(jié)蠟裝置。集成膜甲醇分離器內(nèi)件在應(yīng)用的過程中，會(huì)出現(xiàn)少量的蠟掛在微濾元件表面，引起分離器阻力上升、分離效果下降，在高效甲醇分離器內(nèi)件中采用防結(jié)蠟裝置，可避免生產(chǎn)中由于結(jié)蠟阻塞內(nèi)件影響生產(chǎn)的現(xiàn)象，保持系統(tǒng)高效安全運(yùn)行。

(3)高壓設(shè)備不需開孔。各級(jí)分離結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，采用統(tǒng)一的底部排液，避免了高壓設(shè)備的開孔，減輕了設(shè)備的安裝、清洗和檢修負(fù)擔(dān)。

4 改造方案及技術(shù)指標(biāo)

改造于2011年12月大修期間進(jìn)行，2012年3月投運(yùn)。在現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模不變的情況下，保持中壓設(shè)備外殼不更換，僅將Φ1 400 mm甲醇分離器內(nèi)件改造為高效甲醇分離器內(nèi)件，投資約30萬元。

高效甲醇分離器內(nèi)件技術(shù)指標(biāo)：ZH-2型內(nèi)件，過濾精度0.01 μm，殘余含液質(zhì)量濃度≤0.01 mg/m3，初始?jí)毫怠?.015 MPa，濾芯正常使用壽命≥20 000 h。

5 效益分析

改造前，進(jìn)、出塔氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)分別為1.10%和5.20%；改造后，進(jìn)、出塔氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)分別為0.48%和5.40%。高效甲醇分離器投用后，甲醇分離器后氣體中甲醇體積分?jǐn)?shù)由原先的1.0%左右降至0.5%左右，由此醇凈值(甲醇合成塔出口甲醇含量與進(jìn)口甲醇含量的差)將提高10%～15%；在不改變?cè)蠚饨M分、不增加原料氣量的情況下，甲醇收率可提高8%左右，即甲醇產(chǎn)量提高5%；以年產(chǎn)30 kt甲醇規(guī)模計(jì)，則年增產(chǎn)甲醇1 500 t；甲醇若按市場(chǎng)價(jià)2 800元/t計(jì)，則年新增利潤420萬元左右，即1個(gè)月就能收回全部投資。