袁野，陳晨(國能包頭煤化工有限責任公司，內蒙古 包頭 014000)

0 引言

煤化工企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)進行中，凈化裝置是必不可少的裝置，承擔著重要的凈化任務，該裝置是否可以保持高效、穩(wěn)定的運行狀態(tài)，將會影響到化工企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益。現(xiàn)階段的很多化工企業(yè)中，都越來越重視凈化裝置的更新與改進，以滿足生產(chǎn)規(guī)模擴大的切實需求。但部分化工企業(yè)的凈化裝置運行中，卻在高負荷運行狀態(tài)下存在著一定的技術瓶頸，未來為提高化工企業(yè)的發(fā)展水平，加快現(xiàn)代化發(fā)展趨勢，各個化工企業(yè)都應結合其凈化裝置高負荷時的瓶頸問題，來進行相應的技術革新。

1 基本情況

某公司煤制烯烴項目是世界首套、全球最大的新型煤化工項目，工藝路線為以煤為原料，通過煤氣化生產(chǎn)甲醇、甲醇轉化制烯烴、烯烴聚合生產(chǎn)聚乙烯和聚丙烯產(chǎn)品，該項目在2010年正式投產(chǎn)，一次試車順利成功。該項目凈化裝置的整體運行情況如表1所示。

表1 凈化裝置生產(chǎn)操作指標

1.1 變換爐床層溫度

此化工企業(yè)的凈化裝置運行過程中，當裝置處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)時，變換爐床層溫度是需要關注的一個重點性指標，根據(jù)這一裝置的具體運行情況，變換爐床層熱點溫度在450 ℃以內，呈現(xiàn)出變換爐床層上層溫度下降、熱點溫度下移的趨勢，雖然在裝置運行的過程中幾乎沒有出現(xiàn)工藝氣偏流方面的問題，但變換催化劑活性卻存在著一定的下降趨勢。

1.2 凈化合成氣中總硫含量

根據(jù)此凈化裝置中的凈化合成氣硫含量分析，發(fā)現(xiàn)其凈化合成氣中的總硫含量指標在0.1 mg/L以下，在本月的系統(tǒng)運行過程中，根據(jù)全部的數(shù)據(jù)調查和分析，凈化合成氣總硫含量均未超過40 μg/L，都沒有超出正常的標準。出于這一方面運行情況的考慮，伴隨著生產(chǎn)系統(tǒng)的作業(yè)實施，該凈化裝置可持續(xù)對低溫甲醇洗系統(tǒng)進行相應的調整與優(yōu)化，在小范圍內對主洗滌塔上、下塔洗滌甲醇分配值加以調整，以使得在工藝流程的執(zhí)行中，甲醇洗滌塔下塔能夠維持最佳的脫硫效果，達到預期的凈化處理目標[1]。凈化裝置的存在還可以使得甲醇熱再生塔保持在穩(wěn)定、可靠的運行條件下，且各項技術參數(shù)和指標均符合要求，因為該裝置的使用，可定期對熱再生塔系統(tǒng)加以排氨，也就減小了貧甲醇氨含量偏高對甲醇吸收的干擾。

1.3 變換單元出口合成氣中CO含量

變換單元出口合成氣中的CO含量同樣是凈化裝置運行和使用時需關注的重點性指標，根據(jù)該化工企業(yè)凈化裝置的運行情況，發(fā)現(xiàn)此凈化裝置運行時，變換單元出口合成氣CO含量在理想情況下，應保持在19%～21.5%之間，但根據(jù)本月裝置運行中的這一參數(shù)調查，發(fā)現(xiàn)其CO含量的平均值在19.25%左右[2]。為滿足裝置穩(wěn)定運行的要求，需結合對變換催化劑活性的情況，來進行變換入口水汽比、變換爐入口溫度的靈活調節(jié)。

2 凈化裝置高負荷時的瓶頸和解決

該化工企業(yè)中的凈化裝置已經(jīng)投入使用多年，從最初投入較高的夏季，連續(xù)運行時的最高負荷基本可達95.2%左右，而在氣溫偏低的冬季，裝置運行的最高負荷可達103%，在這些運行工況下，各個生產(chǎn)負荷都按照產(chǎn)出的合成氣來加以計算，其中，凈化裝置單系列的設計產(chǎn)出合成氣、夏季單系列實際產(chǎn)出合成氣、冬季單系列實際產(chǎn)出合成氣分別為273 kNm3/h、260 kNm3/h、280 kNm3/h。當裝置在不同季節(jié)的高負荷運行條件下，雖可以滿足企業(yè)中的凈化工作要求，但也同樣存在著一些尚未解決的技術瓶頸，具體表現(xiàn)在以下方面：

2.1 變換爐易超溫

就當下這類化工企業(yè)凈化裝置的運行情況來看，針對低水汽比下變換爐的調節(jié)方式十分有限，這就使得在凈化裝置的運行過程中，當遇到了低水汽比運行工況，需立即進行變換爐的調節(jié)時，可采用的調節(jié)方式非常有限，一些調節(jié)方式有時很難與企業(yè)的實際生產(chǎn)要求相一致。出于這方面因素的考慮，當進變換單元水煤氣的水汽比相對小的情況下，兩系列變換爐超溫的情況很難避免。當凈化裝置的運行負荷保持在95.2%的高負荷工況時，一旦進變換單元的水煤氣溫度在230 ℃，也就是水汽比為0.93時，變換單元在這種情況下不存在任何的調節(jié)手段，正是因為難以根據(jù)穩(wěn)定運行的需求來進行對應的調節(jié)，使得變換爐中多點的溫度都超出了正常限值，引起了系統(tǒng)異常[3]。當變換爐超溫情況在長時間內沒有得到有效的處理時，勢必會導致變換催化劑難以保持在穩(wěn)定的條件下運行。因此，針對凈化裝置高負荷運行中變換爐超溫方面的瓶頸問題，可采取以下的處理措施：(1)在中壓鍋爐給水加熱器I的鍋爐上水線上進行旁路的設置，經(jīng)由這一方式，就可以實現(xiàn)對換熱量的科學調整，進而適當提高出中壓鍋爐給水加熱器的水煤氣溫度，使得變換爐水汽比得以提升。(2)氣化裝置要有效對進變換水煤氣溫度加以控制，最好將這一溫度參數(shù)保持在233 ℃以上。(3)在中溫換熱器的管程水煤氣入口管線上增加調整水汽比設施，增加調整水汽比的手段，實現(xiàn)系統(tǒng)高負荷運行期間，有效控制變換爐床層溫度的目的。(4)將變換爐的內件改造升級，使得變換爐內催化劑的裝填量增大，從而提升變換爐的處理能力。

2.2 汽提系統(tǒng)操作彈性偏小

汽提系統(tǒng)操作彈性偏小同樣是凈化裝置高負荷運行狀態(tài)下所面臨的一大技術瓶頸，主要是因為在該裝置的汽提系統(tǒng)中，塔板為篩板塔，也就使得其操作彈性非常小，一旦在裝置運行的過程中，處于高負荷運行條件下時，將無法保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)，常常會出現(xiàn)運行異常，比如當處于103%的高負荷運行工況下，塔頂不凝氣中的帶水量在這一條件下顯著增多，與此同時，塔底冷凝的氨氮量也明顯增大，再加上汽提系統(tǒng)本身對波動的抵御能力不足，帶液現(xiàn)象的出現(xiàn)十分頻繁，裝置的整體運行狀態(tài)不佳[4]。針對這一技術瓶頸，可采取以下的處理方式：(1)進行汽提塔塔盤類型的更換，以通過這種方式來適當增大操作彈性。(2)增加不凝氣的除水分離效果，安裝先進的分離裝置。

2.3 變換鍋爐給水泵的超負荷運行

當此化工企業(yè)中的凈化裝置在高負荷運行狀態(tài)下時，變換鍋爐給水泵也常常會處于超負荷運行工況下，超負荷運行可能會引發(fā)零部件的損壞或者異常。根據(jù)現(xiàn)場的運行情況分析，當凈化裝置處于103%的高負荷運行工況下，變換鍋爐的給水量達到了450 m3/h，此給水量基本符合設計流量(456 m3/h)的要求，另一變換鍋爐給水流量為210 m3/h，設計流量為223 m3/h，這兩臺鍋爐給水泵的給水流量基本與設計流量相符合，一旦在裝置運行的過程中系統(tǒng)負荷持續(xù)增大，勢必會導致鍋爐給水泵的氣蝕情況，超負荷運行對企業(yè)的正常生產(chǎn)造成了極為不利的影響。針對這一瓶頸，可在鍋爐給水泵中再增設一臺備用泵，以滿足超負荷運行的條件。

2.4 丙烯壓縮機出口水冷器換熱量偏小

此化工企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的構成復雜，凈化裝置僅僅是系統(tǒng)中的一個部分，在該凈化裝置的運行過程中，丙烯壓縮機出口水冷器換熱量偏小也是其面臨的一大瓶頸，如果在生產(chǎn)的過程中無法及時處理這一問題，長此以往也會對生產(chǎn)造成極為不利的影響。就當下該凈化裝置的高負荷運行情況來分析，當其處于103%的高負荷運行工況下，因為低溫甲醇洗工藝下對于冷量的需求較大，這就使得在裝置運行的過程中，一旦循環(huán)水的上水溫度保持在了27 ℃左右，此時的丙烯壓縮機出口壓力在持續(xù)升高的過程中達到了1.75 MPa，而設計的壓力值為1.73 MPa，這種情況下，丙烯壓縮機能夠給低溫甲醇洗提供的冷量十分有限，基本上難以達到低溫甲醇洗高負荷運行的標準。針對這一裝置瓶頸，在未來可從以下方面來加以改進和優(yōu)化：(1)在丙烯壓縮機三段出口管線上增設一個水冷器，使得在該水冷器投入使用以后，能夠有效降低一段防喘振閥回一段分離罐氣態(tài)丙烯、進丙烯水冷器氣態(tài)丙烯的溫度，經(jīng)由對這些溫度參數(shù)的科學調節(jié)，也就使得丙烯壓縮機的運行負荷可適當降低，保持相對穩(wěn)定的運行狀態(tài)。(2)經(jīng)由這一部位的水冷器配置，使得丙烯壓縮機處于開車條件下，丙烯壓縮機三段出口的氣態(tài)丙烯溫度可以得到科學的控制和調節(jié)，經(jīng)由這一溫度參數(shù)的有效控制，隨后經(jīng)由處理后的氣態(tài)丙烯也就可以再通過各段防喘振閥返回，通過這種工藝流程的調整，丙烯壓縮機的運行穩(wěn)定性顯著提高，也就有效幫助化工企業(yè)應對了丙烯壓縮機開車狀態(tài)下丙烯的過度浪費、超溫等情況。

3 結語

凈化裝置作為很多企業(yè)中的關鍵裝置，其在運行的過程中還存在著一些瓶頸，嚴重影響了正常的生產(chǎn)作業(yè)，為提升凈化裝置的運行效率和效益，提高企業(yè)的發(fā)展水平，各個企業(yè)都要從自身的凈化裝置高負荷運行現(xiàn)狀出發(fā)，針對其運行瓶頸來進行相應的工藝優(yōu)化和改進。