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        費(fèi)托壓縮凝液外送工藝流程及設(shè)備管道選材優(yōu)化

        2022-07-06 10:16:38楊晉垣劉靜霄張志偉
        山西化工 2022年3期
        關(guān)鍵詞:工藝流程設(shè)備

        楊晉垣,劉靜霄,張志偉

        (山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司,山西 長(zhǎng)治 046031)

        引言

        費(fèi)托壓縮凝液自費(fèi)托釋放氣經(jīng)壓縮冷凝而得,主要成分包括低碳烴、水以及含氧有機(jī)物,在含氧有機(jī)物中包括乙酸等低碳酸。費(fèi)托壓縮凝液送至下游低溫油洗單元回收其中的烴類并分離成LPG 和輕烴等產(chǎn)品[1]。在山西潞安煤基清潔能源公司費(fèi)托合成裝置中,費(fèi)托壓縮凝液直接送至低溫油洗單元進(jìn)行進(jìn)一步處理,但由于其中含有低碳酸,造成了低溫油洗單元碳鋼設(shè)備及管道的腐蝕,給裝置的安全運(yùn)行帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn),需要對(duì)壓縮凝液工藝流程及設(shè)備管道材質(zhì)選擇進(jìn)行優(yōu)化[2-3]。

        1 費(fèi)托壓縮凝液的工藝流程優(yōu)化

        1.1 費(fèi)托壓縮凝液原工藝流程

        來(lái)自于費(fèi)托合成單元的釋放氣經(jīng)釋放氣壓縮機(jī)的壓縮,后經(jīng)換熱器冷卻后進(jìn)行分離,壓縮凝液外送,壓縮后的釋放氣送至低溫油洗單元。釋放氣壓縮機(jī)采用沈鼓對(duì)稱平衡往復(fù)式壓縮機(jī)(型號(hào)4M32-196/0-26.3-BX),該壓縮機(jī)為三級(jí)壓縮,費(fèi)托壓縮凝液原工藝流程如圖1-1 所示,來(lái)自于費(fèi)托合成單元的釋放氣經(jīng)壓縮機(jī)分液罐(V0)分離,氣相經(jīng)一級(jí)壓縮、一級(jí)壓縮冷卻器(E1)冷卻后進(jìn)入一級(jí)壓縮凝液罐(V1)分離,液相為一級(jí)壓縮凝液,經(jīng)一級(jí)壓縮凝液泵(P1)送至二級(jí)壓縮凝液罐(V2),氣相進(jìn)行二級(jí)壓縮;二級(jí)壓縮釋放氣經(jīng)二級(jí)壓縮冷卻器(E2)冷卻后進(jìn)入二級(jí)壓縮凝液罐(V2)分離,液相為二級(jí)壓縮凝液,經(jīng)二級(jí)壓縮凝液泵(P2)送至低溫油洗單元,氣相進(jìn)行三級(jí)壓縮后送至尾氣脫碳單元。

        圖1 費(fèi)托壓縮凝液工藝流程圖

        1.2 壓縮凝液的成分

        經(jīng)分析費(fèi)托壓縮凝液組分如表1 所示,壓縮凝液主要由水相和油相組成,一級(jí)壓縮凝液有明顯的水油分離界面,其中水相體積分?jǐn)?shù)約73.8%;二級(jí)壓縮凝液也有水油分離界面,但水相體積分?jǐn)?shù)僅為1.3%。

        表1 費(fèi)托壓縮凝液組分

        對(duì)費(fèi)托壓縮凝液水相成分分析結(jié)果如表2 所示,除水外,水相成分包括多種醛、醇、酯等不同濃度的含氧有機(jī)物,另外,水相成分中還含有乙酸,其質(zhì)量濃度為0.296 g/L。對(duì)費(fèi)托壓縮凝液油相成分分析結(jié)果如第139 頁(yè)表3 所示,油相成分中含有C3~C7 的異構(gòu)烷烴、正構(gòu)烷烴和烯烴等,其中C5 烯烴和C5 正構(gòu)烷烴含量均超過(guò)了15%。

        表2 費(fèi)托壓縮凝液水相成分

        表3 費(fèi)托壓縮凝液油相成分

        從費(fèi)托壓縮凝液組分分析結(jié)果可知,由于烴類、醇類、酯類以及醛類物質(zhì)一般沒(méi)有腐蝕性,費(fèi)托壓縮凝液水相組分中的乙酸具有腐蝕性,是造成低溫油洗單元設(shè)備及管道腐蝕的主要原因。

        1.3 費(fèi)托壓縮凝液新工藝流程

        由于費(fèi)托一級(jí)壓縮凝液含水相介質(zhì)多、油相介質(zhì)少,費(fèi)托二級(jí)壓縮凝液含水相介質(zhì)少、油相介質(zhì)多,水相介質(zhì)中的乙酸造成低溫油洗單元設(shè)備管道發(fā)生腐蝕。因此,費(fèi)托壓縮凝液新工藝流程需要減少壓縮凝液水相介質(zhì)送至低溫油洗單元。費(fèi)托壓縮凝液新工藝流程如圖1-2 所示,來(lái)自于費(fèi)托合成單元的釋放氣經(jīng)壓縮機(jī)分液罐(V0)分離,氣相經(jīng)一級(jí)壓縮、一級(jí)壓縮冷卻器(E1)冷卻后進(jìn)入一級(jí)壓縮凝液罐(V1)分離,液相為一級(jí)壓縮凝液,經(jīng)一級(jí)壓縮凝液泵(P1)直接送至費(fèi)托反應(yīng)部分油水分離器,隨合成水和輕質(zhì)油外送,氣相進(jìn)行二級(jí)壓縮;二級(jí)壓縮釋放氣經(jīng)二級(jí)壓縮冷卻器(E2)冷卻后進(jìn)入二級(jí)壓縮凝液罐(V2)分離,液相為二級(jí)壓縮凝液,經(jīng)二級(jí)壓縮凝液泵(P2)送至低溫油洗單元,氣相進(jìn)行三級(jí)壓縮后送至尾氣脫碳單元。

        2 設(shè)備及管道腐蝕分析及改造方案

        2.1 設(shè)備及管道腐蝕分析

        費(fèi)托壓縮凝液中的乙酸是造成低溫油洗單元設(shè)備及管道腐蝕的主要原因。金屬在乙酸溶液中的腐蝕速度可由式(1)[2]來(lái)計(jì)算。

        金屬在乙酸溶液中發(fā)生腐蝕的反應(yīng)[3]如式(1)、式(2)。

        Q235 碳鋼在醋酸溶液中的腐蝕為均勻腐蝕,且腐蝕速率隨著溫度以及醋酸濃度的增加而變大,但當(dāng)醋酸溶液質(zhì)量濃度達(dá)到0.4 g/L 時(shí),Q235 碳鋼表面腐蝕產(chǎn)物附著抑制H+的擴(kuò)散而使腐蝕速率減慢[4]。

        2.2 設(shè)備及管道選材方案

        李琳琳等[1]指出,普通碳鋼在一切濃度和溫度的乙酸溶液中都會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,較高溫度條件下腐蝕尤為劇烈;304 和304L 等普通不銹鋼在低溫下對(duì)不同濃度乙酸溶液的耐蝕性均良好;推薦在有合成水(酸值<4 mgKOH/g,溫度低于110 ℃)的介質(zhì)環(huán)境中,設(shè)備及管道選擇304 L 材質(zhì)。因此,針對(duì)費(fèi)托壓縮凝液下游工藝設(shè)備及管材應(yīng)進(jìn)行材質(zhì)更換,將原碳鋼材質(zhì)改為304L 材質(zhì)。

        3 優(yōu)化結(jié)果對(duì)比

        3.1 費(fèi)托壓縮凝液工藝流程優(yōu)化結(jié)果

        當(dāng)前已對(duì)費(fèi)托壓縮凝液工藝流程改造完成,一級(jí)壓縮凝液送回至費(fèi)托油水分離器,二級(jí)壓縮凝液直接外送至低溫油洗單元。改造完成后自2021 年9 月投用,直至當(dāng)前下游低溫油洗單元設(shè)備和管道腐蝕未再加重[4]。另外,費(fèi)托油水分離器設(shè)備及下游管道均選用304L 材質(zhì),也可承受一級(jí)壓縮凝液中乙酸帶來(lái)的腐蝕現(xiàn)象。

        3.2 設(shè)備及管道選材優(yōu)化結(jié)果

        當(dāng)前已對(duì)低溫油洗單元發(fā)生腐蝕的設(shè)備及管道提出了材質(zhì)改型的改造方案,方案中已將碳鋼材質(zhì)改為304L 材質(zhì)。但此改造方案尚未實(shí)施,需等待裝置大修階段進(jìn)行。

        4 結(jié)論

        1)費(fèi)托壓縮凝液含乙酸,乙酸可造成碳鋼材質(zhì)的腐蝕,且隨著溫度和濃度的增加而加劇。

        2)可將費(fèi)托壓縮凝液分開(kāi)外送,一級(jí)壓縮凝液含大量乙酸可送至費(fèi)托油水分離器,使其分別隨合成水和輕質(zhì)油進(jìn)行外送;二級(jí)壓縮凝液含少量乙酸可直接送至低溫油洗單元進(jìn)行處理。

        3)與碳鋼比較,低溫油洗單元設(shè)備及材質(zhì)宜選用304L 材質(zhì),以免乙酸溶液對(duì)設(shè)備及管道材質(zhì)造成腐蝕,引起裝置運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)。

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