王希奮，崔富忠，香承志，張永鋒

(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司(以下簡稱新天煤化工)天然氣產(chǎn)量為20億Nm3/a，項(xiàng)目煤氣化選用賽鼎工程有限公司碎煤加壓氣化技術(shù)，低溫甲醇洗選用德國林德公司專利技術(shù)，甲烷合成選用英國Davy公司專利技術(shù)，產(chǎn)品合成天然氣熱值34 612 kJ/Nm3。甲烷合成系統(tǒng)運(yùn)行中先后出現(xiàn)了甲烷降溫時(shí)間長、氣密費(fèi)用高、耗時(shí)長、甲烷合成反應(yīng)器壓差高、甲烷合成循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)干氣密封氣帶水及溫度高、天然氣三甘醇消耗量增大、甲烷化合成裝置汽提塔汽提氣放火炬等導(dǎo)致運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)、能耗高、環(huán)保存在問題等。

1 甲烷合成工藝

甲烷化采用英國Davy公司HICOM技術(shù)，設(shè)計(jì)合成替代天然氣能力20億Nm3/a，此流程使用戴維 CRG 催化劑將凈化氣合成甲烷，采用兩個(gè)系列，該技術(shù)具有合成氣轉(zhuǎn)化率高、原料消耗低、系統(tǒng)壓降小、能耗利用合理、流程簡練、控制簡單、“三廢”排放少等特點(diǎn)。甲烷合成工藝見圖1。

圖1 甲烷合成工藝流程

1.1 脫硫及主甲烷化反應(yīng)流程

來自低溫甲醇洗的原料氣經(jīng)過1號(hào)進(jìn)料換熱器與來自1號(hào)補(bǔ)充甲烷化反應(yīng)器、已部分冷卻的反應(yīng)氣進(jìn)行預(yù)熱，然后加入一小股鍋爐水，其作用是水解有機(jī)硫。原料氣進(jìn)入分離罐進(jìn)行氣液分離，以防止原料氣中的液體被帶到甲烷化催化劑中，分離后的原料氣進(jìn)入脫硫槽脫硫。脫硫后的原料氣進(jìn)入2號(hào)進(jìn)料換熱器，被1號(hào)補(bǔ)充甲烷化反應(yīng)器的出口氣進(jìn)一步加熱。

預(yù)熱后的原料氣分成兩股，一股和來自循環(huán)氣壓縮機(jī)的循環(huán)氣匯合后，進(jìn)入1號(hào)主甲烷化反應(yīng)器的固定絕熱床，發(fā)生甲烷化反應(yīng)。1號(hào)主甲烷化反應(yīng)器出口溫度約為650 ℃的高溫反應(yīng)氣，先經(jīng)過1號(hào)廢鍋產(chǎn)生中壓飽和蒸汽，再經(jīng)過蒸汽過熱器，對(duì)來自汽包的中壓飽和蒸汽進(jìn)行過熱。離開的工藝氣體和另一股新鮮原料氣相混合后，進(jìn)入2號(hào)主甲烷化反應(yīng)器進(jìn)一步甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)器進(jìn)口溫度約為320 ℃。在2號(hào)主甲烷化反應(yīng)器中，大部分CO都和H2發(fā)生反應(yīng)生成甲烷。出2號(hào)主甲烷化反應(yīng)器的高溫氣體約為650 ℃，先經(jīng)過2號(hào)廢鍋產(chǎn)生中壓飽和蒸汽，再經(jīng)過循環(huán)氣換熱器換熱。

1.2 補(bǔ)充甲烷化反應(yīng)和循環(huán)氣流程

來自2號(hào)廢鍋的熱氣體在循環(huán)氣換熱器預(yù)熱，溫度降為約280 ℃。然后氣體分為兩股，一股經(jīng)1號(hào)鍋爐水預(yù)熱器和1號(hào)脫鹽水加熱器換熱冷卻至159 ℃，形成的冷凝液在循環(huán)氣分離罐循環(huán)氣分離罐中被分離出來，并送至工藝?yán)淠簱Q熱器。出分離罐的氣體經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)增壓后，循環(huán)回1號(hào)主甲烷化反應(yīng)器。

出循環(huán)氣換熱器的另一股氣體直接進(jìn)入3號(hào)輔助甲烷化反應(yīng)器，繼續(xù)甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)氣出口溫度約為480 ℃，該高溫氣體先進(jìn)入2號(hào)進(jìn)料換熱器對(duì)脫硫后的氣體進(jìn)行預(yù)熱，再在補(bǔ)充甲烷化換熱器中對(duì)進(jìn)2號(hào)補(bǔ)充甲烷化反應(yīng)器的進(jìn)料氣進(jìn)行預(yù)熱，然后在1號(hào)進(jìn)料換熱器中對(duì)進(jìn)裝置的原料氣預(yù)熱，最后在2號(hào)脫鹽水加熱器換熱冷卻到76 ℃。形成的氣液混合物在補(bǔ)充甲烷化反應(yīng)器分離罐進(jìn)行氣液分離。分離出的氣相經(jīng)補(bǔ)充甲烷化換熱器與熱反應(yīng)氣換熱升溫到 250 ℃后，進(jìn)入4號(hào)輔助甲烷化反應(yīng)器完成甲烷化反應(yīng)，出口的反應(yīng)氣體首先在2號(hào)鍋爐水預(yù)熱器對(duì)鍋爐水加熱，再在3號(hào)脫鹽水加熱器中對(duì)脫鹽水進(jìn)行加熱，然后在SNG產(chǎn)品冷卻器中用冷卻水冷卻至40 ℃。形成的工藝?yán)淠涸诋a(chǎn)品氣分離罐中分離出來并送至工藝?yán)淠簱Q熱器。出分離罐的氣體壓力約為2.28 MPa、溫度為40 ℃、甲烷摩爾分?jǐn)?shù)約為96mol%的濕合成天然氣，被送往天然氣干燥單元。

1.3 天然氣干燥

本項(xiàng)目天然氣干燥采用三甘醇脫水技術(shù)，按2系列設(shè)計(jì)，主要由三甘醇吸收和再生組成，以滿足天然氣露點(diǎn)≤-10 ℃的要求。

來自甲烷合成裝置的濕天然氣進(jìn)入原料氣過濾分離器，在濾芯的作用下，除去原料氣中的游離水、固體顆粒、烷烴液和烴類重組分。過濾后的氣體由吸收塔下部進(jìn)入塔內(nèi)向上移動(dòng)，在填料層與三甘醇呈逆向接觸，脫除天然氣中的水分。出脫水吸收塔的干燥天然氣進(jìn)入產(chǎn)品氣分離器，分離掉攜帶的少量三甘醇后，進(jìn)入天然氣壓縮裝置。

1.4 天然氣壓縮

來自天然氣干燥裝置的天然氣經(jīng)過壓縮機(jī)一段入口分離器進(jìn)行氣液分離后，進(jìn)入壓縮機(jī)一段進(jìn)行壓縮，一段出口氣溫度降至40 ℃后，經(jīng)分離器進(jìn)入壓縮機(jī)二段進(jìn)行壓縮，二段出口氣經(jīng)二段出口換熱器冷卻至42 ℃后送往天然氣首站。經(jīng)干燥脫水后的成品合成天然氣經(jīng)蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)加壓至12 MPa后，通過長輸管線送至中石油西氣東輸管線。

2 避免單系列停車的問題及對(duì)策

2.1 單系列停車的問題

甲烷化合成A/B系列原料氣入口無連通管線，當(dāng)甲烷合成1系列對(duì)應(yīng)凈化1系列非正常停車后，造成甲烷合成對(duì)應(yīng)1系列也要停車，導(dǎo)致單系列非計(jì)劃停車的問題。

甲烷化合成A/B系列產(chǎn)品氣出口無連通管線合成裝置單系列非正常停車時(shí)，對(duì)應(yīng)天然氣干燥壓縮裝置也要停車或空轉(zhuǎn)，造成單系列停車的問題。

2.2 原因分析

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)為獨(dú)立的2個(gè)系列，2系列之間的主工藝裝置工藝氣管線均沒有聯(lián)通管線。甲烷合成為最后裝置，且系統(tǒng)開停車耗時(shí)最長，只要對(duì)應(yīng)系列前裝置有1個(gè)裝置停車,必將造成甲烷合成對(duì)應(yīng)裝置非正常停車。

2.3 具體實(shí)施對(duì)策

甲烷化合成裝置A/B系列入口、出口增加連通管線及閥門，1系列對(duì)應(yīng)前裝置非正常停車后，可以通過聯(lián)通管線勻出部分原料氣，避免因原料氣中斷造成合成系統(tǒng)停車，天然氣干燥壓縮裝置也要停車或空轉(zhuǎn)。

(1)甲烷合成 A/B 系列入口原料氣管線之間增加連通管線，管線上設(shè)置手閥和電動(dòng)閥各1個(gè)，雙閥間設(shè)置盲板及導(dǎo)淋。正常運(yùn)行時(shí)，連通管線電動(dòng)閥和手閥均打開，低溫甲醇洗1系列非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)，立即調(diào)整甲烷合成 A/B 系列原料氣入口調(diào)節(jié)閥組，保證合成A/B 系列原料氣進(jìn)入量，單系列的低溫甲醇洗運(yùn)行供甲烷合成2系列正常運(yùn)行。

(2)甲烷合成 A/B 系列產(chǎn)品天然氣出口管線之間增加連通管線，管線上設(shè)置手閥及電動(dòng)閥各1個(gè)，雙閥間設(shè)置盲板及導(dǎo)淋。正常運(yùn)行時(shí)，連通管線電動(dòng)閥和手閥均打開，甲烷合成1系列非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)，立即調(diào)整天然氣干燥A/B 系列機(jī)入口調(diào)節(jié)閥組，單系列的甲烷合成產(chǎn)品氣供干燥壓縮2系列運(yùn)行。甲烷合成進(jìn)、出口工藝氣管線新增聯(lián)通管線及閥門單線圖見圖2。

圖2 甲烷合成進(jìn)、出口工藝氣管線新增聯(lián)通管線及閥門單線

2.4 實(shí)施后達(dá)到的效果

甲烷化合成A/B系列原料氣入口、產(chǎn)品氣出口工藝氣管線增設(shè)連通管線投運(yùn)后，避免因氣化、凈化、合成單系列非計(jì)劃停車導(dǎo)致甲烷合成系統(tǒng)1系列發(fā)生非計(jì)劃停車。

3 甲烷化合成裝置汽提塔汽提氣回收利用

3.1 汽提塔汽提氣放空的問題

甲烷化合成A/B兩系列汽提塔汽提氣中，CH4、H2、CO等有效氣體成分含量高達(dá) 90%以上，長排氣通過全廠事故管線排入火炬燃燒，造成很大經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)保壓力。

3.2 汽提塔汽提氣放空原因分析

3.3 具體對(duì)策

針對(duì)甲烷合成汽提塔汽提氣放空的情況，成立技改小組，通過為期1周的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，決定將合成 A/B 系列汽提塔頂部放火炬管線控制閥后分別引出1根DN50管線，并將A/B系列DN50管線合并為1根DN80管線送入低溫甲醇洗廢氣壓縮機(jī)入口，經(jīng)過壓縮機(jī)加壓后最終并入低溫甲醇洗裝置入口粗煤氣管線中，達(dá)到將汽提氣中有效氣體CH4、H2、CO等回收利用的目的。

3.4 實(shí)施后達(dá)到的效果

根據(jù)甲烷合成工藝物料平衡圖及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)流量測(cè)算，甲烷合成 A/B 系列汽提氣共 90 Nm3/h，其中有效氣組分81 Nm3/h，1年運(yùn)行按8 000 h計(jì)算，共可回收天然氣8 000×81=64.8萬Nm3/a，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益折合人民幣為64.8×2.5= 162萬元/a。

4 縮短甲烷合成系統(tǒng)降溫時(shí)間

4.1 停車檢修降溫時(shí)間過長的問題

甲烷化合成A/B系列停車檢修，因特性要求催化劑需要置換降溫處理，4臺(tái)反應(yīng)器催化劑的熱點(diǎn)溫度各不相同，正常1#主反應(yīng)器最高，可達(dá)630 ℃，停車機(jī)修時(shí)，各反應(yīng)器床層溫度需降到45 ℃以下方可開始檢修，甲烷合成1系統(tǒng)降溫因受中壓氮?dú)庥昧肯拗?配套液氮泵的最大打氣量為12 000 Nm3/h)，降溫耗時(shí)需要47 h，時(shí)間較長。

4.2 停車檢修降溫時(shí)間長的原因分析

甲烷化合成A/B系列停車檢修，催化劑置換降溫需要使用中壓氮?dú)猓袎旱獨(dú)鈴脑蠚夤芫€進(jìn)入合成系統(tǒng)，經(jīng)過與系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)器、換熱器等設(shè)備換熱，吹掃氮?dú)鉁囟纫来瓮ㄟ^各個(gè)反應(yīng)器及換熱器后逐漸升高，因初期降溫需要啟動(dòng)循環(huán)氣壓縮機(jī)循環(huán)降溫，部分中壓氮?dú)鉁囟壬吆笕栽诤铣上到y(tǒng)循環(huán)，4臺(tái)反應(yīng)器只能通過原工藝氣管線循環(huán)減溫，無法補(bǔ)入新鮮的低溫中壓氮?dú)?，?dǎo)致床層降溫速度緩慢。

4.3 具體對(duì)策

經(jīng)過甲烷化系統(tǒng)優(yōu)化小組的研究分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際管線的布置，最終決定先在甲烷合成A系列的原料氣入口中壓氮?dú)夤芫€與V10止逆閥前新增1根DN80的氮?dú)饨禍毓芫€，將氮?dú)饨禍毓芫€與合成系統(tǒng)升溫管線相連。通過改變合成系統(tǒng)的升溫流程，達(dá)到合成系統(tǒng)停車后快速降溫的目的。

(1)在原料氣入口中壓氮?dú)夤芫€與V10止逆閥前新增1條DN80的管線，將中壓氮?dú)夤芫€與升溫管線相連。

(2)在4臺(tái)甲烷化反應(yīng)器入口各新增1條DN50的中壓氮?dú)夤芫€，用于吹掃降溫。

4.4 實(shí)施后的效果

甲烷合成A系列的氮?dú)饨禍毓芫€技改完成，于2021年年度大檢修后投運(yùn)。投運(yùn)后，吹掃氮?dú)庵苯舆M(jìn)入4臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)行降溫，避免了中壓氮?dú)鈴脑蠚夤芫€進(jìn)入合成系統(tǒng)，經(jīng)過與系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)器、換熱器等設(shè)備換熱，吹掃氮?dú)鉁囟壬撸鴮?dǎo)致床層溫度下降緩慢的問題。改造后，停車降溫總共用時(shí)34.5 h，較之前合成系統(tǒng)降溫縮短12.5 h，提前交付檢修，投運(yùn)效果較好。

“互聯(lián)網(wǎng)+親職教育”意味著親職教育主體和教育資源的開放。在我國，正式的親職教育主要是由家長學(xué)校和一些零星的民間教育機(jī)構(gòu)承擔(dān)，辦學(xué)主體單一且效果微弱?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+親職教育”使資源的優(yōu)化配置更加便捷，吸引更多的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和教育機(jī)構(gòu)參與到親職教育的領(lǐng)域中來。此外，傳統(tǒng)親職教育的模式也比較單一，家長學(xué)校主要是開設(shè)團(tuán)體講座的形式，講座內(nèi)容往往偏向理論而顯得枯燥，缺乏操作性和針對(duì)性，無法滿足不同家長多樣化的需求。互聯(lián)網(wǎng)的開放性使教育主體日益多元，教育資源更加豐富，教育形式更加生動(dòng)活潑。

4.5 實(shí)施得到的經(jīng)濟(jì)效益

合成系統(tǒng)降溫使用中壓氮?dú)饬繛?0 000 Nm3/h，每次可節(jié)省125 000 Nm3中壓氮?dú)?，折合液氮約156 t，液氮按照700元/t計(jì)算，可節(jié)省156×700=10.92萬元/次。

提前停車進(jìn)入檢修，甲烷和1系列系統(tǒng)檢修完成后提前開車12.5 h，正常運(yùn)行滿負(fù)荷產(chǎn)氣量為125 000 Nm3/h，天然氣凈利潤為0.5元/m3計(jì)，經(jīng)濟(jì)效益折合人民幣 12.5×125 000×0.5=78.125萬元/次

4.6 優(yōu)化建議

甲烷合成A系列改造后投運(yùn)效果較好，建議甲烷合成B系列按照技改方案改造，達(dá)到停車后縮短系統(tǒng)降溫時(shí)間，提前交出檢修的目的。

5 合成系統(tǒng)氣密耗時(shí)過長的問題及對(duì)策

5.1 合成系統(tǒng)氣密耗時(shí)過長的問題

甲烷化合成裝置氣密試驗(yàn)需達(dá)到3.56 MPa，而中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力設(shè)計(jì)指標(biāo)為2.50 MPa，因此甲烷合成系統(tǒng)氣密現(xiàn)有的條件只能達(dá)到2.50 MPa，無法滿足甲烷合成系統(tǒng)正常運(yùn)行壓力3.10 MPa的需求，更難達(dá)到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力的1.15倍的壓力條件下的氣密需求。

5.2 合成系統(tǒng)氣密耗時(shí)長的原因

因合成裝置工藝系統(tǒng)利用現(xiàn)有的中壓氮?dú)鈿饷軆H能達(dá)到2.5 MPa，達(dá)到氣密試驗(yàn)至3.56 MPa只能通過租賃液氮撬裝車。因液氮撬裝車氣密前需做油含量分析、接臨時(shí)管線、打氣量受限等諸多原因，造成合成系統(tǒng)氣密時(shí)間過長(耗時(shí)37h)，影響甲烷合成開車進(jìn)度和天然氣并網(wǎng)時(shí)間，且每次兩個(gè)系列氣密實(shí)驗(yàn)所需租賃液氮撬裝設(shè)備及槽車的費(fèi)用高。

5.3 具體對(duì)策

為縮短裝置氣密時(shí)間、提高開車效率、節(jié)約成本，新天煤化工技術(shù)團(tuán)隊(duì)根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及工藝介質(zhì)條件，通過多次技術(shù)討論會(huì)后，決定利用現(xiàn)有資源，在天然氣壓縮機(jī)氮?dú)夤r下，壓力提高至3.1 MPa后，返送至甲烷合成系統(tǒng)作為氣密介質(zhì)，天然氣壓縮A/B機(jī)出口新增1根DN50管線，接至合成A/B裝置原料氣入口管線，直接利用天然氣壓縮機(jī)提壓中壓氮?dú)?，給甲烷合成A/B系列系統(tǒng)做氣密性試驗(yàn)。天然氣壓縮機(jī)可提壓至12 MPa，滿足甲烷合成系統(tǒng)規(guī)范規(guī)定3.56 MPa的壓力等級(jí)要求。這樣既節(jié)省了生產(chǎn)運(yùn)行成本，也大大節(jié)約了高壓氣密時(shí)間，為系統(tǒng)提前開車做好準(zhǔn)備工作。

5.4 實(shí)施后達(dá)到的效果

該項(xiàng)技改工作完成后，甲烷合成系統(tǒng)氣密試驗(yàn)采用2.50 MPa中壓氮?dú)?，先給合成系統(tǒng)充壓到2.45 MPa后，再啟動(dòng)天然氣壓縮機(jī)出口，提壓至3.56 MPa給合成A系列充壓，僅用5h就完成了氣密試驗(yàn)壓力要求，此次技改縮短了裝置氣密時(shí)間，系統(tǒng)開車提前了32h。按單系列100%負(fù)荷，開車產(chǎn)氣量為125 000 Nm3/h結(jié)算，每次合成系統(tǒng)大檢修后系統(tǒng)開車縮短32h，每次可多產(chǎn)125 000×32=400萬Nm3天然氣，折合人民400×0.5=200萬元/次。每年甲烷合成大檢修1次，甲烷合成兩系列租賃撬裝車可節(jié)約費(fèi)用50萬元。

6 甲烷合成反應(yīng)器壓差高的問題及對(duì)策

6.1 甲烷合成反應(yīng)器壓差高的問題

2020年底，甲烷合成系統(tǒng)大檢修末期出現(xiàn)B系列2#主反應(yīng)器和A系列3#輔助反應(yīng)器壓差上漲的情況，且很快就上漲至設(shè)計(jì)壓力報(bào)警值125kPa。

6.2 甲烷合成反應(yīng)器壓差高的原因分析

(1)因新天煤化工催化劑已使用4年，設(shè)計(jì)規(guī)定使用5年，已至催化劑壽命的末期，部分催化劑出現(xiàn)粉化的情況。合成系統(tǒng)4臺(tái)反應(yīng)器串聯(lián)運(yùn)行，隨著合成氣的后移，合成氣夾帶的部分粉化催化劑被帶入后反應(yīng)器，出現(xiàn)B系列2#主反應(yīng)器和A系列3#輔助反應(yīng)器壓差高的情況。

(2)反應(yīng)器內(nèi)澆注料脫落，因前面反應(yīng)器內(nèi)的澆注料脫落用時(shí)較長，且反應(yīng)器內(nèi)溫度高，運(yùn)行過程系統(tǒng)開停車，反應(yīng)器內(nèi)壓力波動(dòng)大，出現(xiàn)澆注料脫落的情況，澆注料脫落后隨合成氣帶入后反應(yīng)器，出現(xiàn)2#主反應(yīng)器、3#輔助反應(yīng)器壓差高的情況。

6.3 具體對(duì)策及措施

針對(duì)甲烷合成系統(tǒng)反應(yīng)器壓差高的情況，新天煤化工借鑒行業(yè)內(nèi)的處理措施，決定將此項(xiàng)檢修項(xiàng)目外包給具有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行“撇頭”處理，“撇頭”處理完成后，根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)催化劑的剩余量決定是否補(bǔ)充新的催化劑，B系列2#主反應(yīng)器撇頭30 cm后，裝填20 cm新催化劑，甲烷合成A系列3#輔助反應(yīng)器撇頭15 cm后不再裝填新催化劑。

6.4 實(shí)施后達(dá)到的效果

通過對(duì)甲烷合成B系列2#主反應(yīng)器進(jìn)行“撇頭”處理后，2#主反應(yīng)器壓差由之前的125 kPa降至45 kPa，壓差恢復(fù)正常。之后對(duì)甲烷合成A系列進(jìn)行了停車“撇頭”處理，系統(tǒng)開車運(yùn)行負(fù)荷加至滿負(fù)荷，3#輔助反應(yīng)器壓差由之前的125 kPa降至30 kPa，壓差恢復(fù)正常。此次對(duì)反應(yīng)器壓差高進(jìn)行“撇頭”處理效果較好，也為后期出現(xiàn)反應(yīng)器壓差高的問題總結(jié)了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

7 一級(jí)干氣密封氣存在的問題及對(duì)策

7.1 循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)干氣密封氣存在的問題

(1)循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣帶液，導(dǎo)致密封氣增壓泵因出口因溫度高而報(bào)警。密封氣帶液影響壓縮機(jī)干氣密封安全穩(wěn)定運(yùn)行及壽命，溫度高報(bào)警影響正常操作。

(2)循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣流量調(diào)節(jié)閥故障率高且無旁路，發(fā)生故障時(shí)無法隔離在線檢修，影響壓縮機(jī)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

(3)循環(huán)氣壓縮機(jī)緊急停車后，一級(jí)密封氣快速切換備用中壓氮?dú)猓\(yùn)行時(shí)循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣備用氣源氮?dú)夤芫€切斷為手閥，處于全開狀態(tài)，循環(huán)氣壓縮機(jī)急停后有工藝氣竄入中壓氮?dú)?管網(wǎng)壓力2.5 MPa，低于合成系統(tǒng)壓力3.2 MPa)，管網(wǎng)存在風(fēng)險(xiǎn)。

7.2 原因分析

(1)甲烷合成系統(tǒng)因反應(yīng)速率及合成率的工藝要求，合成系統(tǒng)配套1臺(tái)循環(huán)氣壓縮機(jī)，將2#主反應(yīng)器出口的合成氣一部分作為循環(huán)氣返回1#、2#反應(yīng)器再次參加反應(yīng)。循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣采用合成氣作為一級(jí)密封氣的氣源，2#主反應(yīng)器出口已有大部分甲烷產(chǎn)生，伴隨著合成反應(yīng)有一部分水生成。2#反應(yīng)器出口合成氣進(jìn)入循環(huán)氣入口分離器后，進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)，循環(huán)氣壓縮機(jī)無法將全部的水分離出來，造成壓縮機(jī)一級(jí)密封氣帶液。

(2)循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣流量調(diào)節(jié)閥故障率高且無旁路，屬于設(shè)計(jì)缺陷。

7.3 具體實(shí)施對(duì)策

(1)增壓泵出入口增加1組過濾器，增壓泵出口增加1組冷卻器，將一級(jí)密封氣氣源改為不帶水的凈化氣。

(2)甲烷化車間循環(huán)壓縮機(jī)一級(jí)密封氣流量調(diào)節(jié)閥增加旁路，將合成循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣流量調(diào)節(jié)閥增加旁路。

(3)在循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣所用中壓氮?dú)夤芫€上增加快速切斷兩位閥，壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)保持關(guān)閉狀態(tài)，并與壓縮機(jī)停運(yùn)信號(hào)掛聯(lián)鎖，確保壓縮機(jī)停運(yùn)時(shí)，能快速將切斷閥打開。

7.4 實(shí)施后達(dá)到的效果

(1)解決了壓縮機(jī)一級(jí)密封氣帶液、循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)密封氣增壓泵出口因溫度高而報(bào)警的問題，提高了循環(huán)氣壓縮機(jī)干氣密封安全穩(wěn)定運(yùn)行周期，保證了循環(huán)氣壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)可以實(shí)現(xiàn)一級(jí)密封氣流量調(diào)節(jié)閥在保證一級(jí)密封氣流量的前提下，隔離檢修，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

(3)在一級(jí)密封氣中壓氮?dú)夤芫€上增加快速切斷閥后，在正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閉，停車時(shí)快速打開，既可以保護(hù)干氣密封，又可以防止工藝氣竄去氮?dú)夤芫W(wǎng)。

8 天然氣干燥三甘醇消耗量增大的對(duì)策

8.1 天然氣干燥三甘醇消耗量增大的問題

2020年1月初，隨著甲烷化天然氣干燥裝置負(fù)荷加至100%后，出現(xiàn)了三甘醇消耗量越來越大的問題，1月日耗三甘醇量最高已達(dá)到0.64kg/萬Nm3，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)指標(biāo)0.45 kg/萬Nm3。

8.2 原因分析8.2.1 工藝氣入口濕氣溫度

天然氣干燥入口濕氣溫度過高會(huì)造成天然氣含水量增大，增大重沸器的負(fù)荷；過低則在和貧液接觸時(shí)脫水效果變差。無論過高或者過低都會(huì)影響三甘醇的脫水效果，進(jìn)而增大三甘醇的消耗量。所以需要通過查閱記錄、對(duì)比指標(biāo)等措施，嚴(yán)格控制干燥裝置天然氣入口濕氣溫度小于40 ℃且大于15 ℃。

根據(jù)調(diào)取2020年1月15日～25日干燥裝置天然氣入口溫度(見圖3)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)11 d濕天然氣溫度均小于指標(biāo)控制40 ℃，天然氣溫度控制正常，確定工藝氣入口溫度高為非要因。

圖3 干燥裝置天然氣入口溫度11天統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

8.2.2貧液冷卻器換熱效果差

貧液冷卻器換熱效果差會(huì)導(dǎo)致三甘醇循環(huán)泵損壞，也會(huì)使天然氣的脫水效果變差，從而造成三甘醇損失過高，需要監(jiān)測(cè)控制三甘醇泵入口溫度小于指標(biāo)控制60 ℃。

調(diào)取2020年1月15日～25日干燥裝置循環(huán)泵入口溫度發(fā)現(xiàn)，連續(xù)11 d濕天然氣溫度均小于指標(biāo)控制60 ℃，天然氣溫度控制正常，確定貧液冷卻器換熱效果差為非要因。

8.2.3精餾柱頂放空溫度

嚴(yán)格控制精餾柱頂部排放溫度。精餾柱的作用主要是控制重沸器出口的氣體溫度，同時(shí)對(duì)來自吸收塔的富甘醇進(jìn)行預(yù)熱。如果溫度過高會(huì)使甘醇蒸汽蒸發(fā)，增大三甘醇損耗量，需要控制精餾柱頂溫度在88～95 ℃之間。

調(diào)取2020年1月15日～25日干燥裝置精餾柱頂溫度發(fā)現(xiàn)，連續(xù)11 d精餾柱頂溫度均小于指標(biāo)控制范圍，溫度控制正常，精餾柱頂放空溫度高為非要因。

8.2.4重沸器溫度

嚴(yán)格控制重沸器溫度。由于三甘醇溶液和水的沸點(diǎn)相差很大，且不生成共沸物，較易分離。重沸器作用是使塔底的液體再次氣化，將富液中的水分蒸發(fā)出去，如果重沸器溫度過高，則會(huì)將甘醇蒸汽蒸發(fā)出去，造成三甘醇損耗增大，需要嚴(yán)格控制重沸器溫度在175～203 ℃。

調(diào)取2020年1月15日～25日干燥裝置重沸器溫度(見圖4)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)11 d濕重沸器溫度均值在190.6 ℃，溫度指標(biāo)控制正常，重沸器溫度過高為非要因。

圖4 精餾柱頂溫度溫度11天統(tǒng)計(jì)圖

8.2.5三甘醇廢液含醇高

充分利用三甘醇廢液。統(tǒng)計(jì)三甘醇排放廢液的含醇量(見表1)，如廢液含醇量高，需回收廢液并實(shí)現(xiàn)再次利用，將廢液注入三甘醇再生系統(tǒng)進(jìn)行多次利用。

表1 三甘醇分析

綜合干燥A/B三甘醇廢液分析情況，含水平均值為50.50%，含三甘醇平均值為49.50%，即三甘醇廢液中約含有一半的三甘醇。通過統(tǒng)計(jì)13 d的廢液量，干燥A系列平均廢液產(chǎn)生量為7.37kg/h，干燥B系列平均廢液產(chǎn)生量為9.09kg/h。按照干燥A/B裝置運(yùn)行8 000 h/a計(jì)算，年產(chǎn)生的廢液量為(7.37+9.09)kg/h×8 000 h=131 680 kg，全年共產(chǎn)生廢液約131.68 t；按照廢液含三甘醇49.5%計(jì)算，全部回收利用，全年可回收三甘醇65 t，分析確認(rèn)三甘醇廢液含醇高為三甘醇消耗高的主要要因。

8.2.6汽提氮?dú)饬窟^大

精準(zhǔn)控制汽提氮?dú)饬髁?，使三甘醇濕氣更好脫水，從而減少三甘醇損耗。

根據(jù)調(diào)取2020年1月15日至25日間的干燥裝置汽提氮?dú)饬髁堪l(fā)現(xiàn)，連續(xù)11 d氮?dú)饬髁靠刂凭翟?20 Nm3/h，指標(biāo)控制正常，確認(rèn)汽提氮?dú)饬窟^大為非要因。

8.2.7閃蒸罐壓力過高

嚴(yán)格控制閃蒸罐壓力。閃蒸罐的作用是在低壓下閃蒸出富甘醇中甲烷、二氧化碳、氫氣等氣體。如果閃蒸罐溫度過高，會(huì)降低閃蒸效果和三甘醇的純度，使烴類物質(zhì)隨三甘醇進(jìn)入重沸器，在溫度過高時(shí)烴類和水分會(huì)迅速汽化，蒸汽向精餾柱頂部移動(dòng)帶走三甘醇，嚴(yán)格檢測(cè)和控制閃蒸罐壓力在0.4 MPa左右。

調(diào)取2020年1月15日至25日間的干燥裝置閃蒸罐發(fā)現(xiàn)，連續(xù)11 d壓力控制均值在0.4 MPa，指標(biāo)控制正常，確認(rèn)閃蒸罐壓力過大為非要因。

通過統(tǒng)計(jì)分析一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，最終找出了導(dǎo)致三甘醇消耗量增大的主要原因?yàn)樘烊粴飧稍顰/B三甘醇廢液中三甘醇含量高，平均值高達(dá)為 49.50%。原設(shè)計(jì)三甘醇廢液送污水處理后無法回收利用，出現(xiàn)三甘醇耗量增大；另外，天然氣干燥出口中的天然氣夾帶少量三甘醇，為三甘醇消耗量大的次要原因。

8.3 具體對(duì)策

針對(duì)三甘醇廢液中三甘醇含量高的原因，決定將三甘醇廢液回收利用，將三甘醇收集罐三甘醇廢液停送水處理，在三甘醇廢液罐底部增加回收泵，將廢液輸送至閃蒸罐再生，以達(dá)到回收利用的目的。三甘醇回收系統(tǒng)改造前后對(duì)比見圖5。

圖5 三甘醇回收系統(tǒng)改造前后工藝流程對(duì)比

(1)在三甘醇廢液罐底部新增2臺(tái)三甘醇廢液回收利用泵，配置管線、隔離閥等，將廢液收集罐內(nèi)廢液輸送至閃蒸罐進(jìn)行閃蒸再生，系統(tǒng)中的水分通過增加氣體氮?dú)饬亢吞岣呷蚀贾胤衅鞯臏囟葋砜刂?，以保證水分可以全部蒸除。

(2)將天然氣壓縮機(jī)入口分離器、段間分離器底部導(dǎo)淋兩導(dǎo)淋匯總至一根管引至室外，與集液包相連，先將三甘醇排入集液包，集液包液位高時(shí)關(guān)閉排放導(dǎo)淋，再從集液包內(nèi)將三甘醇排至天然氣干燥裝置回收利用。

8.4 實(shí)施后達(dá)到的效果

自三甘醇廢液回收利用泵和天然氣壓縮機(jī)入口分離器、段間分離器底部三甘醇回收管線投運(yùn)后，三甘醇消耗遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)0.45 kg/萬Nm3，最低時(shí)低到0.28 kg/萬Nm3，徹底解決了天然氣干燥三甘醇消耗量大的問題。

8.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

2019年，甲烷化車間天然氣干燥裝置三甘醇消耗量為0.45 kg/萬Nm3天然氣，年消耗三甘醇73 t，年累計(jì)天然氣產(chǎn)量16.3億Nm3，三甘醇消耗量較高。2020年計(jì)劃天然氣產(chǎn)量19億Nm3，需消耗三甘醇85.5 t，約需采購費(fèi)用145.3萬元。按照干燥A/B系列運(yùn)行8 000 h計(jì)算，預(yù)計(jì)可回收三甘醇廢液131.68 t/a，廢液中含三甘醇49.5%，全部回收利用可回收三甘醇65 t/a。每年可節(jié)約1.7×65=110.5萬元。

9 結(jié)語

新天煤化工技術(shù)攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)通過行業(yè)內(nèi)對(duì)標(biāo)、自身探索和多次技術(shù)交流，制定技改方案并組織實(shí)施，解決了甲烷合成系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的甲烷合成系統(tǒng)降溫時(shí)間長、甲烷合成系統(tǒng)氣密費(fèi)用高和耗時(shí)長、甲烷合成反應(yīng)器壓差高、甲烷合成循環(huán)氣壓縮機(jī)一級(jí)干氣密封氣帶水及溫度高、天然氣三甘醇消耗量增大、甲烷化合成裝置汽提塔汽提氣放火炬等一系列問題，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，樹立了行業(yè)內(nèi)節(jié)能降耗的標(biāo)桿，提高了甲烷合成系統(tǒng)的緊急效益。目前，新天煤化工的甲烷合成系統(tǒng)已處于行業(yè)領(lǐng)先水平。