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        低溫甲醇洗裝置的優(yōu)化

        2023-01-14 13:17:29楊亮亮李慧鵬
        氮肥與合成氣 2022年1期
        關(guān)鍵詞:油類沸器工段

        楊亮亮, 李慧鵬, 楊 晶

        (河南晉控天慶煤化工有限責(zé)任公司, 河南沁陽(yáng) 454500)

        河南晉控天慶煤化工有限責(zé)任公司年產(chǎn)30萬(wàn)t合成氨、52萬(wàn)t尿素、副產(chǎn)5×108m3工業(yè)燃?xì)?LNG)項(xiàng)目,配套低溫甲醇洗裝置。

        1 低溫甲醇洗

        低溫甲醇洗工段主要起到凈化氣體的作用,來(lái)自變換工段的粗煤氣經(jīng)過(guò)降溫冷卻后,在粗煤氣分離器(S02)分離氣體中攜帶的水、不飽和碳?xì)浠衔锏入s質(zhì),之后氣體進(jìn)入低溫甲醇洗的脫硫塔和二氧化碳吸收塔,送往液氮洗工段。吸收完氣體的甲醇溶液經(jīng)過(guò)循環(huán)再生重新利用。熱再生塔(T05)再生系統(tǒng)經(jīng)再沸器再生加熱,甲醇溶液中閃蒸出的硫化氫冷卻后,在硫化氫氣體分離器(S04)分離甲醇,經(jīng)過(guò)復(fù)熱送往硫回收工段,分離后的甲醇回收至回流槽(V01)。預(yù)洗系統(tǒng)包括共沸塔(T08)、甲醇水塔、萃取器(V02),其中T08主要作用是將甲醇水中的油加熱后從塔頂冷凝分離排出系統(tǒng),甲醇水塔主要作用是將甲醇水分離回收甲醇蒸汽,產(chǎn)生的廢水送往生化水處理。同時(shí)當(dāng)變換氣體中含有油類物質(zhì)時(shí),會(huì)在V02中將油類物質(zhì)分離,送往石腦油儲(chǔ)罐。

        2 出現(xiàn)的問(wèn)題及改造措施

        2.1 SO4頂部出口氣相管線堵塞

        硫化氫富氣又稱酸性氣,根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn),氨和甲醇為極性物質(zhì),相似相容。在常溫常壓下,氨極易在甲醇中溶解,其在甲醇中的溶解度是硫化氫的10多倍、二氧化碳的60多倍[1]。S04頂部出口氣相管線前后壓差高,通過(guò)分析底部排出的甲醇得知,其中含有氨鹽。氨與硫化氫在此處生成硫化銨,并隨氣體流動(dòng)進(jìn)入氣相管道[2]。銨鹽在此處聚集,導(dǎo)致酸性氣排出不暢,系統(tǒng)憋壓,影響正常運(yùn)行。同時(shí)酸氣分液罐液底部有“U”型彎,正常運(yùn)行時(shí)罐中有一定的液位,起到水封的作用,防止V01中氣體不經(jīng)過(guò)換熱直接串入外排酸性氣中。

        針對(duì)外排不暢,關(guān)閉熱再生氣冷卻器(E012)的循環(huán)水,將E012出口氣相溫度控制在65 ℃,經(jīng)過(guò)提溫后,在S04頂部溫度會(huì)上漲至0 ℃以上。短暫運(yùn)行后,再將循環(huán)水恢復(fù)至正常運(yùn)行開(kāi)度,酸性氣管線壓差明顯降低。酸性氣分液罐在液位滿時(shí),發(fā)生虹吸效應(yīng),是導(dǎo)致酸性氣壓力周期性波動(dòng)的原因。利用系統(tǒng)停車(chē)大修的機(jī)會(huì),在酸性氣分液罐排液管線最高點(diǎn)增加閥門(mén)。排氣閥門(mén)投入使用后,保證酸性氣分液罐液位始終保持穩(wěn)定液位,有效避免酸性氣壓力波動(dòng),保證了后工段硫回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

        2.2 V01中甲醇的油含量高

        隨著低溫甲醇洗系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,變換氣中攜帶的油類物質(zhì)會(huì)通過(guò)預(yù)洗系統(tǒng)帶入到V01中,當(dāng)V01中甲醇的油含量較多時(shí),會(huì)影響甲醇對(duì)二氧化碳和硫化氫的吸收,導(dǎo)致循環(huán)量過(guò)大、系統(tǒng)能耗增加、系統(tǒng)溫度升高,同時(shí)甲醇消耗變大。為杜絕類似現(xiàn)象的發(fā)生,加入部分水,將甲醇中溶解的油類物質(zhì)萃取分層,作為日常取樣判斷分析的依據(jù)。當(dāng)甲醇中油類物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)超過(guò)三分之一時(shí),通過(guò)V01底部導(dǎo)淋排至地下槽,最終排出系統(tǒng);同時(shí)向系統(tǒng)中補(bǔ)充新鮮甲醇,保證其純度。原設(shè)計(jì)中,V01底部的回流泵出口自調(diào)閥后有退液管線至預(yù)洗系統(tǒng),實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,由于壓力不足無(wú)法將V01中的甲醇液送往V02,導(dǎo)致甲醇無(wú)法被再生利用,造成浪費(fèi)。系統(tǒng)停車(chē)大修期間,將退液管線改至回流泵(P61306)出口閥前,解決了設(shè)計(jì)上的缺陷。

        2.3 S02堵塞

        來(lái)自變換的粗煤氣在經(jīng)過(guò)降溫冷卻后進(jìn)入S02。因分離氣體中攜帶水分等雜質(zhì),在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),S02排液管線發(fā)生堵塞,分離出的物質(zhì)無(wú)法正常送出系統(tǒng)。通過(guò)拆檢、取樣分析,該不明物質(zhì)溫度低于100 ℃時(shí),由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。為保證管線排液順暢,在管線增加低壓蒸汽伴熱,同時(shí)做好保溫。投入使用后,管線未再發(fā)生堵塞現(xiàn)象,降低了檢修的頻率。

        2.4 系統(tǒng)水含量高

        低溫甲醇洗系統(tǒng)停車(chē)檢修期間,管道設(shè)備內(nèi)部用大量的水進(jìn)行清洗,導(dǎo)致開(kāi)車(chē)過(guò)程中系統(tǒng)水含量高。有關(guān)文獻(xiàn)記載,當(dāng)貧甲醇中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)4%時(shí),硫化氫在貧甲醇中溶解度大幅下降[3]。系統(tǒng)貧甲醇體積分?jǐn)?shù)長(zhǎng)期高于1.5%,無(wú)法有效降低,通過(guò)取樣分析再沸器蒸汽冷凝液中的甲醇含量,發(fā)現(xiàn)T05再沸器和甲醇水塔(T09)再沸器發(fā)生泄漏。切換再沸器,將泄漏的再沸器切出系統(tǒng)后堵漏,最終成功降低了低溫甲醇洗中的水含量,保證了生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

        2.5 系統(tǒng)甲醇消耗高

        實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,進(jìn)裝置粗煤氣體積流量為35萬(wàn)m3/h時(shí),低溫甲醇洗系統(tǒng)月度消耗甲醇量為150 t,消耗偏大。通過(guò)取樣分析,外排二氧化碳產(chǎn)品氣中攜帶甲醇體積分?jǐn)?shù)為100×10-6,預(yù)洗閃蒸塔(T07)二段氣體排往酸性氣火炬管線,其中甲醇體積分?jǐn)?shù)為200×10-6。為降低系統(tǒng)甲醇消耗,改變工藝操作。首先將T07二段的氣體回收至T04二段,回收其中的甲醇,同時(shí)利用停車(chē)大修,對(duì)二氧化碳閃蒸段進(jìn)行拆檢,發(fā)現(xiàn)其中的降液管線脫落。將管線恢復(fù)后,二氧化碳中甲醇體積分?jǐn)?shù)最低降至10×10-6。通過(guò)回收這兩種氣體中的甲醇,同樣負(fù)荷的工況下,甲醇月度消耗量降低至110 t,有效控制了生產(chǎn)成本。同時(shí)通過(guò)增加尾氣洗滌塔解決排放氣運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際流量大于設(shè)計(jì)值的問(wèn)題。洗滌塔的一側(cè)預(yù)留檢修場(chǎng)地以滿足塔的吊裝、塔板裝卸,塔的人孔、手孔朝向檢修。同時(shí)在設(shè)計(jì)塔的裙座高度充分考慮泵的汽蝕余量要求[4]。兩個(gè)洗滌塔實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行,降低了排放氣中甲醇含量,進(jìn)而降低了系統(tǒng)甲醇消耗。

        2.6 壓力容器產(chǎn)生裂紋

        在系統(tǒng)停車(chē)大修時(shí),通過(guò)對(duì)壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)了貧富甲醇換熱器(E010)外殼有裂紋。根據(jù)設(shè)備材質(zhì)、使用條件,針對(duì)性地檢修設(shè)備,保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,后期運(yùn)行過(guò)程中未發(fā)生同類問(wèn)題。

        3 結(jié)語(yǔ)

        從全國(guó)煤化工行業(yè)整體來(lái)看,低溫甲醇洗是氣體凈化的主要工段之一。為保證低溫甲醇洗工段安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行,針對(duì)裝置中出現(xiàn)的各種問(wèn)題,提出不同的解決辦法和思路,同時(shí)也遵循節(jié)能減排、綠色高效發(fā)展的理念,有助于低溫甲醇洗裝置在更廣闊的領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。

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