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低溫甲醇洗裝置試車問(wèn)題分析及解決措施

文檔作者：王學(xué)軍，喬洪凱，郭曉鵬文檔來(lái)源：陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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2012年1月 化肥工業(yè) 59低溫甲醇洗裝置試車問(wèn)題分析及解決措施王學(xué)軍，喬洪凱，郭曉鵬(陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司 陜西渭南714000)摘要對(duì)大型煤化工酸性氣體脫除采用的低溫甲醇洗與NHD工藝進(jìn)行了對(duì)比，概述了低溫甲醇洗裝置的工藝流程及特點(diǎn)。介紹了低溫甲醇洗裝置試車經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)闡述開車過(guò)程中出現(xiàn)的換熱器(E6)管程水堵塞、系統(tǒng)導(dǎo)氣時(shí)CO，徹底吸收、蝶閥調(diào)節(jié)精度不足和界區(qū)閥不能雙向密封等問(wèn)題及解決措施。關(guān)鍵詞低溫甲醇洗試車解決措施●Analysis of Test Run Problems and Solution Measuresof Low．Temperature Methanol Wash UnitWang Xuejun，Qiao Hongkai，Guo Xiaopeng(Shaanxi Weihe Coal Chemical Group Co．，Ltd． Shaanxi Weinan 714000)Abstract A comparison is made of low—temperature methanol wash and NHDprocessesfor。removal of acid gases in large plants for chemical processing of coal．A description is given of theprocessflow and special features of the low—temperature methanol wash unit．Experience in the test Funis presented，with emphasis on the problems encountered and their solutions，such as water plugging inthe tube pass of heat exchanger(E6)during start-up，thorough absorption of C02 in gas delivery to thesystem，insufficient accuracyin adjustment of the butterfly valve and inability of two-way sealing ofvalves in the battery limit．Keywords low．temperature methanol wash test run solutions陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱渭化公司)三期400 kt／a甲醇項(xiàng)目包括德士古。水煤漿加壓氣化、大連理工大學(xué)的低溫甲醇洗及卡薩利甲醇合成裝置，于2011年3月12日試車成功，產(chǎn)出合格甲醇。1 酸性氣體脫除工藝對(duì)比現(xiàn)有大型煤化工酸性氣體脫除工藝主要有德國(guó)Linde公司和Lurgi公司共同開發(fā)的低溫甲醇洗工藝和我國(guó)南化公司開發(fā)的聚乙二醇二甲醚(NHD)工藝。NHD工藝的優(yōu)點(diǎn)是凈化度高、操作穩(wěn)定、能耗低、設(shè)備流程較簡(jiǎn)單，且聚乙二醇二甲醚蒸氣壓較低、揮發(fā)性小、無(wú)毒無(wú)害，危害性小。低溫甲醇洗工藝屬于物理吸收法，以甲醇作為酸性氣體吸收液，利用其在一60℃左右的低溫下對(duì)酸性氣體溶解度極大的物理特性，選擇性地吸收原料氣中的H：S，CO：及各種有機(jī)硫等雜質(zhì)；由于硫化物在甲醇中的溶解度比CO：大4—6倍，所以酸性氣體的脫除可在同一座塔的不同位置進(jìn)行，大大降低了溶劑循環(huán)量。渭化公司三期400 kt／a甲醇項(xiàng)目?jī)艋到y(tǒng)選用低溫甲醇洗工藝的原因如下。(1)由于酸性氣體在甲醇中的溶解度大于在NHD溶液中的溶解度，所以在大型煤化工裝置中，溶劑循環(huán)量的差距就十分明顯。(2)由于溶劑循環(huán)量、氣體選擇性和操作條件的不同，低溫甲醇洗工藝的H：損失量小于NHD工藝。作者簡(jiǎn)介：王學(xué)軍(1969一)，男，工程師，1992年畢業(yè)于武漢交通科技大學(xué)，現(xiàn)任陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司雙甲車間工藝主任。聯(lián)系方式：wangxuejun一1989@163．tom萬(wàn)方數(shù)據(jù)60 化肥工業(yè) 第39卷第1期(3)NHD溶劑價(jià)格高(13 000形t左右)，而甲醇價(jià)格為2 000形t左右；且渭化公司二期項(xiàng)目的產(chǎn)品為甲醇，進(jìn)一步降低了溶劑的成本。(4)與甲醇相比，NHD溶劑的黏度較大，而黏度對(duì)傳質(zhì)、傳熱、輸送等方面都會(huì)產(chǎn)生影響。由于溶劑黏度大，溶劑與氣相間的傳質(zhì)變差，需要增加吸收塔的填料高度以達(dá)到相同的吸收效果。較高的黏度不利于傳熱，故在NHD脫硫系統(tǒng)中，其溶液換熱器的換熱面積很大，占地多。(5)NHD再生脫硫?qū)囟鹊囊蠛芨撸诖笠?guī)模生產(chǎn)中，因循環(huán)量大，因而蒸汽消耗遠(yuǎn)大于低溫甲醇洗工藝。(6)低溫甲醇洗工藝成熟，已在渭化公司的一、二期項(xiàng)目中被采用，在長(zhǎng)期的運(yùn)行生產(chǎn)中積累了豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)出大批熟練的操作人員，無(wú)需再進(jìn)行大規(guī)模的人員實(shí)習(xí)及培訓(xùn)。2 工藝流程簡(jiǎn)介低溫甲醇洗裝置采用大連理工大學(xué)的低溫甲醇洗工藝包，設(shè)計(jì)變換氣處理量191 043．3 m3／h(干基，標(biāo)態(tài))，操作彈性為裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的50％～110％。該裝置采用五塔流程(圖1)，其中包括甲醇洗滌塔(C1)、H：S濃縮塔(C3)、甲醇再生塔(C4)、甲醇／水分離塔(C5)、尾氣洗滌塔(C6)和6臺(tái)繞管式換熱器。與一、二期項(xiàng)目中的低溫甲醇洗工藝相比，該低溫甲醇洗工藝具有以下特點(diǎn)：①因?yàn)榧状己铣晒に嚥恍枰罅扛呒兌菴O：，為降低設(shè)備投資，取消CO：解析塔，CO：解析和H：s濃縮在同一座塔(c3)中進(jìn)行；②新增加藥裝置(Y1)，通過(guò)向c5加堿，提高塔內(nèi)液體及甲醇系統(tǒng)的pH，以減輕設(shè)備腐蝕，提高設(shè)備運(yùn)行壽命；③新增尾氣洗滌塔(c6)，用于洗滌尾氣中殘留的H：s和其攜帶的微量甲醇，并將洗滌液返回系統(tǒng)再生使用，使系統(tǒng)更節(jié)能和環(huán)保；④新增含硫甲醇氨冷器(E19)，系統(tǒng)共有4臺(tái)氨冷器，系統(tǒng)冷量更充足；⑤吸取和優(yōu)化了二期項(xiàng)目中的CO：配氣管線的設(shè)置，使其采氣位置更合理，同時(shí)配氣量更大。c1．甲醇洗滌塔c3．H2S濃縮塔C4．甲醇再生塔c5．甲醇／水分離塔c6．尾氣洗滌塔V1～v6．分離罐El～E20．換熱器Sl～s4．過(guò)濾器P1一Iy7．低溫離心泵圖1低溫甲醇洗工藝流程3 試車中的經(jīng)驗(yàn)與不足三期低溫甲醇洗裝置于2010年12月底機(jī)械竣工驗(yàn)收，2011年1月完成系統(tǒng)吹掃與氣密試驗(yàn)；2011年2月13日至2月18日用脫鹽水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了水洗及水聯(lián)運(yùn)，2月19日至3月10 Et進(jìn)行甲醇聯(lián)運(yùn)；3月12日12：00引入變換氣，19：00送出合格凈化氣，19：30產(chǎn)出合格甲醇。萬(wàn)方數(shù)據(jù)2012年1月 王學(xué)軍等：低溫甲醇洗裝置試車問(wèn)題分析及解決措施 613．1試車中的經(jīng)驗(yàn)(1)技術(shù)準(zhǔn)備具有豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員及早介入，認(rèn)真組織PID及施工圖紙的審查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理的地方，提出改進(jìn)意見(jiàn)并與設(shè)計(jì)院商議后立刻整改，將大部分問(wèn)題解決在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，用最小的投入換取最大的產(chǎn)出。(2)人員安排2010年5月底塔盤安裝期間，工藝方面專人跟進(jìn)，對(duì)每層塔盤的水平度、浮閥方向、牢固程度、清潔度進(jìn)行檢查確認(rèn)，確保了塔盤安裝的質(zhì)量與進(jìn)度。2010年7月設(shè)備配管期間，工藝人員專人負(fù)責(zé)，對(duì)管道材質(zhì)、壓力等級(jí)、清潔度進(jìn)行嚴(yán)格確認(rèn)，確保所有管道內(nèi)無(wú)雜物，為此后的吹掃、水洗工作的快速進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)。3．2試車中的不足(1)吹掃氣不足計(jì)劃采用N3管道引入壓縮空氣進(jìn)行系統(tǒng)吹掃，c1高壓系統(tǒng)的吹掃氣由c3的汽提氮管道反流向引入，經(jīng)由V2和V3倒流回C1。但是吹掃開始后，Cl吹掃口的氣量極小，無(wú)法滿足吹掃要求。c3汽提氮管道管徑為304．8 mlla(12”)，理論上能滿足吹掃要求，但汽提氮管道調(diào)節(jié)閥的閥芯設(shè)計(jì)只有152．4 mm(6”)，節(jié)流后的氣量無(wú)法滿足吹掃要求，而且汽提氮調(diào)節(jié)閥未設(shè)計(jì)旁路閥。為保證吹掃要求和質(zhì)量，與設(shè)計(jì)院協(xié)商后，由氮?dú)饪偣芤?根254．0 ITlnl(10”)的臨時(shí)管道并人v2液相人口管道，引入壓縮空氣，確保了吹掃工作的順利進(jìn)行。(2)離心泵安全閥出口配管動(dòng)設(shè)備單體試車期間，發(fā)現(xiàn)安全閥出口管道被接入離心泵入口閥前，在安全閥檢修時(shí)，隔離安全閥必須排完塔內(nèi)所有甲醇，造成不必要的浪費(fèi)。經(jīng)與設(shè)計(jì)院商議，決定將安全閥出口移至離心泵回流管道(圖2虛線所示位置)，解決了檢修隔離排液?jiǎn)栴}。圖2離心泵安全閥出口配管示意(3)低壓設(shè)備、管道法蘭墊片在吹掃過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)裝置中的低壓設(shè)備和管道連接法蘭、導(dǎo)淋處均采用了石墨復(fù)合墊片。根據(jù)一、二期裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，石墨復(fù)合墊片在運(yùn)行中極易因溫度、壓力的變化而導(dǎo)致泄漏，且泄漏后無(wú)法通過(guò)緊固螺栓消除，只會(huì)越漏越嚴(yán)重。一旦裝置投料運(yùn)行，因系統(tǒng)介質(zhì)主要為甲醇，即使任一處法蘭出現(xiàn)泄漏，都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)停車、排液才能處理，而且這批墊片數(shù)量很大。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，分介質(zhì)逐批將石墨復(fù)合墊片更換為金屬纏繞墊，提前避免了因法蘭泄漏致使需系統(tǒng)停車處理的情況的發(fā)生。4 開車出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法4．1 E6管程水堵塞甲醇裝置聯(lián)運(yùn)期間，工藝人員發(fā)現(xiàn)四溫度(圖3)顯示過(guò)高(表1)，而此時(shí)尚未導(dǎo)人工藝氣，不存在甲醇溶解CO：而產(chǎn)生溶解熱。變換氣——工貧甲醇JlLD甲fC璃JtLBJtLAC1圖3 E6測(cè)溫點(diǎn)分布表1 2011年3月5日循環(huán)降溫時(shí)工藝參數(shù)／℃產(chǎn)生這種情況的原因可能有以下幾點(diǎn)：①儀表問(wèn)題，校驗(yàn)眄和T10，溫度計(jì)沒(méi)有問(wèn)題，四溫度顯示依然不正常；②管式換熱器(E6)排氣不充分，打開E6頂部排氣閥，排氣至有液體流出，溫度無(wú)明顯變化；③E6至C1入口管道堵塞，系統(tǒng)停車后打開c1人孔，進(jìn)入c1檢查管道，管道清潔，無(wú)任何雜物；④E6管程堵塞，斷開E6管程出口，從頂部人口管道排氣閥處充入脫鹽水，底部斷開處有脫鹽水流出，確認(rèn)管程沒(méi)有堵塞。萬(wàn)方數(shù)據(jù)62 化肥工業(yè) 第39卷第1期經(jīng)認(rèn)真分析、仔細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)在水聯(lián)運(yùn)排水過(guò)程中，由于環(huán)境溫度太低，E6底部出口排液導(dǎo)淋處發(fā)生結(jié)冰堵塞，水聯(lián)運(yùn)結(jié)束后排水時(shí)，造成排水完全的假象。隨后系統(tǒng)導(dǎo)入甲醇，初次建立甲醇循環(huán)。由于上塔靠位差將甲醇送至下一層塔盤，此處管道、設(shè)備處于u形彎的最低點(diǎn)，存有大量積水，而甲醇密度遠(yuǎn)低于水的密度，無(wú)法靠位差由甲醇將水帶出此低點(diǎn)，進(jìn)而形成“水封”，在系統(tǒng)甲醇循環(huán)降溫冷卻時(shí)，低溫下結(jié)冰堵塞管道。出現(xiàn)事故的原因明確后，立即中斷使用各臺(tái)氨冷器，使系統(tǒng)全面回溫復(fù)熱。由表l可以看出：系統(tǒng)復(fù)熱期間，T21溫度已復(fù)熱至常溫，而眄和TIO溫度由于內(nèi)部冰塊堵塞，仍處在0℃以下。經(jīng)徹底回溫后，E6內(nèi)的冰塊融化，通過(guò)E6出口203．2 mm(8”)預(yù)留口閥門導(dǎo)淋將這部分甲醇／水混合液引至地下甲醇收集漏斗。排放完全后，系統(tǒng)恢復(fù)開車，溫度顯示正常，E6管程進(jìn)、出口管道完全打通。4．2系統(tǒng)導(dǎo)氣時(shí)CO，徹底吸收系統(tǒng)初次導(dǎo)氣后，經(jīng)分析，H：s體積分?jǐn)?shù)≤0．01×10～，但CO：在線分析儀顯示CO：體積分?jǐn)?shù)為0．01％，手動(dòng)分析也是如此，顯然無(wú)法滿足甲醇合成需要。造成這種情況的原因可能有以下幾點(diǎn)：①系統(tǒng)甲醇循環(huán)量過(guò)大，洗滌太充分；②4臺(tái)氨冷器提供的冷量太足，人洗滌塔的貧甲醇溫度達(dá)到一55℃，系統(tǒng)最低點(diǎn)溫度達(dá)一63 oC；③E1提供的冷量過(guò)大，導(dǎo)致變換氣入c1溫度太低，工藝氣人口溫度耶顯示為一19．03℃，工藝氣中的CO：在此溫度下進(jìn)入洗滌塔極易被吸收。針對(duì)以上各種原因，逐一進(jìn)行排除。當(dāng)時(shí)甲醇循環(huán)量為70 1T13／h，變換氣流量為40 000 Ill3／h，氣液比并不超出范圍，甲醇循環(huán)量偏小，如再減少此量可能導(dǎo)致氣液比失調(diào)。于是降低氨壓機(jī)轉(zhuǎn)速，減少氨冷器提供給系統(tǒng)的冷量，并打開E1尾氣管程203．2 mm(8”)，減小尾氣提供給人塔變換氣的冷量，使變換氣溫度提高至一16℃左右，人塔貧甲醇溫度至一50℃，此時(shí)出塔工藝氣中CO：含量緩慢上升，逐步達(dá)到甲醇合成需求。4．3蝶閥的調(diào)節(jié)精度不足在此套裝置中，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到負(fù)荷較高，需要的甲醇循環(huán)量較大(滿負(fù)荷320 n13／h)，甲醇管徑也較大，因此采用的蝶閥較多，貧甲醇閥、機(jī)泵出口閥多為蝶閥。蝶閥的流通量大，但調(diào)節(jié)效果、精度遠(yuǎn)低于其他調(diào)節(jié)閥。因此，在其開關(guān)時(shí)極易產(chǎn)生波動(dòng)，特別是貧甲醇閥，由于前后壓差較大，即使手動(dòng)調(diào)節(jié)也無(wú)法克服。目前運(yùn)行中只能在手動(dòng)狀態(tài)下加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。4．4界區(qū)閥不能雙向密封低溫甲醇洗裝置的開車特點(diǎn)是導(dǎo)氣前需要用高壓N：將系統(tǒng)充壓至5．0 MPa，提前進(jìn)行循環(huán)降溫。此時(shí)低溫甲醇洗裝置壓力遠(yuǎn)高于變換裝置，要求變換與低溫甲醇洗裝置之間的界區(qū)閥(MV8)具有很好的反向密封性能。在幾次開停車過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)MV8不能起到良好的隔離效果，停車后，存在甲醇洗裝置壓力向前系統(tǒng)變換裝置倒竄的現(xiàn)象。另外，在開車建立甲醇循環(huán)時(shí)，大量氣體通過(guò)MV8漏至前裝置，需要大量的N：維持高壓區(qū)C1的壓力，并且對(duì)今后大檢修時(shí)的界區(qū)隔離留下了隱患。經(jīng)確認(rèn)，此閥為單端面密封蝶閥，只具有單向密封效果。后利用停車機(jī)會(huì)，在閥后增加1個(gè)手動(dòng)閘閥，系統(tǒng)充壓時(shí)用氮量明顯減少，并在隨后的前系統(tǒng)的檢修中起到了很大作用。5 結(jié)語(yǔ)經(jīng)歷了上述問(wèn)題的暴露、消化及處理，對(duì)該套裝置的認(rèn)識(shí)得到提高。目前，渭化公司三期低溫甲醇洗裝置運(yùn)行穩(wěn)定，整套裝置的設(shè)計(jì)、施工、安裝及電氣儀表調(diào)試均得到檢驗(yàn)，圓滿地完成了新裝置的試車調(diào)試工作。(收到修改稿日期2011．12-20)口妒驢驢移驢移移驢驢護(hù)痧痧驢痧痧驢驢、驢《尹、驢驢移移移痧痧痧移驢抄驢移痧痧痧痧驢抄抄痧痧痧痧、E驢、(上接第58頁(yè)) 展的一條重要途徑。作為潔凈高效的產(chǎn)業(yè)化技(3)合成氣中硫以H：s形式存在，經(jīng)處理后 術(shù)，其具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，特別適合于轉(zhuǎn)化為元素硫。 大型化的煤化工裝置，可廣泛應(yīng)用于煤基合成氣(4)水煤漿水冷壁氣化技術(shù)將環(huán)境保護(hù)中傳 制備過(guò)程、煤制油、煤基多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電系統(tǒng)等，應(yīng)用統(tǒng)的“末端治理”轉(zhuǎn)化為清潔生產(chǎn)，將傳統(tǒng)的煤氣 前景非常廣闊?；夹g(shù)提高至一個(gè)嶄新的水平，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā) (收稿日期201 1—10-27

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