低温甲醇洗生产运行问题分析

2016-09-06陆正红惠生南京清洁能源股份有限公司江苏南京210047

河南化工 2016年4期

关键词：问题分析措施

陆正红（惠生（南京）清洁能源股份有限公司，江苏南京　210047）

·问题与建议·

低温甲醇洗生产运行问题分析

陆正红
（惠生（南京）清洁能源股份有限公司，江苏南京210047）

摘要：讨论林德低温甲醇洗工艺运行中遇到的问题，分析装置出现问题，并采取必要措施，存在问题得到了改进和解决。

关键词：低温甲醇洗；问题分析；措施

0　前言

低温甲醇洗是一种基于物理吸收的气体净化方法，以工业甲醇为吸收剂（溶剂）。该法用低温甲醇可同时或分段脱除气体中的硫化氢、硫氧化碳和二氧化碳等酸性气体及水汽等，能达到很高的净化度。甲醇对一氧化碳和氢气的溶解度却相当小，且在溶液解压时能优先解吸，可通过分级闪蒸来回收，减少有效气体成分的损失；同时，低温下甲醇的蒸气压很小，溶剂损失量很小。

惠生（南京）清洁能源股份有限公司采用的是林德公司低温甲醇洗工艺为一步法吸收H2S、COS 的7塔联合流程。由于产品生产需要，与单纯生产合成氨或甲醇的流程有所不同，有两个甲醇洗涤塔，分别为生产甲醇和生产气态CO的CO/H2分离装置即冷箱输送合格的原料气（两塔出口原料气组成要求不同）；未变换甲醇洗涤塔抽出的半贫液甲醇送到变换甲醇洗涤塔上段中上部，充分利用甲醇的吸收能力；在冷箱停车时两个洗涤塔又可以同时为生产甲醇输送原料气。设置两级闪蒸系统，极大限度地回收有用气体H2和CO；设置两级气提，进入甲醇再生塔前经过加热的甲醇通过CO2气提塔，用低压氮气气提其中的CO2，增加甲醇再生塔顶出口气体中硫化氢浓度，减少或不用富硫化氢气体回流，降低能耗，减少冷量损失；为了满足环保要求，增加了尾气洗涤塔；甲醇水分离塔的设计能力大，能更快地降低系统甲醇中水含量，保证系统运行。

制冷系统由两台螺杆式丙烯压缩机组成，额定流量：376.4 kg/min；进口压力：29 kPa；进口温度：-35℃；排气压力：1.558 MPa；排气温度：82.2℃；电机功率：1 818 kW；制冷量：2 185 kW。

1　装置问题分析及措施

低温甲醇洗装置从2007年开车以来，虽无大的事故发生，但由于操作经验的原因，装置在运行的过程中出现了各种各样的问题，本文就这些问题做出总结并加以分析。

1.1低温甲醇洗回温

1.1.1低温甲醇洗回温

2012年6月2号，贫甲醇温度TT51由-45℃升至-40℃，且两台冰机负荷都由原来的80%加至100%，但制冷系统气相丙烯的压力还是升至0.045 MPa，远高于正常值（0.029 MPa），此时洗涤塔T1/ T2出口的CO2在线分析数值已出现上涨趋势，为防止工艺气超标，洗涤塔须减少进气。为防止洗涤塔出口工艺气超标，一边减少洗涤塔进气量，一边检查工况，分析原因。

对于低温甲醇洗来说，冷量的来源主要有：①水冷器：低温甲醇洗工段有E18、E20，冰机有E501作为冷量来源；②丙烯冷却器：E3、E6、E10、E13、E15、E22液态丙烯蒸发为系统提供冷量；③T3塔中CO2解吸带走热量：在H2S浓缩塔T3中，减压并加入N2气提，CO2被解吸出，同时带走热量，上塔富甲醇温度降低，经P3泵增压后送出与贫甲醇换热后，将贫甲醇进一步降温，而富甲醇再次回至T3下塔。酸性气体浓缩塔如图1所示。

图1　酸性气体浓缩塔

对装置所有水冷器进行检查，水冷器是正常的。另外检查制冷系统，发现也不存在任何问题，由于丙烯的蒸发量越大，冰机的负荷也就越大，因此主要问题在于甲醇洗本身。从DCS数据我们看到，甲醇储罐的液位从55%下降到45%后稳定，但这段时间，T1/T2的进气量及进气成分无大波动，在此情况下，甲醇洗的液位，特别是甲醇储罐的液位不会出现此类波动。

同时T3塔的塔底富甲醇温度TT50呈快速下降趋势，立即判断T3塔上塔的液位LT56显示58%是假的（此时LT56是根据调节阀LV56投自动设定58%自动调节），可能T3塔上塔真实液位已满量程，并且已升高至升气帽，富甲醇从升气帽直接落至下塔，从而造成T3塔的塔底富甲醇温度TT50快速降低。立即手动开大出T3上塔液位调节阀LV56，查看现场液位计LI57，检查发现现场液位计LI57显示已满量程。在开大LV56大约15 min后，T3塔上塔远程液位计LT56从58%下降至50%，现场液位计LI57的液位显示下降至90%左右。此时甲醇储罐的液位也慢慢上涨至53%左右，贫甲醇温度TT51也开始缓慢下降，制冷系统的气相压力也开始缓慢下降。可以看出，整个系统已开始恢复至正常工况。对T3塔上塔液位变送器LT56进行校验，但检查结果显示，液位变送器LT56无任何问题，根据正负压差计算，显示值的确为50%，那么为何现场液位计LI57显示90%。

1.1.2原因分析及措施

对于远程液位计与现场液位计不相符的现象，我们进行了技术检查。①从数据可以看出T3塔上塔液位调节阀LV56投自动，设定值58%，已经连续运行3个月，LV56的设定值都低于55%，期间甲醇洗工况运行稳定。②从巡检记录中看出，前3个月每隔固定时间对液位变送器LT56数值与现场液位计LT57数值对照值，它们间差值一般不大，也在正常误差范围；③但本月装置负荷与前3个月不同之处在于，因下户CO的需求量降低，系统工况进行了相应的调整，T1塔负荷从45%加至65%，T2塔负荷从100%降至70%。

通过以上的数据分析，我们怀疑液位变送器显示偏小，很可能是系统负荷调整造成的，由于T1塔负荷增加，也就是增加了变换气量，那么同时富甲醇中CO2含量也就高了，相对富甲醇的密度就降低，这样就会造成液位变送器的显示偏小。变送器LT56显示偏小是由于富甲醇的密度变小而造成的。

在日常生产中因存在很多因素。从变送器方面解决这类问题，难度很大。解决此问题的方法是工况调整时，及时将变送器LT56数值与现场液位计LI57数值相对比，得出误差值，然后根据误差值，作出相应的调整，运行良好。

1.2甲醇再生塔再沸器蒸汽量受限

从2014年4月起，低温甲醇洗的甲醇再生塔T5的再沸器E23的蒸汽调节阀FV20开始缓慢开大，此时FV20设定值5 400 t/h并投自动。此时在蒸汽调节阀FV20开至80%，疏水器旁路开半圈及冷凝液直排备用水池的冷凝液手阀全开的情况下，蒸汽量只能加至5 350 kg/h，FV20全开情况下，蒸汽量提至5 500 kg/h，远远偏离最大设计值8 700 kg/h。甲醇再生系统如图2所示。

甲醇再生塔再沸器蒸汽量受限，原因如下：①受甲醇/水分离塔再沸器E26冷凝液的影响；②E23冷凝液疏水器损坏，不流畅；③0.5 MPa蒸汽管道中间输水器故障，蒸汽直流；④T5右室液位低（左右室联通管堵塞）；⑤E23壳层中有不凝气；⑥E23壳层中折流板部分掉落，造成通道堵塞；⑦FV20流量计不准；⑧E23列管结垢或异物堵塞。

我们对存在的可能性进行了逐一的分析排除了①～⑦。

认为E23列管结垢或异物堵塞可能性最大，E23从2007年开车至今，从未进行清洗，T5塔也只在2012年大检修中打开入孔从外面看过，塔壁呈深蓝色，未至内部检查，长期运行后不排除E23结垢的可能性。另从DCS曲线看，PT60的压力从4月开始上升。因变电所断电，造成P6A跳车，在P6B开机后，将LV63全开，甲醇洗大幅度波动，是否有可能此时将T5塔壁或塔盘上某些杂物冲下，最终流至E23底部，堵塞了部分列管，因此造成了现在E23的换热效果差。从上述来看，E23列管结垢或异物堵塞的可能性比较大，分析结果大体如下：

随原料气带入甲醇洗工序的羰基铁与羰基镍，在洗涤塔T1/T2中被甲酵全部吸收，在硫化氢浓缩塔T3、T4中，羰基化合物仍在甲醇中保持溶解状态，当甲醇经E19加热送至甲醇再生塔T5时，甲醇中溶解的CO就会随CO2和H2S一起闪蒸出去，而羰基化合物应该与硫化氢反应生成硫化物：

Fe（CO）5+H2S——FeS+5CO+H2

Ni（CO）4+H2S——NiS+4CO+H2

由于上述硫化物的生成，会造成E19管程严重结垢和T5塔的塔盘、塔壁上严重结垢。因此本次E23蒸汽受限，很有可能是在P6B启动及LV63全开后，大量的甲醇将E19管程及T5塔盘、塔壁上的垢层掉落，最终流至E23中，将E23的列管堵塞住。

2015年9月装置的大检修中，我们打开了T5塔入口及E23上下封头，在E23底部确实存在垢层。针对这个情况我们对E19进行了清洗，T5的塔盘及塔壁也进行了清洗。根据这次经验，制订了逢大修对E19、E23及T5定期清洗的计划。