液氮洗日常运行过程中影响塔压差的原因及处理方法

杨亮亮， 闫璐路， 樊成林

(河南晋煤天庆煤化工有限责任公司， 河南沁阳 454592)

液氮洗工段主要用于合成氨系统，与低温甲醇洗工段协同作用起到净化气体的功用，原料气先经分子筛脱除残余甲醇和二氧化碳等后送往氮洗塔，再经液氮洗涤净化气中的一氧化碳后送往合成工段。现简单介绍该工段流程及实际运行过程中造成氮洗塔压差高的原因及相应的处理办法。

1 工艺流程

自低温甲醇洗来的原料气过分子筛吸附器后，再经两组换热器换热降温，先进入原料气分离器分离液态的甲烷，然后送往氮洗塔，氮洗塔分两段，气体从下段分离器进入上塔进行洗涤,脱除一氧化碳[1]。

2 影响氮洗塔压差的原因及处理方法

氮洗塔压差为上塔塔釜和塔顶的压力差，是反映日常操作的一个重要指标。塔压差主要由干板压力降、液层压力降和克服液体表面张力的压力降等三部分组成。不考虑塔自身设计原因导致的压差降，仅讨论实际运行中影响塔压差的原因及处理办法。

(1) 洗涤氮量过大导致的压差高

当进口气量为正常值时，洗涤氮量过大，导致在每层塔板产生的液层厚度较厚，气体上升遇到的阻力会变大，此时洗涤氮温度比正常时要低，综合产生的压降比正常时高，压差也偏高，但导致液泛的可能性较小。一般通过降低洗涤氮量即可恢复到正常的塔压差。

(2) 进口气量大，超出设计负荷，导致压差变高

当进口气体负荷过高时，不能保证出口气体中一氧化碳降至5×10-6以下，洗涤氮量也大于设计值，此时在塔板上形成的液层厚度变厚，上升气体穿过液层时，阻力变大，压差变高。负荷过高时穿过固定塔板产生的干板压降较大，导致压差升高，严重时出现溢流液泛和夹带液泛，最明显的特征就是塔顶部的出料温度突升突降。针对该情况，增加塔底采出量，可有效降低塔压差，虽能维持较为正常的操作，但塔压差还是处于一个高位，日常操作仍需提高警惕。

(3) 进口原料气温度过低导致压差升高

对于同样的气量和洗涤氮量，在温度过低时，通过下塔进入上塔，同样的气量穿过同样的液层厚度、同样的塔板，表面张力会在温度低时变大，导致压差变高。在保证出口一氧化碳含量不超标的前提下，可以通过适当提高进塔温度来降低塔压差，尽量减少向系统补充冷量。

(4) 进口原料气成分发生变化也会导致塔压差升高

原料气中的甲烷气体含量会影响塔压差，塔压差随甲烷气体含量的升高变大。此时可分为原料气中甲烷成分在下塔能否完全分离两种情况。

原料气中甲烷若能在下塔完全分离，其中的甲烷气体经过两个分离器分离后，不会带入上塔，此时氮洗塔能正常超负荷运转。甲烷含量的升高，会导致进口温度变高，进入上塔的气体温度同样会变高，为了维持正常的上塔操作，需加大洗涤氮量。随着洗涤氮量的增多，液层厚度变厚，气体穿过产生的压降也变大，此时压差较高。通过联系调度降低进口气体负荷，改变进口气体成分来降低压差[2-3]。

原料气中的甲烷若不能完全在下塔分离，也会导致压差升高。这种情况下，甲烷气体通过下塔进入上塔，在被液氮洗涤的过程中，随着上升的气体温度降低，先是被液化，然后被冷凝为固态，此时塔压差会慢慢上涨。上升的气体遇到冷凝为固态的甲烷，阻力大大增加，变为液态的甲烷，增加了液层厚度，极易形成夹带液泛和溢流液泛，使整个塔充满液体，上塔液位也同时处于满液位状态。为了降低塔压差，一方面联系调度降低负荷，改变成分；另一方面，加大下塔和上塔的采出量，尽量减少甲烷气体带入上塔。从长远考虑，可通过技改增加甲烷的分离量，保证甲烷气体在原料气分离器上基本全部被分离排出系统，减少夹带，保证压差处于正常值，以满足生产需求[4]。

3 结语

当进料负荷、洗涤氮、进料组成、进料温度等因素发生变化引起塔压变化时，塔压差也会跟着变化。为了能提高氮洗塔的工作效率，根据不同的原因，采取不同的处理办法，及时降低塔压差，保证正常的生产。