4.0Mt/a 煤制油油品合成装置满负荷运行存在问题及措施

2020-01-09王建英

云南化工 2019年12期

关键词：费托脱碳冷器

王建英

（国家能源集团宁夏煤业公司，宁夏银川 750411）

4.0Mt/a 煤制油费托合成装置2016 年12 月5日产出油品，经过两年多技改优化，装置基本能够安全、稳定运行，但装置负荷达到90%以上后，出现了反应器系统阻力高、出蜡不畅、脱碳吸收塔压差大等瓶颈问题，影响装置产能提升。

1 装置高负荷运行存在的问题

1.1 费托合成单元系统阻力大

费托合成单元系统阻力降主要来自反应器分布器、循环换分离器等设备。原设计系统阻力降为570kPa，循环换热器压差为100kPa，分布器压差为50kPa。目前费托各系列系统阻力降、热侧压差及分布器压差如表1。

1.1.1 反应器底部分布器压差高

反应器分布器压差自开车以来一直处于上涨趋势，主要费托反应器停车时反应器物料沉积到反应器底部，工艺交出时分布器易被渣蜡堵塞，开车后压差明显上涨，目前95%负荷情况下分布器压差为60～100kPa（设计值＜50kPa），长期运行存在设备损坏及系统能耗高的问题。

表1 费托各系列压降

1.1.2 循环换热分离器热侧压差高

循环换热分离器在运行过程中先后出现热侧压降大、换热性能低、重质油分离效果差[1]等问题，费托I-VI 系列进口循环换热分离器主要存在压降较高、分离效果差的问题，VII、VIII 系列国产循环换热分离器主要存在无法分离重质油等问题，主要原因是循环换热分离器采用板式换热器形式，板片薄，由于费托反应器顶部旋风分离效果差，容易发生局部过冷，造成析蜡，导致换热器结垢，从而导致循环换热器阻力增加，费托I-VI 系列循环换热器设计热侧压差250kPa，最高达到350kPa，由于各系列阻力降不同，存在不同系列反应器抢气问题，装置操作难度增加。

1.2 空冷器负荷不足

1.2.1 汽提塔顶空冷器负荷不足

许多空冷器结构设计存在不足，使用条件苛刻[2]。本装置由于费托合成产品分布偏差大[3]，同时上游循环换热分离器分离效果差，造成轻质油携带重油，汽提塔分离能力受限，塔顶轻质油干点达到200℃（设计160℃），流量较设计高3～4 倍，每逢夏季或高温天气汽提空冷器均出现冷却效果不足，冷后温度超标的现象。造成释放气带液严重，释放气压缩机入口分液罐高液位联锁跳车，影响压缩机的正常运行。

1.2.2 净化气空冷器负荷不足

费托尾气量超设计值，95%负荷费托尾气达到68×104m3/h（设计值58×104m3/h），同时净化气空冷器设计偏小，每逢夏季或高温天气，净化气空冷器均出现冷却效果不足，冷后温度超标的现象，送至费托合成及低温油洗装置的脱碳净化气温度超出设计值，导致费托合成循环气压缩机及低温油洗压缩机入口温度超标，影响压缩机正常运行。为确保下游压缩机正常运行，只能投用临时喷淋水，用水量约8～10t/h，确保净化气空冷器出口温度小于55℃以下。

1.2.3 再生气空冷器负荷不足

二氧化碳排放尾气量超设计值，95%负荷费托尾气达到12×104m3/h（设计值9.4×104m3/h），再生气空冷器均出现冷却效果不足，冷后温度超标的现象，造成脱碳系统水耗增加，再生气中非甲烷总烃含量上涨，污染环境。对装置稳定运行造成了很大影响。

1.3 脱碳超负荷运行

受反应转化率、氢碳比、系统氮含量高等因素影响，当费托总负荷达到95%，脱碳合成尾气量达68×104m3/h，脱碳系统负荷达到117%，严重超出设计最大110%负荷。脱碳单元超负荷运行，易造成CO2吸收塔压差增大，目前油品B 线CO2吸收塔半塔压差已经达到高报警值，半塔压差正常操作值＜8kPa，全塔压差＜15kPa，目前脱碳系统负荷达到满负荷58×104m3/h 时，半塔压差已经达到16kPa，全塔压差达到28kPa，且压差呈缓慢上涨趋势，存在液泛的风险，严重影响系统稳定运行。

2 采取处理措施

2.1 解决费托合成单元系统阻力大的问题

2.1.1 解决分布器压差高的问题

1）维持合成气压力大于3.16 以上，高负荷工况循环气压缩机转速8000r/min 以上，利用大气量对分布器进行吹通。2）费托反应器停车工艺交出时，用重柴对反应器进行冲洗，减少催化剂在底部分布器沉积。3）大检修对1～8 系列反应器底部气体分布器逐个清理疏通。见表2。

2.1.2 解决循环换热分离器压差高问题

1）费托反应器逐台停车进行检修，对反应器顶部旋风分离器进行改造，降低气相携带液体及催化剂（携带固含量＜10mg/kg）；2）对费托各系列循环换热分离器板换及TP 进行清理，同时对内漏板换及破裂包边进行修复；3）对进口循环换热分离器进行彻底更换，采用管壳式换热器+分离器方案，解决进口循环换热分离器堵塞的问题。

表2 费托各系列压降

2.2 解决空冷器负荷不足的问题

1）对循环换热分离器进行改造，提高分离效果，确保重质油和轻质油得到有效分离，降低入轻质油量及干点，降低汽提空冷器负荷；2）系统工艺优化，各操作参数尽量靠近设计参数；3）根据实际运行物料情况重新核算空冷器设计，空冷设计环境温度由原来32℃提高至36℃。汽提空冷器、净化气空冷器增加空冷片数，确保满足高负荷运行。。

2.3 解决脱碳系统超负荷问题

1）通过反应器旋风分离器、分布器及循环换热分离器改造降低费托系统阻力，提高压缩机循环量，提高合成气转化率。2）调整费托反应器运行工况，提高催化剂保有量，提高催化剂更换频次，控制氢碳比，提高反应转化率。3）严格控制五价钒浓度≥20g/L，防止设备、管道腐蚀堵塞填料。4）停车检查塔内件，查看填料段堵塞情况。对于可热熔的杂质，采用蒸汽吹扫、热水清洗；对于不可溶固体杂质，将堵塞部分拆卸、清洗（清理）。