精馏塔采出指标异常原因分析

2020-01-12赵亚南崔晓慧

化工设计通讯 2020年8期

赵亚南，崔晓慧

（1.汇智工程科技股份有限公司，山东济南 250100；2.山东省医药工业设计院，山东济南 250100)

由于实际生产中的运行负荷大于装置设计负荷，在进行核算之后，明确了当前装置的操作弹性已经到达了极限，所以为了对各产品指标性能给予保障，需要对操作进行优化，进一步稳定工况。经过不断的摸索以及总结探究，后期产品质量出现不合格的情况减少，结合公司开车之后的各项数据进行分析，总结装置产生的事故案例等，分析出精馏系统出现指标异常的关键性因素，并制定了相应的解决措施。

1 合成工序粗甲醇品质存在的问题

合成甲醇当中会有一些副反应发生，产物十分复杂，其中包括甲酸、甲氨、甲醛、二甲醚等。酸类会使高锰酸钾实验出现不合格的问题，还会对甲醛相关产品的酸度产生一定的影响。

首先，从操作角度进行分析，对合成塔反应压力进行控制，使其不能处于比较低的状态，还需要对合成入塔气和新鲜气碳氢比进行优化；其次，将循环气中的惰性气体含量进行稳定，如果气体含量太高，会对合成塔当中的正反应产生抑制效果；如果太低，要将氢气回收池放气放空量加大，这样会使系统消耗更多的能源资源。

2 控制精馏预塔碱液量

精馏系统加碱的有效目的是将粗甲醇中的有机酸中和，以免精馏塔出现被腐蚀的问题。碱液的添加很多都是NaOH经过软水配制后的溶液，其浓度会被把控在1%～5%，大部分公司会使用3%的碱液浓度。预塔底当中的pH需把控在8～10，这一指标会受到合成塔结构、催化剂性质以及流程的影响，所以需要将pH把控在8。加碱的具体位置要结合装置的运行效果进行明确，可以在预塔中上部直接添加，也可以将预塔进料管线进行并入，随着粗甲醇之后在预塔当中一直进入[1]。

例如：公司在完成相关检修工作之后，系统开车初期，精馏产品指标酸度的值上涨情况十分明显，依照一般的思路进行分析，需要增加进系统的碱量，从而将酸值进行综合，使其降低。但将碱液泵流量加大之后，预塔釜当中的pH已经高于9.5，但产品的酸值并没有下降，反而提升。同时高锰酸钾实验也出现了不合格的情况，反之将碱量的添加量减小，使得预塔釜内部的pH下降，其范围在7.5～8，最终的精馏产品检测完全符合标准[2]。

借助日常工作经验总结以及资料查询，对其原因进行分析发现，企业对精馏系统加碱目的不是为了将预塔当中的pH提升，而是为了将精馏产品的酸值降低，以免酸性腐蚀液将高温的塔釜腐蚀，因此将碱量增大，不能解决酸值超标的问题。塔内产生腐蚀的关键来源一部分来自合成副塔反应过程中生成的有机酸，另一部分来自甲醇合成过程中产生的酯类水解。加碱的方法可以将塔釜中游离的有机酸中和，但也会使酯类水解有所加剧，分解产生沸点和甲醇类似的酸，溶解于产品甲醇当中，以至于精甲醇的酸值出现了超标的情况。碱液量在达到一定的值之后，在预塔内会合成副产品或生成甲酸甲酯，当进入到加压塔之后，借助高温高压当中的酯类，会有还原性物质被分解出来，使得高锰酸钾实验的结果不符合规定。

3 预塔轻组分脱除并不彻底

精馏产品出现不合格的各项指标当中，最普遍的情况便是高锰酸钾实验不符合规定，对高锰酸钾实验产生的各项影响因素当中，产生最大影响的便是不彻底的预塔轻组分脱除效果，也是最复杂的一项影响因素，对其进行总结分析主要涵盖几个层面。

3.1 预塔放空受到阻碍

精馏装置轻组分脱除工作，便是预塔塔顶气相经冷凝之后，冷凝液会通过脱盐水萃取，完成甲醇液全回流的目标，萃取也通过萃取槽以及预塔回流槽中部液面上层的溢流到达杂醇油回收槽进行回收，但是塔顶冷凝器和萃取槽的顶部存在的不凝气，会与回收塔塔顶不凝气在一根主管同时并入，之后两者会被送到低温状态中的甲醇洗工序尾气总管放空。由于两个塔的顶气是相互连通的，产生的操作压力基本相同，在对塔蒸汽进行回收之后，塔压提升，便会出现预塔塔顶不凝气放空受阻的情况，产生轻组分不能被彻底脱除，轻组分跟随预塔釜液，进入到下游加压塔和相应的常压塔之后，便导致高锰酸钾的实验出现不合格的问题。因此在具体生产时，需要对回收塔的工作情况进行严格控制，再沸器蒸汽温度和相应的塔压不能太高，并对回收塔的具体压力和压力变化情况时刻关注，预防回收塔压力升高使预塔不凝气放空受阻的情况出现，进而导致轻组分无法实现充分的脱除。

3.2 控制萃取水量

为了对预塔回流液的品质给予保障，在预塔顶冷凝液当中，需要将萃取水加入其中，将类似于甲醇沸点，不溶于水或者比较难溶于水的组分进行萃取，部分装置萃取水，直接在冷凝液回流槽当中加入。为使萃取时间有所延长，还需要将杂醇油进行脱除。例如：在装置当中构建萃取槽，从中部当中的溢流管，一直到杂醇油回收槽，都可以实时回收。萃取水量如果比较少，没有理想的效果，便无法确保轻组分完全脱出。萃取水量如果比较多，还会将预塔回流量减少，进而出现更多物料消耗的情况，使得生产成本增加。

4 其他进料成分产生的影响分析

粗甲醇进行合成时，没有经过中间设置的缓存罐，只借助闪蒸槽产生的压力，将粗甲醇在精馏塔预塔当中直接送入。在较低负荷的状态中，精馏系统可以对粗甲醇槽内存在的精馏不合格同时开展回制。在之后开展的高锰酸钾实验当中，再次出现了不合格的问题，利用详细排查探究原因之后，发现关键性问题便是，正在回制当中的粗甲醇品质有所欠缺，最初甲醇当中存在的硫化氢成分，对其进行详细分析之后发现，粗甲醇槽内部存在的甲醇来源主要有两种，其一为精馏装置没有开车期间内，将一定量的粗甲醇进行合成；另一方面便是，精馏装置出现了不合格的情况。但出现的两种甲醇都没有硫化氢，最后经过详细的排查，装置内粗甲醇罐以及杂醇油罐的顶部，都会对气相连通的平衡压力管进行设置。低温甲醇洗装置，定期对于污甲醇当中含有的硫化氢进行排放，当排放物在杂醇油槽进入之后，会出现闪蒸非常迅速的情况，硫化氢等相关溶液借助甲醇内部存在的气相杂质，依照气相平衡管线，进入粗甲醇槽当中，并有所累积。最后，跟随回制液，进入精馏系统当中。

硫化氢属于强还原性的一种物质，因此导致高锰酸钾实验产生了不合格的情况。对于这一问题的有效解决，需要先评估安全性。将连通管解除，使粗甲醇槽中与回制甲醇受外界产生的污染隐患消除，并为杂醇油槽增设了压力调节阀，也增加了单独的泄压流程。

5 公用工程当中混有还原物质

该项影响的出现可能性并不大，但仍需要关注仪器年久失效或者由于分析数据失真产生的影响。变换废锅或者蒸汽发生器等相关设备当中，出现的内漏会污染蒸汽管网。利用内漏的再沸器，会使产品指标出现不合格的问题，特别是装置使用的时间比较长，暴露出来的问题也就越多。例如：某装置便产生过2.5MPa过热蒸汽中含有不凝气含量较高的问题，经过过热蒸汽产生的拖动，汽轮机内部真空度明显下降。对于公用工程被还原性物质出现的污染问题解决的有效措施，便是对变换废锅以及各蒸汽发生器定期检查，明确产生的隐患和问题，及时解决。同时针对精馏再沸器凝液还要定期开展COD分析，以便有效处理设备存在的堵漏问题。