甲醇制烯烃工艺急冷水与水洗水系统仪表技改长周期运行对策

赵兆甲（中煤蒙大新能源化工有限公司，内蒙古 鄂尔多斯017300）

0 引言

本工艺设计是基于乙烯和丙烯产品比例约为1（重量比），出装置界区产品为轻烯烃混合气，且乙烯和丙烯比例可以在适当范围内进行调整，正常工况下轻烯烃产品混合气的主要组成28种之多。在轻烯烃混合气去下游装置以前，要去除混合气中的催化剂和酸性物质，在MTO装置经过急冷塔和水洗塔后去除混合气中的催化剂和酸性物质，使得急冷水和水洗水中含有大量的废催化剂，且pH值较低，对仪表长周期稳定运行带来行业挑战。

以某单位180万吨甲醇制烯烃装置为例，富含乙烯、丙烯的反应气进入急冷塔下部，反应气自下而上与急冷塔顶急冷水逆流接触，洗涤反应气中携带的少量催化剂，同时降低反应气的温度，经过急冷后的反应气经急冷塔顶进入水洗塔下部，反应气自下而上经与水洗水逆流接触，降低反应气的温度，最后送至下游烯烃分离装置。其中急冷水携带绝大部分废催化剂，水洗水携带少部分废催化剂，在用普通压力（差压）仪表测量急冷水和水洗水流量、压力时，容易造成导压管堵塞等问题，温度套管、节流元件、阀门阀座与阀芯等冲刷比较严重，影响工艺生产。

1 仪表阀门面临的挑战

由于工艺技术的特点和要求，仪表及阀门面临如下挑战：

（1）导压管堵塞造成仪表指示波动。由于在测量介质为液体（水），取压点一般在测量管线的中心线位置及以下，测量介质含有大量废催化剂，长时间容易让导压管拐弯或低点处沉积大量废催化剂等其他固体物质，使导压管堵塞，造成仪表波动。

（2）酸性物质、强碱(20%NaOH）对仪表腐蚀严重。在急冷塔内和水洗塔内，轻烯烃混合气中的酸性物质溶于水中，形成具有很强腐蚀性的酸性物质，为了中和酸性物质对设备的腐蚀，工艺在控制中每小时大约加入900Kg（具体量由生产负荷决定）的20%NaOH 溶液，因此，测量仪表的取源部件和控制阀阀体在选型上把握好接液材质选择的重要性。

（3）控制阀门的阀座与阀芯冲刷严重。介质中含有大量的废催化剂颗粒，颗粒硬度高，介质流速快，使控制阀门的阀体、阀座、阀芯磨损严重，更甚者会把阀体磨破。

（4）温度套管和其他测量仪表的取源部件冲刷严重。与控制阀门遇到问题相同，介质中含有大量催化剂，颗粒硬度高，介质流速快，使得温度套管磨穿，孔板圆孔磨损严重等现象。

（5）工艺介质在仪表设备上结垢严重。由于急冷水系统和水洗水系统介质比较脏，在流动速度比较慢的仪表死角、仪表膜盒等处，容易形成堆积物，使仪表测量误差增大，增加脱氧水反冲洗装置能有效避免此种现象发生造成的测量误差。

（6）工艺介质含有易结晶物质，在常温下易结晶，造成末端仪表测量误差增加。工艺介质中的结晶物在常温下容易在仪表取压管口、阀体上阀盖处、仪表膜盒等处形成结晶体，造成仪表测量误差增大，控制阀门阀位不到位等现象发生。经过对结晶体分析，在80℃以上结晶体容易融化，所以应该加强伴热。

（7）在维护甲醇制烯烃装置仪表时，还需要在北方的冬季面临冻表问题。在装置运行时间越长久时，部分仪表伴热容易形成不畅而导致仪表发生冻堵问题。

2 长周期运行对策

（1）前期建设时仪表选用很重要，在选用带节流装置仪表时尽量少选带导压管仪表，对比相同单位，其中某单位在带节流元件的测量仪表选用楔形节流元件，双法兰膜盒变送器，更好的解决了仪表测量管路的堵塞问题，减少仪表维护的工作量。

（2）测量仪表选型要考虑接液材质问题；在甲醇制烯烃装置中的急冷水系统和水洗水系统的仪表选型上要考虑工艺波动时，造成PH 突然增大或减小，都是对仪表的一次考验，因此在选型上需要注意接液材质的选择的重要性。

（3）温度及温度套管和节流元件选用时要选耐磨材料。由于急冷水系统和水洗水系统中工艺介质含有大量催化剂，介质在有节流和管道转弯处流速会增大，在此处安装的仪表更容易受到介质的冲刷。因此在建设前期选型时选用耐磨材料是非常重要的。

（4）仪表控制阀门选型更为重要，在控制甲醇制烯烃工艺流程的急冷水/水洗水系统中，阀门控制的重要性直接对下游装置的平稳起关键性作用，在实际生产中，水系统中阀门冲蚀比较严重，长时间运行对装置平稳运行带来巨大挑战，在阀门选型时，阀芯、阀座选择耐磨材质，定期下线维护阀门，做好阀芯、阀座备件是关键。

（5）在易结垢的地方增加反冲洗装置，减轻维护工作量。工艺介质中含有很细小的催化剂，在长时间的运行中，会积聚在仪表取源部件表面，如：在法兰变送器膜盒表面会积聚成一层垢壳，长时间会越来越厚，造成仪表测量误差增大。增加反冲洗装置定期对仪表取源部件定期冲洗，确保仪表测量的准确性。

（6）部分仪表的取压点存在毛刺或死角，造成工艺介质流动缓慢或禁止状态，造成在取压点等死角地方温度下降，工艺介质中容易析出结晶物质在此地方，长时间积聚造成仪表测量误差增大，更甚者会从甲醇制烯烃（MTO）装置带到下游装置，如在下游装置烯烃分离（LORU）装置产品气压缩机（C401）一段吸入罐测量液位一般用浮筒液位计，控制用三取二方式联锁控制产品气压缩机（C401）跳车联锁，结晶物质会在浮筒液位计法兰口结晶，容易造成产品压缩机（C401）跳车，在实践过程中，在法兰口和一次阀位置增加蒸汽伴热，全年强制伴热，减少了仪表误报频率。

3 加强维护，提高仪表的使用寿命

（1）做好仪表防护工作。做好定期维护工作是仪表长周期稳定运行的关键作用，由于MTO装置水洗水系统和急冷水系统需要大量清洗换热器，容易造成部分介质外流，在此区域安装的仪表设备容易被工艺介质腐蚀，做好仪表防腐工作是关键第一步，除仪表本体设备，对此区域的仪表接线箱、穿线管、桥架、阀门及附件等有关仪表设备都做好隔离防护措施，防止仪表设备被腐蚀造成工艺波动或跳车等安全事故发生。

（2）阀门定期下线检查。MTO装置水洗水系统和急冷水系统阀门大多数能做到在线维修，制定定期检查制度，一般半年期检查一次；查看阀体、阀芯冲刷的严重程度，单座调节阀阀体堵塞等来判断维修工作量和维修频次；检查执行机构是否有进水现象，如有进水，会对执行机构的膜头、气缸、膜片、密封环、弹簧、O 型圈等慢慢腐蚀，会使阀门的阀位调节的稳定性和准确性下降，增加工艺调节难度，定期清理执行机构减少阀门的维修频次和降低维修成本。定期检查阀门附件，对定位器、电磁阀、气控阀等设备进行检查，确定其可靠性，避免阀门的误动作造成工艺生产的波动或停车等安全事故。

（3）对反冲洗、伴热等系统定期维护。定期对仪表设备进行反冲洗，防止导压管堵塞等，确保仪表测量的准确性；经常检查仪表强制伴热，蒸汽伴热长时间运行时，容易在焊接和接头处出现沙眼、裂纹等，及时的消缺补漏是增加仪表平稳运行时间的关键之一。

（4）仪表平稳运行要看备件的可靠性和库存值的安全性。作为仪表专业人员，需要对工艺生产流程做好全面的学习和判断，对工艺介质的理化特性（如高温、高压、腐蚀、有毒、有害等）了解掌握。对仪表备品备件的安全数量的控制，一方面能够有效保障现场安全生产，另一方面可以优化仪表库存。

（5）加强巡检检查力度。定期巡检，仪表指示、记录是否正常；检查仪表保温、伴热状况；检查仪表本体和连接件损坏和腐蚀情况；检查仪表和工艺接口泄漏情况；查看仪表完好状况。仪表完好状况可参照化学工业部颁发的《设备维护检修规程》进行检查；定期排污主要有两项工作，其一是排污，其二是定期进行吹洗，由于测量介质含有粉尘、油垢、微小颗粒等在导压管内沉积（或在取压阀内沉积），直接或间接影响测量，排污周期可由仪表工根据实践自行确定；检查仪表保温伴热，它关系到节约能源，防止仪表冻坏，保证仪表测量系统正常运行，是仪表维护不可忽视的一项工作。

4 结语

综上所述，甲醇制烯烃（MTO）工艺在生产中对水洗水系统和急冷水系统仪表出现的故障，进行技术改造后达到长周期运行的对策。