低溫甲醇洗水分離塔異常工況的處理

張利娟，劉 斌，平寒銳

（河南開祥精細(xì)化工有限公司，河南義馬 472300）

河南開祥精細(xì)化工有限公司低溫甲醇洗裝置采用大連理工大學(xué)專利技術(shù)，設(shè)計(jì)處理變換氣量為11.589×104m3/h，產(chǎn)出合格凈化氣為7.457 3萬m3（標(biāo)）/h，低溫甲醇洗主要作用是脫除變換氣中H2S和多余的CO2，其中影響凈化氣總硫和CO2吸收的重要因素之一是貧甲醇的純度，貧甲醇中的水分主要為變換氣中攜帶，隨后通過水分離塔對(duì)噴淋甲醇中水分進(jìn)行脫除，以此提高貧甲醇純度，增加甲醇吸收效果，所以水分離塔是否能夠正常運(yùn)行決定了整個(gè)低溫甲醇洗的脫硫脫碳效果。

1 低溫甲醇洗水分離塔工藝流程

通過變換后的原料氣先在水洗滌中使用鍋爐給水進(jìn)行噴淋洗滌，以降低其中的NH3含量。進(jìn)入低溫甲醇洗后為防止原料氣在冷卻器E15201中結(jié)冰，堵塞換熱器和管道，在進(jìn)入E15201前噴入貧甲醇以除去變換氣中的水分。氣液混合物進(jìn)入E15201殼程，被三股流體（合成氣、CO2氣、放空尾氣）冷卻至-22℃后進(jìn)入變換氣分離器V15201，出V15201的氣體進(jìn)入甲醇洗滌塔C15201底部，在塔頂用貧甲醇液通過四段洗滌后，產(chǎn)出合格的凈化氣。分離出的甲醇/水混合物經(jīng)C15205進(jìn)料加熱器加熱后，進(jìn)入C15205第20塊塔板處作為水分離塔的進(jìn)料，來自熱再生塔C15204右室，經(jīng)泵加壓、過濾后的一小部分甲醇液再經(jīng)換熱后溫度降至61.2℃進(jìn)入水分離塔頂作為塔頂?shù)幕亓饕?。水分離塔塔頂純度較高的甲醇蒸汽進(jìn)入熱再生塔回收，水分離塔塔底設(shè)有再沸器，也可通過直補(bǔ)蒸汽進(jìn)入水分離塔，塔底的廢水送入生化處理工段。

2 甲醇水分離塔作用和貧甲醇中水含量的意義

低溫甲醇洗裝置設(shè)置水分離塔的主要作用：一是處理甲醇溶液中所夾帶的水分，實(shí)現(xiàn)甲醇和水的分離，提高貧甲醇純度，增加其吸收CO2和H2S的效果，并回收甲醇。二是脫除系統(tǒng)的雜質(zhì)，包括羰基鐵、煤灰、硫化物、油污等，塔頂甲醇?xì)鉃闊嵩偕峁┠芰?。水分離塔短時(shí)間停用，對(duì)系統(tǒng)影響不大，長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)會(huì)導(dǎo)致貧甲醇純度降低，系統(tǒng)內(nèi)甲醇流失，影響凈化氣中總硫和CO2的吸收，嚴(yán)重時(shí)將減低負(fù)荷影響甲醇產(chǎn)量。

低溫甲醇洗滌法脫除氣體中的酸性氣是在相當(dāng)?shù)偷臏囟认拢眉状嫉奈锢砦諄韺?shí)現(xiàn)的。它是利用二氧化碳、硫化氫、有機(jī)硫化物、氰化物和不飽和烴類在高壓低溫下能高度溶解于甲醇的原理。影響甲醇對(duì)氣體吸收的因素有三個(gè)：壓力、溫度、貧甲醇純度，其中貧甲醇純度的高低對(duì)吸收影響較大，其中水含量是主要的因素。系統(tǒng)內(nèi)貧甲醇設(shè)計(jì)純度為99.88%，當(dāng)甲醇中水含量達(dá)到5%時(shí)，吸收能力將會(huì)下降，其對(duì)CO2的吸收能力大約下降12%。

3 水分離塔異常工況描述及處理措施

2020年3月甲醇裝置進(jìn)行了年度大修工作，大修前凈化水分離塔運(yùn)行正常，大修期間對(duì)水分離塔內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)部分塔盤變形和脫落，塔底再沸器列管內(nèi)部有煤粉、油污等雜質(zhì)，其他未見異常。系統(tǒng)檢修結(jié)束后于4月3日開車，開車后水分離塔運(yùn)行正常，由于大修期間對(duì)熱再生及水分離塔進(jìn)行煮塔，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)甲醇純度偏低（94%），隨著系統(tǒng)運(yùn)行純度逐步上升，塔頂甲醇純度為98.5%，截止到4月9日貧甲醇純度已升至96.5%，12：30，水分離塔塔身溫度梯度出現(xiàn)異常，進(jìn)料口第20層塔盤處溫度由54℃升至120℃，水分離塔壓差也漲至200kPa（正常為90kPa），隨后對(duì)水分離塔塔頂取樣分析，發(fā)現(xiàn)塔頂甲醇蒸汽純度下降至93.5%，正常運(yùn)行期間進(jìn)料口塔盤溫度在40～60℃，溫度上升說明塔內(nèi)熱量平衡被打破，引起重組分上移，水分被帶至塔頂，導(dǎo)致塔頂甲醇純度下降。此前也曾出現(xiàn)進(jìn)料口塔盤溫度上漲現(xiàn)象，根據(jù)以往操作經(jīng)驗(yàn)，可能有部分雜質(zhì)堵塞浮閥導(dǎo)致塔盤積液，不能進(jìn)行正常氣液熱量交換，引起塔頂純度下降。隨后對(duì)水分離塔蒸汽進(jìn)行了停用，加大塔頂回流和噴淋甲醇的進(jìn)料量，對(duì)水分離塔內(nèi)部塔盤整體進(jìn)行沖洗，以降低整體塔內(nèi)溫度，塔底物料暫時(shí)排至地下槽儲(chǔ)存。待水分離塔整體溫度下降，進(jìn)料口溫度降至30℃左右后，重新投用蒸汽，蒸汽加入過程中采取少量多次的方法，防止塔身溫度上升過快，同時(shí)減少噴淋甲醇量，適當(dāng)增加回流量，減少水分離塔的運(yùn)行負(fù)荷，通過一周時(shí)間的調(diào)節(jié)，水分離塔頂純度為90%～94%，進(jìn)料口第20塊塔盤溫度仍居高不下，溫度維持在110℃左右，水分離塔整體梯度仍不正常，貧甲醇純度也由原來96.5%降至93%，已經(jīng)影響到了凈化氣總硫和CO2的吸收。通過分析討論，并翻閱水分離塔設(shè)備圖紙后，一致判定工藝操作上不存在問題，引起進(jìn)料口溫度異常的主要原因是進(jìn)口位置塔盤積液，液體不能通過降液管回至塔底，熱量在此積聚，正常運(yùn)行期間進(jìn)料溫度在10～20℃，如塔盤不存在積液，第20塊塔盤溫度應(yīng)該在40～60℃。為保證系統(tǒng)甲醇純度，決定對(duì)水分離塔進(jìn)行隔離拆檢。

4 水分離塔拆檢情況

為不影響整體低溫甲醇洗運(yùn)行，制定了水分離塔檢修專項(xiàng)方案，計(jì)劃24h內(nèi)完成水分離塔的拆檢工作，如檢修時(shí)間過長(zhǎng)，系統(tǒng)中水分含量會(huì)越來越高，另外再生塔沒有了水分離塔過來的熱的甲醇蒸汽，這樣可能會(huì)造成再生塔的熱量不足，影響熱再生塔再生效果，導(dǎo)致塔底甲醇H2S含量升高。

4月18日22：00開始停用水分離塔，首先，把原料氣氣液分離罐中的液位控制降至30%，清空地下槽中的污甲醇，這樣做的目的是，在檢修期間由于噴淋甲醇不能停止，以便存儲(chǔ)更多的甲醇，為檢修爭(zhēng)取時(shí)間。第二，做好水分離塔隔離工作，關(guān)閉與另外系統(tǒng)連接的管線閥門，關(guān)閉塔頂去熱再生塔的閥門增加盲板，關(guān)閉來自熱再生塔的回流管線閥門增加盲板，關(guān)閉來自原料氣氣液分離罐甲醇管線的閥門增加盲板，關(guān)閉水分離塔直補(bǔ)蒸汽閥門增加盲板，關(guān)閉進(jìn)入水分離塔堿液管線閥門增加盲板，關(guān)閉再沸器蒸汽自調(diào)閥及前后截止閥，打開閥間導(dǎo)淋。第三，適當(dāng)?shù)卦黾訜嵩偕恼羝?，保證熱再生塔的塔底溫度。第四，根據(jù)檢修的情況，對(duì)水分離進(jìn)行排液，氮?dú)庵脫Q，利用除鹽水進(jìn)行沖洗降溫，置換降溫合格后打開人孔通風(fēng)，待分析塔內(nèi)氧含量≥18%，可燃有毒氣體為0后開始進(jìn)入作業(yè)。

本次檢修對(duì)整體塔內(nèi)進(jìn)行了綜合檢查，打開水分離塔四個(gè)人孔，分段對(duì)1～51層塔盤進(jìn)行了檢查，檢查發(fā)現(xiàn)第4、第5、第6層塔盤和降液內(nèi)有較多的煤泥和鐵銹，堵塞了降液通道，導(dǎo)致塔頂液體不能順利流至塔底，塔壓差增大，造成液泛，另外檢查發(fā)現(xiàn)第21、22塔盤脫落，23層塔盤物料直接降至20層塔盤進(jìn)料口處。水分離塔檢修工作于19日20：00結(jié)束，將水分離塔人孔及相連管線復(fù)位后投用，重新投用后水分離塔整體壓差和塔身溫度梯度恢復(fù)正常，塔頂甲醇純度恢復(fù)至96.5%，由于系統(tǒng)內(nèi)甲醇純度已降至92%（回流純度），所以塔頂純度偏低，低溫甲醇洗內(nèi)甲醇儲(chǔ)量在400t左右，整體純度提升需要一個(gè)緩慢過程，截止到5月10日貧甲醇純度已升至98.5%。

5 結(jié)束語

水分離塔是整個(gè)低溫甲醇洗裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，系統(tǒng)內(nèi)水含量高低直接決定了脫硫脫碳的效果，對(duì)甲醇產(chǎn)量和合成催化劑壽命有一定的影響。當(dāng)水分離塔出現(xiàn)異常情況時(shí)，要根據(jù)各項(xiàng)工藝運(yùn)行參數(shù)，采取有效措施，在不影響系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，對(duì)問題進(jìn)行分析處理，達(dá)到系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的目的。