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    低溫甲醇洗貧甲醇換熱器泄漏冷量平衡優(yōu)化

    2020-01-12 09:15:17劉克存
    化工設(shè)計(jì)通訊 2020年7期
    關(guān)鍵詞:冷量氮?dú)?/a>液位

    馬 偉,劉克存

    (陜西咸陽化學(xué)工業(yè)有限公司,陜西西安 712000)

    陜西咸陽化學(xué)工業(yè)有限公司年產(chǎn)600kt甲醇合成工藝以煤為原料,采用多元料漿氣化制取粗煤氣,部分粗煤氣經(jīng)過耐硫變換調(diào)整H2/CO比例、然后經(jīng)過低溫甲醇洗氣體凈化制備合格的合成氣,再經(jīng)過甲醇合成、精餾生產(chǎn)精甲醇。2018年11月12日,我公司低溫甲醇洗裝置貧甲醇水冷器E1611(甲醇/循環(huán)水)微漏,貧甲醇泄漏至循環(huán)水中,嚴(yán)重影響循環(huán)水單元的穩(wěn)定運(yùn)行。通過工藝優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了E1611循環(huán)水在線切出隔離條件下,確保了系統(tǒng)冷量再次平衡,同時(shí)通過提前蓄冷量加負(fù)荷過程中釋放冷量的方式克服了高溫天氣系統(tǒng)加負(fù)荷、開車過程中冷量不足問題,避免了一次專項(xiàng)停車檢修。

    1 低溫甲醇洗的工藝簡介

    我公司低溫甲醇洗工段采用林德的4塔流程工藝,由甲醇洗滌塔T1601,中壓閃蒸罐D(zhuǎn)1602、D1603,H2S濃縮塔T1603,N2氣提塔T1606組成,甲醇熱再生塔T1604和甲醇/ 水分離塔T1605組成。甲醇洗滌塔T1601分為上塔和下塔,上塔共分3段。甲醇洗滌塔上塔上段吸收CO2,使出洗滌塔塔頂?shù)膬艋瘹庵蠧O2含量在2.7%(v),總硫含量控制在0.1×10-6(v)以下。來自貧甲醇儲(chǔ)罐D(zhuǎn)1605的貧液經(jīng)過P1605泵加壓,依次經(jīng)過換熱冷卻溫度降至-54.7℃,進(jìn)入甲醇洗滌塔進(jìn)行洗滌。甲醇洗滌塔上塔下段底部富CO2甲醇液溫度為-16.7℃,這股溶液分兩部分,一部分經(jīng)甲醇換熱器E1607和丙烯冷卻器E1604換熱,溫度降至-36.3℃后去循環(huán)氣閃蒸罐D(zhuǎn)1602,另一部分進(jìn)入甲醇洗滌塔下塔頂部吸收硫化氫和總硫。甲醇洗滌塔下塔主要用來脫硫,從下塔底部來的富硫化氫甲醇溶液被冷卻至-31.4℃后,進(jìn)入循環(huán)氣閃蒸罐D(zhuǎn)1603。中壓區(qū)閃蒸氣進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)C1601壓縮到5.8MPa后,經(jīng)水冷器冷卻到41℃送入系統(tǒng),以回收利用有效氣H2、CO。富甲醇依次經(jīng)過氮?dú)馄?,使CO2氣體解析,然后進(jìn)過熱再生塔再生,使H2S氣體以及CO2充分解析,酸氣經(jīng)過硫化氫濃縮塔提濃后,H2S含量達(dá)到25%~45%送至硫回收裝置處理。CO2尾氣經(jīng)過尾氣洗滌塔T1607洗滌甲醇,然后排放至大氣。

    2 系統(tǒng)冷量平衡原理

    系統(tǒng)冷量平衡原理以CO2氣體在不同壓力、溫度的條件下,在甲醇溶液中的溶解度不同為依據(jù),合理分配CO2氣體解析過程釋放的冷量,以達(dá)到系統(tǒng)冷量平衡的目的。

    1)CO2氣體從甲醇中解析是個(gè)吸熱過程。降低T1603塔氣提氮?dú)饬髁?,增加了CO2氣體的分壓,提高了溶解度,使CO2氣體在T1603塔底解析量減少,吸收的熱量也隨之減少,因此其下塔溫度上漲。

    2)增加T1606塔氣提氮?dú)饬髁?,降低了CO2氣體在T1606塔的分壓,降低了溶解度,使CO2氣體在T1606塔充分解析量,解析的冷量增加,從而使系統(tǒng)冷量從T1603塔后移至T1606塔,因此出T1606塔的富甲醇溫度降低,經(jīng)過E1610換熱后,出E1610的貧甲醇溫度降低,D1605罐甲醇隨之降低,因此P1605泵進(jìn)出口貧甲醇溫度降低。

    3)提高T1603塔壓力,使中壓區(qū)進(jìn)入T1603塔富甲醇中CO2分壓增加,溶解度增加,氣體解析量減少,吸收的熱量隨之減少,因此其尾氣溫度TI16059、上塔溫度TI16060上漲。T1603塔上塔富液經(jīng)過E1608、E1606換熱后,溫度升高,CO2氣體溶解度降低,在D1604罐中閃蒸,CO2氣體解析量相對(duì)增大,出D1604罐富甲醇溫度相對(duì)降低,因此,T1603塔底溫度TI16062、T1606塔底溫度TI16072降低。

    3 系統(tǒng)冷量平衡思路

    1)滿負(fù)荷生產(chǎn)過程中,通過平衡T1603、T1606氣提氮?dú)饬髁康姆绞剑档蚑1606塔底溫度,平衡系統(tǒng)冷量。

    2)系統(tǒng)加負(fù)荷前,提前給系統(tǒng)蓄冷量。

    首先,通過降低丙烯機(jī)組一段入口壓力,降低系統(tǒng)溫度;其次,提高冷區(qū)富甲醇存量,系統(tǒng)加負(fù)荷過程中逐漸降低液位,釋放冷量;再次,保持熱區(qū)貧甲醇儲(chǔ)罐正常液位,禁止高液位。通過以上三種措施,彌補(bǔ)因E1611缺失系統(tǒng)加負(fù)荷過程中冷量供應(yīng)不足的缺陷。

    3)系統(tǒng)加負(fù)荷過程中,嚴(yán)禁D1605罐、T1604塔高液位大幅度降低,盡可能保持平衡。例如:系統(tǒng)加負(fù)荷過程中,D1605罐液位從2 600mm降低至1 800mm,那么系統(tǒng)熱介質(zhì)流量大于冷介質(zhì)流量,換熱不平衡,導(dǎo)致系統(tǒng)溫度偏高。

    4)系統(tǒng)減負(fù)荷過程中,冷量充裕,貧液溫度偏低,一方面影響CO2的調(diào)整,另一方面冷量從T1603塔后移至T1604塔,進(jìn)入T1604塔富甲醇溫度降低,CO2溶解量增加,需要從T1604塔中解析,增加了T1604塔的再生負(fù)荷。因此,在減負(fù)荷過程中,盡可能逐漸提高D1602液位,平衡系統(tǒng)冷量,同時(shí)當(dāng)T1606塔底溫度大于30℃時(shí),再逐漸減少T1603塔氮?dú)饬髁俊?/p>

    5)系統(tǒng)加負(fù)荷過程中,主要控制D1605罐貧液溫度,防止P1605泵出口超溫。因此,增加T1603塔氮?dú)饬髁勘仨殰笥谙到y(tǒng)加負(fù)荷的比例,待T1606塔底溫度穩(wěn)定在100%負(fù)荷控制指標(biāo),方可恢復(fù)T1603塔氮?dú)饬髁恐?00%負(fù)荷控制指標(biāo)。

    6)T1603、T1606塔氮?dú)饬髁靠刂浦饕罁?jù)T1606塔底、T1604塔頂溫度。只要T1606塔底溫度大于30℃且T1604塔頂溫度大于86℃,可判斷再生系統(tǒng)正常。

    4 不同工況的控制指標(biāo)

    4.1 100%負(fù)荷運(yùn)行

    (1)通過變換工段E1509循環(huán)水調(diào)整,將變換氣溫度TI15018控制在25~35℃,盡可能控制在低限,降低貧液溫度。

    (2)T1603塔氣提氮?dú)饬髁坑?1 400m3/h減少至5 500m3/h,減少CO2氣體在T1603塔中解析量,減少解析冷量。T1606塔氣提氮?dú)忾y由20%增加至FV16034控制在55%,增加CO2氣體在T1606塔中解析量,增加解析冷量。

    (3)T1606塔底溫度TI16072控制在30~35℃,其設(shè)計(jì)值30℃,若低于30℃,T1606塔底富甲醇中CO2溶解度增加,解析量減少,解析冷量減少,需要增加T1604塔蒸汽,將其CO2解析,不僅損失冷量,而且增加T1604塔運(yùn)行負(fù)荷。

    (4)T1603塔壓力PV16042控制在105~120kPa。

    (5)丙烯機(jī)組一段入口壓力控制在130~140kPa。

    (5)入706界區(qū)液態(tài)丙烯溫度TI71003控制在-40~-20℃

    (6)D1602罐液位控制在900~2 000mm。

    4.2 50%負(fù)荷運(yùn)行

    (1)T1603塔氣提氮?dú)忾yFV16018控制在5%~15%,再次減少CO2氣體在T1603塔中解析量,減少解析冷量。T1606塔氣提氮?dú)忾yFV16034控制在50%~55%,增加CO2氣體在T1606塔中解析量,增加解析冷量。

    (2)T1606塔塔底溫度、T1603塔壓力、入706界區(qū)液態(tài)丙烯溫度與100%負(fù)荷運(yùn)行控制指標(biāo)相同。

    (3)根據(jù)中壓區(qū)壓力,丙烯機(jī)組一段入口壓力控制在130~145kPa,控制系統(tǒng)溫。

    (4)D1605罐液位控制在1 800~2 100mm,控制系統(tǒng)熱介質(zhì)貧甲醇儲(chǔ)存量。D1602罐液位控制在2 000mm,提高系統(tǒng)冷介質(zhì)富甲醇儲(chǔ)存量,若系統(tǒng)液位不足,可適當(dāng)補(bǔ)充甲醇。

    4.3 加負(fù)荷運(yùn)行

    系統(tǒng)加負(fù)荷前,706崗位與調(diào)度、氣化、空分崗位充分溝通,確定加負(fù)荷時(shí)間。

    (1)提前1h提高機(jī)組負(fù)荷,將丙烯機(jī)組一段入口壓力控制在120~135kPa,T1606塔塔底溫度TI16072控制在26~32℃。

    (2)提前2h將E7102液位控制在600~700mm,E1605液位控制在800~900mm,T1604塔液位LV16061控制在1 000~ 1 300mm,T1603塔下塔液位LV16048控制在1 600~2 200mm,D1602罐液位提高至2 000mm,D1605罐液位控制在1 800~ 2 100mm。

    (3)系統(tǒng)加負(fù)荷過程中,逐漸降低D1602罐液位,30min鐘從2 000mm降低至900mm,釋放21.5t,-61℃的富碳甲醇溶液至T1603塔中,增加了T1603塔冷量解析量。相當(dāng)于加負(fù)荷過程中冷介質(zhì)富液甲醇量增加了43t/h,為系統(tǒng)提供了充足冷量。

    (4)入706界區(qū)液態(tài)丙烯溫度TI71003控制在-40~-20℃。

    (5)P1605泵出口溫度TI16074控制小于58℃,若超過55℃,將T1603塔壓力提高至120kPa,減少CO2氣體在T1603塔中解析量,減少解析冷量,增加CO2氣體在T1606塔中解析量,增加解析冷量,使冷量后移,降低P1605泵出口甲醇溫度。若超過58℃,停止加負(fù)荷,待系統(tǒng)冷量恢復(fù)后再增加負(fù)荷。

    5 結(jié)語

    1)通過降低T1603塔氣提氮?dú)饬髁浚黾恿薈O2氣體的分壓,提高了溶解度,使CO2氣體在T1603塔底解析量減少;增加T1606塔氣提氮?dú)饬髁?,降低了CO2氣體在T1606塔的分壓,降低了溶解度,使CO2氣體在T1606塔充分解析量,解析的冷量增加,從而使系統(tǒng)冷量后移,因此出T1606塔的富甲醇溫度降低,經(jīng)過E1610換熱后,出E1610的貧甲醇溫度降低,D1605罐甲醇隨之降低,因此P1605泵進(jìn)出口貧甲醇溫度降低。通過平衡T1603、T1606氣提氮?dú)饬髁康姆绞剑档蚑1606塔底溫度,平衡了系統(tǒng)冷量,解決了E1611切出后P1605泵進(jìn)口貧甲醇超指標(biāo)運(yùn)行的問題。

    2)通過提前降低丙烯機(jī)組一段入口壓力,提高機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷,降低系統(tǒng)溫度;提高冷區(qū)富甲醇存量,系統(tǒng)加負(fù)荷過程中逐漸降低液位,釋放冷量;保持熱區(qū)貧甲醇儲(chǔ)罐正常液位,避免熱區(qū)貧甲醇高位存量。通過以上三種措施,彌補(bǔ)因E1611缺失系統(tǒng)加負(fù)荷過程中冷量供應(yīng)不足的缺陷。通過提前蓄冷量加負(fù)荷過程中釋放冷量的方式,克服了E1611在線切出后高溫天氣系統(tǒng)加負(fù)荷、開車過程中冷量不足問題,同時(shí)避免了一次專項(xiàng)停車檢修。

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