低溫甲醇洗裝置氨冷器微量泄漏的在線處理

黃公青 邊亭亭

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;氨冷器;泄漏;處理措施

1 工藝簡(jiǎn)介

低溫甲醇洗氣體吸收原理是以拉烏爾定律和亨利定律為基礎(chǔ)，依據(jù)低溫、高壓狀態(tài)下的甲醇具有對(duì)H2S和CO2、COS等酸性氣體的溶解吸收性大、對(duì)H2溶解吸收性小的這種選擇性來(lái)脫除變換氣中的H2S、CO2、COS等酸性氣體，從而達(dá)到提純H2、凈化原料氣的目的。上述過(guò)程是物理吸收過(guò)程，吸收后的甲醇經(jīng)過(guò)減壓、加熱再生，分別釋放CO2、H2S、COS等酸性氣體。

如圖1所示，經(jīng)洗氨并冷卻到-13.15℃的原料氣進(jìn)入吸收塔的底部H2S吸收段，H2S和COS等含硫組分在此被吸收。吸收了H2S等氣體的甲醇溶液從塔底部排出，經(jīng)CO2氣/富甲醇換熱器、塔底富甲醇換熱器和含硫甲醇氨冷器分別與氣體二氧化碳、富甲醇和氨蒸發(fā)換熱降溫至-33℃左右進(jìn)入含硫甲醇閃蒸罐，在1.75MPa（A）壓力下進(jìn)行閃蒸。脫除H2S、COS等含硫氣體后的原料氣繼續(xù)上升，進(jìn)入CO2吸收段，除去CO2。由于吸收二氧化碳的甲醇溫度升高，對(duì)初洗段的洗氣過(guò)程不利，所以，二氧化碳吸收段分初洗段和主洗段，在主洗段吸收二氧化碳的甲醇經(jīng)氨冷器降溫至-43.30℃，再進(jìn)入初洗段吸收二氧化碳，氨冷器的冷氨來(lái)源于冷凍工序。

冷凍工序的工藝流程如圖2所示，液氨由冷凍系統(tǒng)二級(jí)冷凍閃蒸槽的靜壓壓至氨冷器，其在氨冷器的殼側(cè)吸收甲醇的熱量，蒸發(fā)成氣態(tài)氨，進(jìn)入冷氨冷凍閃蒸槽，再由氨壓縮機(jī)將氨蒸汽抽走，氨的蒸發(fā)量可由氨冷器殼側(cè)液氨液位控制。氣氨經(jīng)閃蒸槽分離后進(jìn)入氨壓縮機(jī)，經(jīng)多級(jí)壓縮、換熱、冷卻后靠重力自流至液氨收集槽熱側(cè)，氨冷器所需冷量由液氨收集槽熱側(cè)的液氨或冷凍閃蒸槽提供，達(dá)到冷卻甲醇的目的。

2 氨冷器發(fā)生泄漏的確定

要確定氨冷器是否發(fā)生泄漏的直接方法就是取樣分析。分別對(duì)液氨罐，氨冷器殼側(cè)，壓縮機(jī)氣液分離器中的液氨進(jìn)行檢測(cè)。在氨冷器殼側(cè)取樣時(shí)因殼側(cè)處于負(fù)壓狀態(tài)無(wú)法直接取出樣，可以采用利用關(guān)閉液位計(jì)氣相液相閥門后打開(kāi)氣相排氣閥使液位計(jì)內(nèi)部處于正壓狀態(tài)再打開(kāi)液位計(jì)液相排液閥進(jìn)行取樣也可以利用如本文內(nèi)所述真空裝置抽出后再行分析。本廠此次泄漏后經(jīng)檢測(cè)，液氨中的甲醇含量在1%左右，經(jīng)多次取樣分析，斷定為甲醇泄漏至氨側(cè)造成的工況惡化。

3 氨冷器內(nèi)部發(fā)生泄漏的現(xiàn)象及后果

氨冷器管程壓力為5.2MPa，殼程的壓力為-29kPa。管束在低溫，高壓差，強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中長(zhǎng)期使用必定發(fā)生泄漏。在常溫常壓下，甲醇的沸點(diǎn)為64.7℃，氨的沸點(diǎn)為-33.5℃。兩者沸點(diǎn)相差較大，一旦氨冷器發(fā)生泄漏，甲醇在殼側(cè)一部分無(wú)法揮發(fā)，便沉積下來(lái)。一小部分與液氨形成共沸物，被壓縮機(jī)抽走。整個(gè)冷凍系統(tǒng)被污染后將會(huì)出現(xiàn)下列明顯現(xiàn)象：

①壓縮機(jī)一段閃蒸罐液位上漲，高于經(jīng)驗(yàn)操作值;且出口冷氨泵入口濾網(wǎng)易被碳氨結(jié)晶物堵塞;②氨冷器制冷效果下降，出口甲醇溫度日趨升高;③壓縮機(jī)入口氣量不穩(wěn)定，頻繁出現(xiàn)氣量驟減現(xiàn)象;④氨冷器殼側(cè)液位不穩(wěn)定，液位偏高;⑤壓縮機(jī)制冷效果下降，提高負(fù)荷，制冷效果依然不理想。

4 氨冷器泄露后的處理措施

化工生產(chǎn)是在安全生產(chǎn)的前提下以取得效益最大化為目的，且當(dāng)下尿素價(jià)格處于高線狀態(tài)，停車處理至少需要72h，則造成經(jīng)濟(jì)損失，所以，應(yīng)以保持裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，搶抓市場(chǎng)機(jī)遇，在工藝指標(biāo)可以控制的情況下，從改善工況為目的入手采取措施，待計(jì)劃停車時(shí)，再?gòu)氐捉鉀Q問(wèn)題。

本企業(yè)在本次運(yùn)行周期中，并未遇到其他裝置重大問(wèn)題，僅僅是氨冷器出現(xiàn)微量泄漏，從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，停車檢修并不合適，故技術(shù)人員決定通過(guò)采取在線處理措施，對(duì)氨冷器殼側(cè)的結(jié)晶物進(jìn)行定期沖洗以及將殼側(cè)沉積下來(lái)的甲醇混合物排出。

本廠先是嘗試?yán)脼V油機(jī)真空泵將泄漏的甲醇進(jìn)行抽出，但濾油機(jī)真空泵將甲醇抽出的過(guò)程中也會(huì)將大量液氨抽出，真空設(shè)備溫度大幅度降低，運(yùn)行不穩(wěn)定常出現(xiàn)故障且因氨的滲透性較強(qiáng)，真空泵各密封點(diǎn)很容易出現(xiàn)泄漏，與真空泵相連接的氨冷器導(dǎo)淋很容易被結(jié)晶物堵塞，常需要拆卸清堵再安裝，無(wú)法形成固定化操作。后經(jīng)技術(shù)人員共同研發(fā)創(chuàng)新出下文中無(wú)動(dòng)設(shè)備的真空罐以及注水清堵方式，使操作固定化，運(yùn)行得以延續(xù)。

在氨冷器排凈導(dǎo)淋接一真空分離罐，利用虹吸罐原理將氨冷器殼程甲醇抽出，液氨經(jīng)過(guò)揮發(fā)返回氨冷器氣氨管線。閥門代號(hào)：（V1：底排第一道閥，V2：底排第二道閥，V3：真空閥一道，V4：氨冷器頂部氣氨管線上，V5：氮?dú)忾y，V6：真空罐底排閥，V7：閥間導(dǎo)淋，V8：現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)底部閥、V9：閥二層脫鹽水閥）。

如圖3所示，在氨冷器殼側(cè)排凈導(dǎo)淋處接一新增設(shè)備真空分離罐（真空罐的現(xiàn)場(chǎng)位置必須位于氨冷器設(shè)備正下方），真空分離罐通過(guò)底部導(dǎo)淋與排放水罐相連，其具體步驟如下：

4.1 先確認(rèn)氨冷器內(nèi)部是否因結(jié)晶形成正壓

①開(kāi)V1閥和V7閥，確認(rèn)是否正、負(fù)壓;②若V7形成正壓，全開(kāi)V7閥確認(rèn)甲醇混合液能全部排出，排完關(guān)閉V7、V1;③若V7形成負(fù)壓，在第二步準(zhǔn)備完畢后直接抽液。若抽半小時(shí)內(nèi)均無(wú)液體或少量液體排出開(kāi)始上水。

4.2 準(zhǔn)備步驟

4.2.1 開(kāi)氮?dú)庵脫Q真空罐

①確認(rèn)氨冷器底排閥V1、V2、真空閥V3關(guān)閉;②打開(kāi)真空罐底部排液閥V6閥;③緩慢打開(kāi)真空分離罐氮?dú)膺M(jìn)行置換，關(guān)閉壓力表根部閥。

4.2.2 抽真空

①全關(guān)氮?dú)忾yV5閥;②真空罐泄壓后全關(guān)排液閥V6閥;③（打開(kāi)壓力表根部閥）打開(kāi)真空閥V3、V4閥進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空表壓力達(dá)到-20-25kPa時(shí)。確認(rèn)氣相抽真空管線以及閥門正常。

注：如果真空抽不起來(lái)或抽的過(guò)程中停止不前可能氣相抽真空第一道V4閥堵、管線存液，脫開(kāi)V4法蘭清理結(jié)晶或用氮?dú)獯礦4至V3管線。

4.3 上水

第一步中若出現(xiàn)正壓排液完畢后需要上水：

①確認(rèn)第二步中準(zhǔn)備工作完畢;②聯(lián)系中控后打開(kāi)V8、打開(kāi)二樓脫鹽水V9閥2扣半進(jìn)行上水，用手觸摸膠皮管確認(rèn)管線是否通暢，當(dāng)膠皮管溫度上漲說(shuō)明管線通暢，至152-D液位上漲5-10%，并記錄上水時(shí)間;③關(guān)閉V8、V9上水閥;④全開(kāi)V1、V2閥開(kāi)始抽液。

4.4 抽液注意事項(xiàng)

①確認(rèn)閥間導(dǎo)淋關(guān)閉V7;②打開(kāi)液相管線E04205底部排液閥V1、V2;③現(xiàn)場(chǎng)觀察真空分離罐玻璃視鏡當(dāng)液位達(dá)到上視鏡時(shí)關(guān)閉氨冷器底排閥V1、V2閥以及抽真空閥V3。

4.5 真空罐排液

①檢查真空罐排液閥軟管固定牢固;②確認(rèn)真空罐V1、V2關(guān)閉，V3關(guān)閉后打開(kāi)底部排液閥V6;③緩慢打開(kāi)氮?dú)釼5閥觀察壓力表在50kPa進(jìn)行排液;④當(dāng)真空罐無(wú)液位時(shí)關(guān)閉氮?dú)釼5閥，關(guān)閉導(dǎo)淋V6閥。

4.6 其他注意事項(xiàng)

①關(guān)閉脫鹽水閥時(shí)先關(guān)閉二樓水閥，再關(guān)閉液位計(jì)根部閥，防止膠皮管崩開(kāi)傷人;②開(kāi)氨冷器底部導(dǎo)淋必須確認(rèn)閥間導(dǎo)淋關(guān)閉;③排液注意觀察真空罐壓力表，防止氮?dú)膺M(jìn)入量過(guò)大造成壓力表超量程，（控制在50kPa）進(jìn)行排液;④排液結(jié)束時(shí)關(guān)閉E04205底排V1、V2閥及抽真空閥V3閥;⑤真空罐內(nèi)不得存放液氨，防止液氨揮發(fā)造成真空罐超壓;⑥每天白班9點(diǎn)由技術(shù)員或日班主操指揮以上操作班組配合，其他時(shí)間禁止私自操作以上閥門;⑦排液噸桶內(nèi)掛片必須完全浸沒(méi)，更換噸桶后必須重新懸掛其中，每個(gè)星期由技術(shù)員或日班主操取出稱重，完畢繼續(xù)懸掛其中，做好相應(yīng)記錄（測(cè)算甲醇、氨水混合液對(duì)設(shè)備腐蝕影響情況）;⑧每次加水量和相應(yīng)數(shù)據(jù)記錄在表中。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)定期的置換，氨冷器制冷恢復(fù)正常，保證了裝置的正常運(yùn)行，避免了臨時(shí)停車帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失，但是該辦法雖然解決了暫時(shí)的運(yùn)行問(wèn)題，維持了長(zhǎng)周期運(yùn)行，但是也造成了液氨的浪費(fèi)，同時(shí)存在一定的安全隱患，不適合作為長(zhǎng)期處理辦法應(yīng)用，建議利用年度大檢修期間對(duì)該設(shè)備進(jìn)行打開(kāi)處理，可根據(jù)設(shè)備腐蝕情況選擇合適的材質(zhì)進(jìn)行更換，徹底解決泄漏問(wèn)題。