煤制甲醇CO變換裝置氨汽提塔運行中出現(xiàn)的問題及對策

曹迎輝，晁明遠(yuǎn)，吳世凱

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

0 前言

河南龍宇煤化工有限公司年產(chǎn)50萬t甲醇裝置，是國內(nèi)首套以Shell粉煤氣化工藝制取的原料氣生產(chǎn)甲醇的大型生產(chǎn)裝置。由于Shell粉煤氣化制取的粗煤氣含量較高，其中CO體積分?jǐn)?shù)高達(dá)65%以上，因此變換裝置設(shè)有3臺變換爐，采用寬溫耐硫變換串聯(lián)低溫耐硫變換工藝，將粗煤氣中CO部分變換，送往下游低溫甲醇洗裝置。其中變換氣各分離器冷凝液送至S1107冷凝液閃蒸槽后，進(jìn)行氣液分離后，液體最終去煤氣化裝置?；诶淠褐邪薄⒙入x子嚴(yán)重腐蝕煤氣管道，造成管道頻繁減薄泄漏，設(shè)置氨汽提塔，將變換冷凝液送至氨汽提塔，進(jìn)行蒸汽汽提后，氣體送至鍋爐燃燒，液體送至煤氣化裝置循環(huán)利用，但在氨汽提塔裝置投用后，出現(xiàn)了一些工況惡化現(xiàn)象?，F(xiàn)將其中實際操作出現(xiàn)的問題進(jìn)行闡述 、分析，提出改進(jìn)措施，以期實現(xiàn)變換氨汽提塔裝置的長周期 、安全、穩(wěn)定運行。

1 工藝流程

一、二期變換裝置的冷凝液，進(jìn)入氨汽提塔(C03801)汽提以除去冷凝液中少量的NH3、H2S、CO2、HCl等腐蝕性物質(zhì)，從塔底出來的冷凝液經(jīng)工藝?yán)湟梢罕?P03802A/B)加壓后送至煤氣化裝置的煤氣洗滌塔，而從塔頂出來的汽提氣經(jīng)過汽提氣水冷器(E03807)降溫至110 ℃后進(jìn)入汽提氣分離器(S03808)，分離出的冷凝液經(jīng)過汽提塔回流泵(P03801A/B)加壓后送至汽提塔塔頂，從汽提氣分離器頂部出來的汽提尾氣送至鍋爐燃燒。

裝置將來自一、二期變換裝置的冷凝液使用蒸汽汽提，將其中的氨、硫和其他有害氣體脫除處理，減少污染物排放，同時回收廢水。

2 氨汽提塔運行中出現(xiàn)的問題及對策

變換裝置中的氨主要由粗煤氣帶入系統(tǒng)中，這部分氨是在氣化爐中形成的。煤炭中含有的氮元素和氧氣中殘留的氮氣在氣化爐中與氫元素反應(yīng)而形成氨。經(jīng)過水洗后進(jìn)入變換冷凝液，部分進(jìn)入低溫甲醇洗裝置，變換冷凝液經(jīng)過氨汽提塔汽提后，氨汽提塔塔釜冷凝液被送往煤氣化裝置，起到節(jié)能減排的作用。如果氨汽提塔出現(xiàn)故障，會造成氨在氣化粗煤氣中富集，不但會造成設(shè)備的腐蝕加劇，還會造成低溫甲醇洗裝置的氨脫出困難加大，易造成出口凈化氣總硫超標(biāo)[1]。因此氨汽提運行效果好壞，直接影響裝置長周期的運行。

2.1 氨汽提塔塔釜冷凝液量過大

氨汽提塔進(jìn)料來源有兩股：①一期變換裝置冷凝液。②二期變換裝置冷凝液。冷凝液經(jīng)過蒸汽汽提，氨汽提塔塔釜冷凝液送往二期氣化裝置，由于二期氣化裝置冷凝液用量不穩(wěn)定且用量較小，經(jīng)常造成氨汽提塔塔釜液滿液位，進(jìn)而影響氨汽提塔工況。由于氨汽提塔進(jìn)料受裝置負(fù)荷影響較大，所以考慮增加氨汽提塔塔釜液用戶，進(jìn)而解決氨汽提塔塔釜冷凝液量過大問題。

改進(jìn)措施：①通過在泵入口增加廢水冷卻器，塔釜冷凝液與循環(huán)水換熱后，送往給排水廠；②在泵出口增加去一期氣化管線，增加塔釜外排水量，增加冷凝液的利用率。如圖1所示。

圖1 氨汽提塔塔釜冷凝液量過大改進(jìn)后工藝流程圖

2.2 氨汽提塔塔頂壓力監(jiān)測點堵塞

原因分析：氨汽提塔壓力監(jiān)測點PI03807安裝位置在氨汽提塔的頂部，由于尾氣中含有氨，容易造成根部閥和測量管路的銨鹽結(jié)晶，發(fā)生堵塞現(xiàn)象(在冬季氣溫較低的時候，尤為嚴(yán)重)，造成壓力測量不準(zhǔn)確，而且位置較高，不易于檢修，經(jīng)過加電伴熱和多次疏通后，仍出現(xiàn)頻繁的堵塞。氨汽提塔的壓力PI03807作為唯一壓力參考點，壓力的準(zhǔn)確性決定氨汽提塔是否能夠安全穩(wěn)定長周期運行。

改進(jìn)措施：由于PI03807壓力測量點在塔頂部，檢修不便，因此在同一管線中，找出壓力相同或相近的取壓點。經(jīng)過查找管線后，發(fā)現(xiàn)在氨汽提塔分離器的壓力與氨汽提塔的壓力幾乎相同。在分離器的液位LI03809上部取壓口處加一三通，一路連LI0380遠(yuǎn)傳液位，另一路新增壓力PI03807B。PI03807B原設(shè)計為變動器加法蘭改造連接，增加蒸汽伴熱，確保測量管線不結(jié)晶，但由于變送器的取壓口徑太小，也會造成堵塞，最終經(jīng)過多方思考驗證，將壓力變送器換成膜盒式單壓力變送器，自從改造后氨汽提塔壓力監(jiān)測點PI03807從未出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，運行穩(wěn)定。

2.3 氨汽提塔尾氣壓力PI03807超壓

原因分析：氨汽提塔進(jìn)料是由一、二期變換裝置分離器進(jìn)行氣液分離后送至氨汽提塔的，由于一期各分離器操作壓力在3.0～3.3 MPa，其遠(yuǎn)傳液位計均為單液位設(shè)置，如果分離器遠(yuǎn)傳液位計故障(如假液位)，造成煤氣串入冷凝液閃蒸槽、氨汽提塔和鍋爐，易發(fā)生設(shè)備損壞和爆炸事故，嚴(yán)重制約氨汽提塔安全、穩(wěn)定運行。

改進(jìn)措施：在一、二期工藝?yán)淠喝肟陂y后增加一個快關(guān)聯(lián)鎖閥，在汽提尾氣出口增加一個調(diào)節(jié)閥(PV03807B)控制系統(tǒng)去酸火炬；當(dāng)PI03807壓力到0.45 MPa時，聯(lián)鎖動作，冷凝液入口快關(guān)閥關(guān)閉，PV03807閥(原設(shè)計去鍋爐)關(guān)閉，PV03807B打開。

S15101/106/108各增加兩臺遠(yuǎn)傳液位計，實現(xiàn)液位三取二聯(lián)鎖關(guān)閉，S15101底部排液閥HV15105閥后增加一個液位調(diào)節(jié)閥，S15106底部排液閥LV15102后截止閥；閥后增加一個快關(guān)聯(lián)鎖閥，S15108底部排液閥LV15104后截止閥閥后增加一個快關(guān)聯(lián)鎖閥。如圖2所示。

圖2 氨汽提塔尾氣壓力PI03807超壓改進(jìn)后工藝流程圖

2.4 氨汽提塔冷凝液泵軸承溫度過高

氨汽提塔塔釜冷凝液由氨汽提塔冷凝液泵(P03802)送往煤氣化裝置，其冷凝液經(jīng)過塔釜蒸汽汽提后，其塔釜冷凝液溫度最高達(dá)到130 ℃左右，泵入口進(jìn)料溫度過高；冷凝液泵各運動部件經(jīng)由循環(huán)上水進(jìn)行冷卻后回流至循環(huán)回水匯流管，進(jìn)入循環(huán)冷卻回水總管，運行發(fā)現(xiàn)泵運動部件各循環(huán)水會因流動不暢或循環(huán)水量過小，造成泵軸承溫度最高漲至86 ℃左右，嚴(yán)重制約著冷凝液泵安全、穩(wěn)定運行[2]。

改進(jìn)措施：①在保證氨汽提塔塔釜冷凝液氨氮指標(biāo)合格的前提下，盡可能地降低氨汽提塔的塔釜蒸汽用量，控制PI03807壓力穩(wěn)定在0.2 MPa，塔釜冷凝液溫度控制在120 ℃左右；②通過降低循環(huán)冷卻上水溫度(≤28 ℃)，來降低泵軸承溫度；③定期清理循環(huán)冷卻回水視鏡堵塞處，確保循環(huán)水流動暢通；④通過將冷凝液泵的循環(huán)冷卻回水匯流管由DN25管徑變?yōu)镈N50，增大循環(huán)冷卻水的流速和流量來達(dá)到降低泵軸承溫度。P03802泵軸承冷卻水匯流管改造前后參數(shù)對比如表1所示。

表1 P03802泵軸承冷卻水匯流管改造前后參數(shù)對比

3 結(jié)束語

通過上述技改項目或優(yōu)化調(diào)整措施的實施，影響變換氨汽提塔裝置運行的因素已基本消除，裝置運行穩(wěn)定，大大提高了變換氨汽提塔裝置的運行效率；同時伴隨全公司一、二期裝置的互聯(lián)互通，不僅保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還提升了整個裝置的操作彈性。