梁晉飛

摘 要:介紹了大唐多倫煤化工46萬噸/年聚丙烯項目中凈化裝置各單元的試車情況,分析在開車過程中出現(xiàn)的一些問題:變換爐床層超溫、酸氣夾帶甲醇嚴(yán)重、二氧化碳?xì)夂臀矚庵辛蚧瘹涑瑯?biāo)、丙烯壓縮機組反轉(zhuǎn)等。針對以上問題,提出了相應(yīng)的解決措施。經(jīng)過半年多的運行,證實這些措施可以保證裝置的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞:殼牌氣化一氧化碳變換低溫甲醇洗丙烯制冷

中圖分類號:X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0079-02

1裝置簡介

在甲醇合成系統(tǒng)中,以煤為原料煤制造的原料氣成份相當(dāng)復(fù)雜,主要成份:H2、CO、CO2、H2S、CH4等,其中H2、CO、CO2是合成甲醇的必要原料,并且其比例要求非常嚴(yán)格,必須進行調(diào)整,而原料氣中的硫化物又是甲醇合成觸媒的毒物,能夠造成觸媒的失活影響甲醇的連續(xù)生產(chǎn),所以原料氣在進甲醇合成前必須引入凈化系統(tǒng),以調(diào)整H2、CO、CO2比例和脫除硫化物。

我公司凈化系統(tǒng)包括變換、低溫甲醇洗、克勞斯硫回收、丙烯制冷四個單元。一氧化碳變換工藝采用五環(huán)科技股份有限公司自主開發(fā)的高濃度一氧化碳變換技術(shù),采用Co-Mo系耐硫變換催化劑,調(diào)整來自氣化裝置的粗煤氣中H2和CO的比例。變換系統(tǒng)為三系列,與三系列的Shell煤氣化裝置相對應(yīng)。低溫甲醇洗工藝應(yīng)用的是德國魯奇公司的專利技術(shù),由五環(huán)工程公司完成詳細(xì)工程設(shè)計,該工藝主要用來脫除變換氣中的硫化物和CO2。脫除的CO2送氣化作為工藝氣使用,酸氣進克勞斯單元,生產(chǎn)硫磺同時防止硫化物污染大氣。丙烯制冷單元為低溫甲醇洗和MTP裝置提供+4℃和-44℃的冷量。其中壓縮機為3級離心壓縮機,由高壓過熱蒸氣透平機驅(qū)動,由德國西門子公司制造。

2011年6月份凈化裝置開始接氣,并且甲醇分廠產(chǎn)出合格甲醇,8月份MTP分廠產(chǎn)出合格丙烯。丙烯壓縮機自2010年10月份開始調(diào)試,并穩(wěn)定運行,2011年6月開始為低溫甲醇洗甲醇降溫提供冷量。至目前為止,凈化裝置一直維持低負(fù)荷運行,基本能達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定運行,但是也出現(xiàn)了一些問題。

2運行遇到的問題及解決措施

2.1 變換單元

2.1.1 第一變換爐超溫及控制措施

開車期間,由于大氣量的變換反應(yīng)把握不準(zhǔn),多次出現(xiàn)催化劑床層超溫現(xiàn)象,其中一變爐床層溫度最高達(dá)600℃,大大超出了設(shè)計值485℃。后來通過一變爐入口閥門以及急冷氮氣調(diào)節(jié)入口氣體的空速,來抑制反應(yīng)熱大量積累引起的催化劑床層超溫現(xiàn)象。

2.1.2 進入變換爐的中壓飽和蒸汽溫度過高

CO變換反應(yīng)為放熱反應(yīng),若水蒸氣溫度過高,變換爐床層溫度很難控制。五環(huán)設(shè)計中將266℃/5.1MPa的中壓飽和蒸汽與粗煤氣混合后進入變換爐,但是在實際運行中發(fā)現(xiàn),進入粗煤氣/蒸汽混合器的中壓蒸汽溫度始終在300℃以上(過熱蒸汽開車閥已關(guān)嚴(yán)的情況下),說明也有過熱蒸汽(413℃/3.8MPa)串入蒸汽混合器前蒸汽閥組處。從趨勢圖查出,飽和蒸汽的溫度不穩(wěn)定,有時在310℃～320℃,有時甚至高達(dá)400℃,這種現(xiàn)象令大家迷惑不解。變換接氣開車期間,由于中壓飽和蒸汽管網(wǎng)壓力高達(dá)5.7MPa,現(xiàn)場通過消音器(離過熱蒸汽開車閥很近)卸壓,此點溫度從302℃下跌至284℃。這種現(xiàn)象在每套變換單元都是如此,經(jīng)過分析,過熱蒸汽開車手閥內(nèi)漏,同時低壓蒸汽串入高壓蒸汽是可能的,是由于其能量更高。

2.1.3 開車變換爐內(nèi)帶水問題

粗煤氣入變換爐前,本應(yīng)使用413℃的過熱蒸汽對進一變爐煤氣及設(shè)備管線升溫。但由于管道布置不合理,使飽和蒸汽不方便排出,這樣用310℃左右的混合蒸汽升溫,導(dǎo)致進一變爐工藝煤氣溫度(現(xiàn)場表)不超過200℃,從而造成工藝煤氣“帶水入爐”問題。通過整改將一變爐入口放空位置挪至一變爐入口閥前,改善了開車帶水和溫度監(jiān)測的問題。

2.2 低溫甲醇洗單元

2.2.1 酸氣中夾帶甲醇嚴(yán)重

盡管國內(nèi)外已經(jīng)有一百多套低溫甲醇洗裝置,凈化氣指標(biāo)完全合格,但是酸氣待帶液嚴(yán)重,造成甲醇消耗過大,一直是國內(nèi)很多裝置的通病[1～3]。目前,我公司低溫甲醇洗裝置一直處于低負(fù)荷運行狀態(tài),導(dǎo)致排入火炬中酸氣夾帶甲醇過多,這個問題成為困擾我公司的一大難題。酸氣夾帶甲醇過多的原因只要有以下幾點。

(1)我公司低溫甲醇洗工藝設(shè)計煤氣負(fù)荷為780km3,其中CO2含量為36%,總量為280km3。但是由于目前一直處于低負(fù)荷運行,僅為15%～40%,導(dǎo)致低溫甲醇洗入口氣量小且二氧化碳含量更小,進而造成再吸收塔上部兩段二氧化碳閃蒸量小,因此,在CO2與酸氣換熱過程中冷量過少導(dǎo)致甲醇蒸汽無法全部冷凝下來。

在低負(fù)荷運行情況下,為防止出現(xiàn)氣液偏流及脫硫段H2S吸收不充分的現(xiàn)象,脫硫段甲醇用量偏大,導(dǎo)致CO2在脫硫段吸收較多,從而使低壓閃蒸出的CO2氣量較小。

(2)由于再生塔低負(fù)荷工況下運行可借鑒的數(shù)據(jù)很少,為保證甲醇總硫不超標(biāo),過多使用再生系統(tǒng)蒸汽。如2011年6月底,為保證熱再生徹底,熱再生塔的再沸器幾乎滿負(fù)荷運行,導(dǎo)致熱再生塔頂部出口氣體溫度在85℃以上,大量的甲醇蒸氣被帶出,導(dǎo)致回流罐的液位高居不下,即便兩臺泵同時運行也無法保證正常液位,同時由于回流罐液位過高,造成阻氣,導(dǎo)致熱再生塔的壓力大幅波動。

(3)系統(tǒng)減負(fù)荷或停車時候,為了保證熱再生甲醇中硫含量不超標(biāo),熱再生塔的氣提蒸汽用量在一段時間要維持不變,或只是稍微減量,導(dǎo)致熱再生塔頂出口氣體溫度高,同時由于CO2冷量的減少,導(dǎo)致進入下游設(shè)備的酸氣中甲醇夾帶過多。

針對以上原因,在正常生產(chǎn)中,為了降低甲醇損失,關(guān)閉進入熱再生閃蒸氣/CO2換熱器中CO2管線閥門,使更多的CO2去冷卻酸氣。同時優(yōu)化工藝操作,減少由于蒸汽量過大造成的甲醇帶出量。即使如此,進入火炬中酸氣溫度仍然很高,為此,我公司增加了一臺丙烯蒸發(fā)器,用來冷卻酸氣中甲醇蒸氣,目前項目正在實施中。

2.2.2 CO2氣體中硫化氫超標(biāo)

原因:脫硫段脫硫不徹底造成H2S上移,污染了無硫甲醇導(dǎo)致閃蒸出的CO2中硫含量超標(biāo)。無硫甲醇在CO2閃蒸段吸收量偏小導(dǎo)致H2S吸收不徹底造成超標(biāo)。

通過分析控制好脫硫段甲醇量,確保無硫甲醇不被污染,同時適當(dāng)增加貧甲醇量、保證有足夠無硫甲醇去吸收CO2閃蒸汽中的硫化氫。

2.2.3 尾氣中H2S超標(biāo)

原因:由于系統(tǒng)運行氣液比失調(diào),導(dǎo)致系統(tǒng)溫度偏高,使CO2和H2S的飽和蒸汽壓升高,此時若通入大量的氣提氮氣就會造成為重H2S超標(biāo)。此外,進入塔下段無硫甲醇的流量偏小也會導(dǎo)致閃蒸出來的H2S未及時吸收而造成尾氣中硫含量超標(biāo)。

為了避免尾氣中硫含量超標(biāo),盡量增加無硫甲醇的用量或減少吸收塔中脫硫段甲醇的用量,保證有足夠的無硫甲醇吸收尾氣中的H2S。同時,適當(dāng)減少氣提氮氣量,減少由于氣提氮氣量過大造成大量硫化氫被氣提的現(xiàn)象,實現(xiàn)硫化氫達(dá)標(biāo)。

2.3 丙烯制冷單元

2010年丙烯壓縮機停車時,機組在不到10s的時間內(nèi)轉(zhuǎn)速從最低轉(zhuǎn)速(2613rpm)降至約0rpm,然后又升到1440rpm,造成丙烯壓縮機干氣密封的非驅(qū)動端、驅(qū)動端分別損壞。事故分析說明干氣密封的密封端面在靜壓開啟時效果較差,同時由于壓縮機調(diào)試頻繁啟停機,共同導(dǎo)致干氣密封磨損。

2011年初增加了壓縮機三級入口至壓縮機一級入口的平衡線,同時設(shè)置了壓縮機跳車后,出口放空閥開啟的連鎖。2011年7月將原有的單旋向干氣密封更換為雙旋向干氣密封。到目前為止,在壓縮機停車過程中,整改項目有效地減小了壓縮機反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,同時避免了干氣密封損壞。

3結(jié)語

本裝置一直在低負(fù)荷情況下運行,由于氣化開車一直使用空分氮壓機作為煤粉輸送介質(zhì),導(dǎo)致送至凈化的N2含量高CO2少,低溫甲醇洗冷量不足,應(yīng)適當(dāng)降低溫甲醇洗醇循環(huán)量,減少熱再生系統(tǒng)蒸汽量、N2氮氣量、控制甲醇溫度,同時提高丙烯壓縮機負(fù)荷作為冷量補充,保證低溫甲醇洗裝置出口合成氣中H2S含量不超標(biāo)。待氣化裝置將負(fù)荷提至設(shè)計值,以及運行操作人員經(jīng)驗的不斷積累,相信凈化裝置一定能更加平穩(wěn)、節(jié)能、高效運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏尊江,郭海彥,隋玉琴.低溫甲醇洗工藝中降低甲醇消耗的因素分析[J].北方環(huán)境,2003,28(2):51.

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[3] 石自更,王峰.Shell煤氣化制甲醇至低溫甲醇洗裝置洗滌甲醇消耗偏高的原因及對策[J].化肥設(shè)計,2009,47(3):29.