郜龍飛(河南能源集團(tuán)中原大化公司甲醇事業(yè)部， 河南 濮陽(yáng) 457000)

低溫甲醇洗氨冷器微量泄漏處理辦法

郜龍飛(河南能源集團(tuán)中原大化公司甲醇事業(yè)部， 河南 濮陽(yáng) 457000)

隨著我國(guó)煤化工的深入發(fā)展，低溫甲醇洗裝置在國(guó)內(nèi)開始大量使用。該裝置利用甲醇在低溫下的良好選擇吸收性，對(duì)煤氣化裝置送來(lái)的合成氣進(jìn)行凈化，所凈化的氣體中H2S含量低，且CO2可以回收做為汽化爐載氣，有效組分(CO+H2)的含量高。筆者所在的河南能源集團(tuán)中原大化公司甲醇事業(yè)部采用的是德國(guó)盧奇7塔低溫甲醇洗技術(shù)，自投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行十分穩(wěn)定。在多年的操作中，也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，譬如對(duì)氨冷系統(tǒng)泄露問(wèn)題的處理。低溫甲醇洗對(duì)甲醇溫度要求苛刻，主洗甲醇溫度應(yīng)不高于零下50℃度。本文就以氨冷器泄露導(dǎo)致溫度難以降低的現(xiàn)象展開，并討論了一種可行的處理辦法。

低溫甲醇洗；氨冷器；壓縮機(jī)；換熱器泄露

1 工藝簡(jiǎn)介

低溫甲醇洗原理是以拉烏爾定律和亨利定律為基礎(chǔ)，依據(jù)低溫狀態(tài)下的甲醇具有對(duì)H2S和CO2等酸性氣體的溶解吸收性大，而對(duì)H2和CO溶解吸收性小的這種選擇性來(lái)脫除變換氣中的硫化氫和二氧化碳等酸性氣體，從而達(dá)到凈化變換氣的目的。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和H2S氣體。

圖1

如圖1所示，經(jīng)洗氨并冷卻到零下14.9℃度的變換器進(jìn)入吸收塔的預(yù)洗段，在此段洗去NH3，H2O，羰基化合物和HCN等雜質(zhì)后，通過(guò)塔盤進(jìn)入H2S吸收段。在此H2S和COS被飽和了CO2的低溫甲醇洗滌下來(lái)，原料氣去CO2吸收段，甲醇送去中壓閃蒸。脫硫后的原料氣向上通過(guò)塔盤進(jìn)入CO2吸收段，在此除去CO2。由于甲醇吸收二氧化碳溫度升高，對(duì)下段的洗氣過(guò)程不利，所以二氧化碳吸收段分兩層，在上層吸收了二氧化碳的甲醇經(jīng)氨冷器降溫至零下37℃，進(jìn)入下層二氧化碳吸收段。

圖2

如圖2所示，液氨由液氨罐的靜壓壓至氨冷器，液氨在氨冷器的殼側(cè)蒸發(fā)吸熱，由氨壓縮機(jī)將氨蒸汽抽走，氨的蒸發(fā)量可有氨冷器殼側(cè)液氨液位控制。液位高蒸發(fā)量就大，帶走的熱量大，但是應(yīng)該防止氨壓縮機(jī)帶液。液位低，蒸發(fā)量小，吸熱量也就小。氣氨經(jīng)氣液分離器后進(jìn)入壓縮機(jī)一段，加壓后經(jīng)企業(yè)分離進(jìn)入壓縮機(jī)二段，經(jīng)過(guò)兩級(jí)壓縮后換熱冷卻變?yōu)闅獍边M(jìn)入液氨罐。液氨由靜壓壓入氨冷器。至此，冷卻系統(tǒng)完成一次循環(huán)，達(dá)到冷卻目的。

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)。本廠此次氨冷器發(fā)生泄漏時(shí)，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)象總結(jié)

氨冷器管程壓力為3.4兆帕，殼程的壓力為負(fù)29千帕。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度，氨的沸點(diǎn)為零下33.5度。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)制冷系統(tǒng)被污染后將會(huì)出現(xiàn)下列明顯現(xiàn)象：

①壓縮機(jī)氣液分離器液位上漲，高于經(jīng)驗(yàn)操作值；

②壓縮機(jī)干氣密封裝置頻繁堵塞；

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

化工生產(chǎn)是以安全生產(chǎn)的前提下取得效益最大化為目的，所以，應(yīng)以保持裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，取得最大經(jīng)濟(jì)效益為目的。在工藝指標(biāo)可以勉強(qiáng)控制的情況下，應(yīng)以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。

本廠在此次運(yùn)行周期中，并未遇到其他重大問(wèn)題，停車檢修從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮并不合適。于是，技術(shù)人員決定對(duì)氨冷器殼側(cè)的氨進(jìn)行定期置換，具體步驟如下。

圖3

如圖3所示，從氨冷器殼側(cè)導(dǎo)淋增加架設(shè)一根管線連接新加設(shè)備“負(fù)壓罐”，負(fù)壓罐通過(guò)底部導(dǎo)淋與氨水罐相連，其具體置換步驟如下。

①確認(rèn)負(fù)壓罐沖洗，吹掃合格，各法蘭連接處無(wú)漏點(diǎn)。②負(fù)壓罐頂部氣相管線與氨冷器氣相管線相連，負(fù)壓罐用氮?dú)庵脫Q，通過(guò)導(dǎo)淋排放。負(fù)壓罐充氮?dú)庵?50千帕，其最高報(bào)警值為180千帕。確認(rèn)氣相管線導(dǎo)淋關(guān)閉，打開氣相管線的出口，通過(guò)壓縮機(jī)將其抽至負(fù)壓。關(guān)閉氣相出口管線。③打開氨冷器底部導(dǎo)淋閥，每次排放量為，氨冷器殼測(cè)液位下降5%，或者負(fù)壓罐液位漲至30%，然后關(guān)閉氨冷器底部導(dǎo)淋閥。氨水罐加脫鹽水至液位20%，用以稀釋液氨。④打開負(fù)壓罐氮?dú)忾y，給負(fù)壓罐充壓至150千帕，調(diào)節(jié)氮?dú)忾y門開度，維持此壓力。⑤打開負(fù)壓罐底部導(dǎo)淋閥，將液氨緩慢壓入氨水罐。此過(guò)程中，閥門開度不能過(guò)大，因?yàn)樗桶被旌鲜且粋€(gè)放熱過(guò)程，發(fā)出大量熱，會(huì)造成氨水罐震動(dòng)。⑥當(dāng)負(fù)壓罐液位排空時(shí)，關(guān)閉其底部導(dǎo)淋閥，關(guān)閉氮?dú)忾y，打開其頂部氣相閥。⑦每4小時(shí)排放一次。密切關(guān)注液氨罐液位，液位過(guò)低應(yīng)及時(shí)補(bǔ)氨。具體排放頻率可視氨冷器泄漏量做相應(yīng)調(diào)整。⑧氨水罐中的氨水通過(guò)泵送去動(dòng)力廠氨法脫硫工序。⑨氨冷器導(dǎo)淋閥前加一氮?dú)忾y，用于對(duì)管線進(jìn)行吹掃，因?yàn)榘焙图状蓟旌蠒?huì)生成少量的白色泡沫狀甲胺，進(jìn)而堵塞液氨管線。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)定期的置換，氨冷器殼側(cè)甲醇含量下降，壓縮機(jī)入口氣量穩(wěn)定，壓縮機(jī)入口氣液分離器中甲醇含量為零，氨冷器制冷恢復(fù)正常。保證主裝置安全完成了長(zhǎng)周期運(yùn)行。

經(jīng)分析，氨冷器泄露的主要原因是其管束材質(zhì)有問(wèn)題，在此后一次的大修中，將原有的碳鋼管束換成不銹管管束，解決了頻繁泄露問(wèn)題。

氨置換法雖然保證了長(zhǎng)周期運(yùn)行，但是也造成了液氨的浪費(fèi)，同時(shí)存在一定安全隱患，有許多地方需要改進(jìn)。綜上所述，筆者認(rèn)為，對(duì)于有大型制冷設(shè)備的企業(yè)，一定要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕，選擇合適的材質(zhì)。同時(shí)，有必要在設(shè)計(jì)時(shí)，保留一套制冷劑置換設(shè)備，防止工況迅速惡化，無(wú)法及時(shí)應(yīng)對(duì)。

郜龍飛，男，漢族，河南滑縣道口人，學(xué)士,研究方向：煤氣凈化。