李志敏

摘 要：合成氣壓縮機(jī)在煤化工生產(chǎn)中屬于工藝穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備，該設(shè)備的工藝回路控制需要重點(diǎn)解決喘振問(wèn)題，實(shí)施工藝回路改造可以顯著改善喘振問(wèn)題。本文首先介紹了合成氣壓縮防喘振工藝的特征與工況，其次探討了合成氣壓縮設(shè)備防喘振回路改造的原因與技術(shù)路線，最后探討了合成氣壓縮機(jī)工藝回路改造的整體效果，希望可以有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：合成氣壓縮;防喘振工藝;技術(shù)升級(jí)

0 引言

本次研究選取某煤化工生產(chǎn)企業(yè)作為研究對(duì)象，該企業(yè)采用大型殼牌粉煤氣化生產(chǎn)設(shè)備，其使用的合成氣壓縮機(jī)在低溫甲醇洗、氫氣回收環(huán)節(jié)都具有廣泛的應(yīng)用。作為甲醇合成、克服系統(tǒng)阻力的重要設(shè)備，同時(shí)也是確保蒸汽透平離心壓縮工藝穩(wěn)定完成的核心，合成氣壓縮機(jī)應(yīng)用的穩(wěn)定性一直是行業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的問(wèn)題。為了避免出現(xiàn)喘振問(wèn)題，同時(shí)也需要做好防喘振的旁路控制，進(jìn)行技術(shù)改造與升級(jí)。為了進(jìn)一步探討合成氣壓縮機(jī)的防喘振回路改造流程，現(xiàn)就合成氣壓縮機(jī)的防喘振工藝現(xiàn)狀分析如下。

1 合成氣壓縮機(jī)防喘振工藝概述

本項(xiàng)目選擇的低溫甲醇洗凈化氣與氫回收裝置的富氫氣整體混合，經(jīng)過(guò)合成氣壓縮機(jī)的氣體入口分離裝置來(lái)達(dá)到相互混合的效果。經(jīng)過(guò)合成氣壓縮機(jī)新鮮氣體入口分離設(shè)備，可以進(jìn)入到新鮮氣壓縮段，滿足多級(jí)壓縮的要求，隨后氣體整體壓力會(huì)提升到一個(gè)新的水平，此時(shí)溫度為160℃，隨后進(jìn)入到合成氣的壓縮循環(huán)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)為壓縮段入口。根據(jù)甲醇合成工序的循環(huán)氣現(xiàn)狀，做好循環(huán)氣體的入口分離管理，隨后進(jìn)入到循環(huán)壓縮的入口部分，經(jīng)過(guò)與新鮮段氣體的充分混合，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)段壓縮的效果，隨后再進(jìn)入到甲醇合成工序當(dāng)中。在整個(gè)合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造過(guò)程中，需要做好循環(huán)段壓縮，并且根據(jù)甲醇合成工序的要求進(jìn)行技術(shù)革新。通過(guò)設(shè)置防喘振回路，可以借助于冷卻器的殼程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)水冷卻，隨后經(jīng)過(guò)兩股分化，一股進(jìn)入到新鮮氣體的入口分離裝置，另外一部分則經(jīng)過(guò)循環(huán)段進(jìn)入到入口分離器當(dāng)中，詳細(xì)工藝流程如下圖1所示。

2 合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造

2.1 改造原因

合成氣壓縮機(jī)實(shí)施防喘振回路改造是由于合成氣壓縮機(jī)使用過(guò)程中管程的介質(zhì)本身為低溫甲醇洗凈化氣，設(shè)計(jì)壓力為8.7MPa，此時(shí)殼程的介質(zhì)為循環(huán)水，整體設(shè)計(jì)壓力為0.7MPa，凈化氣當(dāng)中有相當(dāng)比例的粗甲醇，這部分粗甲醇如果不及時(shí)進(jìn)行清除，會(huì)導(dǎo)致腐蝕情況加劇，進(jìn)而出現(xiàn)泄漏的問(wèn)題。在本項(xiàng)目出現(xiàn)泄漏后，冷卻器進(jìn)行多次查漏與消漏，每次檢查檢驗(yàn)的工作量都很高，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)較大的損失，特別是泄漏期間會(huì)出現(xiàn)合成氣的流失量較大問(wèn)題，這不但給甲醇生產(chǎn)帶來(lái)了影響，同時(shí)對(duì)于整個(gè)管網(wǎng)的安全也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響，不利于整體系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)行與安全運(yùn)行。

對(duì)冷卻器出現(xiàn)泄漏的原因進(jìn)行技術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)泄漏的主要因素是應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致的裂紋。一方面冷卻器管板屬于焊接處理，低合金鋼、奧氏體不銹鋼會(huì)存在異種鋼焊縫，在接近低合金鋼一側(cè)時(shí)，能夠具有一定的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂趨勢(shì)。另外一方面，管道介質(zhì)本身屬于合成氣，其具有特定的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，另外，設(shè)計(jì)管段材質(zhì)為316不銹鋼材料，該材質(zhì)在應(yīng)力腐蝕的影響下回出現(xiàn)局部開(kāi)裂的問(wèn)題，所以焊縫需要做好應(yīng)力腐蝕的防護(hù)管理，才能夠避免出現(xiàn)各種損耗問(wèn)題。

2.2 改造過(guò)程

結(jié)合上述分析的原因，實(shí)施合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造。從長(zhǎng)遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行技術(shù)改造，通過(guò)邀請(qǐng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜遥浜蠌S區(qū)的技術(shù)人員，共同參與討論，并制定了最終的防喘振回路設(shè)計(jì)方案。首先，進(jìn)行冷卻器的旁路改造，將進(jìn)口與出口進(jìn)行法蘭連接，對(duì)旁路進(jìn)行技術(shù)改造，不在使用原設(shè)備，這也是解決泄漏最為有效的方案;其次，對(duì)旁路實(shí)施改造后，整體的防喘振回路存在氣體溫度上升的問(wèn)題，此時(shí)會(huì)與出口的溫度接近，必然會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的整體壓縮熱平衡遭受影響，此時(shí)合成氣壓縮機(jī)的合成系統(tǒng)會(huì)放入到系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行統(tǒng)籌，合成系統(tǒng)的甲醇水冷器則作為冷卻機(jī)的設(shè)備來(lái)滿足日常的要求?？梢酝ㄟ^(guò)合成壓縮機(jī)配合合成系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)籌。最后，為了滿足壓縮過(guò)程中的熱平衡控制目標(biāo)，需要做好甲醇換熱器的出口設(shè)置，做好分離器的氣相管理，引出管線來(lái)進(jìn)行壓縮機(jī)的入口填補(bǔ)，從而達(dá)到冷線喘振回路的控制目標(biāo)。

3 合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造效果

3.1 安全效益

合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造工作完成后，可以有效降低企業(yè)重大安全隱患的防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)，從而有效降低安全隱患影響，提升整體的運(yùn)行水平。在本次研究完成后，實(shí)現(xiàn)了公司重大安全隱患的消除。實(shí)際上，根據(jù)生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與原理來(lái)看，出現(xiàn)合成氣壓縮機(jī)喘振問(wèn)題，不但會(huì)導(dǎo)致安全生產(chǎn)方面的問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)給企業(yè)員工的正常工作帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，影響整體的工作狀態(tài)，導(dǎo)致安全效益損失。在本技術(shù)改造后，可以取得良好的安全效益，為企業(yè)節(jié)約了大量的安全維護(hù)資金。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益方面的成果主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。在日常檢修的費(fèi)用控制方面，通過(guò)冷卻器泄漏防控管理以及喘振回路技術(shù)改造，在出現(xiàn)泄漏直到完全解決問(wèn)題之后的兩年內(nèi)，一共完成了7次檢修工作，整體來(lái)看合成氣壓縮機(jī)本身屬于高風(fēng)險(xiǎn)重點(diǎn)監(jiān)控的設(shè)備，所以檢修的頻次較高，成本也較高，平均每次檢修費(fèi)用為6萬(wàn)元，整體花費(fèi)42萬(wàn)元。在實(shí)施技術(shù)改造的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了本體設(shè)備的更換，設(shè)備的直接生產(chǎn)制造成本為69萬(wàn)元，根據(jù)改造前后的檢修成本以及設(shè)備費(fèi)用來(lái)看，實(shí)施技術(shù)改造可以為企業(yè)直接節(jié)約檢修費(fèi)用55萬(wàn)元以上。另外一個(gè)方面是甲醇損失方面的影響。設(shè)備的泄漏期間，冷卻器回水甲醇含量相對(duì)穩(wěn)定，處于30～100ppm，此時(shí)管程的介質(zhì)為合成循環(huán)氣，新鮮煤氣混合氣，混合氣當(dāng)中甲醇的混合摩爾比較高，甲醇密度為786.4kg/m3，此時(shí)總用水量為970以上。根據(jù)每小時(shí)混合氣當(dāng)中的泄漏甲醇比例進(jìn)行計(jì)算后可以獲得，泄漏的甲醇質(zhì)量為22.89kg，根據(jù)體積折合后計(jì)算獲取數(shù)據(jù)為16Nm3，轉(zhuǎn)化為損失的煤氣量，獲得數(shù)據(jù)為4000Nm3，此時(shí)煤氣有效組分包括有一氧化碳、二氧化碳和氫氣，總量占比為70%。進(jìn)行每小時(shí)損失甲醇量計(jì)算，得到最終數(shù)據(jù)為1.24t。根據(jù)每次泄漏停車檢修消漏，期間運(yùn)行周期為45d，共計(jì)可以降低甲醇損失2200元單價(jià)，此時(shí)改造周期后的損失則可以降低290余萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，實(shí)施合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造的效果良好，具有推廣使用的價(jià)值。

4 總結(jié)

綜上所示，合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造工作取得了良好的效果，相比于原先的設(shè)計(jì)格局來(lái)看，其去除了容易出現(xiàn)泄漏問(wèn)題的高壓設(shè)備與防喘振冷卻器，降低了投資的影響。借助于冷線防喘振回路控制，能夠進(jìn)一步改善壓縮機(jī)的平衡控制要求，進(jìn)行操作優(yōu)化，并降低設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用。經(jīng)過(guò)安全效益分析與經(jīng)濟(jì)效益分析，實(shí)施合成氣壓縮機(jī)防喘振回路改造成果突出，效益顯著，建議在行業(yè)內(nèi)推廣并且使用。

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