孔令鵬

（山西天浩化工股份有限公司，山西孝義 032308）

山西天浩化工股份有限公司年產(chǎn)100kt焦?fàn)t氣制甲醇裝置，配套6 000m3／h空分系統(tǒng)為轉(zhuǎn)化工段提供氧氣，并為甲醇系統(tǒng)的開(kāi)停車(chē)置換、催化劑升溫還原等提供高純度氮?dú)狻?008年4月投產(chǎn)以來(lái)，針對(duì)生產(chǎn)暴露出的問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)裝置進(jìn)行了部分技術(shù)改造，使甲醇系統(tǒng)與空分系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)合，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1 主要工藝簡(jiǎn)介

本焦?fàn)t氣制甲醇裝置，主要工序有濕法脫硫、焦?fàn)t氣壓縮、精脫硫、轉(zhuǎn)化、合成氣壓縮、合成、精餾等。工藝流程示意見(jiàn)圖1。

1.1 焦?fàn)t氣脫硫

焦?fàn)t氣的脫硫首先采用栲膠加PDS的濕法脫硫進(jìn)行粗脫，再采用鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化催化劑、中溫氧化鐵脫硫劑及中溫氧化鋅脫硫劑串聯(lián)的干法工藝進(jìn)行精脫，以保證后工序?qū)α蚝康囊蟆?/p>

圖1 焦?fàn)t氣制甲醇工藝流程示意圖

1.2 焦?fàn)t氣壓縮

焦?fàn)t氣壓縮選用由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式壓縮機(jī)3臺(tái)，正常生產(chǎn)時(shí)2開(kāi)1備，其排氣壓力是2.1MPa，排氣量為340m3／min（吸入狀態(tài)下）。

1.3 轉(zhuǎn) 化

甲烷轉(zhuǎn)化采用加壓催化部分氧化法制取合成氣的工藝技術(shù)。為確保安全和取得較好的轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化生產(chǎn)中都加入過(guò)量的蒸汽，這些過(guò)量的蒸汽在出工段前被冷凝為液體，冷凝液送到廠循環(huán)水系統(tǒng)作為補(bǔ)充用水。

1.4 合成及合成氣壓縮

甲醇合成采用均溫低壓合成技術(shù)，原料氣的壓縮采用離心機(jī)，并與合成循環(huán)氣的壓縮合成為二合一機(jī)組，壓縮機(jī)的軸端密封選用了干氣密封。干氣密封的二級(jí)密封采用0.6MPa的氮?dú)庾鳛槊芊鈿猓瑱C(jī)組開(kāi)車(chē)前期或停車(chē)后期，一級(jí)密封氣亦用氮?dú)猓獨(dú)庥傻獨(dú)饪偣芫W(wǎng)來(lái)。

1.5 精餾及成品罐區(qū)

本裝置采用三塔精餾工藝，成品罐區(qū)設(shè)置2臺(tái)5 000m3的內(nèi)浮頂貯罐。

1.6 空分系統(tǒng)

空分系統(tǒng)采用分子篩純化增壓流程，生產(chǎn)出純度為99.6%的氧氣和純度為99.99%的氮?dú)?。氧氣?jīng)氧壓機(jī)加壓后送往轉(zhuǎn)化崗位，氮?dú)饨?jīng)氮壓機(jī)加壓后送往廠區(qū)氮?dú)饪偣芫W(wǎng)，供各用戶使用。氧壓機(jī)3臺(tái)，正常生產(chǎn)2開(kāi)1備；氮壓機(jī)2臺(tái)，正常生產(chǎn)1開(kāi)1備。氧壓機(jī)和氮壓機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 氧壓機(jī)和氮壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)

2 生產(chǎn)運(yùn)行暴露出的問(wèn)題

2.1 甲醇系統(tǒng)的脫硫劑升溫時(shí)間及開(kāi)停車(chē)時(shí)的置換時(shí)間較長(zhǎng)

甲醇系統(tǒng)開(kāi)車(chē)前要進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，精脫硫及轉(zhuǎn)化的脫硫劑（催化劑）在正常生產(chǎn)之前要進(jìn)行升溫（還原），所用介質(zhì)為氮?dú)?。由于氮壓機(jī)打氣量較?。▋膳_(tái)才2 520m3／h），且負(fù)荷加滿時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的帶油現(xiàn)象。因此，兩臺(tái)氮壓機(jī)實(shí)際供氣只能達(dá)2 000m3／h左右，而精脫硫及轉(zhuǎn)化的脫硫劑（催化劑）數(shù)量較大，導(dǎo)致開(kāi)車(chē)時(shí)間很長(zhǎng)。初期開(kāi)車(chē)時(shí)，僅轉(zhuǎn)化催化劑從常溫升到200℃，就用了2d多的時(shí)間；到產(chǎn)出甲醇時(shí)用了近半個(gè)月的時(shí)間。

停車(chē)時(shí)，由于各個(gè)工段都用氮?dú)庵脫Q，而供應(yīng)的氮?dú)饬坑邢?，置換時(shí)間較長(zhǎng)，甲醇系統(tǒng)全部置換合格需5d的時(shí)間。

2.2 合成壓縮機(jī)的干氣密封容易受損

合成壓縮機(jī)的干氣密封所用氮?dú)庥傻獨(dú)饪偣芫W(wǎng)來(lái)，要求氮?dú)鈮毫Σ坏陀?.6MPa，若氮?dú)鈮毫ν蝗唤档?，則有可能損壞干氣密封。若干氣密封損壞，須返廠維修，至少10d時(shí)間，則甲醇系統(tǒng)停產(chǎn)近半個(gè)月時(shí)間。2008年7月份一次停車(chē)過(guò)程中，合成壓縮機(jī)的干氣密封的一級(jí)密封氣已改為氮?dú)猓獕簷C(jī)突然跳車(chē)，氮?dú)鈮毫ο陆颠^(guò)大，致使干氣密封一段時(shí)間內(nèi)無(wú)密封氣。氮?dú)鈮毫φ：?，發(fā)現(xiàn)一級(jí)密封泄漏氣量達(dá)到報(bào)警值，說(shuō)明干氣密封的一級(jí)密封有受損現(xiàn)象。

2.3 轉(zhuǎn)化爐的水夾套結(jié)水垢嚴(yán)重

轉(zhuǎn)化爐的催化劑床層溫度在900℃以上，燃燒區(qū)溫度在1 300℃以上。為確保安全，爐內(nèi)有澆注料內(nèi)襯，外有水夾套水冷卻，但冷卻水用的是循環(huán)水，循環(huán)水中的污泥、鹽類(lèi)等在夾套內(nèi)壁上容易形成水垢，影響換熱效果。2008年8月13日，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化爐出口管的外壁溫度最高達(dá)196℃，而出口管有水夾套水降溫，與爐體水夾套是一個(gè)整體，設(shè)計(jì)溫度為62℃。停車(chē)后檢查發(fā)現(xiàn)，出口管的100mm水夾套空間內(nèi)全部是水垢和污泥。再檢查爐體水夾套，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁上亦形成10mm以上厚的水垢，導(dǎo)致水夾套內(nèi)壁長(zhǎng)期處在高溫狀態(tài)，危及轉(zhuǎn)化爐的安全運(yùn)行。

2.4 空冷塔的出口氣帶水嚴(yán)重，危及空分安全生產(chǎn)

空分預(yù)冷系統(tǒng)使用的冷卻水是全廠循環(huán)水，由于供水站的水近一半是水庫(kù)中水，且循環(huán)水冷卻采用敞開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，導(dǎo)致循環(huán)水中微生物、污泥、鹽類(lèi)等較多。循環(huán)水中的污泥等一部分在水冷塔和空冷塔的填料層上沉降下來(lái)，致使水冷塔和空冷塔的傳質(zhì)、傳熱效果下降，壓差增大，出空冷塔的氣體溫度增高。正常生產(chǎn)中，空冷塔的出口氣溫度應(yīng)控制在15℃以下，但夏季最高時(shí)曾經(jīng)達(dá)18.2℃，空氣帶水嚴(yán)重；由于甲醇和空分共用一套循環(huán)水系統(tǒng)，有時(shí)甲醇系統(tǒng)的換熱器泄漏，微量甲醇進(jìn)入循環(huán)水后產(chǎn)生大量泡沫，導(dǎo)致空冷塔帶水加劇，影響分子篩的正常運(yùn)行，危及空分安全生產(chǎn)。

3 甲醇與空分生產(chǎn)工藝的優(yōu)化組合

鑒于以上問(wèn)題，天浩公司結(jié)合實(shí)際情況對(duì)裝置進(jìn)行了部分技改，避免了上述現(xiàn)象的發(fā)生。

3.1 利用氧壓機(jī)打氮?dú)?，縮短甲醇系統(tǒng)開(kāi)停車(chē)時(shí)間

在B＃和C＃氧壓機(jī)的出口管上，分別焊接一管道接到氮?dú)饪偣芫W(wǎng)上。甲醇系統(tǒng)開(kāi)停車(chē)時(shí)，開(kāi)啟B＃和C＃兩臺(tái)氧壓機(jī)打氮?dú)?，最大流量? 000m3／h。這樣，甲醇系統(tǒng)大修停車(chē)時(shí)，置換時(shí)間比原來(lái)縮短2d；而開(kāi)車(chē)時(shí)，脫硫劑（催化劑）升溫（還原）時(shí)間比原來(lái)縮短4d，相對(duì)提前了6d開(kāi)車(chē)，增產(chǎn)甲醇約1 800t，按每噸甲醇價(jià)格2 500元計(jì)，則減少損失450萬(wàn)元。氮?dú)夤芫W(wǎng)改造流程示意見(jiàn)圖2。

3.2 配制干氣密封的氮?dú)鈱?zhuān)用管線

從空分液氮儲(chǔ)槽的汽化器出口，配制合成氣壓縮機(jī)的干氣密封氮?dú)鈱?zhuān)用管，空分液氮儲(chǔ)槽內(nèi)的液氮，通過(guò)汽化器汽化成氮?dú)庵苯铀偷礁蓺饷芊猓苊饬似渌麔徫皇褂玫獨(dú)饣虻獕簷C(jī)跳車(chē)時(shí)，引起的氮?dú)鈮毫ο陆涤绊懜蓺饷芊?。流程示意?jiàn)圖2。

3.3 空分預(yù)冷系統(tǒng)技改與轉(zhuǎn)化冷凝液工藝優(yōu)化結(jié)合

空分預(yù)冷系統(tǒng)新上一臺(tái)小型玻璃鋼冷卻塔及兩臺(tái)加壓泵，冷卻水形成獨(dú)立閉路循環(huán)，與廠循環(huán)水系統(tǒng)斷開(kāi)。正常生產(chǎn)時(shí)將轉(zhuǎn)化冷凝液引入空分獨(dú)立循環(huán)水系統(tǒng)作為補(bǔ)充用水，多余冷凝液回到循環(huán)水系統(tǒng)，初始開(kāi)車(chē)或轉(zhuǎn)化停車(chē)時(shí)用脫鹽水作為補(bǔ)充水源；另從加壓泵出口管上引一管道至轉(zhuǎn)化爐的夾套水入口管，轉(zhuǎn)化爐的水夾套用預(yù)冷系統(tǒng)的冷卻水，從水夾套出來(lái)的熱水再回到空分玻璃鋼冷卻塔冷卻。

圖2 氮?dú)夤芫W(wǎng)改造流程示意圖

改造后運(yùn)行一年檢查，轉(zhuǎn)化爐的水夾套沒(méi)有結(jié)水垢現(xiàn)象；空分預(yù)冷系統(tǒng)不受廠循環(huán)水系統(tǒng)的影響，夏季時(shí)，空冷塔的出口氣溫度降到13℃以下，保證了空分長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。改造后的流程示意見(jiàn)圖3。

圖3 預(yù)冷系統(tǒng)技改與轉(zhuǎn)化冷凝液流程優(yōu)化示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)山西天浩化工股份有限公司焦?fàn)t氣制甲醇試車(chē)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了一系列的技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化，消除了存在的安全隱患，為裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)效益可觀。