JJD水管式低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料的安裝與維護

黎國建，藍小棚

（柳州化工股份有限公司，廣西柳州 545002）

JJD水管式低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料的安裝與維護

黎國建，藍小棚

（柳州化工股份有限公司，廣西柳州 545002）

通過改進JJD水管式甲醇合成塔氣／汽密封填料的材質及安裝方法，提高了反應器氣／汽密封填料的可靠性，并在操作人員的精心維護下，使低壓甲醇系統運行穩定。

低壓甲醇合成塔；氣／汽密封填料；安裝；維護

0 引 言

柳州化工股份有限公司（簡稱柳化股份）的低壓甲醇裝置于2009年建成，由于甲醇市場不理想，一直未能投產。隨著公司一氨系統400 kt／a總氨擴建項目于2011年5月起陸續投產，應工藝要求，需將低壓甲醇裝置投用，消化部分CO、CO2，才能使后工序的醇烴化裝置達到對合成氨原料氣深度凈化的要求。

柳化股份的低壓甲醇裝置采用湖南安淳公司的低壓甲醇合成技術，其核心設備為JJD低壓恒溫懸掛水管式甲醇合成塔。從低壓甲醇裝置原始開車和生產運行情況看，湖南安淳公司低壓甲醇合成裝置具有升溫還原容易、生產能力可調范圍大、系統阻力小、生產成本低、易操作控制和運行比較平穩等優點。其工藝流程為，自壓縮機來的4．0～4．8 MPa原料氣與循環氣分離油水后匯合，經過熱交換器，被反應氣加熱至190～200℃，進入反應器，反應后的熱氣經熱交換器冷卻到60～70℃后進入水冷器，再經分離器分離粗醇后，部分氣體由循環機加壓后與原料氣匯合，循環進行反應；部分氣體經凈醇塔、水分離器后去壓縮機五段。

1 裝置運行過程中出現的主要問題

低壓甲醇裝置于2011年6月28日投運。運行一個月左右，發現蒸汽系統中H2、N2、CO、CO2等不凝性氣體含量升高，表明低壓甲醇塔氣／汽密封填料泄漏，工藝氣混入蒸汽系統中。蒸汽系統中不凝性氣體含量升高，一方面，造成用該壓力等級管網蒸汽作為加熱介質的工序之溫度指標難以維持；另一方面，對蒸汽管網的動火存在較大的安全隱患。基于以上原因，必須將低壓甲醇裝置停下，重新安裝氣／汽密封填料。

2 低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料泄漏的原因分析

低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料泄漏是由氣／汽壓差過大造成的。原設計采用石棉高壓密封填料，這種石棉填料一般耐壓1．2 MPa，而甲醇合成塔的氣／汽壓差可達2．0 MPa以上，最高達2．8 MPa。為了延長催化劑的使用壽命，裝置運行初期催化劑床層熱點溫度控制在230℃，相應的汽包壓力為2．3 MPa左右。當入塔壓力達到4．6 MPa，氣／汽壓差達到2．2 MPa時，石棉高壓密封填料就出現了大泄漏，而該密封填料無法自動復位，因此泄漏越來越嚴重。

表1 蒸汽系統中不凝性氣體含量的變化情況

表1為低壓甲醇裝置運行初期，蒸汽系統中不凝性氣體含量（體積）的變化情況。

由表1可看出，低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料出現大泄漏的時間應該是2011年7月25日至8月1日之間。由于在該段時間內沒有做不凝性氣體含量分析，據氣／汽壓差的變化趨勢及甲醇合成塔進口壓力可判斷，氣／汽密封填料泄漏極有可能發生在7月26日，當時甲醇合成塔進口壓力高達4．68 MPa，氣／汽壓差高達2．07 MPa。于是導致在8月1日測量時發現蒸汽中不凝性氣體含量高達47．54%，嚴重影響到其他用蒸汽的化工生產裝置的換熱效果，并容易引發蒸汽管網的安全問題。

為此，柳化股份于8月2日將低壓甲醇裝置停下檢修，更換新的氣／汽密封填料，并確保安裝到位。

3 氣／汽密封填料的選材與安裝

3.1 氣／汽密封填料的選擇

本次填料壓填采用了純石墨成型填料和耐高溫高壓的帶鎳絲柔性石墨盤根相結合的裝填方式。

3.2 氣／汽密封填料的安裝

第一次填料密封失效，很大程度上在于我們沒把握好安裝細節。經技術人員仔細分析，發現安裝過程存在以下幾個問題。

（1）上、下壓環徑向厚度太小。

（2）壓筒壓圈徑向厚度太小，且壓板厚度也過小。

（3）填料切口粗糙，角度不一。

（4）千斤頂上方的受力梁跨度太大，使得填料在沒有達到預壓強度時受力梁已出現彎曲變形。

（5）每壓完一道填料，沒有檢查其不平整度。針對以上問題，我們做了以下改進。

（1）重新加工壓環。實測填料座的間隙為14 mm，為此，我們將壓環徑向厚度由原先的10 mm加厚至13 mm。

（2）重新加工壓筒壓圈，將其徑向厚度加厚至13 mm；同時，加工一塊厚度為30 mm并焊接有加強筋的墊板。

（3）嚴格控制每道盤根的切口角度、切面平整度，并用502強力膠將切面定型。

（4）區別于原先的用筒體法蘭上的螺孔安裝受力梁（此時梁的跨度為3 m），本次直接利用管口法蘭安裝受力板，且板的厚度為60 mm，而其直徑僅為700 mm，這大大提高了受力板的強度。

（5）嚴格控制填料的變形度及不平整度，裝前6道填料時，平均每壓填一道填料，控制其變形度在6～8 mm范圍內；裝后6道填料時，平均每壓填一道填料，控制其變形度在9～11 mm范圍內。而每壓完一道填料，其不平整度必須小于0．5 mm。

（6）采用純石墨成型填料和帶鎳絲柔性石墨盤根交錯裝填方式，這樣既可以增加填料座中的石墨含量，也可以改善盤根切口密封性，同時還可以改善壓填后填料的不平整度。

通過以上改進，本次填料壓填一次成功，試壓時沒有出現鼓泡現象。

4 低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料的維護

為保證低壓甲醇裝置的長周期平穩運行，需工藝管理人員與化工操作人員精心維護氣／汽密封填料。為此，柳化股份通過以下幾種措施加強對氣／汽密封填料的維護。

4.1 嚴格執行工藝指標

新安裝的填料通過了2．6 MPa的壓力測試（合格）。為確保填料不再泄漏，將氣／汽壓差指標設定為小于2．0 MPa，并嚴格考核，一旦在操作過程中觸及該“高壓線”，將被嚴重處罰，不管原因，只講結果。通過這種嚴格的考核方式，當碰到氣／汽壓差過高時，操作人員馬上聯系調度減量；若氣／汽壓差達到1．98 MPa，而壓縮系統未能及時減量時，操作人員則稍開塔前放空，將氣／汽壓差控制在指標內，待系統壓力下降后再關死塔前放空閥。通過各種可行的方法，確保氣／汽壓差不超指標，進而保證氣／汽密封填料的完好性。

4.2 制定保護氣／汽密封填料的應急預案

據生產中有可能出現的情況，制定了保護氣／汽密封填料的應急預案。包括壓縮系統加量、氣閥泄漏及接收52氣（二氨系統送至一氨系統壓縮機四段進口氣體）、氨合成塔壓力上漲等因素引起低壓甲醇系統壓力上漲的情況，并在執行過程中嚴格按照應急預案處理。

4.3 加強對操作人員的培訓

由于低壓甲醇裝置投用時間不長，需對操作人員加強培訓，使其能夠迅速、全面地掌握裝置的生產原理和操作方法。此外，需要操作人員明白氣／汽壓差指標的重要性，使其形成精心維護氣／汽密封填料的意識，提高責任心，以確保低壓甲醇裝置能夠長周期、安全地運行。

5 裝置運行情況

經過操作人員的精心維護，保證了低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料的完好性。表2為更換新的氣／汽密封填料后蒸汽中不凝性氣體含量的變化情況。

表2 更換密封填料后蒸汽系統中不凝性氣體含量變化情況

由表2可知，更換新的氣／汽密封填料后，經過嚴格控制氣／汽壓差指標，密封填料基本上不存在泄漏的情況。

目前，該裝置運行穩定，正常生產時只需控制汽包壓力、液位，醇分離器液位等工藝參數即可，基本實現自動化控制，極大地降低了操作人員的勞動強度。噸醇副產蒸汽0．55 t，年收益200萬元以上，經濟效益相當可觀。

6 結 語

JJD水管式低壓甲醇合成塔氣／汽密封填料經更換材質及改進安裝后，有效防止了工藝氣混入蒸汽系統，確保了低壓甲醇裝置運行的安全性和可靠性。目前，該系統運行穩定，節能效果好，經濟效益顯著。

［1］謝定中，楊楚勝．論聯醇壓力和反應器的選擇和應用［J］．小氮肥，2008，36（12）：6～9．

［2］朱江波．低壓甲醇裝置運行總結［J］．小氮肥，2011，39（7）：16～18．

［3］張五軍．φ2 800 mm低壓甲醇塔內件安裝小結［J］．小氮肥，2010，38（12）：18～19．

Gas/Vapor Seal Filler Installation and Maintenance for JJD Water-Tube Low Pressure Methanol Synthesis Reactor

LI Guo-jian,LAN Xiao-peng
（Liuzhou Chemical Industry Co．，Ltd．，Liuzhou Guangxi 545002，China）

After improving gas／vapor seal filler material and installation methods for JJD watertube methanol synthesis reactor，the filler reliability is improved．The low pressure methanol synthesis unit is running stably under the operator meticulous maintenance．

low pressure methanol synthesis reactor；gas／vapor seal filler；installation；maintenance

TQ223．12＋1

B

1003-6490（2014）01-0079-03

2013-06-03

黎國建（1986－），男，廣西富川人，助理工程師，柳州化工股份有限公司合成分廠工藝員，從事合成氨技術管理工作。