甲醇分離器改造運行小結

曾慶顏 葉響鈴

(福建省長慶化工有限公司 福建漳州363902)

福建省長慶化工有限公司(以下簡稱長慶公司)30 kt/a甲醇生產系統(單醇生產裝置)配置Φ1 400 mm甲醇分離器，采用機械式分離，分離效率較低，氣體中帶出甲醇液霧，在循環機進口管排污閥有甲醇液滴出現。為改善實際生產中循環機帶液、裝置生產能力低、產品流失、副反應多等現象，經反復研討，決定采用高效分離技術改造甲醇分離器，利用原設備外殼，采用高效分離內件，根據系統實際狀況，結合擬改設備的結構參數進行改造。

1 主要工藝參數及工藝流程

主要工藝參數：循環氣量96 000 m3/h(標態)，工作壓力5.2 MPa，出甲醇分離器溫度≤40 ℃，進、出塔氣中甲醇體積分數分別為1%左右和5%左右。甲醇生產系統工藝流程見圖1。

圖1 甲醇生產系統工藝流程

2 問題討論分析

長慶公司甲醇生產工藝屬于典型的魯奇工藝，甲醇單程轉化率較低、循環量較大，故對甲醇分離器的分離效率有更苛刻的要求。由于傳統機械式分離結構分離效率低，導致大量未被分離的甲醇在系統中進行循環，對甲醇生產造成以下負面影響。

(1)系統甲醇分離是在1臺甲醇分離器內完成，如果分離效果不好，會使甲醇收率下降，產量降低。

(2)分離甲醇后的氣體進行循環，未被分離出的甲醇即在系統內進行循環，加大了系統的循環量，使系統能耗上升。

(3)合成塔進口氣體中甲醇含量升高，表現最明顯的是最上層催化劑床層溫度迅速下降，液態甲醇被汽化，合成反應惡化，塔內壓力上升，甚至超壓被迫放空，甲醇合成率下降。

(4)部分未被分離出的甲醇帶入循環機，造成循環機氣閥易損壞；嚴重時，產生“液擊”現象，進而損壞氣缸和活塞，影響系統的安全生產。

綜上所述，甲醇分離效果的好壞對合成反應有很大影響。該單醇生產裝置采用低壓工藝，使用均溫型合成塔內件和機械式分離內件，進塔氣中甲醇體積分數在1 %左右，出塔氣中甲醇體積分數在5%，即系統存在20%的甲醇進行循環，影響了甲醇的產量和能耗。為了徹底解決上述問題，決定采用高效分離內件改造原甲醇分離器。

3 高效甲醇分離器內件的結構特點

(1)高效甲醇分離器采用四級分離：第1級分離是內件外筒的螺旋羽片進行機械分離，第2級采用旋流板結構進行分離，第3級采用絲網結構進行分離，第4級采用膜分離。

(2)設有防結蠟裝置。集成膜甲醇分離器內件在應用的過程中，會出現少量的蠟掛在微濾元件表面，引起分離器阻力上升、分離效果下降，在高效甲醇分離器內件中采用防結蠟裝置，可避免生產中由于結蠟阻塞內件影響生產的現象，保持系統高效安全運行。

(3)高壓設備不需開孔。各級分離結構相對獨立又相互關聯，采用統一的底部排液，避免了高壓設備的開孔，減輕了設備的安裝、清洗和檢修負擔。

4 改造方案及技術指標

改造于2011年12月大修期間進行，2012年3月投運。在現有生產規模不變的情況下，保持中壓設備外殼不更換，僅將Φ1 400 mm甲醇分離器內件改造為高效甲醇分離器內件，投資約30萬元。

高效甲醇分離器內件技術指標：ZH-2型內件，過濾精度0.01 μm，殘余含液質量濃度≤0.01 mg/m3，初始壓力降≤0.015 MPa，濾芯正常使用壽命≥20 000 h。

5 效益分析

改造前，進、出塔氣中甲醇體積分數分別為1.10%和5.20%；改造后，進、出塔氣中甲醇體積分數分別為0.48%和5.40%。高效甲醇分離器投用后，甲醇分離器后氣體中甲醇體積分數由原先的1.0%左右降至0.5%左右，由此醇凈值(甲醇合成塔出口甲醇含量與進口甲醇含量的差)將提高10%～15%；在不改變原料氣組分、不增加原料氣量的情況下，甲醇收率可提高8%左右，即甲醇產量提高5%；以年產30 kt甲醇規模計，則年增產甲醇1 500 t；甲醇若按市場價2 800元/t計，則年新增利潤420萬元左右，即1個月就能收回全部投資。