甲醇合成裝置水冷器在線運行煮蠟總結

秦連滿，劉世陽

(大化集團大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

甲醇合成裝置水冷器在線運行煮蠟總結

秦連滿，劉世陽

(大化集團大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600)

我公司煤制甲醇項目采用冷管式均溫型甲醇合成塔，分析甲醇合成水冷器結蠟的原因，提出在線煮蠟措施及方案，實施后取得良好效果。

煤化工；甲醇合成；水冷器；結蠟；在線煮蠟

目前，國內大多的甲醇生產裝置由于受氣體組分、生產工藝、操作參數及合成催化劑等原因，導致甲醇合成過程中極易產生石蠟，造成水冷器結蠟，設備堵塞換熱效果差，導致甲醇分離器分離效果下降，甲醇產量降低，未冷凝的甲醇氣體循環回去又與新鮮氣混合進入合成塔內發生副反應，使合成裝置運行效率降低，造成經濟損失。

1 工藝流程

大化集團大連碳化工煤制甲醇項目中，甲醇合成工序采用杭州林達化工技術工程有限公司的專利技術，為冷管式均溫型甲醇合成塔。

從低溫甲醇洗來的合成氣，經過脫硫、脫碳調節后，由合成氣壓縮機壓縮至7.4 MPa，與循環氣混合壓縮8.1 MPa，首先經過入塔氣預熱器和開工加熱器加熱到合成塔所要求的溫度進入合成塔。在入塔氣預熱器之前引出一路冷激氣，跨過入塔氣預熱器。合成塔出口氣經廢熱鍋爐副產0.65 MPa(A)蒸汽以回收反應放出熱量，出廢熱鍋爐的反應氣進入入塔氣預熱器的管程，加熱殼程的入塔氣。反應氣離開入塔氣預熱器依次進入脫鹽水預熱器、水冷器冷至40 ℃以下，經甲醇分離器分離出粗甲醇。分離粗甲醇后的工藝氣大部分返回壓縮機循環段，另一部分弛放氣經氫回收裝置回收富氫氣補入合成氣中。出分離器的粗甲醇經閃蒸槽減壓閃蒸后送至精餾或粗甲醇貯槽，閃蒸氣送至燃料氣管網作為燃料。工藝流程圖，見圖1。

圖1 甲醇合成裝置工藝簡圖

2 水冷器結蠟的原因

我公司煤制甲醇項目甲醇合成裝置運行40天左右后，發現甲醇分離器入口溫度上升，水冷器換熱效果大幅下降，循環水進出口溫度壓差減小，經分析水冷器結蠟嚴重，其主要原因如下：

2.1 與合成反應溫度有關

我廠使用的低壓法合成甲醇，采用銅基催化劑。銅基催化劑在過低或過高溫度下會促使CO與H2反應生成石蠟。我廠合成工序經常會出現超溫和垮溫現象，尤其合成塔溫度在180～210 ℃時，極易產生石蠟。

2.2 與鐵元素有關

甲醇工序的設備大都是碳鋼,設備中含有的鐵質可以與工藝氣中的CO發生羰基反應，生成羰基鐵，帶入催化劑，使催化劑生成高級烷烴。

2.3 與裝置反復開停車有關

剛開始導氣時合成塔反應溫度還未達到正常操作溫度,工藝氣通過催化劑層進行低溫反應極易產生結蠟。停車階段,系統置換不徹底,未置換干凈的CO、H2在催化劑層進行低溫反應也易產生石蠟 。

該裝置自投運開車以來，由于前工序采用殼牌氣化爐，經常出現反復開停、燒嘴跳車，使合成裝置出現工藝氣大幅波動，甚至退氣，本次開車氣化共計停車1次，燒嘴跳車多次。

裝置此次運行40天后，出現嚴重結蠟問題，導致水冷器換熱效果下降，使甲醇分離器溫度升高，造成甲醇分離效果不好，最終導致合成反應效率低。而且結蠟導致甲醇氣體在分離器中不能完全冷凝，未冷凝的甲醇氣體循環回去又與新鮮氣混合進入合成塔內發生副反應，長時間運行還能造成壓縮機帶液事故，導致壓縮機葉輪受損，造成更大的損失。

3 在線煮蠟措施及方案

經分析，決定煮蠟處理，但傳統的煮蠟方法必須合成系統停車，泄壓、置換合格后，關閉水冷器循環水進出口閥，并在水冷器管程通蒸汽，加熱水冷器管程，使水冷器列管內的石蠟熔化流入甲醇分離器排出。此方法主要缺點是系統必須切氣泄壓時間長，嚴重影響甲醇產量。有鑒于此，公司技術人員決定進行在線煮蠟。

首先測石蠟熔點，取以前煮蠟的蠟塊讓化驗室進行水浴加熱觀察蠟塊熔化溫度，當溫度達到75 ℃時蠟塊開始熔化，到80 ℃以上溫度時，石蠟熔化速度加快。經論證，將甲醇分離器入口溫度提高至85 ℃，石蠟基本會融化為液態，進入甲醇分離器排出，能夠解決水冷器結蠟問題。

其次用測溫槍測水冷器循環水的進出口溫度，水冷器循環水進出口溫差只有1.5 ℃，并觀察變換除氧器入水量為130 m3/h，煮蠟時確保除氧器入水量130 m3/h以上，另外讓變換除氧器工序適當增加蒸汽量，確保除氧器溫度。 最后對合成進行了在線煮蠟。首先將甲醇分離器與甲醇閃蒸槽液位控制在20%。 然后緩慢打開脫鹽水換熱器水側旁路，旁路打至全開后，緩慢關小脫鹽水換熱器主路閥門直至關閉。脫鹽水換熱器水側主路全部關閉后甲醇分離器入口溫度漲到68 ℃左右不在上漲，繼續緩慢關閉水冷器水側入口閥門，使甲醇分離器入口溫度緩慢上升至85 ℃。當溫度達到80 ℃時，甲醇分離器與閃蒸槽出口調節閥門改走旁路，粗甲醇送出改送精餾雜醇油罐，以便防止調節閥被堵和石蠟進入中間罐區增加精餾的負擔。有條件的可以事先在甲醇分離器出口管線配置管徑100 mm的專用排蠟管線，將含有石蠟的甲醇直接裝車環保處理。當溫度上升至85 ℃，由于熱平衡的破壞，溫度會繼續上升，此時通過微調水冷器水側入口閥門來維持溫度，不宜繼續上升，持續30～40 min后，可以緩慢將水冷器水側入口閥緩慢打開至全開，脫鹽水換熱器水側主路緩慢打開至全開，旁路緩慢關閉，給裝置降溫，直至各參數正常后可以恢復生產，此時水冷器換熱效果明顯上升，效果顯著。煮蠟前后效果對比表，見表1。

表1 煮蠟前后溫度對比表

4 結 語

大化集團大連碳化工有限公司煤制甲醇項目中甲醇合成裝置結蠟的問題，通過在線煮蠟處理以后，取得顯著效果，大大減少了系統波動，為企業提高了經濟效益。

TQ223.12

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1005-8370(2017)03-47-02

2017-02-17