甲醇制烯烴工藝急冷水與水洗水系統儀表技改長周期運行對策

趙兆甲（中煤蒙大新能源化工有限公司，內蒙古 鄂爾多斯017300）

0 引言

本工藝設計是基于乙烯和丙烯產品比例約為1（重量比），出裝置界區產品為輕烯烴混合氣，且乙烯和丙烯比例可以在適當范圍內進行調整，正常工況下輕烯烴產品混合氣的主要組成28種之多。在輕烯烴混合氣去下游裝置以前，要去除混合氣中的催化劑和酸性物質，在MTO裝置經過急冷塔和水洗塔后去除混合氣中的催化劑和酸性物質，使得急冷水和水洗水中含有大量的廢催化劑，且pH值較低，對儀表長周期穩定運行帶來行業挑戰。

以某單位180萬噸甲醇制烯烴裝置為例，富含乙烯、丙烯的反應氣進入急冷塔下部，反應氣自下而上與急冷塔頂急冷水逆流接觸，洗滌反應氣中攜帶的少量催化劑，同時降低反應氣的溫度，經過急冷后的反應氣經急冷塔頂進入水洗塔下部，反應氣自下而上經與水洗水逆流接觸，降低反應氣的溫度，最后送至下游烯烴分離裝置。其中急冷水攜帶絕大部分廢催化劑，水洗水攜帶少部分廢催化劑，在用普通壓力（差壓）儀表測量急冷水和水洗水流量、壓力時，容易造成導壓管堵塞等問題，溫度套管、節流元件、閥門閥座與閥芯等沖刷比較嚴重，影響工藝生產。

1 儀表閥門面臨的挑戰

由于工藝技術的特點和要求，儀表及閥門面臨如下挑戰：

（1）導壓管堵塞造成儀表指示波動。由于在測量介質為液體（水），取壓點一般在測量管線的中心線位置及以下，測量介質含有大量廢催化劑，長時間容易讓導壓管拐彎或低點處沉積大量廢催化劑等其他固體物質，使導壓管堵塞，造成儀表波動。

（2）酸性物質、強堿(20%NaOH）對儀表腐蝕嚴重。在急冷塔內和水洗塔內，輕烯烴混合氣中的酸性物質溶于水中，形成具有很強腐蝕性的酸性物質，為了中和酸性物質對設備的腐蝕，工藝在控制中每小時大約加入900Kg（具體量由生產負荷決定）的20%NaOH 溶液，因此，測量儀表的取源部件和控制閥閥體在選型上把握好接液材質選擇的重要性。

（3）控制閥門的閥座與閥芯沖刷嚴重。介質中含有大量的廢催化劑顆粒，顆粒硬度高，介質流速快，使控制閥門的閥體、閥座、閥芯磨損嚴重，更甚者會把閥體磨破。

（4）溫度套管和其他測量儀表的取源部件沖刷嚴重。與控制閥門遇到問題相同，介質中含有大量催化劑，顆粒硬度高，介質流速快，使得溫度套管磨穿，孔板圓孔磨損嚴重等現象。

（5）工藝介質在儀表設備上結垢嚴重。由于急冷水系統和水洗水系統介質比較臟，在流動速度比較慢的儀表死角、儀表膜盒等處，容易形成堆積物，使儀表測量誤差增大，增加脫氧水反沖洗裝置能有效避免此種現象發生造成的測量誤差。

（6）工藝介質含有易結晶物質，在常溫下易結晶，造成末端儀表測量誤差增加。工藝介質中的結晶物在常溫下容易在儀表取壓管口、閥體上閥蓋處、儀表膜盒等處形成結晶體，造成儀表測量誤差增大，控制閥門閥位不到位等現象發生。經過對結晶體分析，在80℃以上結晶體容易融化，所以應該加強伴熱。

（7）在維護甲醇制烯烴裝置儀表時，還需要在北方的冬季面臨凍表問題。在裝置運行時間越長久時，部分儀表伴熱容易形成不暢而導致儀表發生凍堵問題。

2 長周期運行對策

（1）前期建設時儀表選用很重要，在選用帶節流裝置儀表時盡量少選帶導壓管儀表，對比相同單位，其中某單位在帶節流元件的測量儀表選用楔形節流元件，雙法蘭膜盒變送器，更好的解決了儀表測量管路的堵塞問題，減少儀表維護的工作量。

（2）測量儀表選型要考慮接液材質問題；在甲醇制烯烴裝置中的急冷水系統和水洗水系統的儀表選型上要考慮工藝波動時，造成PH 突然增大或減小，都是對儀表的一次考驗，因此在選型上需要注意接液材質的選擇的重要性。

（3）溫度及溫度套管和節流元件選用時要選耐磨材料。由于急冷水系統和水洗水系統中工藝介質含有大量催化劑，介質在有節流和管道轉彎處流速會增大，在此處安裝的儀表更容易受到介質的沖刷。因此在建設前期選型時選用耐磨材料是非常重要的。

（4）儀表控制閥門選型更為重要，在控制甲醇制烯烴工藝流程的急冷水/水洗水系統中，閥門控制的重要性直接對下游裝置的平穩起關鍵性作用，在實際生產中，水系統中閥門沖蝕比較嚴重，長時間運行對裝置平穩運行帶來巨大挑戰，在閥門選型時，閥芯、閥座選擇耐磨材質，定期下線維護閥門，做好閥芯、閥座備件是關鍵。

（5）在易結垢的地方增加反沖洗裝置，減輕維護工作量。工藝介質中含有很細小的催化劑，在長時間的運行中，會積聚在儀表取源部件表面，如：在法蘭變送器膜盒表面會積聚成一層垢殼，長時間會越來越厚，造成儀表測量誤差增大。增加反沖洗裝置定期對儀表取源部件定期沖洗，確保儀表測量的準確性。

（6）部分儀表的取壓點存在毛刺或死角，造成工藝介質流動緩慢或禁止狀態，造成在取壓點等死角地方溫度下降，工藝介質中容易析出結晶物質在此地方，長時間積聚造成儀表測量誤差增大，更甚者會從甲醇制烯烴（MTO）裝置帶到下游裝置，如在下游裝置烯烴分離（LORU）裝置產品氣壓縮機（C401）一段吸入罐測量液位一般用浮筒液位計，控制用三取二方式聯鎖控制產品氣壓縮機（C401）跳車聯鎖，結晶物質會在浮筒液位計法蘭口結晶，容易造成產品壓縮機（C401）跳車，在實踐過程中，在法蘭口和一次閥位置增加蒸汽伴熱，全年強制伴熱，減少了儀表誤報頻率。

3 加強維護，提高儀表的使用壽命

（1）做好儀表防護工作。做好定期維護工作是儀表長周期穩定運行的關鍵作用，由于MTO裝置水洗水系統和急冷水系統需要大量清洗換熱器，容易造成部分介質外流，在此區域安裝的儀表設備容易被工藝介質腐蝕，做好儀表防腐工作是關鍵第一步，除儀表本體設備，對此區域的儀表接線箱、穿線管、橋架、閥門及附件等有關儀表設備都做好隔離防護措施，防止儀表設備被腐蝕造成工藝波動或跳車等安全事故發生。

（2）閥門定期下線檢查。MTO裝置水洗水系統和急冷水系統閥門大多數能做到在線維修，制定定期檢查制度，一般半年期檢查一次；查看閥體、閥芯沖刷的嚴重程度，單座調節閥閥體堵塞等來判斷維修工作量和維修頻次；檢查執行機構是否有進水現象，如有進水，會對執行機構的膜頭、氣缸、膜片、密封環、彈簧、O 型圈等慢慢腐蝕，會使閥門的閥位調節的穩定性和準確性下降，增加工藝調節難度，定期清理執行機構減少閥門的維修頻次和降低維修成本。定期檢查閥門附件，對定位器、電磁閥、氣控閥等設備進行檢查，確定其可靠性，避免閥門的誤動作造成工藝生產的波動或停車等安全事故。

（3）對反沖洗、伴熱等系統定期維護。定期對儀表設備進行反沖洗，防止導壓管堵塞等，確保儀表測量的準確性；經常檢查儀表強制伴熱，蒸汽伴熱長時間運行時，容易在焊接和接頭處出現沙眼、裂紋等，及時的消缺補漏是增加儀表平穩運行時間的關鍵之一。

（4）儀表平穩運行要看備件的可靠性和庫存值的安全性。作為儀表專業人員，需要對工藝生產流程做好全面的學習和判斷，對工藝介質的理化特性（如高溫、高壓、腐蝕、有毒、有害等）了解掌握。對儀表備品備件的安全數量的控制，一方面能夠有效保障現場安全生產，另一方面可以優化儀表庫存。

（5）加強巡檢檢查力度。定期巡檢，儀表指示、記錄是否正常；檢查儀表保溫、伴熱狀況；檢查儀表本體和連接件損壞和腐蝕情況；檢查儀表和工藝接口泄漏情況；查看儀表完好狀況。儀表完好狀況可參照化學工業部頒發的《設備維護檢修規程》進行檢查；定期排污主要有兩項工作，其一是排污，其二是定期進行吹洗，由于測量介質含有粉塵、油垢、微小顆粒等在導壓管內沉積（或在取壓閥內沉積），直接或間接影響測量，排污周期可由儀表工根據實踐自行確定；檢查儀表保溫伴熱，它關系到節約能源，防止儀表凍壞，保證儀表測量系統正常運行，是儀表維護不可忽視的一項工作。

4 結語

綜上所述，甲醇制烯烴（MTO）工藝在生產中對水洗水系統和急冷水系統儀表出現的故障，進行技術改造后達到長周期運行的對策。