解決洗氨塔帶水問題的研究

郝小明(淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

0 引言

在甲醇生產(chǎn)過程中，大部分企業(yè)都是采用一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法來生產(chǎn)出甲醇。其中，比較典型的流程包括以下幾個(gè)步驟：首先是原料氣制造，其次是把原料氣凈化，再次合成甲醇，最后把粗甲醇精餾這幾道工序。天然氣、石腦油、重油、煤及其加工產(chǎn)品(焦炭、焦?fàn)t煤氣)、乙炔尾氣等均可作為生產(chǎn)甲醇合成氣的原料。淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司下屬的世林化工有限公司主要依托黃陶勒蓋煤礦，以煤為原料生產(chǎn)甲醇。在以固體燃料(比如煤)為原料時(shí)，可用間歇?dú)饣蜻B續(xù)氣化制水煤氣。間歇?dú)饣ㄒ钥諝狻⒄羝麨闅饣瘎瑢⒋碉L(fēng)、制氣階段分開進(jìn)行，連續(xù)氣化以氧氣、蒸汽為氣化劑，過程連續(xù)進(jìn)行。

1 問題的提出

淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司下屬的世林化工有限公司為年產(chǎn)30 萬噸煤制甲醇廠。在整個(gè)系統(tǒng)中甲醇車間的主要任務(wù)是將從氣化來的粗合成氣轉(zhuǎn)變?yōu)榧状迹?duì)其進(jìn)行提純得到精甲醇產(chǎn)品。而甲醇車間變換工序是通過相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，調(diào)節(jié)來自氣化車間的粗合成氣中H2、CO和CO2之間的比例，用來滿足后工序的需求，隨著系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷的提升，發(fā)現(xiàn)變換氨洗塔出口工藝氣中出現(xiàn)嚴(yán)重帶液現(xiàn)象，造成后系統(tǒng)貧甲醇中水含量超標(biāo)，影響貧甲醇的脫硫脫碳效果，并且水含量升高加速了設(shè)備的腐蝕速率，嚴(yán)重制約著系安全、穩(wěn)定、高負(fù)荷運(yùn)行。

2 問題的解決和應(yīng)用效果

2017年利用停車大檢修機(jī)會(huì)對(duì)變換氨洗塔進(jìn)行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)除沫器完好，主要問題是塔板浮閥太少，導(dǎo)致下液不暢，造成氨洗塔出口變換氣帶液現(xiàn)象。經(jīng)過和設(shè)計(jì)院技術(shù)人員溝通決定，對(duì)氨洗塔塔板進(jìn)行改造，技改為浮閥加篩板，解決開孔率不足問題，核心技術(shù)數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)院提供，具體改造由我公司加工完成的，單層開孔數(shù)約2800個(gè)，大小為φ14，共為6 層。技改完成后，變換氣量在118000NM3/h 能夠滿足工藝要求，若繼續(xù)加負(fù)荷就出現(xiàn)帶液現(xiàn)象。主要問題還時(shí)塔盤開孔率不足的問題，為了滿足擴(kuò)能提產(chǎn)需要，2019年決定對(duì)變換氨洗塔塔盤進(jìn)行第二次技改。本次技改是將普通浮閥加篩板技改為3D 窄條導(dǎo)向浮閥，提高開孔率，同時(shí)對(duì)原除沫器進(jìn)行擴(kuò)徑改造，直徑由800mm 增大到直徑為2200mm，用來解決帶液問題，通過運(yùn)行，技改效果良好，出口工藝氣中目測沒有水分，凈化貧甲醇中水分也降到了0.5 以內(nèi)，達(dá)到了技改的目的。技改前后各部位的情況如圖1 至圖7 所示。

圖1 第一次改造前塔板圖片

圖2 操作工對(duì)塔板進(jìn)行加工鉆孔

圖3 第一次技改后塔板開孔情況

圖4 第二次技改前浮閥加篩板圖片

圖5 第二次技改后3D導(dǎo)向浮閥塔盤

圖6 原除沫器圖片

圖7 技改后除沫器圖片

技改中涉及到的內(nèi)件資料統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 技改資料統(tǒng)計(jì)表

3 創(chuàng)新點(diǎn)

經(jīng)過充分借鑒以往汽提塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我公司實(shí)際工藝和設(shè)備條件，對(duì)氨洗塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)：⑴ 將傳統(tǒng)浮閥加篩板結(jié)構(gòu)的塔盤技改為3D 窄條導(dǎo)向浮閥塔盤，該浮閥具有較好的傳質(zhì)性能，氣液接觸面積充分，其綜合性能更好。⑵ 對(duì)原有除沫器進(jìn)行了技改，將除沫器直徑由800mm擴(kuò)大到2200mm，增加了除沫效果。

3D 窄條導(dǎo)向浮閥的主要優(yōu)點(diǎn)為：(1)3D 窄條導(dǎo)向浮閥為窄長形，窄邊設(shè)有閥腿，寬邊設(shè)有氣體導(dǎo)流片，可使氣體分流分層次多方位進(jìn)人液體。(2)該條閥具有較大的長寬比，從而為氣液接觸提供了更大的接觸面積，增大氣液傳質(zhì)面積，提高二相接觸概率。(3)特殊設(shè)計(jì)的閥腿以及閥蓋上開有向下沖壓的導(dǎo)向孔，其共同作用具有良好的導(dǎo)流作用，在減小液面梯度和傳質(zhì)死區(qū)的同時(shí)，消除閥頂傳質(zhì)盲區(qū)。(4)與閥體同寬的定位絆腳以及雙曲線過渡，使浮閥開啟自如，浮動(dòng)平穩(wěn)，不卡死，避免了傳統(tǒng)浮閥的轉(zhuǎn)動(dòng)，磨損小，不易脫落。

4 結(jié)語

通過本次創(chuàng)新，可使貧甲醇中水含量由4.2%降至0.5%，氨含量由35ppm 降到10ppm，相同氣量的情況下減少貧甲醇的循環(huán)用量，提高吸收效率，同時(shí)提高有效氣體成份，增加甲醇產(chǎn)量，每天可多產(chǎn)精甲醇3t。