低溫甲醇洗裝置氨冷器微量泄漏的在線處理

黃公青 邊亭亭

關鍵詞：低溫甲醇洗;氨冷器;泄漏;處理措施

1 工藝簡介

低溫甲醇洗氣體吸收原理是以拉烏爾定律和亨利定律為基礎，依據低溫、高壓狀態下的甲醇具有對H2S和CO2、COS等酸性氣體的溶解吸收性大、對H2溶解吸收性小的這種選擇性來脫除變換氣中的H2S、CO2、COS等酸性氣體，從而達到提純H2、凈化原料氣的目的。上述過程是物理吸收過程，吸收后的甲醇經過減壓、加熱再生，分別釋放CO2、H2S、COS等酸性氣體。

如圖1所示，經洗氨并冷卻到-13.15℃的原料氣進入吸收塔的底部H2S吸收段，H2S和COS等含硫組分在此被吸收。吸收了H2S等氣體的甲醇溶液從塔底部排出，經CO2氣/富甲醇換熱器、塔底富甲醇換熱器和含硫甲醇氨冷器分別與氣體二氧化碳、富甲醇和氨蒸發換熱降溫至-33℃左右進入含硫甲醇閃蒸罐，在1.75MPa（A）壓力下進行閃蒸。脫除H2S、COS等含硫氣體后的原料氣繼續上升，進入CO2吸收段，除去CO2。由于吸收二氧化碳的甲醇溫度升高，對初洗段的洗氣過程不利，所以，二氧化碳吸收段分初洗段和主洗段，在主洗段吸收二氧化碳的甲醇經氨冷器降溫至-43.30℃，再進入初洗段吸收二氧化碳，氨冷器的冷氨來源于冷凍工序。

冷凍工序的工藝流程如圖2所示，液氨由冷凍系統二級冷凍閃蒸槽的靜壓壓至氨冷器，其在氨冷器的殼側吸收甲醇的熱量，蒸發成氣態氨，進入冷氨冷凍閃蒸槽，再由氨壓縮機將氨蒸汽抽走，氨的蒸發量可由氨冷器殼側液氨液位控制。氣氨經閃蒸槽分離后進入氨壓縮機，經多級壓縮、換熱、冷卻后靠重力自流至液氨收集槽熱側，氨冷器所需冷量由液氨收集槽熱側的液氨或冷凍閃蒸槽提供，達到冷卻甲醇的目的。

2 氨冷器發生泄漏的確定

要確定氨冷器是否發生泄漏的直接方法就是取樣分析。分別對液氨罐，氨冷器殼側，壓縮機氣液分離器中的液氨進行檢測。在氨冷器殼側取樣時因殼側處于負壓狀態無法直接取出樣，可以采用利用關閉液位計氣相液相閥門后打開氣相排氣閥使液位計內部處于正壓狀態再打開液位計液相排液閥進行取樣也可以利用如本文內所述真空裝置抽出后再行分析。本廠此次泄漏后經檢測，液氨中的甲醇含量在1%左右，經多次取樣分析，斷定為甲醇泄漏至氨側造成的工況惡化。

3 氨冷器內部發生泄漏的現象及后果

氨冷器管程壓力為5.2MPa，殼程的壓力為-29kPa。管束在低溫，高壓差，強腐蝕性環境中長期使用必定發生泄漏。在常溫常壓下，甲醇的沸點為64.7℃，氨的沸點為-33.5℃。兩者沸點相差較大，一旦氨冷器發生泄漏，甲醇在殼側一部分無法揮發，便沉積下來。一小部分與液氨形成共沸物，被壓縮機抽走。整個冷凍系統被污染后將會出現下列明顯現象：

①壓縮機一段閃蒸罐液位上漲，高于經驗操作值;且出口冷氨泵入口濾網易被碳氨結晶物堵塞;②氨冷器制冷效果下降，出口甲醇溫度日趨升高;③壓縮機入口氣量不穩定，頻繁出現氣量驟減現象;④氨冷器殼側液位不穩定，液位偏高;⑤壓縮機制冷效果下降，提高負荷，制冷效果依然不理想。

4 氨冷器泄露后的處理措施

化工生產是在安全生產的前提下以取得效益最大化為目的，且當下尿素價格處于高線狀態，停車處理至少需要72h，則造成經濟損失，所以，應以保持裝置長周期穩定運行，搶抓市場機遇，在工藝指標可以控制的情況下，從改善工況為目的入手采取措施，待計劃停車時，再徹底解決問題。

本企業在本次運行周期中，并未遇到其他裝置重大問題，僅僅是氨冷器出現微量泄漏，從經濟效益方面考慮，停車檢修并不合適，故技術人員決定通過采取在線處理措施，對氨冷器殼側的結晶物進行定期沖洗以及將殼側沉積下來的甲醇混合物排出。

本廠先是嘗試利用濾油機真空泵將泄漏的甲醇進行抽出，但濾油機真空泵將甲醇抽出的過程中也會將大量液氨抽出，真空設備溫度大幅度降低，運行不穩定常出現故障且因氨的滲透性較強，真空泵各密封點很容易出現泄漏，與真空泵相連接的氨冷器導淋很容易被結晶物堵塞，常需要拆卸清堵再安裝，無法形成固定化操作。后經技術人員共同研發創新出下文中無動設備的真空罐以及注水清堵方式，使操作固定化，運行得以延續。

在氨冷器排凈導淋接一真空分離罐，利用虹吸罐原理將氨冷器殼程甲醇抽出，液氨經過揮發返回氨冷器氣氨管線。閥門代號：（V1：底排第一道閥，V2：底排第二道閥，V3：真空閥一道，V4：氨冷器頂部氣氨管線上，V5：氮氣閥，V6：真空罐底排閥，V7：閥間導淋，V8：現場液位計底部閥、V9：閥二層脫鹽水閥）。

如圖3所示，在氨冷器殼側排凈導淋處接一新增設備真空分離罐（真空罐的現場位置必須位于氨冷器設備正下方），真空分離罐通過底部導淋與排放水罐相連，其具體步驟如下：

4.1 先確認氨冷器內部是否因結晶形成正壓

①開V1閥和V7閥，確認是否正、負壓;②若V7形成正壓，全開V7閥確認甲醇混合液能全部排出，排完關閉V7、V1;③若V7形成負壓，在第二步準備完畢后直接抽液。若抽半小時內均無液體或少量液體排出開始上水。

4.2 準備步驟

4.2.1 開氮氣置換真空罐

①確認氨冷器底排閥V1、V2、真空閥V3關閉;②打開真空罐底部排液閥V6閥;③緩慢打開真空分離罐氮氣進行置換，關閉壓力表根部閥。

4.2.2 抽真空

①全關氮氣閥V5閥;②真空罐泄壓后全關排液閥V6閥;③（打開壓力表根部閥）打開真空閥V3、V4閥進行抽真空，當真空表壓力達到-20-25kPa時。確認氣相抽真空管線以及閥門正常。

注：如果真空抽不起來或抽的過程中停止不前可能氣相抽真空第一道V4閥堵、管線存液，脫開V4法蘭清理結晶或用氮氣吹V4至V3管線。

4.3 上水

第一步中若出現正壓排液完畢后需要上水：

①確認第二步中準備工作完畢;②聯系中控后打開V8、打開二樓脫鹽水V9閥2扣半進行上水，用手觸摸膠皮管確認管線是否通暢，當膠皮管溫度上漲說明管線通暢，至152-D液位上漲5-10%，并記錄上水時間;③關閉V8、V9上水閥;④全開V1、V2閥開始抽液。

4.4 抽液注意事項

①確認閥間導淋關閉V7;②打開液相管線E04205底部排液閥V1、V2;③現場觀察真空分離罐玻璃視鏡當液位達到上視鏡時關閉氨冷器底排閥V1、V2閥以及抽真空閥V3。

4.5 真空罐排液

①檢查真空罐排液閥軟管固定牢固;②確認真空罐V1、V2關閉，V3關閉后打開底部排液閥V6;③緩慢打開氮氣V5閥觀察壓力表在50kPa進行排液;④當真空罐無液位時關閉氮氣V5閥，關閉導淋V6閥。

4.6 其他注意事項

①關閉脫鹽水閥時先關閉二樓水閥，再關閉液位計根部閥，防止膠皮管崩開傷人;②開氨冷器底部導淋必須確認閥間導淋關閉;③排液注意觀察真空罐壓力表，防止氮氣進入量過大造成壓力表超量程，（控制在50kPa）進行排液;④排液結束時關閉E04205底排V1、V2閥及抽真空閥V3閥;⑤真空罐內不得存放液氨，防止液氨揮發造成真空罐超壓;⑥每天白班9點由技術員或日班主操指揮以上操作班組配合，其他時間禁止私自操作以上閥門;⑦排液噸桶內掛片必須完全浸沒，更換噸桶后必須重新懸掛其中，每個星期由技術員或日班主操取出稱重，完畢繼續懸掛其中，做好相應記錄（測算甲醇、氨水混合液對設備腐蝕影響情況）;⑧每次加水量和相應數據記錄在表中。

5 結束語

經過定期的置換，氨冷器制冷恢復正常，保證了裝置的正常運行，避免了臨時停車帶來的巨大經濟損失，但是該辦法雖然解決了暫時的運行問題，維持了長周期運行，但是也造成了液氨的浪費，同時存在一定的安全隱患，不適合作為長期處理辦法應用，建議利用年度大檢修期間對該設備進行打開處理，可根據設備腐蝕情況選擇合適的材質進行更換，徹底解決泄漏問題。