低溫甲醇洗熱再生塔冷凝器在線堵漏技術研究

梁志敏（中海石油化學股份有限公司，內蒙古 呼和浩特 010070）

0 引言

中海石油化學股份有限公司所屬天野化工是年產300 kt合成氨，520 kt尿素的大型化肥企業，原設計合成氨裝置采用Shell渣油氣化，原料氣凈化采用LVRGL兩步法低溫甲醇洗工藝聯合液氮洗的工藝，1996年投產[1]。

熱再生塔冷凝器為兩步法低溫甲醇洗熱再生塔的循環水冷卻器。裝置運行過程中,循環水COD持續走高，從最初的COD＜10 mg/L，經過11 d的運行上漲到41 mg/L，循環水品質逐漸惡化，直接威脅到裝置的安全運行及環境保護。經過排查最終發現該水冷器內漏。經過研究，采取一系列措施，避免了裝置停車檢修該換熱器，為公司大大節約成本。

1 基本信息介紹

1.1 低溫甲醇洗熱再生工藝流程

低溫甲醇洗脫硫后的甲醇經過回收有效氣后通過GA201泵加壓送至H2S熱再生塔（DA203），甲醇蒸汽和酸性氣體混合物，從DA203塔頂部抽出，經過EA210和EA208降溫回收其中的甲醇,回收甲醇進FA204罐。來自熱FA204的氣體，通過EA211和EA212冷卻，甲醇和酸性氣在FA206分離，酸性氣賦熱后送出界區，甲醇回收送DA203做回流[2]。

再生完畢的貧甲醇由GA202泵送至脫碳單元。系統缺甲醇時，由FB201內新鮮甲醇補充。硫化氫熱再生流程簡圖如圖1所示。

圖1 硫化氫熱再生流程簡圖

1.2 泄漏設備基本信息

泄漏設備為熱再生塔冷凝器（EA208），固定管板換熱器，管側及殼側材質均為碳鋼。換熱面積為171 m2，列管規格：19×2×6 000×484，殼側介質為酸性氣，管側介質為循環冷卻水。

1.3 泄漏原因分析

根據實際運行情況總結泄漏原因主要為以下幾點：一是EA208殼側管側均為碳鋼設備，長時間在含有微量水的酸性氣環境下工作，導致列管腐蝕減薄。二是近幾年冬季作為原料的天然氣緊缺，每年冬季11至12月份天野化工停車。第二年2至3月份開車，在停車期間為使設備防凍，對該換熱器拆封頭吹水防凍。導致碳鋼管線長時間暴露在空氣中，導致腐蝕減薄。三是循環水水質較差，長時間腐蝕導致列管泄漏。

2 在線堵漏實施措施

2.1 總體思路

再生塔冷凝器（EA208）是硫化氫熱再生塔酸性氣的最主要冷凝設備，目的是將酸性氣中的甲醇冷凝回收。酸性氣走殼側，循環水走管側，而EA208堵漏必須停循環水拆封頭作業。該換熱器停循環水后將面臨以下四項風險：一是酸性氣溫度升高，夾帶大量甲醇，將會造成管線無法滿足輸送氣量要求，硫化氫熱再生塔壓力升高；二是甲醇將跑到火炬系統，給環境保護帶來壓力；三是系統從硫化氫熱再生塔氣相大量跑甲醇，系統面臨斷甲醇循環的風險；四是熱再生塔回流泵（GA204）入口甲醇溫度升高，汽蝕導致不打量，硫化氫熱再生塔回流槽（FA204）液滿形成氣封，導致硫化氫熱再生塔工況大幅波動。因此該換熱器在線堵漏的關鍵點為降低酸性氣溫度。降低酸性氣溫度一是可通過改變硫化氫熱再生塔回流溫度進行降低酸性氣溫度，二是減少再沸器加熱蒸汽，降低甲醇蒸發量；三是通過配置管線降低FA204罐內溫度。維持系統穩定運行。由于酸性氣夾帶甲醇，系統內要及時補充甲醇，補充量必須滿足正常生產時硫化氫熱再生塔回流量F210的量，系統補甲醇泵（GA206）能夠滿足該需求。后系統夾帶甲醇量為F210的甲醇量。

2.2 前期準備工作

從GA206B出口止逆閥處配置管線到GA204A出口止逆閥管線，使用冷甲醇做DA203塔回流，降低酸性氣溫度。GA204B入口管線制作臨時噴淋裝置，臨時噴淋裝置采用碳鋼管線焊接成蜈蚣形狀，主管線采用3.33 cm管線，支管線采用六分管線，支管線每隔1 cm開φ1 mm的小孔。使用內徑3.33 cm的膠管接至現場生消水處。從低溫甲醇洗裝置其他部位導淋配置冷甲醇至預洗甲醇換熱器（EA210）殼側管線導淋及硫化氫吸收塔下塔液位調節閥LCV216管線導淋及排氣導淋，最終將-60 ℃甲醇輸入FA204罐中，降低甲醇溫度，減少甲醇揮發至氣相。以上所配制的管線經氮氣吹掃合格后方可投用，所配制的管線開閥試壓無泄漏方可投用。提前對EA208兩側封頭處搭架子，拆除保溫，切割樓板，安裝導鏈，現場準備，封頭

處安裝防爆風機一臺，進行現場作業環境空氣通風流通。EA208上部及FA204罐提前拆保溫，在其上部分別制作臨時噴淋裝置，臨時噴淋裝置采用碳鋼管線焊接成蜈蚣形狀，主管線采用4.995 cm管線，支管線采用六分管線，支管線每隔1 cm開φ1 mm的小孔。將臨時管線焊接固定在EA208及FA204罐上部，使用生消水帶就近連接到消防水栓處。（備用措施）提前檢查硫化氫放空管線投用正常。檢查熱再生塔系統壓力PC203B到火炬系統管線暢通，合成火炬分離罐液位正常，總火炬洗滌液切換至事故罐。EA208兩側封頭排氣及管線導淋處接臨時膠管引到遠處。

2.3 工藝隔離交出EA208過程

兩臺氣化爐負荷由滿負荷天然氣量由16.8 kNm3/h 減至13 kNm3/h；尿素裝置負荷減由28 kNm3/h至 20 kNm3/h。最終將酸性氣量減至1 300 km3/h，保證更換過程安全。減少再沸器加熱蒸汽量，減少硫化氫熱再生塔內甲醇蒸發量。調整CO2再生塔壓力由 25 kPa提至30 kPa，同時全開CO2再生塔至酸性氣深冷器（EA212）的氣提氣閥門。增加EA212管側中氣提氣量降低酸性氣溫度，進行回收甲醇。逐漸緩慢關閉EA208循環水，操作步驟：隔離EA208循環水①逐漸關小EA208循環水上水閥及回水閥，直至全關；②關閥過程中，需時刻觀察EA208殼側出口溫度T219溫度變化的變化情況。溫度上漲時，投用從GA206B出口止逆閥到GA204A泵出口止逆閥的技改管線。投用時，GA204A入口閥全關，出口閥全關，GA206B入口閥全開，出口閥全關。由于止逆閥拆除，啟動GA206B要防止GA204B泵熱甲醇倒流至GA206B，產生氣蝕，影響打量。應嚴格按照啟泵操作要求啟泵后，緩慢開出口閥。GA206B出口閥逐漸全開，用FA204的液位LCV210調節閥調整F210流量至5.4 m3/h，同時配合再沸器負荷控制溫度硫化氫熱再生塔塔頂溫度T215＜80 ℃。GA204A泵出口閥關小，控制硫化氫熱再生塔回流槽液位LCA210液位，LCA210液位低時，停GA204A，全關出口閥。液位高時啟動GA204A泵。啟動GA204前將GA204入口管線生消水噴淋打開，降溫。穩定后LCA210液位不在變化，GA204A泵停。由于系統原料由渣油改天然氣后，系統內羰基硫及氫氰酸大幅度減少，因此可減少低溫甲醇洗硫化氫吸收塔下塔甲醇。即EA210殼側流量由3 m3/h可減至1.5 m3/h。減少流向硫化氫熱再生塔回流槽的甲醇，同時方便在該管線配入低溫甲醇洗脫碳單元更低溫度的甲醇。EA208循環水側隔離后，打開導淋和排氣進行泄壓和排液。導淋和排氣進行泄壓后，檢查換熱器漏量情況，并注意觀察風向，將泄漏氣用提前接的膠管引至下風向；在拆除和堵漏的過程中可適當降低硫化氫熱再生塔系統壓力PC203壓力，方便檢修。

安排專人檢查合成處火炬分離罐液位，并及時啟泵，維持液位在30%以下；如液位仍上漲，及時安排人員從導淋閥排入油桶中，防止液位滿，火炬液封造成事故。

停用原料氣氨冷器，提高入硫化氫吸收塔原料氣溫度，降低酸性氣在甲醇中的溶解度，達到降低酸性氣的目的。適當降低甲醇循環量，提高入硫化氫吸收塔甲醇溫度，降低酸性氣量[2]。

根據酸性氣系統壓力投用EA208上部及FA204冷卻水噴淋裝置。停EA208換熱器停用前后工況關鍵指標對比如表1所示。

表1 停EA208換熱器停用前后工況關鍵指標對比表

分析說明：指標變化后對系統的影響主要表現在系統跑甲醇。需在火炬分離罐中回收甲醇。因系統減負荷及平橫系統內甲醇消耗，F210量實際控制5.4 m3/h 為最佳值，且GA204B泵不用啟泵，工況平穩。

2.4 EA208檢修過程

EA208切出循環水后等待系統穩定后，通知檢修人員作業。為節省檢修時間可將檢修和監護人員分兩組，佩戴防甲醇面具，同時拆兩側封頭。

檢修過程中監護人員隨時檢測環境內硫化氫濃度，實際作業過程中作業環境硫化氫未檢出。

拆下封頭后發現明顯3根根列管泄漏，其中一根泄漏量大，檢修人員佩戴長管面具，使用提前準備好的錐形銷（18×23 mm）在列管兩側用錘頭砸緊封堵并電氣焊焊接，根據酸性氣實際成分及作業點環氣做樣情況，泄漏點不具備著火爆炸條件，因此最終決定封堵后焊接。實際作業進度：工藝調整用時1.5 h；工況檢查用時1 h；拆封頭1.5 h；堵漏回裝3 h，共計用時7 h。

3 結語

在實際在線堵漏作業過程中，考慮到工況穩定，EA208及FA204外部臨時加裝噴淋裝置未投用，系統內補充冷甲醇臨時管線未投用。但GA204A泵運行時，入口噴淋裝置必須投用，否則泵氣蝕不打量。系統內除DA203回流補充的新鮮甲醇外，無需其他措施補充甲醇。停用EA208循環水時必須做好應急處置措施，如導致甲醇循環中斷，或再生工況惡化無法繼續運行時，原料氣退至氣化崗位放空，凈化及后工序做停車處理，停甲醇循環，EA208隔離泄壓交出檢修。循環水系統循環量35 000 m3/h，后期利用10 d的時間逐漸小流量置換，同時循環水內加入大量殺菌劑，循環水指標逐漸恢復正常。平時因嚴格控制低溫甲醇洗甲醇中水含量，控制循環水各項指標，減少設備腐蝕。制定更新計劃，利用大修機會更換該設備，徹底解決該隱患。六塔循環低溫甲醇洗中硫化氫熱再生塔冷卻器是比較常見，因受到實際生產酸性環境的影響，在運行中難免出現管束內漏現象，如流程和我公司相似，可以借鑒我公司堵漏措施，可以減少系統停車次數和時間，保障系統的長周期運行，節約檢修成本[3]。